吳成林，鐘 軍，潘 著，戴林建

(湖南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，長沙410128)

品種是煙葉產(chǎn)質(zhì)量的遺傳基礎(chǔ)，優(yōu)良的品種是煙葉生產(chǎn)的重要條件，是獲得優(yōu)質(zhì)煙葉的內(nèi)在因素。雜種優(yōu)勢的利用已成為提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的一條重要途徑［1］。目前雜種優(yōu)勢在小麥、玉米、水稻等主要糧食作物上應(yīng)用廣泛，在煙草上雜種優(yōu)勢的利用雖然起步較早，但由于其特殊性，發(fā)展相對緩慢［2］。目前對烤煙雜種優(yōu)勢的研究多集中在成熟期的農(nóng)藝性狀和烤后煙葉產(chǎn)量、質(zhì)量等方面，而對生長過程中農(nóng)藝性狀雜種優(yōu)勢的動態(tài)變化等的研究尚少［4，5］。研究烤煙雜種優(yōu)勢在不同時期的變化規(guī)律，對植物雜種優(yōu)勢機理的研究有一定參考意義，也能為改進烤煙大田管理措施，突出烤煙雜種優(yōu)勢提供一定參考。

灰色關(guān)聯(lián)分析是描述系統(tǒng)發(fā)展過程中因素間相對變化的情況，也就是變化大小、方向及速度等指標的相對性，是對于一個系統(tǒng)發(fā)展變化態(tài)勢的定量描述和比較［6］。本文以高鉀烤煙新品系為材料，分析高鉀品種與普通品種的雜交優(yōu)勢，并運用灰色關(guān)聯(lián)分析法對烤煙鉀含量與主要性狀的關(guān)系進行分析與評價，以為高鉀品種的利用提供科學依據(jù)。

1 材料

父本:GK5，系戴林建等利用花粉管通道法將空心蓮子草等高鉀作物的DNA導入K326煙草獲得的高鉀烤煙新品系［7］，其遺傳穩(wěn)定，吸鉀能力顯著高于受體。表現(xiàn)農(nóng)藝性狀穩(wěn)定，質(zhì)量優(yōu)于K326，鉀含量高于普通烤煙品種，產(chǎn)量適中，但抗病性較低。

母本:中煙86，表現(xiàn)農(nóng)藝性狀穩(wěn)定，高抗黑脛病，較耐花葉病。

對照品種:K326。

2 試驗設(shè)計及方法

2.1 試驗設(shè)計

試驗在中國煙草中南農(nóng)業(yè)試驗站湖南農(nóng)業(yè)大學基地進行。于2009年以中煙86為母本，以高鉀新品系GK5為父本，雜交得F1，選健株收種。2010年12月播種F2，漂浮育苗，2010年3月27日移栽。田間設(shè)計為母本、父本、F1和對照各3個小區(qū)，F(xiàn)25個小區(qū)，F(xiàn)1取30單株，F(xiàn)2取150單株進行試驗，株行距60 cm×120 cm，每小區(qū)3行 ×10株。煙地為煙—稻輪作田，土壤肥力中等，田間管理按當?shù)貎?yōu)質(zhì)烤煙栽培技術(shù)實施，以小區(qū)為單位采用三段式烘烤工藝掛牌烘烤。

考查組合及親本的農(nóng)藝性狀、田間感病率，測定各時期的鉀含量，分析調(diào)制后煙葉常規(guī)化學成分指標，并與親本對比分析。

2.2 試驗方法

2.2.1 主要生育期記載

調(diào)查播種期、出苗期、移栽期、團棵期、現(xiàn)蕾期、開花期、腳葉成熟期、頂葉成熟期、大田生育期等。按煙草行業(yè)標準(Yc/TI42－1998)要求進行。

2.2.2 田間自然發(fā)病情況調(diào)查

在全生育期內(nèi)，按病害發(fā)生的不同時期分別調(diào)查青枯病、普通花葉病、黑脛病、氣候斑病、青枯病等病害。按煙草行業(yè)標準(Yc/TI42－1998)要求進行。

2.2.3 農(nóng)藝性狀考察

從移栽開始，每周測量1次，共測量10次。每次測量每小區(qū)均隨機選5株長勢基本一致的煙株，考查親本、對照及F1株高、葉數(shù)、葉長、葉寬、節(jié)距及莖圍6個常用農(nóng)藝指標［8］。

2.2.4 常規(guī)化學成分分析

選取中部桔黃3級原煙(C3F)，按文獻［9］所述方法測定其總糖、還原糖、總氮、煙堿和氯含量。

2.2.5 鉀含量測定

調(diào)制完成后，分別選取10～11葉位成熟鮮煙葉和中部桔黃3級原煙(C3F)，去掉主脈及一級支脈，65℃恒溫烘干，粉碎，60目篩過篩，0.5 mol/L鹽酸提取，利用火焰光度計測定鉀含量，3次重復［9］。

2.3 優(yōu)勢分析方法

基于以上測量結(jié)果，求出各時期、各性狀的平均值。雜種優(yōu)勢及對照優(yōu)勢按如下公式計算:

式中:F1為雜種F1性狀表現(xiàn)值均值，MP為雙親性狀表現(xiàn)值平均值，CK為對照品種(本試驗以K326為對照品種)的性狀表現(xiàn)值平均值［10］。

2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

利用灰色系統(tǒng)理論中的灰色關(guān)聯(lián)分析方法對參試烤煙品種有關(guān)的農(nóng)藝性狀、抗病性和品質(zhì)(內(nèi)在化學成分)等進行多性狀的綜合評判，并對其進行關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度分析［11］。

設(shè)鉀含量為參考數(shù)列(母序列)X0，其它為比較數(shù)列(子序列)Xi，由公式(1)計算鉀含量與其它評價指標間的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù):

式中:Loi(k)為在時刻t=k時母序列X0與子序列Xi的關(guān)聯(lián)系數(shù);voi(k)表示k時刻兩比較序列的絕對差，即voi(k)=|x0(k)－xi(k)|(1≤i≤m);vmax與vmin分別表示所有比較序列各個時刻絕對差中的最大值與最小值。通常比較序列相交，一般取vmin=0;Q為分辨系數(shù)，其意義是盡量避免最大絕對差值太大引起的失真，提高關(guān)聯(lián)系數(shù)之間的差異顯著性，Q一般可取0.1～0.5。綜合各點的關(guān)聯(lián)系數(shù)，由公式(2)求出子序列與母序列的關(guān)聯(lián)度roi:

按照灰色關(guān)聯(lián)分析原則，灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)大的數(shù)列與參考數(shù)列的關(guān)系最為密切，灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)小的數(shù)列與參考數(shù)列的關(guān)系為疏遠，以此建立關(guān)聯(lián)序。

所有試驗數(shù)據(jù)采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行處理和分析［12，13］。

3 結(jié)果與分析

3.1 主要性狀表現(xiàn)

3.1.1 生育期表現(xiàn)

從表1可以看出，各品種的出苗期基本一致，從播種到出苗時間為31 d。在大田生長過程中，各品種從移栽到團棵時間為25～29 d，中煙86比GK5晚4 d達到團棵期，GK5最早達到現(xiàn)蕾期，比中煙86早5 d，F(xiàn)1與K326 接近。GK5、F1、K326 進入成熟期的時間相同。各品種的大田生育期為114～122 d，GK5最短，為114 d，中煙86最長，為122 d，F(xiàn)1與 F2均比對照K326短1～2 d。

表1 各品種的主要生育期

3.1.2 自然發(fā)病情況調(diào)查

田間自然發(fā)病情況調(diào)查結(jié)果表明，不同品種田間不同病害的抗性表現(xiàn)存在明顯差異，普通花葉病、青枯病參試品種的發(fā)病率為100%，其中中煙86表現(xiàn)出較強的抗性，其發(fā)病株率僅為10%，抗性最差的是GK5和GK5×中煙86品種，發(fā)病株率達到63.33%和30.00%(表2)。

表2 各品種的自然發(fā)病率

3.1.3 主要農(nóng)藝性狀

平均株高以GK5最高，依次為F1＞F2＞K326＞中煙86;平均葉長以GK5最長，依次為F1＞F2＞K326＞中煙86;平均葉寬以K326最寬，依次為GK5＞F1＞F2＞中煙86;平均莖圍以GK5最粗，依次為F1=F2＞中煙86＞K326;平均節(jié)距以GK5最長，依次為F2＞F1＞K326＞中煙86;平均葉片數(shù)以K326最多，依次為GK5＞F1＞F2＞中煙86(表3)。

除了平均葉片數(shù)比K326少，GK5在所有農(nóng)藝性狀中表現(xiàn)都是最佳的，中煙86農(nóng)藝性狀表現(xiàn)最差。F1、F2葉寬和葉片數(shù)比K326低，其它均高于K326。總體上F1、F2在農(nóng)藝性狀表現(xiàn)方面優(yōu)于母本中煙86，次于父本GK5。

表3 各品種農(nóng)藝性狀

3.1.4 主要內(nèi)在化學成分

平均總糖含量以K326最高，依次為F1＞GK5＞中煙86;平均還原糖以F1最高，依次為GK5＞中煙86＞K326;平均總氮含量GK5＞K326＞F1=中煙86;平均煙堿含量GK5＞K326＞F1＞中煙86;平均鉀含量以GK5最高，依次為F1＞K326＞中煙86;平均氯含量以K326最高，依次為GK5＞F1＞中煙86。糖堿比大小順序為中煙86＞F1＞K326＞GK5;氮堿比大小順序為中煙86＞F1=K326＞GK5;鉀氯比大小順序為GK5＞F1＞中煙86＞K326(表4)。

GK5總氮、煙堿、鉀含量均最高，鉀氯比最高，尤其鉀含量明顯優(yōu)于其它品種。F1鉀含量雖然低于GK5，但也高于K326和中煙86，煙堿含量比父本GK5明顯降低，還原糖最高為19.81%?？傮w上F1在化學成分方面介于兩親本之間。

表4 中部葉主要化學成分含量

3.2 雜種優(yōu)勢分析

3.2.1 農(nóng)藝性狀表現(xiàn)及雜種優(yōu)勢

從雜種一代農(nóng)藝性狀雜種優(yōu)勢的分析結(jié)果來看，GK5×中煙86的F1平均優(yōu)勢以株高和葉長為正，而其它均為負。其中株高最高，達32.28%，葉長優(yōu)勢為5.97%。另外葉寬、莖圍、葉片數(shù)、節(jié)距均為小于1%的負優(yōu)勢。

與K326相比的對照優(yōu)勢結(jié)果顯示，F(xiàn)1中株高、葉長、節(jié)距、莖圍優(yōu)勢明顯，對照優(yōu)勢均值分別達到36.42%，5.38%，8.61%和6.37%。與K326相比，F(xiàn)1葉寬、葉片數(shù)優(yōu)勢以負向為主。

綜合來看，F(xiàn)1表現(xiàn)為株高較高，葉片較長，但葉數(shù)明顯偏少，葉片有小幅偏短闊的趨勢。

表5 農(nóng)藝性狀表現(xiàn)(cm)及優(yōu)勢分析

3.2.2 主要化學成分的雜種優(yōu)勢

一般認為優(yōu)質(zhì)煙總糖含量要求達到18%～22%，還原糖含量16% ～18%，還原糖與總糖的比值≥0.9，總氮含量1.5% ～3.5%，蛋白質(zhì)8% ～10%，煙堿1.5% ～3.5%，鉀2%以上，氯1%以下是比較適宜的范圍。其相對比值:水溶性總糖/蛋白質(zhì)以2～2.5、水溶性總糖/煙堿以8～12、總氮/煙堿以1或者略小于1為宜，鉀/氯以大于4為宜。

從表6中可以看出，F(xiàn)1中部葉總糖、還原糖、氯正向平均優(yōu)勢較明顯，其平均優(yōu)勢分別為5.39%，7.12%，6.20%，糖堿比、氮堿比、鉀氯比均呈正優(yōu)勢，但總氮、煙堿、鉀等為負向平均優(yōu)勢，總氮和煙堿較為明顯。對照優(yōu)勢以還原糖、鉀為正向優(yōu)勢，分別為17.56%，5.37%。糖堿比、氮堿比、鉀氯比的平均優(yōu)勢和對照優(yōu)勢都呈正方向。綜合來看，F(xiàn)1中部葉常規(guī)化學指標與雙親平均值相比主要表現(xiàn)在，總糖、還原糖、氯較高，其它均低于雙親平均值。與K326相比，F(xiàn)1表現(xiàn)為總糖、總氮、煙堿、氯等含量低，還原糖、鉀含量高。糖堿比、氮堿比、鉀氯比均比雙親平均值和K326高。由此來看，雜種烤煙有增加鉀含量降低含氮化合物(如煙堿)的趨勢，另外，F(xiàn)1鉀含量高于對照K326及母本中煙86，但與父本GK5有一定差距，可能主要是因為試驗所選親本之一為鉀高效基因型品系。

表6 中部葉化學成分及其優(yōu)勢分析

3.2.3 F1代農(nóng)藝性狀的雜種優(yōu)勢動態(tài)

(1)F1株高優(yōu)勢動態(tài)

圖1 株高優(yōu)勢動態(tài)

從圖1看，株高的平均優(yōu)勢在整個生育過程中都較為明顯，最低為第3周的15.49%，前3周有降低的趨勢，從第3周到第8周穩(wěn)步上升，最高可達66.38%，后逐漸下降，第10周時為32.28%。對照優(yōu)勢總體趨勢基本跟平均優(yōu)勢相同，在第3周最低，為2.95%，上升到第5周的40.12%，后基本穩(wěn)定。

(2)F1葉長優(yōu)勢動態(tài)

圖2 葉長優(yōu)勢動態(tài)

從圖2可以看出，不管是平均優(yōu)勢還是對照優(yōu)勢，葉長在整個生育過程中都顯示正優(yōu)勢。葉長的平均優(yōu)勢在前5周相對穩(wěn)定，為平緩降低的趨勢，在第5周達到最低0.15%，但第5周開始，葉長平均優(yōu)勢增至最高的22.24%，之后平緩降低。對照優(yōu)勢前4周比較穩(wěn)定，從第4周開始增長到第6周，最高為60.45%，后逐漸下降，第10周的5.38%為整個時期最低。

(3)F1葉寬優(yōu)勢動態(tài)

圖3 葉寬優(yōu)勢動態(tài)

從圖3可以看出，葉寬的平均優(yōu)勢在移栽后前3周呈下降趨勢，在第3周達到最小的－3.63%，然后開始上升，到第9周都呈正優(yōu)勢，并在第8周達到最高的18.84%。對照優(yōu)勢在調(diào)查期內(nèi)變化較大，第3周最小為 －3.70%，第 5周達到最大的36.59%，優(yōu)勢顯著，第5周過后優(yōu)勢逐步降低。

(4)F1節(jié)距優(yōu)勢動態(tài)

圖4 節(jié)距優(yōu)勢動態(tài)

從圖4可以看出，節(jié)距的平均優(yōu)勢在第1周最大，為123.74%，但是到第2周就開始下降，到第5周最低為－1.90%，為負優(yōu)勢，之后優(yōu)勢平穩(wěn)，在第8周為78.22%，優(yōu)勢顯著，但到第10周后為 －0.05%，優(yōu)勢為負。對照優(yōu)勢也以第1周最大為76.78%，之后逐步降低，直到第5周成為負優(yōu)勢，從第8周開始又變成正優(yōu)勢。

(5)F1葉片數(shù)優(yōu)勢動態(tài)

圖5 葉片數(shù)優(yōu)勢動態(tài)

從圖5可以看出，葉片數(shù)的平均優(yōu)勢在第1周最大，但前期下降幅度較大，第6周達到最小。對照優(yōu)勢波動幅度相對較小，也是第1周最大，第6周最小。

(6)F1莖圍優(yōu)勢動態(tài)

圖6 莖圍優(yōu)勢動態(tài)

從圖6可以看出，莖圍平均優(yōu)勢在整個調(diào)查期內(nèi)表現(xiàn)較為平穩(wěn)，在第7周達到最大為19.97%，但在第10周出現(xiàn)負優(yōu)勢，為－0.98%。對照優(yōu)勢在第6周最大為28.19%，之后雖然有所下降，但均為正優(yōu)勢。

3.3 灰色關(guān)聯(lián)度分析

3.3.1 不同性狀表現(xiàn)與鉀含量的灰色關(guān)聯(lián)度分析

對性狀表現(xiàn)數(shù)據(jù)標準變化進行無量綱處理后，再與鉀含量進行關(guān)聯(lián)分析，取vmin=0，Q=0.1，結(jié)果與鉀含量關(guān)聯(lián)度最大的是葉寬(0.6243)，其次是葉片數(shù)(0.6035)，再往后依次是大田生育期(0.5523)、莖圍(0.5185)、葉長(0.5052)、節(jié)距(0.4750)、株高(0.3562)、發(fā)病率(0.3248)?？梢姡绊戔浐康霓r(nóng)藝性狀因素主要有葉寬、葉數(shù)，大田生育期對鉀含量也有較大的影響。

3.3.2 化學成分及復合指標與鉀含量的灰色關(guān)聯(lián)度分析

對化學成分數(shù)據(jù)標準變化進行無量綱處理后，再與鉀含量進行關(guān)聯(lián)分析，取vmin=0，Q=0.1，結(jié)果化學成分及復合指標中與鉀含量關(guān)聯(lián)度最大的是鉀氯比(0.4219)，其次是總糖(0.4122)，再往后依次是還原糖(0.3961)、氯(0.3763)、總氮(0.3569)、糖堿比(0.3490)、氮堿比(0.3435)、煙堿(0.3347)。可見，鉀氯比、總糖、還原糖及氯含量與鉀含量的關(guān)聯(lián)度較高，總氮、糖堿比、氯堿比及煙堿與鉀含量的關(guān)聯(lián)度較低。

4 結(jié)論

通過烤煙高鉀品系GK5與普通品種中煙86雜交，對比親本及F1、F2的主要性狀分析結(jié)果來看，F(xiàn)1多表現(xiàn)為株高較高，葉片較長，但葉數(shù)明顯偏少，葉片有小幅偏短闊的趨勢?？傮w上F1、F2在農(nóng)藝性狀表現(xiàn)方面優(yōu)于母本中煙86，次于父本GK5。在化學成分方面介于兩個親本之間，優(yōu)于母本中煙86，次于父本GK5。但F1、F2在抗病性方面要明顯優(yōu)于父本GK5，略次于母本中煙86。因此，GK5與中煙86雜交，能在農(nóng)藝性狀、化學品質(zhì)及抗病性方面找到較好的平衡點?；疑P(guān)聯(lián)度分析表明，大田表現(xiàn)性狀與鉀含量的關(guān)聯(lián)程度大于化學成分與鉀含量的關(guān)聯(lián)程度，而影響鉀含量的主要大田表現(xiàn)性狀因素有葉寬、葉數(shù)和大田生育期，發(fā)病率對鉀含量的影響最低。筆者認為，高鉀品系的抗病性差跟鉀含量高的關(guān)聯(lián)程度不大，高鉀品系可試圖通過與抗病性強的品種雜交，進而解決抗病性差的問題。

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