李純佳，徐超華，覃偉，楊昆，李復琴，劉新龍

（云南省農(nóng)業(yè)科學院甘蔗研究所/云南省甘蔗遺傳改良重點實驗室，開遠661699）

甘蔗株高相關性狀數(shù)量研究

李純佳，徐超華，覃偉，楊昆，李復琴，劉新龍*

（云南省農(nóng)業(yè)科學院甘蔗研究所/云南省甘蔗遺傳改良重點實驗室，開遠661699）

以31個甘蔗栽培品種的無性系植株為材料，對甘蔗株高相關表型性狀進行了數(shù)量研究。分析結(jié)果顯示，不同材料的株高、節(jié)間數(shù)、節(jié)間長度及下部、中下部、中部節(jié)間長度均存在極顯著差異。節(jié)間長度與節(jié)間數(shù)間存在極顯著負相關關系，節(jié)間長度同株高的相關度優(yōu)于節(jié)間數(shù)。中部節(jié)間的長度與甘蔗株高的相關程度高于其他兩個部位。除首段外，材料差異對甘蔗各段節(jié)間的長度均造成了顯著性差異。不同段位節(jié)間長度具有相關性，這種相關性具有隨節(jié)間距離增加而減弱的趨勢。該研究結(jié)果具有一定實用性，同時可為甘蔗選種技術的改良與提高進行有益的數(shù)據(jù)積累。

甘蔗；株高；節(jié)間數(shù)；節(jié)間長度；相關；數(shù)量分析

甘蔗（SaccharuMofficinaruML.）是我國最主要的糖料作物，全國90%以上的食糖為甘蔗糖[1]。在當前蔗區(qū)面積縮小、作物競爭加劇的現(xiàn)實背景下，提高單產(chǎn)是確保我國蔗糖總產(chǎn)水平、保障食糖安全的必由之路。株高是蔗莖產(chǎn)量的三大構(gòu)成因子之一[2]，并與含糖量呈極顯著正相關[3]，對單產(chǎn)具有直接決定作用。同時，株高還同甘蔗冠層結(jié)構(gòu)[4]和抗倒伏、抗風折性能[1]密切相關，從而能夠間接影響實際產(chǎn)量。因此，甘蔗高產(chǎn)高糖新品種選育中，株高作為重要的目標性狀，始終備受關注。

雖然基于數(shù)量遺傳學和生物數(shù)學的計算機輔助育種技術[5-7]已經(jīng)進入人們的視野，但在我國目前的甘蔗選種實踐中，材料的表型差異大多仍由育種家憑自身主觀經(jīng)驗進行考察[8]。在株高等重要性狀的表型分化方面，仍缺少基于數(shù)據(jù)分析的理性評價。這些基礎性工作的缺失，不但限制了甘蔗雜交選育技術的發(fā)展，同時阻礙了對優(yōu)勢作物先進育種經(jīng)驗的借鑒。有鑒于此，本文對甘蔗栽培品種株高性狀的表型分化進行了數(shù)量分析，以期為甘蔗選種技術的改進提供基礎性數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

供試材料共含31個甘蔗栽培品種的無性系植株（見表1），均為雜交產(chǎn)生的高代后代。2014年3月10—12日新植于云南省農(nóng)業(yè)科學院甘蔗研究所試驗基地。試驗地為壤土旱地，采用大田隨機區(qū)組設計，3次重復，每小區(qū)種植4行，行長6.5 m，行距1 m。大田管理同一般生產(chǎn)管理。

2015年1月15日于各小區(qū)中間行中部位置，選擇成熟挺直、無病害、長勢一致、具代表性的甘蔗主莖，緊貼地面進行砍收，每小區(qū)取樣6株。樣本移至水平地面，調(diào)查節(jié)間數(shù)，并以皮尺測量株高，節(jié)間長度=株高/節(jié)間數(shù)。自基節(jié)起，連續(xù)量取10個節(jié)間長度。所有測量均重復3次，方法參照文獻[1]。蔗株首節(jié)未完全伸出地面，故從第2段節(jié)間開始，將第2～4、5～7、8～10段節(jié)間區(qū)域分別定義為蔗株下部、中下部和中部，各部位節(jié)間長度為相應節(jié)間長度的均值。

使用Excel和SPSS 19.0軟件整理和分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘蔗品種間的株高表型差異

如表1所示，所測31個甘蔗品種，平均株高為174.8 cm，平均節(jié)間數(shù)為14.4，平均節(jié)間長度為11.9 cm。下部、中下部、中部節(jié)間長度均值分別為13.0 cm、13.7 cm和12.0 cm。各品種在株高相關表型方面表現(xiàn)各異。株高最高的柳城05-136同最矮的福農(nóng)1110間的差距可達1.5倍多。節(jié)間數(shù)最多的為云蔗03-258，最少的為云蔗06-416，兩者差距近1.7倍。節(jié)間長度最長的為閩糖02-205，為最短的粵糖55的1.8倍。下部節(jié)間長度最長的為閩糖02-205，超過最短的粵甘39近1.7倍。中下部節(jié)間長度最長的仍為閩糖02-205，最短的為云蔗06-416，前者為后者的近2.1倍。中部節(jié)間長度最長的為福農(nóng)40，超出最短的ROC10近1倍。總體而言，不同甘蔗品種在各株高相關表型性狀上的差異明顯，已達到極顯著水平。

表1 甘蔗品種間株高表型差異

表2 甘蔗株高表型性狀相關系數(shù)

2.2 甘蔗株高表型性狀間相關分析

Pearson相關分析結(jié)果如表2所示。根據(jù)Cohen提出的相關程度判斷標準，Pearson相關系數(shù)的絕對值小于0.2、在0.2～0.5之間和大于0.5時，相關關系強度分別為弱、中和強[9]。由表2可知，甘蔗節(jié)間數(shù)和節(jié)間長度均與株高呈極顯著正相關，前者與株高的正相關僅為中等，而后者與株高間具有強的正相關關系；同時，節(jié)間數(shù)和節(jié)間長度間還存在著極顯著的中等負相關關系。

不同部位的節(jié)間長度同蔗株平均節(jié)間長度均具有較強的相關關系，它們同株高的相關程度卻不盡相同。中部節(jié)間長度同株高的相關系數(shù)高達0.723，顯示出極強的正相關關系，下部節(jié)間長度與株高的相關系數(shù)為0.332，為中等強度的正相關。不同部位的節(jié)間長度間存在極顯著正相關關系，但強度不一。中部和下部間關系為中等，而中下部同二者的關系均達較強水平。甘蔗各節(jié)間相關程度可能與位置關系有關。

表3 甘蔗各段節(jié)間的長度差異

表4 甘蔗不同段位節(jié)間長度的相關系數(shù)

2.3 不同段位節(jié)間長度的關系

表3為甘蔗節(jié)間的長度差異的方差分析結(jié)果。單因素方差分析結(jié)果表明，不同品種間首段節(jié)間長度差異不顯著，其余9段節(jié)間的長度均隨品種不同存在極顯著差異。多因素方差分析結(jié)果顯示，品種和節(jié)序各自均對節(jié)間長度具有極顯著影響，而它們的不同組合間差異不顯著。

表4顯示了不同段位甘蔗節(jié)間長度的相關性。首段是較為特殊的一段節(jié)間，同其他部位的節(jié)間長度上無顯著相關。其余9段的節(jié)間長度間，往往存在極顯著相關，其相關強度均在中等以上，部分甚至可達極強水平。同時，可以發(fā)現(xiàn)，位置相近的段位間，相關系數(shù)較大，而位置較遠的段位間，相關系數(shù)較小。

總體而言，甘蔗不同段位節(jié)間的長度差異顯著，其相關性具有隨距離增加而減弱的趨勢。

3 結(jié)論與討論

表型差異是植物基因型差異的體現(xiàn)。甘蔗株高相關性狀存在極顯著的表型分化，這些差異將為具有優(yōu)良株高形態(tài)的甘蔗新基因型的選育提供充分的可能性。

甘蔗株高由節(jié)間數(shù)和節(jié)間長度這兩大要素構(gòu)成。相關分析結(jié)果提示，與新節(jié)形成相比，節(jié)間伸長是甘蔗株高增長更為主要的方式。玉米的株高研究[10]中也取得了與之一致的結(jié)論。因而，有關甘蔗株高形態(tài)建成的研究，應適當側(cè)重于節(jié)間伸長過程。在3個不同部位，中部節(jié)間的長度與株高間相關程度最高。這可能是因為該部位（第8～10段）節(jié)間完成伸長的時期正是株高整體增長的關鍵階段。我們推測這一結(jié)果在選種過程中具有實用價值：種性發(fā)揮受限時，表型株高相同的材料，中部節(jié)間較長者可能具有更好的潛在株高形態(tài)。

不同甘蔗品種首段節(jié)間長度差異不顯著，可能因為首段節(jié)間形成的時間較早，該時期31個基因型材料均未充分發(fā)育而具有較為一致的長勢。甘蔗各段節(jié)間相關性具有隨距離增加而減弱的趨勢。這說明不同節(jié)間的伸長具有一定的一致性。在成熟蔗莖上，空間距離實際體現(xiàn)的是莖節(jié)先后出現(xiàn)的時間順序。因而可以認為，一定時期內(nèi)，環(huán)境因子和生長發(fā)育水平的相對穩(wěn)定，是這種一致性的來源。但這種一致性是有限的，當兩個節(jié)間形成的時間間隔足夠長時，如第2段和第10段，其伸長是較為獨立的。由此我們認為，節(jié)間長度可作為甘蔗不同時期生長狀況的表征。

[1]李楊瑞.現(xiàn)代甘蔗學[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2010.

[2]陸中華.甘蔗產(chǎn)量構(gòu)成因素與產(chǎn)量的關系[J].種子，2002（3）：38-39.

[3]趙俊，吳才文，趙培方，夏紅明，等.引進甘蔗種質(zhì)工藝與農(nóng)藝性狀的相關性及聚類分析[J].湖南農(nóng)業(yè)大學學報（自然科學版），2012，38（5）：476-481.

[4]郭偉.不同行距與下種量對甘蔗生長及光合特性的影響研究[D].福州：福建農(nóng)林大學，2011.

[5]吳才文.澳大利亞甘蔗家系選擇技術簡介[J].甘蔗糖業(yè)，2007（1）：6-9.

[6]周鴻凱，葉昌輝，劉桂富.甘蔗實生苗的數(shù)量性狀相關及選種標準的數(shù)學模型研究[J].生物數(shù)學學報，2009，24（1）：183-191.

[7]陳如凱，林國棟.甘蔗育種無性系計算機評價與選擇系統(tǒng)[J].福建農(nóng)業(yè)大學學報，1997，26（1）：13-17.

[8]唐仕云，王倫旺，黃家雍，等.淺談甘蔗常規(guī)雜交育種的性狀鑒定及分析方法[J].中國糖料，2015，37（1）：55-58.

[9]Cohen J.Statistical power for the social sciences[M].Hillsdale,NJ:Laurence ErlbauMand Associates,1988.

[10]Foumier C,Andrieu B.Dynamics of the elongation of internodes inmaize(Zeamays L.):Analysis of phases of elongation and their relationships to phytomer development[J].Annals of Botany,2000,86(3):551-563.

A Quantitative Study on Plant Height Relative Traits in Sugarcane

LIChun-jia,XU Chao-hua,QINWei,YANG Kun,LIFu-qin,LIU Xin-long
(Yunnan Sugarcane Research Institute,Y unnan Academy of Agricultural Sciences; Yunnan Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement,Kaiyuan 661699)

A study was carried out to characterize quantitatively plant height correlated traits with 31 clones of sugarcane cultivars.Results showed that there were extremely significant differences between clones in these traits including plantheight,internode number,average internode length,length of the bottoMinternode,themidbottoMinternode,and the middle internode.There was a significant negative correlation between the internode length and internode number.Correlation parameter of plant height with internode length was higher than that with internode number.Length ofmiddle internode turned out to have the highest correlation among internodes in the three positions.The difference between clones in the internode length was found to be extremely significant except for the first one.A trend was observed that themore distant,the less correlation between internodes.These resultsmay have practical implications and could accumulate beneficial data for sugarcane breeding.

sugarcane;plant height;internode number;internode length;correlation;quantitative analysis

S566.103

A

1007-2624（2015）03-0001-03

10.13570/j.cnki.scc.2015.03.001

2015-04-15

云南省農(nóng)業(yè)科學院青年科技人才培養(yǎng)專項：甘蔗GA3ox2基因?qū)ζ渲旮叩恼{(diào)控作用研究；國家自然科學基金地區(qū)項目（31360359）。

李純佳（1985-），男，湖北省十堰人，碩士，研究實習員，研究方向：甘蔗分子生理學，E-mail：welsper@126.com。

劉新龍，男，博士，副研究員，研究方向：甘蔗分子生物學，E-mail：lxlgood868@163.com。