劉新龍袁馬麗袁毛鈞袁林秀琴袁劉洪博袁陸鑫袁范源洪

甘蔗雜交品種初級核心種質(zhì)苗期性狀與產(chǎn)量性狀相關性評價

劉新龍袁馬麗袁毛鈞袁林秀琴袁劉洪博袁陸鑫袁范源洪*

（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）

以前期構(gòu)建的甘蔗雜交品種初級核心種質(zhì)材料161份為研究對象袁測定甘蔗品種苗期性狀與產(chǎn)量性狀之間的相互關系袁為品種的早期選擇提供理論支持遙結(jié)果表明院⑴在苗期相關性狀之間袁出苗率和主莖苗占總苗數(shù)比例二者呈現(xiàn)正相關關系袁而與分蘗苗相關性狀表現(xiàn)出負相關關系；⑵在產(chǎn)量性狀之間袁株高與單莖重和蔗莖產(chǎn)量袁莖徑與單莖重之間表現(xiàn)出正相關關系袁而莖徑與蔗莖產(chǎn)量表現(xiàn)為負相關關系；⑶在苗期性狀與產(chǎn)量性狀之間袁出苗率堯分蘗苗占總苗數(shù)比例和分蘗苗成莖率與蔗莖產(chǎn)量表現(xiàn)出顯著的正相關關系袁且相關系數(shù)出苗率淵0.576冤>分蘗苗成莖率淵0.243冤>分蘗苗占總苗數(shù)比例淵0.180冤；⑷分別篩選出82份堯10份和30份在出苗率堯分蘗苗占總苗數(shù)比例和分蘗苗成莖率指標上表現(xiàn)優(yōu)異的材料遙以上結(jié)果的獲得將為品種早期篩選提供有價值的參考信息袁并為品種產(chǎn)量改良提供優(yōu)異親本。

甘蔗；苗期相關性狀；產(chǎn)量；相關性

甘蔗是重要的糖料作物，全球食糖產(chǎn)量的70%以上來自于甘蔗榨糖；同時甘蔗也是重要的能源作物，可用于生產(chǎn)酒精等工業(yè)產(chǎn)品[1]。為了確保我國食糖產(chǎn)業(yè)的健康、穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展，加大甘蔗新品種選育，提高單位面積產(chǎn)出將是目前乃至未來重要的育種方向[2]。

在甘蔗品種選育工作中，篩選出在產(chǎn)量性狀上表現(xiàn)優(yōu)異的親本資源是選育出更高產(chǎn)品種的基礎。但是產(chǎn)量性狀十分復雜，是眾多農(nóng)藝性狀綜合表現(xiàn)的結(jié)果，因此研究產(chǎn)量相關性狀之間的相互關系，解析產(chǎn)量構(gòu)成因子成為資源評價的重要研究課題。在甘蔗品種產(chǎn)量相關性狀評價上，李玉潛[3]、陳偉棟等[4]、陸中華[5]、吳建濤等[6]和陳聲奇等[7]通過評價生產(chǎn)品種產(chǎn)量相關性狀之間的關系，表明株高、有效莖數(shù)、單莖重、田間錘度、蔗莖糖分等對蔗莖或蔗糖產(chǎn)量具有較大的影響；單莖重、株高和莖徑與有效莖數(shù)之間表現(xiàn)出較為密切的關系；品質(zhì)性狀如蔗汁還原糖分、重力純度、簡純度等對蔗汁蔗糖分的影響較大。梁省東等[8]和趙俊等[9]分別對10個雜交組合和113份引進甘蔗種質(zhì)的產(chǎn)量相關性狀評價也證實了上述關系的真實存在，以上研究結(jié)果為品種選育提供了重要的參考。

甘蔗屬于生長周期較長的經(jīng)濟作物，在品種選育過程中，如果能夠通過苗期性狀來反映品種的產(chǎn)量潛力，盡早確定入選材料，無疑對人力、物力、財力的節(jié)省都具有重要的意義。但是目前國內(nèi)外在甘蔗早期農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量關系的研究報道還十分缺乏，還不能為品種選育提供有效的支持。鑒于此，本研究以前期構(gòu)建的甘蔗雜交品種初級核心種質(zhì)材料[10]為研究對象，通過正規(guī)的田間試驗，收集苗期和成熟期相關農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)，使用方差和相關性統(tǒng)計分析闡明苗期相關農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量相關性狀的相關性，并篩選苗期農(nóng)藝性狀表現(xiàn)優(yōu)異的材料，為品種早期篩選提供指導，并為品種產(chǎn)量改良提供優(yōu)異親本。

1　材料與方法

1.1研究材料

以前期構(gòu)建的甘蔗雜交品種初級核心種質(zhì)[10]為研究材料，共包含161份材料，其中國外引進雜交品種73份，國內(nèi)雜交品種88份。所有研究材料田間試驗用芽由國家甘蔗種質(zhì)資源圃提供。

1.2田間試驗

所有材料采用完全隨機區(qū)組設計，3次重復，行長4.0m，行距1.2m，小區(qū)面積4.8m2，四周設保護行，試驗地總面積為1600.8m2，下芽量為每小區(qū)60芽。試驗于2009年3月3日栽種，栽后蓋膜，次年2月下旬收獲，田間管理同一般大田生產(chǎn)。

1.3數(shù)據(jù)收集和統(tǒng)計

于2009年4月24日調(diào)查出苗數(shù)，6月29日培土前（分蘗末期）調(diào)查總苗數(shù)，12月21—23日調(diào)查每個小區(qū)有效莖數(shù)（大于1m以上的蔗莖），每個重復隨機選取5株調(diào)查株高、莖徑、單莖重；出苗率、分蘗率、蔗莖產(chǎn)量等指標，計算參見《農(nóng)作物種質(zhì)資源鑒定技術(shù)規(guī)程-甘蔗》[11]；使用SPSS17.0統(tǒng)計軟件對收集的數(shù)據(jù)進行方差和相關性分析。

2　結(jié)果與分析

2.1苗期性狀之間相關性分析

甘蔗苗期性狀主要由出苗率、主莖苗占總苗數(shù)比例、分蘗苗占總苗數(shù)比例、分蘗率、分蘗苗成莖率組成，使用SPSS計算出苗期各性狀之間的Pearson相關系數(shù)，并在0.01概率條件下進行雙尾顯著性概率檢驗，結(jié)果見表1。評價結(jié)果表明出苗率與各性狀都表現(xiàn)出顯著的相關性，其中與主莖苗占總苗數(shù)比例呈現(xiàn)顯著的正相關，而與分蘗苗相關性狀表現(xiàn)出顯著的負相關；主莖苗占總苗數(shù)比例與所有分蘗苗相關性狀都呈現(xiàn)顯著的負相關，其中與分蘗苗占總苗數(shù)比例表現(xiàn)出最大的負相關系數(shù)；這些都表明主莖苗與分蘗苗之間表現(xiàn)為相反的作用關系，即甘蔗雜交品種出苗率越好，主莖苗越多，品種的分蘗率越差，分蘗苗越少，可能因為較多的主莖苗數(shù)因競爭效應抑制了分蘗苗的發(fā)生。在分蘗性狀之間，都表現(xiàn)為顯著的正相關，表明品種分蘗率的高低和分蘗苗數(shù)的多少對最終分蘗苗的成莖率具有重要影響。

表1　苗期相關農(nóng)藝性狀之間相關性分析結(jié)果

表2　產(chǎn)量相關性狀之間相關性分析結(jié)果

2.2產(chǎn)量性狀之間相關性分析

在產(chǎn)量性狀之間（見表2），株高與單莖重和蔗莖產(chǎn)量表現(xiàn)出顯著的正相關，而與莖徑無相關性，表明蔗莖高度越高，產(chǎn)量越有優(yōu)勢；莖徑與單莖重表現(xiàn)出顯著的正相關，而與蔗莖產(chǎn)量表現(xiàn)為顯著的負相關，表明莖徑越大，單莖重越大，但產(chǎn)量越低；單莖重與蔗莖產(chǎn)量之間顯著的負相關關系也證實了這點。以上表明生產(chǎn)上大莖，株高較低的品種在產(chǎn)量上沒有優(yōu)勢，因此在實際選育過程中，不宜選育莖徑過大的種。

表3　苗期相關農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量性狀相關性分析結(jié)果

2.3苗期性狀與產(chǎn)量性狀相關性分析

從表3可以看出，出苗率與株高和蔗莖產(chǎn)量表現(xiàn)出顯著的正相關，而與莖徑表現(xiàn)出顯著的負相關，表明出苗率的大小對甘蔗品種產(chǎn)量的影響較大，是反映甘蔗雜交品種產(chǎn)量潛力的較為重要的前期篩選指標；主莖苗占總苗數(shù)比例僅與株高和蔗莖產(chǎn)量表現(xiàn)出顯著的負相關，而分蘗苗占總苗數(shù)比例正好相反，意味著較多的主莖苗，會抑制分蘗，降低蔗莖高度，并最終降低產(chǎn)量。分蘗率與各產(chǎn)量性狀之間沒有表現(xiàn)出顯著的相關性；分蘗苗成莖率與單莖重表現(xiàn)出顯著的負相關，而與蔗莖產(chǎn)量表現(xiàn)出顯著的正相關，表明分蘗苗成莖的數(shù)量越多，產(chǎn)量越高，但會降低單條蔗莖的重量。綜合以上表明，選育出苗率高，分蘗強的品種對甘蔗產(chǎn)量改良具有重要作用。

表4　重要苗期性狀表現(xiàn)優(yōu)異材料名單

2.4苗期性狀優(yōu)異種質(zhì)篩選

依據(jù)苗期性狀與產(chǎn)量性狀的相關性分析結(jié)果，可以看出苗期3個性狀，即出苗率、分蘗苗占總苗數(shù)比例和分蘗成莖率對甘蔗最終產(chǎn)量的形成具有明顯的作用，大小依次為出苗率＞分蘗苗成莖率＞分蘗苗占總苗數(shù)比例。因此篩選出在這些性狀上表現(xiàn)優(yōu)良的雜交品種，并用作親本改良品種產(chǎn)量具有重要意義。依據(jù)方差分析，共篩選出82份在出苗率上表現(xiàn)優(yōu)異的材料（見表4），彼此間方差分析無顯著性差異，性狀值范圍在55.75%～81.11%，平均為67.99%；分蘗苗成莖率有10份材料表現(xiàn)優(yōu)異，性狀值范圍在52.94%～85.99%，平均為64.62%；分蘗苗占總苗數(shù)比例有30份材料表現(xiàn)優(yōu)異，性狀值范圍在59.35%～81.63%，平均為64.91%。

3　討論

甘蔗屬于無性繁殖作物，通過芽發(fā)育形成的蔗莖是甘蔗產(chǎn)量的重要組成。在甘蔗生長早期，莖芽發(fā)育成主莖苗，然后主莖苗又產(chǎn)生分蘗苗，最終的莖苗由主莖苗和分蘗苗構(gòu)成。大部分莖苗最終能發(fā)育成有效莖，一部分分蘗苗由于形成較晚，無法長成有效莖，成為無效分蘗，因此甘蔗品種苗期性狀中主莖苗數(shù)和分蘗苗數(shù)的多少對品種最終產(chǎn)量的形成都具有重要作用。本研究表明主莖苗和分蘗苗相關性狀之間呈現(xiàn)較為顯著的負相關，即出苗數(shù)越多，分蘗苗數(shù)越少，分蘗率越低，這可能因為高密度的下芽量，加劇了主莖苗之間及主莖苗與分蘗苗之間的相互競爭和相互抑制關系，因此在下芽量降低的情況下，二者之間的負相關性將有所減弱；在合適的下芽量條件下，莖苗之間具有充足的生長空間，是有可能出現(xiàn)高出苗率，同時伴隨著高分蘗率的情況。在苗期性狀與產(chǎn)量性狀相關性方面，出苗率與株高和蔗莖產(chǎn)量表現(xiàn)出明顯的正相關，這與前人結(jié)果一致[12]，而與莖徑表現(xiàn)出顯著的負相關，意味著品種出苗率越高，蔗莖產(chǎn)量越大，但是由于蔗莖數(shù)量的增加，相互競爭關系加劇，植株莖稈變高，變細。

在株高、莖徑、單莖重和蔗莖產(chǎn)量之間，前人研究表明株高與單莖重和蔗莖產(chǎn)量表現(xiàn)出明顯的正相關，而株高和莖徑表現(xiàn)出明顯的負相關[5-6，8]，這種相互關系在本研究中也得到證實。對于單莖重與蔗莖產(chǎn)量的關系，陳聲奇等[7]和趙俊等[9]研究表明單莖重與蔗莖產(chǎn)量呈現(xiàn)正相關，而本研究結(jié)果表明單莖重與蔗莖產(chǎn)量呈負相關，是因為選擇材料類型和數(shù)量的不同還是因為下芽量的不同所引起還需后續(xù)進一步驗證。

[1]Henry R H and Kole C.Genetics，genomics and breeding of sugarcane[M].Science Publishers Enfild:New Hampshire,2010:1-10.

[2]劉曉雪，劉國良，鄭傳芳.2012年中國食糖消費形勢分析與展望[J].農(nóng)業(yè)展望，2012（11）：55-59.

[3]李玉潛.甘蔗產(chǎn)量組分的相關與通徑分析[J].華南農(nóng)學院學報，1983（1）：68-76.

[4]陳偉棟，成萍，陳西凱.甘蔗產(chǎn)量與糖分的相關性及其基因型與環(huán)境互作的差異[J].西南農(nóng)業(yè)大學學報，1993（4）：9-11.

[5]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+65.

[6]吳建濤，劉福業(yè)，楊俊賢，等.粵糖系列甘蔗品種產(chǎn)量因子間相關和通徑分析[J].中國農(nóng)學通報，2012（12）：66-71.

[7]陳聲奇，王季槐.甘蔗產(chǎn)量性狀與品質(zhì)性狀的相關性與通徑分析研究[J].甘蔗糖業(yè)，2013（2）：15-19.

[8]梁省東，龍永惠，魯文華.甘蔗雜交后代經(jīng)濟性狀相關性的研究[J].廣東農(nóng)業(yè)科學，1984（1）：13-18.

[9]趙俊，吳才文，趙培方，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.

[10]劉新龍，蔡青，馬麗，等.甘蔗雜交品種初級核心種質(zhì)取樣策略[J].作物學報，2009，35（7）：1209-1216.

[11]NY/T 1488-2007.農(nóng)作物種質(zhì)資源鑒定技術(shù)規(guī)程—甘蔗[S].

[12]羅贛豐，梁小敏，劉小全.江西甘蔗種質(zhì)資源主要性狀的變異與相關研究[J].江西農(nóng)業(yè)大學學報，2007（6）：910-916.

Correlation Analysis between Traits at Seedling Stage and Yield of Sugarcane Hybrid Pre-core Collection

LIU Xin-long,MA Li,MAO Jun,LIN Xiu-qin,LIU Hong-bo,LU Xin,FAN Yuan-hong
（Yunnan Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement/Sugarcane Research Institute,Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Kaiyuan 661699）

The correlations between traits at seedling stage and yield were analyzed with 161 clones of the precore collection of sugarcane hybrid constructed previously,to provide a basis for early phase selection.The results show that:(1)Among seedling related traits,emergence rate has a significant positive correlation with percentage of main stem seedlings,but negatively correlate with tillering seedling related traits;(2)Among yield related traits,stalk height is positively correlated with stalk weight and cane yield,and stalk diameter is positively correlated with stalk weight and negatively correlated with cane yield;(3)Between seedling related traits and yield related traits,the positive correlations are between emergence rate or percentage of tillering seedling or ratio of stems of tillering seedling and cane yield.The rank of correlation coefficients from high to low:emergence rate (0.576)＞ratio of stems of tillering seedlings(0.243)＞percentage of tillering seedling(0.180);(4)About 82 clones, 10 clones and 30 clones performed well respectively in emergence rate,ratio of stems of tillering seedling and percentage of tillering seedling.Together,these results could provide important information as well as elite parental lines for sugarcane breeding program.

sugarcane;traits at seedling stage;cane yield;correlation

S566.1

院A

1007-2624（2015）05-0007-03

10.13570/j.cnki.scc.2015.05.003

2015-01-12

云南省自然科學基金（2011FB120）；國家自然科學基金（31360359）；云南省中青年學術(shù)技術(shù)帶頭人后備人才（2014HB038）；經(jīng)濟作物種質(zhì)資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用（2013BAD01B03-15）；云南省攻關項目（2012BB014）。

劉新龍（1977-），男，副研究員，從事甘蔗種質(zhì)資源研究，E-mail：lxlgood868@163.com

范源洪（1964-），男，研究員，從事甘蔗種質(zhì)資源與遺傳育種研究。E-mail：fyhysri@vip.sohu.com