王勤南　謝靜　張垂明　吳其衛(wèi)　吳嘉云　符成　劉少謀

摘 要 為評價含斑茅血緣甘蔗親本的遺傳特點和組合的選配效果，采用澳大利亞家系試驗法，借助R軟件對25個家系F1群體的株高、莖徑、有效莖、蔗莖產量、錘度等5個主要數量性狀進行遺傳變異、遺傳方差及經濟育種值（EBV）分析。結果表明：株高、莖徑和錘度受父母本加性基因效應和非加性基因效應所制約，蔗莖產量和有效莖受母本加性基因效應和非加性基因效應所制約。10個母本經濟育種值變幅為-1 724.93～908.78元，有5個母本經濟育種值為正值；9個父本經濟育種值變幅為-167.33～243.86元，有4個父本經濟育種值為正值；25個家系經濟育種值變幅為-1 749.43～1 474.77元，有14個家系經濟育種值為正值。10個母本中，崖城11-31、崖城07-71和崖城06-140可作為生產性母本；9個父本中，崖城05-164和崖城07-20可作為生產性父本。25個家系中，桂糖02-761×崖城05-164、德蔗93-88×崖城06-61、崖城11-31×ROC22、崖城07-71×HoCP02-623和崖城12-8×K86-110等5個家系可作為生產性家系，該批組合易選育出高經濟效益的新品種，建議加大力度使用。

關鍵詞 甘蔗；斑茅；親本、實生苗；經濟權重；經濟育種值

中圖分類號 S566.1 文獻標識碼 A

Abstract In this paper， the Australian family test method was used to evaluate the genetic characteristics of sugarcane with consanguinity of E. arundinaceus and the effect of crosses selection. The plant height， stalk diameter， millable stalks， cane yield and brix in 25 F1 groups were studied by R sofeware， the analysis of genetic variation， genetic variance and economic breeding value（EBV）was conducted. The results suggested that plant height， stalk diameter and brix were determined by the additive gene effect of female parents and non-additive gene effect， and cane yield and millable stalks were determined by the additive gene effect of female parents. The EBVs of 10 female parents were from -1724.3 RMB to 908.78 RMB， and 5 of them were above zero. The EBVs of 9 male parents were from -167.33 RMB to 243， 86 RMB，and 4 of them were above zero. The EBVs of 25 families were from -1749.43 RMB to 1474.77 RMB， and 14 of them were above zero. Among the 10 female parents， Yacheng 11-31， Yacheng 07-71， Yacheng 06-140 were recommended to be used in commercial crossing. Among the 9 male parents， Yacheng 05-164 and Yacheng 07-20 were recommended to be used in commercial crossing. Among the 25 families， the cross combinations Guitang 02-761 × Yacheng 05-164， Dezhe 93-88 × Yacheng 06-61， Yacheng 11-31 × ROC22， Yacheng 07-71 × HoCP 02-623 and Yacheng 12-8 × K86-110 could be used widely in sugarcane breeding.

Key words Sugarcane； E. arundinaceus； parent； seedling； economic breeding value

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.07.015

甘蔗育種者在新品種選育工作中面臨的首要問題之一就是如何進行雜交親本選配。開展甘蔗親本及組合評價，揭示甘蔗親本的遺傳特點和育種潛力，以期提高組合選配的預見性和后代選擇的效率，并從中篩選出優(yōu)良親本和組合，為合理利用親本及組合的選配提供科學依據，對我國甘蔗育種具有重要的參考意義。一直以來，國內甘蔗育種機構均采用配合力分析從甘蔗主要經濟性狀對親本和家系進行評價[1-6]。經濟育種值從甘蔗品種性狀改良權衡出發(fā)，兼顧工農各方效益，促使工農效益一致，作為評價甘蔗品種對產業(yè)貢獻的一個參數，是目前國際上動植物育種最廣泛的一種先進遺傳評價方法，克服了配合力分析中NCⅡ設計因種子發(fā)芽率低，苗數不足，使試驗無法進行的問題。

斑茅（S. arundinaceum Retz）是甘蔗的近緣屬植物，具有生長旺盛，抗旱耐貧瘠，抗病抗蟲性強，適應性廣，生態(tài)競爭能力強等優(yōu)異性狀。因此，斑茅越來越受到國內外甘蔗界育種家的重視，期望通過甘蔗與斑茅遠緣雜交，將斑茅的特異性狀導入甘蔗，尋求甘蔗育種新的突破。

廣州甘蔗糖業(yè)研究所海南甘蔗育種場從20世紀50 年代中期開始斑茅與甘蔗的遠緣雜交利用的研究，但直到2001 年才突破甘蔗與斑茅雜交第1 代雜種（F1）雜交不孕的難題，獲得第2 代雜種（BC1），2003 年成功育成一批第3代雜種（BC2）?，F(xiàn)已將回交世代推進到BC5及保存大量的育種中間材料[7-10]，并已篩選出農藝性狀較優(yōu)的含斑茅血緣的甘蔗優(yōu)良親本供給全國各育種單位利用。本文以25個家系的F1代分離群體為供試材料，借鑒澳大利亞家系試驗法，借助R軟件及相關程序，通過對株高、莖徑、有效莖、蔗莖產量、蔗糖分等5個主要數量性狀進行遺傳變異、遺傳方差及經濟育種值（EBV）進行分析，進而篩選出一批優(yōu)良含斑茅血緣甘蔗親本，給全國各育種單位提供組合選配參考，實現(xiàn)含斑茅血緣甘蔗親本的高效利用，為選育出突破性新品種提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

參試親本有20個，其中崖城05-164、崖城06-166、崖城06-111、崖城06-140、崖城06-61、崖城06-63、崖城07-20、崖城07-65、崖城07-71、崖城09-60、崖城11-31、崖城11-35、崖城11-36、崖城11-84和崖城12-8等15個親本為廣州甘蔗糖業(yè)研究所海南甘蔗育種場自主創(chuàng)制經分子標記鑒定為含斑茅血緣的真雜種。共配制雜交組合25個，作母本10個，作父本9個，同時作母本和父本4個。

1.2 方法

1.2.1 組合選配及雜交 2013～2014雜交季節(jié)根據20個親本的開花情況在海南甘蔗育種場對所配制的25個雜交組合進行雜交。操作規(guī)程如下：分別取上述20個親本形態(tài)在孕穗期小筆管至大筆管階段進行高壓包莖，待高壓包莖出根且形態(tài)正處于要開花（未楊花）時砍下甘蔗，移至室內雜交溫室進行嚴格套袋，套袋后置于雜交溫室單元格中，單元格上下左右均用布罩住。雜交期間，雜交溫室溫度控制在25～28 ℃，濕度控制在80%～100%，經過7～14 d（視花期而定）花期結束后，移至雜交成熟區(qū)進行培養(yǎng)直至花穗成熟。

1.2.2 試驗設計 2015年3月12日播種，4月22日假植，6月26日從各組合隨機取60株實生苗，按隨機完全區(qū)組設計定值于廣州甘蔗糖業(yè)研究所海南甘蔗育種場創(chuàng)新圃里，單行區(qū)，每行定值20株，行長4.5 m，株距0.2 m，行距1.2 m，3次重復。田間栽培管理按常規(guī)。

1.2.3 測定指標 2015年12月31日，分別從各小區(qū)內選取連續(xù)的10叢，并測定株高、莖徑、錘度，并分別以有效莖/（千條/hm2）=行有效莖×15×667/（4×1.3）×

1 000，單莖重=（0.785 4×莖徑2×株高×1.0 g/cm3）/1 000，蔗莖產量/（t/hm2）=單莖重×有效莖×10-6，蔗糖分/%=平均錘度×1.082 5-7.703，估算有效莖、單莖重、蔗莖產量、蔗糖分。

1.3 數據分析

1.3.1 混合線性模型BLUP 最佳線性無偏預測（BLUP）[11-14]是目前國際上動植物育種最廣泛的一種先進的一種遺傳評價方法，不僅能對不完全雙列雜交遺傳設計進行分析，還能對不平衡數據進行分析。混合線性模型BLUP效應是由固定效應和隨機效應組成的，是將觀察值表示為對有影響的各遺傳與環(huán)境因子之和。其模型矩陣表示為Y=Xb+Zu+e，其中Y是觀察值向量，b是固定效應向量，X是b的結構矩陣，u是隨機效應向量，Z是u的結構矩陣，e是隨機殘差向量。

1.3.2 經濟育種值 經濟育種值是一線性函數，其模型為EBV=∑BiWi，其中，EBV為經濟育種值，Bi為性狀i的育種值，Wi為性狀i的經濟權重。

1.3.3 性狀經濟權重的確定 經濟權重表示某個性狀的改良單位值對生產單位產品能給整個產業(yè)產生的多少效益[15]。本文性狀經濟權重的確定（表1）參考鄧祖湖等[16-20]。

2 結果與分析

2.1 性狀的遺傳變異分析

25個組合F1群體5個性狀的平均值列于表2，組合間平均株高變幅為154.53～261.00 cm，有12個組合超過總平均值（186.99 cm）；平均莖徑為1.55～2.63 cm，有15個組合超過總平均值（2.29 cm）；平均公頃有效莖為42.61～156.25，有11個組合超過總平均值（78.25）；平均錘度為16.91～23.64%，有14個組合超過總平均值（19.60%）；平均公頃蔗莖產量為34.43t～100.81 t，有11個組合超過總平均值（59.69 t）。這些性狀中有效莖和蔗莖產量變異系數較大，株高和莖徑變異系數較小，錘度變異系數最小。

對后代材料的蔗莖產量、錘度、有效莖、株高和莖徑5個性狀按母本、父本和組合進行分類方差分析。結果表明（表3），錘度、株高和莖徑在母本、父本和組合間均表現(xiàn)出顯著的差異，說明錘度、株高和莖徑皆顯著地受母本、父本和雜交組合的影響。蔗莖產量和有效莖在母本和組合間均表現(xiàn)出極顯著的差異，說明蔗莖產量和有效莖皆極顯著地受母本和組合間的影響。

2.2 母本經濟育種值

從10個母本5個性狀的經濟育種值（表4）可知：10個母本經濟育種值變幅為-1 724.93～908.78元，有5個母本經濟育種值為正值。10個母本中，崖城11-31是最理想的母本，其經濟育種值最高（908.78元）；其次為崖城07-71，其經濟育種值為493.03元；再次為崖城06-140、崖城07-65和崖城12-8，其經濟育種值在260～450元之間；最后是崖城06-111等5個母本經濟育種值最低，其經濟育種值在-1 800～-100元之間。

2.3 父本經濟育種值

從9個父本5個性狀的經濟育種值（表5）可知：9個父本經濟育種值變幅為-167.33～243.86元，有4個父本經濟育種值為正值。9個父本中，崖城05-164是最理想的父本，其經濟育種值最高（243.86元）；其次為崖城07-20，其經濟育種值為134.77；再其次為崖城06-61和崖城06-63，其經濟育種值分別為95.34和31.76；最后是崖城09-60、崖城06-166等8個父本經濟育種值最低，其經濟育種值在-170～-2元之間。

2.4 家系經濟遺傳值

從25個家系5個性狀的經濟育種值（表6）可知：25個家系經濟育種值變幅為-1 749.43～1 474.77元，有14個家系經濟育種值為正值。25個家系中，桂糖02-761×崖城05-164表現(xiàn)最突出的家系，其經濟育種值最高（1 474.77元）；其次為福農德蔗93-88×崖城06-61等4個家系，其經濟育種值在500～1 100元之間；再次為崖城07-65×HoCP03-708等9個家系，其經濟育種值為0～300元之間；最后是崖城11-36×ROC22等11個家系經濟育種值最低，其經濟育種值在-1 800～-70元之間。

3 討論

變異系數是衡量雜交組合后代性狀的變異程度。本研究通過對含斑茅血緣甘蔗親本主要性狀遺傳特點的研究結果表明，含斑茅血緣甘蔗親本各性狀變異系數大小順序為有效莖>蔗莖產量>株高>莖徑>錘度，與筆者先前研究的崖城系列性狀變異系數大小相比[20]，含斑茅血緣甘蔗親本具有較大的有效莖變異系數，其它性狀變異系數大小順序與崖城系列親本是一致的。分類方差分析結果表明：株高、莖徑和錘度受父母本加性基因效應和非加性基因效應所制約，蔗莖產量和有效莖受母本加性基因效應和非加性基因效應所制約。

經濟育種值是在數量遺傳學和育種學的基礎上，從甘蔗品種改良性狀權衡和兼顧工農效益出發(fā)，作為評價甘蔗品種對產業(yè)貢獻的重要參數，是當前國動植物育種最先進的遺傳評價方法之一[21]。本研究通過對含斑茅血緣甘蔗親本的經濟育種值進行分析，初步篩選出一批高經濟育種值的含斑茅血緣甘蔗親本，使用該批親本選育出高經濟效益的新品種機率較大。崖城11-31、崖城07-71和崖城06-140可作為生產性母本，加大力度使用；崖城07-65和崖城12-8親本，建議作母本繼續(xù)雜交觀察；崖城06-111、崖城06-166、崖城11-36、崖城11-35和崖城11-84，作母本經濟育種值均為負值，建議少用。崖城05-164和崖城07-20可作為生產性父本，加大力度使用；崖城06-61和崖城06-63建議作父本繼續(xù)雜交觀察；崖城09-60、崖城06-166、崖城07-71、崖城06-111和崖城11-84作父本經濟育種值均為負值，建議少用。

通過對25家系經濟育種值分析，初步篩選出一批高經濟育種值的家系，使用該批家系易選育出高經濟效益的新品種。桂糖02-761×崖城05-164、德蔗93-88×崖城06-61、崖城11-31×ROC22、崖城07-71×HoCP02-623和崖城12-8×K86-110等5個家系可作為生產性家系，加大力度使用；崖城07-65×HOCP03-708、崖城06-140×HoCP02-610、崖城07-74×柳城07-500、崖城06-166×粵農73-204、柳城03-182×崖城05-164、崖城07-71×HoCP05-902等12個家系，建議繼續(xù)雜交觀察；崖城11-36×ROC22、粵糖91-976×崖城07-71等11個家系經濟育種值均為負值，建議少用。

本研究表明，崖城11-31、崖城07-71、崖城06-140和崖城05-164可作為重點親本加以利用，該批親本是廣州甘蔗糖業(yè)研究所海南甘蔗育種場利用熱帶種與海南斑茅遠緣雜交并不斷回交選育而成，是國內首次利用親本經濟育種值進行評價，并提供給全國各育種單位進行雜交利用。同其他甘蔗常用親本比，含斑茅血緣親本雜交后代具有較強的生勢、較好的蔗莖產量遺傳力[22]和較好的宿根性。近年來，利用該批親本進行雜交已提供給全國各甘蔗育種單位花穗126穗，組合69個，經多年的選育觀察已儲備大量的育種中間材料，并有不少材料具有成為新品種的潛力。

此外，不同的甘蔗與斑茅雜交或回交后代抗黑穗病、抗花葉病和抗旱表現(xiàn)出高度分離[23-24]，崖城07-71和崖城06-140在大田試驗具有很強的抗黑穗病，對其進行花葉病毒、黃葉病毒、桿狀病毒和宿根矮化病毒檢測均為陰性。因此，崖城07-71和崖城06-140除具有很高的經濟育種值外，還有望成為甘蔗育種中高抗的抗源親本加以利用。

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