雷敬超，周 會(huì)，高麗花，韋金菊，黃海榮，鄧宇馳，李 翔，李楊瑞，楊榮仲，吳 楊，高軼靜*

(1. 廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所/廣西甘蔗遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)部廣西甘蔗生物技術(shù)與遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530007；2.福建農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物技術(shù)系，福建 福州 350007)

【研究意義】目前，通過選配甘蔗親本進(jìn)行授粉雜交仍是甘蔗育種的主要方式，因此，甘蔗親本抽穗開花及其花粉活力是選配親本的重要因素，有關(guān)甘蔗親本的開花習(xí)性及其花粉活力方面的研究可為甘蔗育種的親本選配提供參考依據(jù)?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】近年來(lái)，國(guó)內(nèi)甘蔗育種工作者有關(guān)甘蔗常用親本開花習(xí)性及其花粉活力方面的研究主要由廣州甘蔗糖業(yè)研究所海南甘蔗育種場(chǎng)報(bào)道。早期，黃錦福等[1-2]先后對(duì)海南甘蔗育種場(chǎng)常用甘蔗親本的開花習(xí)性進(jìn)行了初步研究及遺傳分析，周耀輝等[3-4]、何紅等[5]還研究了甘蔗花粉的貯藏方法及其活力；最近，吳建濤等[6]對(duì)不同環(huán)境甘蔗親本的開花情況進(jìn)行了比較和遺傳力分析，陳俊呂等[7]、常海龍等[8-9]在甘蔗花粉活力方面進(jìn)行了研究報(bào)道。國(guó)外的Durai等[10]和Ghallab等[11]分別調(diào)查了甘蔗親本的開花習(xí)性，Melloni等[12]開展了不同人工光周期條件下的甘蔗親本開花誘導(dǎo)研究，但均未進(jìn)行進(jìn)一步的遺傳分析。研究結(jié)果表明，甘蔗親本始花期和抽穗率的廣義遺傳力均屬遺傳力較高的性狀。【本研究切入點(diǎn)】我國(guó)目前種植的甘蔗品種皆為少數(shù)幾個(gè)早期品種的近親雜交后代，遺傳基礎(chǔ)狹窄，嚴(yán)重制約著甘蔗品種的改良。因此，有針對(duì)性地引進(jìn)外來(lái)品種，篩選適合當(dāng)?shù)乩玫钠贩N和親本材料，是擴(kuò)大栽培品種和雜交親本的遺傳多樣性和促進(jìn)甘蔗品種改良的重要舉措?！緮M解決的關(guān)鍵】選取12個(gè)優(yōu)良的美國(guó)新引進(jìn)親本作為試驗(yàn)材料，試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究中心海南甘蔗雜交基地，于2013/14至2017/18年連續(xù)5個(gè)雜交季調(diào)查上述親本的開花和抽穗情況，并觀察花粉量和染色率，進(jìn)行始花期、抽穗率和染色率廣義遺傳力分析。以期為甘蔗育種的親本選配、雜交利用以及常規(guī)品種選育提供參考，為進(jìn)一步研究甘蔗開花性狀的相關(guān)遺傳規(guī)律打下基礎(chǔ)。

表1 甘蔗親本的花粉特性及開花特點(diǎn)Table 1 Characteristics of pollen and blooming of 12 sugarcane parents

注：用3位數(shù)數(shù)值組合來(lái)表示花粉量和染色率，百位數(shù)代表花粉量，1表示少，2表示多；十位和個(gè)位數(shù)以百分?jǐn)?shù)形式表示染色率。
Note: Quantity and dyeing rate of pollen were represented by three-digit numerical combination, with hundreds representing pollen quantity, 1 representing a few and 2 representing a lot. Tens and single-digit represent dyeing rate in percentage form.

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試的12份甘蔗親本為近年廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所項(xiàng)目新引進(jìn)的美國(guó)品系(表1)，試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究中心海南甘蔗雜交基地，調(diào)查時(shí)間為2013/14至2017/18年連續(xù)5個(gè)雜交季的開花季始末。

1.2 性狀調(diào)查與數(shù)據(jù)分析

每個(gè)親本種植為8 m行長(zhǎng)，無(wú)重復(fù)。在2013/14至2017/18共5個(gè)雜交季中，每天調(diào)查并記錄供試材料的開花情況，以各親本第1個(gè)小穗裂開的當(dāng)天為該親本的始花期，花期用數(shù)值表示[2]，為方便分析，將所有親本始花期中最早的一天(11月19日，CP07-1618，2015/16雜交季)記為1，始花期每推遲1 d，數(shù)字相應(yīng)增加1，如11月23日開花，始花期記為5。

記錄各親本甘蔗的總株數(shù)和開花株數(shù)，統(tǒng)計(jì)供試材料的抽穗率，抽穗率(%)=(抽穗株數(shù)/總株數(shù)) × 100。

花粉染色率采用碘-碘化鉀染色檢測(cè)法。選取開花1/4～1/3的花穗，剪下同時(shí)含有已開和未開穎花的花軸5～8枝，選取每枝花軸上已開穎花臨近的未開穎花2朵，共選擇3枝有效花軸，用鑷子小心地?cái)D出穎花里的黃色花藥(每朵穎花含3枚花藥，共獲得2×3×3=18枚花藥)，用玻棒將花藥搗碎，并將花粉鋪勻，在載玻片上滴1滴碘-碘化鉀溶液，蓋上蓋玻片，置于顯微鏡(10×4倍)下觀察。凡是花粉粒成球形且被染成藍(lán)褐色的視為可能具有活性的花粉，而呈三角形或皺縮且未被染色或染色很淺的則視為沒有活性的花粉。連續(xù)觀察3個(gè)視野，評(píng)估花粉量和染色率。采用從澳大利亞甘蔗產(chǎn)業(yè)研究所(Sugar Research Australia，SRA)引進(jìn)的3位數(shù)數(shù)值組合表示花粉量和染色率(表1)：估算視野中花粉量占據(jù)總視野面積的比例，低于50 %時(shí)百位數(shù)上數(shù)字用1表示，超過50 %時(shí)百位數(shù)上數(shù)字用2表示；十位和個(gè)位數(shù)表示花粉染色率。染色率( %)=視野中被染色的花粉粒數(shù)/視野中所有的花粉粒數(shù)×100。如圖1所示，CP01-1178在2016/17雜交季的花粉量及平均染色率數(shù)值為250，說明該親本花粉量較大，染色率約為50 %。

圖1 2016/17雜交季CP01-1178花粉鏡檢結(jié)果Fig.1 Pollen microscopic examination of CP01-1178 in 2016/17 crossing season

圖2 12個(gè)甘蔗親本5個(gè)雜交季的始花期Fig.2 Initial flowering time of 12sugarcane parents in 5crossing seasons

1.3 數(shù)據(jù)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 甘蔗親本始花期遺傳分析

2.2 甘蔗親本抽穗率遺傳分析

圖3 甘蔗親本始花期的5個(gè)雜交季Fig.3 The initial flowering time of sugarcane parents in 5 crossing seasons

圖4 12個(gè)甘蔗親本5個(gè)雜交季的抽穗率Fig.4 Heading rate of 12sugarcane parents in 5crossing seasons

圖5 甘蔗親本抽穗率的5個(gè)雜交季統(tǒng)計(jì)Fig.5 The heading rate of sugarcane parents in 5 crossing seasons

2.3 甘蔗親本花粉染色率遺傳分析及開花特性

各親本的花粉特性及開花特點(diǎn)(表1)表明：只有CP09-4257的花粉量少(百位數(shù)為1)，其余親本花粉量為中等或較多(百位數(shù)為2)；CP06-2422和CP06-3458的開花特點(diǎn)為先抽后開，其余親本開花特點(diǎn)均為邊抽邊開。

圖6 12個(gè)甘蔗親本5個(gè)雜交季的染色率Fig.6 Pollen dyeing rate of 12 sugarcane parents in 5 crossing seasons

圖7 甘蔗親本染色率的5個(gè)雜交季Fig.7 The pollen dyeing rate of sugarcane parents in 5 crossing seasons

3 討 論

由于甘蔗開花受環(huán)境影響較大，尤其是開花習(xí)性受到溫度、光照、光周期等外界環(huán)境條件的高度制約[13]，自然條件下，很多甘蔗品種(系)無(wú)法抽穗開花，因此，對(duì)甘蔗親本的開花習(xí)性及其遺傳分析方面的研究報(bào)道較少。

研究結(jié)果表明始花期和抽穗率的廣義遺傳力分別為0.9518和0.7961，屬遺傳力較高的性狀，與前人研究結(jié)果一致[2,6]，而本研究對(duì)甘蔗親本花粉染色率的廣義遺傳力研究尚屬首例。3個(gè)性狀均屬遺傳力較高的可遺傳性狀，在雜交組合配制階段即可有目的、有針對(duì)性地對(duì)親本進(jìn)行選擇，例如雜交后代選擇以選育生產(chǎn)品種為目的，就應(yīng)避開早開花或抽穗率高的親本(如CP07-1618，始花期早且抽穗率高)；如以選育親本材料為目的, 則可有針對(duì)性地選擇一些不同始花期的優(yōu)良品系配制雜交組合。

本研究結(jié)果顯示，品系的始花期特性(早花或遲花)與年際間始花期差異的大小并無(wú)必然聯(lián)系, 即早花品系的年際間變化不一定比遲花品系的變化小，反之亦然，與前人的研究推論一致[2]。并且，親本始花期的早晚對(duì)抽穗率和花粉染色率并無(wú)直接影響。

從澳大利亞甘蔗產(chǎn)業(yè)研究所(SRA)引進(jìn)的3位數(shù)數(shù)值方法可同時(shí)表示花粉量和染色率，非常直觀和方便，更有利于親本雜交選配研究的開展，該方法的引進(jìn)和使用在國(guó)內(nèi)屬首例(表1)。

4 結(jié) 論

甘蔗親本始花期、抽穗率和花粉染色率的廣義遺傳力均屬遺傳力較高的性狀，可在雜交組合配制階段對(duì)該親本進(jìn)行較嚴(yán)格的選擇。