趙勇，應雄美，楊昆，羅志明，昝逢剛，李復琴，朱建榮*

(1.云南省農(nóng)業(yè)科學院甘蔗研究所，云南 開遠 661699； 2.云南省甘蔗遺傳改良重點實驗室, 云南 開遠 661699)

甘蔗是世界上主要的糖料作物，以甘蔗蔗糖為主要收獲指標。葉片光合作用不僅直接影響甘蔗產(chǎn)量[1]，同時也是蔗汁糖分形成的基礎，與蔗糖含量具有密切相關性[2]。葉片光合作用的強弱與葉綠素的含量有密切關系，在一定范圍內(nèi)，與葉綠素的含量呈顯著正相關[3]。SPAD-502葉綠素儀可以即時測量植物的“綠色程度”，即植物對氮肥的需求量，但同時也是反映葉綠素相對含量的一個重要指標。已有研究表明，葉綠素儀讀數(shù)與葉綠素含量有較好的線性關系，可用SPAD值表示葉綠素含量的高低[4]。在一定程度上葉綠素SPAD值可以作為葉綠素含量值來進行光合效能研究和品質分析。因此分析甘蔗葉片葉綠素SPAD值對研究甘蔗品質性狀具有重要意義。

影響葉綠素含量SPAD的因素有很多，如氮素營養(yǎng)、葉部病害、水肥條件、品種類型[5-9]。其中，品種類型對影響葉綠素SPAD值的影響是根本性的。通過葉綠素SPAD值的變化特征來研究品種特性取得良好進展，這在其他作物[10-11]上已通過驗證。本試驗主要從不同品種葉綠素的SPAD值差異特性及與甘蔗品質性狀指標的相關性、葉綠素SPAD值的廣義遺傳力著手分析，旨在揭示不同品種間葉綠素SPAD值的差異，以及這種差異與甘蔗品質性狀的相關性關系。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2016年1月在云南省紅河州開遠市云南省農(nóng)業(yè)科學院試驗基地進行，237°N、103.25°E，海拔1 051.8 m，年日照時數(shù)2 382 h，年均氣溫20 ℃，年均降雨量771.1 mm，年潛在蒸發(fā)量1 987 mm，無霜期341 d左右。

云南蔗區(qū)8個主要栽培品種及推廣品種分別是粵糖93-159、新臺糖22號、云蔗05-51、桂糖29號、柳城05-136、德蔗09-78、云蔗01-1413、福農(nóng)1110。據(jù)2017統(tǒng)計，種植面積合計約為15.14萬hm2。

1.2 處理設計

1.2.1 種植安排及葉綠素SPAD值測定

選擇面積相當、土壤肥力均勻、排水措施良好的科研基地約667 m2，以品種為處理，每個品種種24行，行長1.5 m，行寬1 m。8個品種隨機區(qū)組排列，3個試驗重復。在8～10葉時，用SPAD-502葉綠素讀數(shù)儀(日本柯尼卡美能達公司)每隔15 d測定每個品種葉綠素SPAD值，定點測量8株，每次測定部位統(tǒng)一為正二葉中間部位，直至生長期結束。

1.2.2 甘蔗品質檢測

檢測品質指標主要包括甘蔗糖分、纖維分、還原糖分、重力純度，方法參考文獻[12]，采用一次旋光法進行檢測。從11月開始檢測，每隔1月檢測相關指標，直至次年3月。樣品檢測由云南省農(nóng)業(yè)科學院甘蔗研究所質檢中心完成。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2013分析軟件對試驗數(shù)據(jù)進行整理，DPS統(tǒng)計分析軟件對各品質性狀指標(11月至3月各品質指標平均值)進行方差和相關性分析，采用R軟件(程序包lm4軟件)進行廣義遺傳力分析，廣義遺傳力的計算參照文獻[13-14]。

2 結果與分析

2.1 葉綠素含量

圖1表明，不同品種間葉綠素SPAD值存在顯著差異。在P<0.05水平，德蔗09-78除了與云蔗05-51、新臺糖22號差異不顯著外，與其他品種均差異顯著，且德蔗09-78葉綠素SPAD值最高，達到53.40。云蔗01-1413與其他品種均存在顯著差異，葉綠素SPAD值最低，為29.78。柳城05-136和桂糖29號差異不顯著，與德蔗09-78、云蔗05-51、云蔗01-1413存在顯著差異。在P<0.01水平，德蔗09-78和云蔗05-51、新臺糖22號差異不顯著，與其他品種均存在極顯著差異；云蔗01-1413與桂糖29號、柳城05-136間差異顯著，與其他品種存在極顯著差異；福農(nóng)1110、新臺糖22號、柳城05-136、云蔗05-51、桂糖29號和粵糖93-159等6個品種間葉綠素SPAD值差異不顯著；其中葉綠素SPAD最高值是最低值的1.8倍。

品種間無相同大寫或小寫字母分別表示0.01和0.05水平差異顯著圖1 不同甘蔗品種的葉綠素SPAD值差異

2.2 品質性狀指標

對11—3月不同品種各品質性狀進行檢測分析。由表1可知，甘蔗糖分以桂糖29號最高，達到17.02%；以新臺糖22號為最低，為14.93%。纖維分以云蔗01-1413為最高，達到13.44%，最低的為德蔗09-78和云蔗05-51，分別為10.24%和10.62%。重力純度以云蔗05-51最高，達到88.31%，云蔗01-1413為最低，為82.20%。還原糖分以云蔗01-1413為最高，為0.94%；最低的為德蔗09-78，為0.48%。

表1 不同甘蔗品種的相關品質性狀

注：以上數(shù)據(jù)由云南省農(nóng)業(yè)科學院甘蔗研究所品質檢測中心檢測提供。

2.3 葉綠素SPAD值與品質性狀指標的相關性

由圖2可知，以葉綠素SPAD值為縱坐標，各品質性狀指標為橫坐標進行線性關系分析發(fā)現(xiàn)，纖維分和重力純度與葉綠素SPAD值之間存在較好的線性關系，甘蔗糖分和還原糖與葉綠素SPAD值之間線性相關性關系不明顯。

利用DPS進一步對各品種葉綠素SPAD值與品質性狀指標進行2因素相關性分析發(fā)現(xiàn)，葉片葉綠素SPAD值與重力純度之間存在極顯著正相關關系，r為0.909；表明甘蔗葉綠素SPAD值越高，其甘蔗重力純度越高。葉片葉綠素SPAD值與甘蔗纖維分存在顯著負相關，r為-0.815；說明品種的葉綠素SPAD值越高，其甘蔗纖維分越低。甘蔗糖分和還原糖分與葉綠素SPAD值之間不存在明顯的相關性關系(表2)。

表2 葉綠素SPAD值與各品質性狀的相關性

注：*和**分別表示0.05和0.01水平差異顯著。

圖2 葉綠素SPAD值與各品質性狀指標的線性關系

2.4 葉綠素SPAD值的廣義遺傳力計算

利用R軟件對8個主栽品種葉綠素SPAD進行隨機方差分析和廣義遺傳力分析得出，隨機遺傳方差為5.23，誤差為2.29，且品種間差異達到極顯著水平，得到葉綠素SPAD值的廣義遺傳力為88.4%，說明葉綠素SPAD值的廣義遺傳力較高，遺傳穩(wěn)定。

3 小結與討論

葉綠素SPAD值是反應氮肥利用效率的直接表現(xiàn)，在生產(chǎn)上已應用多年[15-16]。本試驗通過對8個主栽品種葉綠素SPAD值含量進行測定發(fā)現(xiàn)，8個主栽品種之間葉綠素SPAD值含量存在顯著差異。其中以德蔗09-78和云蔗05-51值最大，表明2個品種氮肥利用效率較高，生長較快，這也與2個品種表型和特性一致，表現(xiàn)為早熟、高產(chǎn)高糖、宿根強[17-18]，但在土壤肥沃的水田或沙土地，應嚴格把控栽培措施，否則表現(xiàn)為倒伏。云蔗01-1413葉綠素含量最低，表明其氮肥利用效率較低，表現(xiàn)為生長較緩慢，宜在水田等土壤肥沃土地進行種植[19]。其他材料葉綠素含量中等，氮肥利用效率較高，表現(xiàn)為產(chǎn)量適中，甘蔗糖分含量高，且不宜倒伏。

甘蔗品質指標是甘蔗重要的經(jīng)濟性狀，是衡量甘蔗品種優(yōu)劣的重要標準，直接決定著甘蔗產(chǎn)糖量的多少，也是甘蔗品種改良的最重要內(nèi)容。在甘蔗生長期，11—3月是甘蔗糖分積累和其他品質性狀形成的關鍵時期。有研究表明，10月以前各節(jié)段糖分差異明顯，11月以后差異較小，并逐漸趨于一致[20]。因此，早期是甘蔗品質性狀形成的關鍵時期。甘蔗品質性狀的形成與多種因素有關，其中氮肥的利用對作物品質性狀的形成具有重要影響，這在其他作物上已得到證實[21]。趙廣才等[22]發(fā)現(xiàn)，氮肥水平對強筋小麥加工品質性狀及其穩(wěn)定性具有重要影響；萬靚軍等[23]也發(fā)現(xiàn)，氮肥運籌對雜交稻主要品質性狀及淀粉RVA譜特征具有一定的影響。葉綠素SPAD值作為測量作物氮肥利用效能的重要指標，其含量的大小與作物品質性狀也具顯著相關性。黃勤樓等[24]研究發(fā)現(xiàn)，不同氮肥水平下，墨西哥玉米的SPAD值與部分農(nóng)藝性狀和品質具有顯著相關性。本試驗通過對甘蔗葉綠素SPAD與甘蔗品質性狀進行相關性分析發(fā)現(xiàn)，甘蔗葉綠素SPAD值與纖維分、重力純度間存在顯著相關性關系。進一步對各品種甘蔗葉綠素SPAD值進行遺傳力分析發(fā)現(xiàn)，廣義遺傳力達到0.884，說明葉綠素SPAD值受品種遺傳特性影響較大，該值遺傳性狀穩(wěn)定。

利用SPAD-502葉綠素儀對云南蔗區(qū)8個主栽甘蔗品種苗期葉片葉綠素SPAD值進行測定研究發(fā)現(xiàn)，不同品種間葉綠素SPAD值存在顯著差異，其中葉綠素SPAD值和甘蔗重力純度呈顯著正相關，與甘蔗纖維分呈顯著負相關。葉綠素SPAD值受品種遺傳特性影響較大，廣義遺傳力為88.4%，遺傳性狀穩(wěn)定。鑒于不同甘蔗品種葉綠素SPAD存在顯著差異，且這種差異和甘蔗品質性狀存在顯著相關關系，因此，在甘蔗育種過程中可以利用葉綠素SPAD進行早期評價，同時結合其他性狀對甘蔗進行早期選擇提供新的途徑。