俞華先, 孫有芳, 經(jīng)艷芬, 邊 芯, 楊李和, 董立華

(云南省農(nóng)業(yè)科學院甘蔗研究所瑞麗育種站，云南 瑞麗 678600)

葉綠素是綠色植物進行光合作用的物質(zhì)基礎，其含量是衡量植物葉片光合能力及植株健康狀態(tài)的主要指標[1]。作為綠色植物重要的生理指標，葉綠素含量測定已成為作物栽培、遺傳及育種等研究領域的一項常規(guī)檢測[2]。目前，葉綠素含量主要采用分光光度法[3]和SPAD葉綠素儀法測定。分光光度法即離體測定法，該方法結果精確，但操作復雜、費時、費力，且取樣時會對植株造成損傷;SPAD葉綠素儀法是采用手持便攜式SPAD-502葉綠素儀測定葉綠素含量，該方法不受時間和氣候因素限制，且快速、便捷，不會對植株造成損傷[4]。目前，SPAD葉綠素儀法已應用于葡萄[5]、煙草[6]、板栗[7]、水稻[8]等多種作物，其在甘蔗上的應用也有不少報道。陳紅香等[9]測定甘蔗+2葉葉綠素SPAD值，發(fā)現(xiàn)葉片SPAD值與含氮量、蔗莖產(chǎn)量呈顯著正相關，可在一定程度上預測甘蔗氮素豐缺；方志存等[10]比較了云南、廣西兩省不同生育期甘蔗+1葉葉片葉綠素SPAD值和全氮含量的差異。趙勇等[11]基于+2葉葉綠素SPAD值分析甘蔗對除草劑反應的差異。趙勇等[12]研究了云南主栽甘蔗品種+2葉葉綠素SPAD值與品質(zhì)性狀的相關性。上述利用葉綠素儀開展的相關研究中，除方志存等[10]采用+1葉為測試樣品外，其他研究者均選擇+2葉。不同研究者在探討水稻葉綠素SPAD值與含氮量關系時選用的葉片不同，李剛華等[13]、張耀鴻等[14]認為診斷水稻的氮素營養(yǎng)狀況理想指示葉片是頂3葉；王紹華等[15]、姜繼萍等[16]則認為測定頂4葉的SPAD值診斷水稻植株氮素最理想。但選用哪片蔗葉進行SPAD值測定效果最佳尚未見報道。因此，本文探討了云南割手密后代材料+1～+4葉葉綠素SPAD值的差異，分析其與品質(zhì)性狀的相關性,并建立擬合回歸方程，旨在為采用SPAD葉綠素儀法測定甘蔗葉綠素含量提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

從25個云南割手密后代中選用6份具有超親優(yōu)勢的耐旱種質(zhì)：云割F211-231、云割F211-52、云割F211-208、云割F211-10、云割F211-141、云割F211-215；以及親本2份：云割F108-254和云割F109-525，共計8份材料。

1.2 試驗方法

試驗地設在云南省農(nóng)業(yè)科學院甘蔗研究所瑞麗育種站。采用隨機區(qū)組排列，單行區(qū)，行長1.5 m，3個重復，小區(qū)下種量20個芽，1年新植1年宿根。

1.2.1 SPAD值測定 于2017年11月中旬甘蔗始花期，采用SPAD-502葉綠素儀測定SPAD值。各品種隨機選取5株，分別測定+1～+4葉完全展開葉的葉尖、葉中和葉基SPAD值，各部位重復3次，取平均值。

1.2.2 品質(zhì)性狀檢測 于2017年3月甘蔗成熟期,各品種隨機選取5株，采用二次旋光法測定甘蔗糖分、纖維分、還原糖分和重力純度等品質(zhì)性狀[17-18]。

1.3 統(tǒng)計與分析

采用Microsoft Excel 2003進行數(shù)據(jù)分析；采用DPS 13.5數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 云南割手密后代葉綠素SPAD值差異分析

從表1可見，8份云南割手密后代材料葉綠素SPAD值存在差異。+1葉葉綠素SPAD值以云割F211-215最高，云割F108-254次之，兩者均達41.00以上，云割F211-141和云割F211-52介于40.00～41.00之間，其余材料均在35.00～40.00之間；+2～+4葉SPAD值均以云割F211-141最高，云割F211-208最低，兩者相差1.25倍以上。總體來看，云割F211-215的+1葉葉綠素SPAD值最高，+2、+3葉均為第2位；云割F211-10的+4、+2葉葉綠素SPAD值分別位于第2、第3位；云割F108-254的+1、+4葉葉綠素SPAD值分別位于第2、第3位。

表1 云南割手密后代+1～+4葉葉綠素SPAD值差異1)
Table 1 Different chlorophyll SPAD value of sugarcane leaves +1～+4 ofS.spontaneumhybrids in Yunnan

材料葉綠素SPAD值+1葉+2葉+3葉+4葉云割F211-23139.75aA38.25bAB34.95cdBC35.30cBC云割F109-52537.85aA37.85bAB38.15abcAB32.55cC云割F108-25441.30aA34.25cBC35.80bcABC36.40bcABC云割F211-5240.90aA38.80abAB37.85abcAB34.00cBC云割F211-20838.95aA31.85cC31.45dC24.55dD云割F211-1038.55aA39.70abA36.35bcABC40.35abAB云割F211-14140.95aA41.90aA40.70aA42.20aA云割F211-21541.35aA40.10abA39.35abAB36.20bcABC

1)同列數(shù)值后附不同大小寫字母者分別表示差異達0.01、0.05顯著水平。

(1)+1葉。方差分析表明，不同材料間+1葉葉綠素SPAD值差異不顯著。(2)+2葉。云割F211-141與云割F211-231、云割F109-525存在顯著差異，與云割F108-254、云割F211-208存在極顯著差異；除了云割F108-254外，云割F211-208與其他參試材料間均存在極顯著差異；云割F108-254與云割F211-231、云割F109-525、云割F211-52存在顯著差異，與云割F211-10、云割F211-141、云割F211-215存在極顯著差異。(3)+3葉。云割F211-208與云割F108-254、云割F211-10存在顯著差異，與云割F109-525、云割F211-52、云割F211-141、云割F211-215存在極顯著差異；云割F211-141與云割F108-254、云割F211-10存在顯著差異，與云割F211-231、云割F211-208存在極顯著差異。(4)+4葉。云割F211-141與云割F108-254、云割F211-215存在顯著差異，與云割F211-231、云割F109-525、云割F211-52和云割F211-208存在極顯著差異；云割F211-10與云割F211-231、云割F211-52存在顯著差異，與云割F109-525和云割F211-208存在極顯著差異；云割F211-208與所有材料均存在極顯著差異。

2.2 云南割手密后代品質(zhì)性狀差異分析

從表2可見，8份材料的甘蔗糖分平均值為16.22%，其中云割F211-215最高，達17.94%，云割F211-208最低，僅12.81%；纖維分平均值為12.83%，其中云割F108-254和云割F211-208最高，均達13.98%，云割F211-10和云割F211-141最低，僅11.99%；重力純度平均值為85.53%，其中云割F211-141最高，達88.96%，云割F211-208最低，僅80.81%；還原糖平均值為0.61%，其中云割F211-208最高，達0.76%，云割F211-52最低，僅0.48%。

表2 云南割手密后代品質(zhì)性狀比較Table 2 Comparison of quality traits among S.spontaneum hybrids in Yunnan %

2.3 葉綠素SPAD值與品質(zhì)性狀指標的擬合回歸方程

從表3可見，+2、+3、+4葉葉綠素SPAD值分別與重力純度和纖維分之間存在較好的線性關系，擬合度決定系數(shù)(R2)比較理想，而還原糖與葉綠素SPAD值之間線性相關性不明顯。其中，+2葉葉綠素SPAD值與甘蔗糖分、重力純度和纖維分的線性關系最明顯，R2均大于0.85；+2、+3葉葉綠素SPAD值與甘蔗糖分間的線性關系次之，R2均大于0.65。

利用DPS軟件進一步研究云南割手密后代材料葉綠素SPAD值與品質(zhì)性狀指標的相關性發(fā)現(xiàn)， +1葉葉綠素SPAD值與其品質(zhì)性狀指標相關性均不顯著。+2、+3、+4葉SPAD值與重力純度均存在極顯著正相關關系，與還原糖不存在顯著相關關系；+2葉SPAD值與纖維分存在極顯著負相關關系，與甘蔗糖分存在極顯著正相關關系；+3、+4葉SPAD值與纖維分則存在顯著負相關關系，+3葉SPAD值與甘蔗糖分存在顯著正相關關系，說明葉片葉綠素SPAD值越高，其纖維分越低，甘蔗糖分越高。+2葉SPAD值與甘蔗糖分、重力純度的皮爾遜相關系數(shù)(r)最大，為0.955和0.950，說明+2葉葉綠素SPAD值較高，其甘蔗糖分和重力純度也較高。從相關系數(shù)的大小來看，葉綠素SPAD值與甘蔗各品質(zhì)性狀指標的相關程度依次為：+2葉>+3葉>+4葉，其中+2葉的r值最大，與甘蔗各品質(zhì)性狀指標的相關性最突出。

綜上所述，+2、+3、+4葉葉綠素SPAD值與甘蔗各品質(zhì)性狀指標相關性存在差異，+2葉相關關系最明顯，且R2最接近1，說明+2葉葉綠素SPAD值與品質(zhì)性狀指標的線性擬合回歸方程最優(yōu)。

表3 云南割手密后代葉綠素SPAD值與品質(zhì)性狀的相關性1)Table 3 Correlation between chlorophyll SPAD value and quality traits of S.spontaneum hybrids in Yunnan

1)*、**分別表示在 0.05、 0.01水平差異顯著；x表示SPAD值，y表示對應的品質(zhì)性狀指標。

3 討論與小結

前人研究表明，養(yǎng)分配施[19]、氮素營養(yǎng)[4,20-21]、葉部病害[22]、水肥條件[23]和品種類型[6-7]等是影響植物葉綠素SPAD值的主要因素，而品種類型會對其造成根本性影響。目前，通過葉綠素SPAD值的差異來研究品種特性已取得良好進展[5,24-29]。本研究中的8份云南割手密后代材料+1葉葉綠素SPAD值差異不顯著，其中云割F211-215最高，云割F109-525最低。+2、+3、+4葉葉綠素SPAD值則存在明顯差異，其中云割F211-141的+2、+3、+4葉葉綠素SPAD值最高，云割F211-208最低；云割F211-215的+2、+3葉葉綠素SPAD值較高，均位居第二。該結果佐證了Zhao et al[30]、Radhamani et al[31]有關不同甘蔗品種蔗葉SPAD值差異顯著的結論。陳紅香等[9]研究表明，甘蔗葉片SPAD值與葉片含氮量、蔗莖產(chǎn)量呈顯著正相關，可在一定程度上預測甘蔗氮素豐缺；馬宗斌等[32]、汪玲等[33]認為葉綠素SPAD值是氮肥利用效率的直接表現(xiàn)。本研究中云割F211-141葉綠素SPAD值最高，其在大田上表現(xiàn)為生長快、葉片較綠、較耐旱，這也佐證了邊芯等[34]對包含云割F211-141在內(nèi)的25個割手密血緣創(chuàng)新種質(zhì)及其親本抗旱性的評價。云割F211-141表現(xiàn)出超親的抗旱性，可在育種實踐中優(yōu)先利用。云割F211-208葉綠素SPAD值最低，說明其葉綠素含量最低，生長較緩慢。

品質(zhì)指標是甘蔗重要的經(jīng)濟性狀，也是衡量其品種優(yōu)劣的重要標準，直接影響產(chǎn)糖量[35]。作物對氮肥的利用率影響其品質(zhì)性狀的形成，趙廣才等[36]研究表明，強筋小麥加工品質(zhì)性狀及其穩(wěn)定性受氮肥水平的影響；萬靚軍等[37]認為不同施氮比例對雜交稻主要品質(zhì)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，其含量與作物品質(zhì)性狀也具顯著相關性。本研究表明，8份云南割手密后代材料+1葉葉綠素SPAD值與其品質(zhì)性狀指標的相關性不顯著。+2、+3、+4葉葉綠素SPAD值均與重力純度存在極顯著正相關關系，與還原糖不存在顯著相關關系；+2葉葉綠素SPAD值與纖維分存在極顯著負相關關系，+3、+4葉則與纖維分存在顯著負相關關系；+2葉葉綠素SPAD值與甘蔗糖分存在極顯著正相關關系，+3葉則與甘蔗糖分存在顯著正相關關系。進一步建立擬合回歸方程發(fā)現(xiàn)，+2、+3、+4葉葉綠素SPAD值與甘蔗品質(zhì)指標之間存在明顯的擬合線性關系，其中+2葉葉綠素SPAD值與甘蔗品質(zhì)指標的擬合線性回歸方程最優(yōu)，擬合決定系數(shù)(R2)最理想，但該結論與趙勇等[12]研究云南蔗區(qū)8個主栽品種+2葉葉綠素SPAD值與甘蔗品質(zhì)性狀指標的相關性略有不同。本文中8份云南割手密后代材料+2葉葉綠素SPAD值與甘蔗糖分存在明顯的線性關系，而趙勇等[12]的研究結果卻不存在相關性，出現(xiàn)這樣的情況可能與選取甘蔗的基因型、試驗地的生態(tài)環(huán)境及施用肥料的氮素含量不同有關。