唐仕云，楊榮仲，楊祖麗，盧文，周會，經(jīng)艷，王南通，譚宏偉

不同生態(tài)環(huán)境下甘蔗組合的生長表現(xiàn)和適應(yīng)性

唐仕云1，楊榮仲1，楊祖麗2，盧文3，周會1，經(jīng)艷1，王南通3，譚宏偉4

(1.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所，廣西 南寧 530007；2.廣西來賓市興賓區(qū)經(jīng)濟作物推廣站，廣西來賓 546100； 3.廣西崇左市扶綏縣農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，廣西 崇左 531000；4.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，廣西 南寧 530007)

以2017--—2018年組配的119個甘蔗組合為材料，分別在廣西的南寧、崇左、來賓同時開展組合評價試驗，基于錘重性狀進(jìn)行聯(lián)合方差分析和遺傳參數(shù)估計，并采用回歸分析和AMMI模型對組合進(jìn)行穩(wěn)定性分析。結(jié)果表明：不同的組合、環(huán)境及組合與環(huán)境互作在錘重間的差異均達(dá)到了極顯著水平(<0.01)；3個試驗點錘重的廣義遺傳率均屬于中等偏低水平；崇左、來賓試驗點的錘重變異系數(shù)較大，南寧試驗點的錘重變異系數(shù)較??；643、404、575、972、636、144、YC95、1470、755、409、701、832、YC37、579等組合表現(xiàn)出高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和適應(yīng)性廣的特性；結(jié)合錘重和組合入選率綜合分析，組合449、YC127、796、YC44、533、570、YC123、391、546、403、YC90、252在南寧試驗點的表現(xiàn)為錘重和組合入選率較高；組合643、212、YC61、432、903、YC95、YC44、368、YC83、YC127、YC112、701、411、YC90、YC123在崇左試驗點的表現(xiàn)為錘重和組合入選率較高；組合643、404、449、144、403、YC48在來賓試驗點的表現(xiàn)為錘重和組合入選率較高。

甘蔗；組合；錘重；穩(wěn)定性；適應(yīng)性

甘蔗是中國最重要的糖料作物，對保障國家的食糖安全具有重要作用。甘蔗新品種的選育和推廣，為甘蔗的種植生產(chǎn)提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)外通過大量的甘蔗家系試驗，對甘蔗的常用親本和組合進(jìn)行評價，篩選出大量優(yōu)良的親本和組合，顯著提高了甘蔗育種的效率[1–4]。高產(chǎn)和高糖聚合育種是甘蔗育種的主要目標(biāo)[5]。在甘蔗育種的實生苗階段，錘重綜合了甘蔗產(chǎn)量和錘度2個因素，是反應(yīng)甘蔗含糖量大小的綜合性狀之一，也是衡量甘蔗有性世代綜合表現(xiàn)的重要指標(biāo)[6]，常作為分析甘蔗實生苗群體[5]和家系評價[7]的重要目標(biāo)性狀。

利用作物基因型與環(huán)境互作，進(jìn)行品種穩(wěn)定性及廣泛適應(yīng)性育種，已成為提高作物生產(chǎn)力的重要途徑之一[8]。研究人員對甘蔗新品種與環(huán)境的互作進(jìn)行了大量的研究[9–12]，普遍認(rèn)為甘蔗品種與環(huán)境的互作廣泛存在。鄧祖湖等[13]采用穩(wěn)定性分析方法，研究不同生態(tài)環(huán)境對甘蔗產(chǎn)量和品質(zhì)性狀的反應(yīng)，預(yù)測了基因型的生產(chǎn)能力和推廣范圍。但在廣西的不同生態(tài)環(huán)境條件下，甘蔗組合的遺傳表現(xiàn)、組合與環(huán)境的互作及組合的適應(yīng)性研究，尚少見報道。本研究中，在廣西的3個不同甘蔗主產(chǎn)區(qū)進(jìn)行甘蔗組合的聯(lián)合試驗，研究組合與環(huán)境的互作關(guān)系，旨在為篩選適宜廣西不同甘蔗主產(chǎn)區(qū)的優(yōu)良的組合及甘蔗分區(qū)育種提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　材料

供試材料為2018年廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所配制的實生苗，共選取了119個組合。組合代號為純阿拉伯?dāng)?shù)字的組合為廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所海南甘蔗育種基地配制的組合；組合代號以YC開頭的組合是委托海南甘蔗育種場配制的組合。所用親本以桂糖系列新品種(系)為主，同時涵蓋了來自廣東、云南、福建、臺灣及國外的系列親本。組合及親本信息詳見表1。

表1　參試組合的組合代號及親本信息

表1(續(xù))

1.2　試驗地點

3個試驗地點：廣西南寧市隆安縣丁當(dāng)鎮(zhèn)廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所丁當(dāng)基地(E1)、廣西崇左市扶綏縣昌平鄉(xiāng)扶綏農(nóng)科所基地(E2)、廣西來賓市興賓區(qū)橋鞏鄉(xiāng)興賓區(qū)農(nóng)科所基地(E3)。試驗點的基本情況如表2，表中年降水量和年平均溫度由當(dāng)?shù)貧庀蟛块T提供。

表2　試驗地點的基本情況

1.3　試驗設(shè)計

于2018年3月9日播種實生苗，4月27日進(jìn)行實生苗假植移栽，6月14—20日，將119個組合的實生苗分別運往崇左、來賓和南寧試驗點進(jìn)行大田移栽。隨機區(qū)組試驗設(shè)計。3次重復(fù)。每個處理種植1行，行長7 m，行距1.2 m，每行種植23個單株。待苗成活后，按常規(guī)方法進(jìn)行施肥、培土等田間管理。

分別于2019年1月23—25日在來賓點、2019年2月1—3日在扶綏點、2019年2月14—17日在南寧點進(jìn)行組合調(diào)查。每小區(qū)調(diào)查15叢實生苗的株高、莖徑、叢有效莖數(shù)和錘度等性狀，參照徐良年等[14]的方法計算每叢甘蔗的錘重。各試驗點的組合錘重以3次重復(fù)的平均值表示。在對甘蔗組合進(jìn)行性狀調(diào)查后，按甘蔗常規(guī)實生苗選種方法，對試驗區(qū)進(jìn)行選種。以入選單株數(shù)除以總單株數(shù)的百分?jǐn)?shù)計算組合入選率；以小區(qū)為單位，統(tǒng)計組合入選率，結(jié)果以3次重復(fù)的平均值表示。

1.4　統(tǒng)計分析

對各試驗點的組合錘重，先進(jìn)行單個試驗點的方差分析和LSD多重比較，按劉來福等[15]的方法，估算錘重的表型和遺傳變異系數(shù)、廣義遺傳率。再利用DPS 17.10對3個試驗點的錘重進(jìn)行聯(lián)合方差分析、回歸分析和AMMI模型分析[16]。以回歸系數(shù)b和AMMI模型中基因型相對穩(wěn)定性定量指標(biāo)g值分別對組合進(jìn)行穩(wěn)定性評價。

對各試驗點組合的錘重效應(yīng)按從高至低進(jìn)行排序，結(jié)合各試驗點的組合入選率，篩選各試驗點中錘重和組合入選率較高的組合。

2　結(jié)果與分析

2.1　各試驗點組合的錘重表現(xiàn)及遺傳參數(shù)估計

對各試驗點組合的錘重進(jìn)行單因素隨機區(qū)組方差分析及遺傳參數(shù)估計。由表3可知，3個試驗點的錘重在組合間的差異均達(dá)極顯著水平，平均錘重從高至低依次為E1、E2、E3，表明在性狀調(diào)查時，南寧點的甘蔗錘重最高，其次是崇左點，來賓點的甘蔗錘重最低。從變異系數(shù)來看，E1的甘蔗錘重表型變異系數(shù)和遺傳變異系數(shù)均最小，E3的甘蔗錘重遺傳變異系數(shù)最大，E2的甘蔗錘重表型變異系數(shù)最大，來賓點和崇左點的錘重變異系數(shù)較大，有利于篩選出優(yōu)異組合和無性系。從廣義遺傳率來看，3個試驗點的遺傳率均屬于中等偏低的水平，E3的遺傳率最高，E2的最低。

表3　各試驗點甘蔗的錘重及遺傳分析

“**”示0.01水平差異顯著。

2.2　組合錘重的聯(lián)合方差分析、回歸分析及AMMI方差分析

從表4可以看出，在聯(lián)合方差分析中，錘重在不同組合、環(huán)境及組合與環(huán)境互作間的差異均達(dá)到了極顯著水平(<0.01)。從方差分量可以看出，環(huán)境所占的方差分量為8.1%，組合的方差分量為36.3%，組合×環(huán)境互作的方差分量為16.2%?？梢姡M合×環(huán)境互作的因素對組合表現(xiàn)型的變異影響很大，對不同區(qū)域進(jìn)行分區(qū)育種，顯得尤為重要。

表4　組合錘重的聯(lián)合方差分析、回歸分析和 AMMI模型的方差分析結(jié)果

“*”示0.05水平差異顯著，“**”示0.01水平差異顯著。在聯(lián)合方差分析中，分量為各項平方和占總平方和的百分比；在回歸分析和AMMI模型分析中，分量為各項平方和占互作平方和的百分比。

從回歸模型的方差分析可以看出，組合回歸的顯著性=0.054 1，比較接近顯著水平，組合回歸平方和占互作平方和的49.5%。從AMMI模型方差分析可以看出，基因型與環(huán)境第1主成分軸(IPCA1)的顯著性達(dá)到了極顯著水平，并且IPCA1的平方和占互作平方和的57.9%。

2.3　組合錘重的穩(wěn)定性分析

將錘重效應(yīng)為正效應(yīng)的組合按錘重平均表型值及效應(yīng)值(各組合的平均錘重與所有組合錘重平均值的差值)從高至低進(jìn)行排列(表5)，排在越前面的組合，其豐產(chǎn)性越好。

在回歸分析中，b大于1，表示組合的穩(wěn)定性低于平均穩(wěn)定性；b小于1，表示組合的穩(wěn)定性高于平均穩(wěn)定性。本試驗中，174、643、404、575、240、972、636、144、YC95、1470、755、409、701、832、YC37、579、316等組合錘重的平均值和效應(yīng)值較高，b值小于1，具有豐產(chǎn)性強、增產(chǎn)效應(yīng)大、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，這些組合為適宜3個試驗點種植的組合。

在AMMI模型中，基因型穩(wěn)定性參數(shù)g越小，表示基因型越穩(wěn)定。從AMMI模型分析結(jié)果可以看出，本研究中，組合643、404、575、449、972、636、YC127、144、YC95、1470、373、YC112、755、533、838、253、409、411、701、51、570、YC123、832、1074、291、600、YC37、579的錘重平均值和錘重效應(yīng)值較高，基因型穩(wěn)定性參數(shù)g值較低，這些組合具有豐產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)特性。

進(jìn)一步對回歸分析和AMMI模型分析進(jìn)行歸納，可以看出，643、404、575、972、636、144、YC95、1470、755、409、701、832、YC37、579等組合為豐產(chǎn)穩(wěn)定和適應(yīng)性廣的組合。

表5　組合錘重的穩(wěn)定性分析結(jié)果

表5(續(xù))

表中只列出了錘重效應(yīng)為正效應(yīng)的組合。

2.4　各試驗點組合的錘重及組合入選率分析

將3個試驗點組合的錘重效應(yīng)(此處組合的錘重效應(yīng)是指各組合的錘重值與該試驗點中所有組合平均值的差值)與組合入選率相結(jié)合，進(jìn)行綜合分析。從表6可以看出，在南寧點共有57個組合錘重效應(yīng)為正值，其中組合449、YC127、796、YC44、533、570、YC123、391、546、403、YC90、252的組合入選率超過10%，這些組合在南寧試驗點錘重較高，入選的優(yōu)良組合后代較多。在崇左試驗點共有62個組合錘重效應(yīng)為正值，其中組合643、212、YC61、432、903、YC95、YC44、368、YC83、YC127、YC112、701、411、YC90、YC123具有較高的錘重和較高的組合入選率。在來賓點，共有59個組合錘重效應(yīng)為正值，其中組合643、404、449、144、403、YC48具有較高的錘重和組合入選率。

表6　各試驗點組合錘重及組合入選率

表表6(續(xù))

表中只列出了各試驗點中錘重效應(yīng)為正值的組合。

3　結(jié)論與討論

本研究中，對3個不同試驗點的組合錘重進(jìn)行聯(lián)合方差分析，結(jié)果表明組合間的錘重差異達(dá)極顯著性水平。崇左、來賓試驗點實生苗錘重的表型變異和遺傳變異均較大，南寧試驗點實生苗錘重的表型變異和遺傳變異系數(shù)均較小。群體變異系數(shù)的降低，增加了選擇判斷的難度。

目前有多種進(jìn)行作物基因型穩(wěn)定性分析的方法，回歸分析和AMMI模型是較常用的方法，但均有自身的優(yōu)缺點[11]。本研究中，回歸分析和AMMI模型分別能解釋互作平方和的49.5%和57.9%，因而，回歸分析和AMMI模型對本次組合穩(wěn)定性評價的效果大體上相同，但效果均略顯偏低。為保證本次組合穩(wěn)定性評價的可靠性，本研究進(jìn)一步對2種穩(wěn)定性分析結(jié)果進(jìn)行了綜合，認(rèn)為643、404、575、972、636、144、YC95、1470、755、409、701、832、YC37、579等組合是屬于高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、適應(yīng)性廣的組合，可適應(yīng)廣西3大主產(chǎn)區(qū)的生態(tài)環(huán)境，在南寧、崇左、來賓均可種植利用，有望選育出更多性狀優(yōu)良、適應(yīng)性廣的甘蔗新品種。

培育高產(chǎn)高糖且穩(wěn)定性好的品種是甘蔗育種的重要目標(biāo)[10]。作物性狀的表現(xiàn)型并非基因型效應(yīng)與環(huán)境效應(yīng)的簡單相加，還有基因型與環(huán)境互作在起作用[17]。作物的許多性狀都存在基因型與環(huán)境互作，它是基因型穩(wěn)定性產(chǎn)生的根源[18]。在推廣優(yōu)良組合時，應(yīng)充分利用基因型與環(huán)境的交互作用，為特定的環(huán)境選擇特定的雜交組合[19]。本試驗中，組合449、YC127、796、YC44、533、570、YC123、391、546、403、YC90、252在南寧試驗點具有較高的錘重和較高的組合入選率，產(chǎn)糖量高，較適宜南寧試驗點的環(huán)境，可在南寧重點加以利用。組合643、212、YC61、432、903、YC95、YC44、368、YC83、YC127、YC112、701、411、YC90、YC123在崇左試驗點具有較高的錘重和較高的組合入選率，較適宜崇左試驗點的環(huán)境，可在崇左重點加以利用。組合643、404、449、144、403、YC48在來賓試驗點具有較高的錘重和較高的組合入選率，較適宜來賓試驗點的環(huán)境，可在來賓重點加以利用。

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Growth performance and adaptability of sugarcane combinations under different ecological environments

TANG Shiyun1, YANG Rongzhong1, YANG Zuli2, LU Wen3, ZHOU Hui1, JING Yan1, WANG Nantong3, TAN Hongwei4

(1.Sugarcane Research Institute of Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanning, Guangxi 530007, China; 2.Xingbin Economic Crop Promotion Station, Laibin, Guangxi 546100, China; 3.Fusui Agricultural Science Research Institute, Chongzuo, Guangxi 531000, China; 4.Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanning, Guangxi 530007, China)

The experiments of sugarcane combination evaluation with 119 combinations from 2017 to 2018 crossing season were conducted in Nanning, Chongzuo and Laibin of Guangxi province. The complex variance analysis and evaluation of genetic parameters in brix weight were took into account as well as the combination stability was analyzed by the regression analysis model and AMMI model. The results showed that differences of brix weight among combinations, environments and interaction between environments and combinations were both highly significant (<0.01), and the broad-sense heritability of brix weight belonged to medium level or slightly lower in 3 sites. In both Chongzuo and Laibin, variation coefficients of brix weight were large, but that in Nanning was small. The combinations, 643, 404, 575, 972, 636, 144, YC95, 1470, 755, 409, 701, 832, YC37 and 579 performed high yield, high genetic stability and stronger adaptability. The result of comprehensive analysis in both brix weight and selection rate of combination showed that the combinations 449, YC127, 796, YC44, 533, 570, YC123, 391, 546, 403, YC90 and 252 performed high brix weight and high selection rate of combination in Nanning. The combinations 643, 212, YC61, 432, 903, YC95, YC44, 368, YC83, YC127, YC112, 701, 411, YC90 and YC123 demonstrated high brix weight and high selection rate of combination in Chongzuo. The combinations, 643, 404, 449, 144, 403 and YC48 had high brix weight and high selection rate of combination in Laibin.

sugarcane; combination; brix weight; stability; adaptability

S566.103.7

A

1007-1032(2020)04-0393-09

10.13331/j.cnki.jhau.2020.04.003

唐仕云，楊榮仲，楊祖麗，盧文，周會，經(jīng)艷，王南通，譚宏偉．不同生態(tài)環(huán)境下甘蔗組合的生長表現(xiàn)和適應(yīng)性[J]．湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2020，46(4)：393–401．

TANG S Y, YANG R Z, YANG Z L, LU W, ZHOU H, JING Y, WANG N T, TAN H W. Growth performance and adaptability of sugarcane combinations under different ecological environments[J]. Journal of Hunan Agricultural University(Natural Sciences), 2020, 46(4): 393–401.

http://xb.hunau.edu.cn

2019–09–02

2019–10–06

廣西創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展專項(桂科AA17202042–4)；國家甘蔗產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(CARS_17015)；國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系廣西甘蔗創(chuàng)新團(tuán)隊建設(shè)專項(gjnytxgxcxtd–03–01)

唐仕云(1978—)，男，廣西資源人，博士，副研究員，主要從事甘蔗新品種選育研究，tangshiyunok@163.com

責(zé)任編輯：毛友純

英文編輯：柳正