摘""要：倒伏是甘蔗高產(chǎn)、高糖和機收的重要限制因素之一，也是甘蔗宜機化育種亟待解決的問題。本研究以24份大莖野生種57NG208與南澗果蔗正反交后代和1份PT43-52（CK）為研究材料，測定其株高、基部莖徑、中部莖徑、錘度、重心高度、單莖重、抗倒伏指數(shù)、基部和中部莖徑比值和莖稈折斷力9個指標，采用相關(guān)性分析、主成分分析、隸屬函數(shù)法和聚類分析對其進行綜合評價。結(jié)果表明：25份材料抗倒伏指數(shù)和農(nóng)藝性狀等9個指標的變異系數(shù)分布在11.57%～30.80%之間，性狀明顯分離，變異豐富。相關(guān)性分析結(jié)果表明，抗倒伏指數(shù)與錘度、基部莖徑、基部和中部莖徑比值、重心高度、單莖重和莖稈折斷力呈極顯著正相關(guān)，與株高和中部莖徑呈負相關(guān)。主成分分析結(jié)果表明，前3個主成分累計貢獻率達75.7717%，代表了參試材料抗倒伏的絕大部分信息；聚類分析結(jié)果表明，25份材料可聚為3大類，與隸屬函數(shù)評價結(jié)果基部吻合，其中第Ⅰ類中的13份材料抗倒伏性能優(yōu)異，綜合評價得分較高，尤其是云瑞12-9-45、云瑞12-9-5、云瑞12-38-32、PT43-52和云瑞12-38-46等5份種質(zhì)材料，除云瑞12-38-46的抗倒伏指數(shù)為2.94外，其余種質(zhì)的抗倒伏指數(shù)均為3.00，其綜合評價E值位于前5位，可在今后品種的抗倒性改良中重點利用。

關(guān)鍵詞：大莖野生種；南澗果蔗；抗倒伏；農(nóng)藝性狀中圖分類號：S566.1""""""文獻標志碼：A

Lodging"Resistance"Evaluation"of"Reciprocal"Hybrids"Between"57NG208"and"Nanjian"Chewing"Cane

YU"Huaxian1，2，"AN"Rudong1，2*，"TAO"Lianan1，2，"JING"Yanfen1，2，"LANG"Rongbin1，2，"BIAN"Xin1，2，"ZHANG"Yu1，2，"LIU"Xinlong1，2，"LIU"Jiayong1，2*，"ZHAO"Liping1，2，"LIU"Hongbo1，2，"ZHANG"Gemin3，"ZHANG"Baoqing3

1."National"Key"Laboratory"for"Biological"Breeding"of"Tropical"Crops，"Kunming，"Yunnan"650205，"China;"2."Sugarcane"Research"Institute，"Yunnan"Academy"of"Agricultural"Sciences"/"Yunnan"Key"Laboratory"of"Sugarcane"Genetic"Improvement，"Kaiyuan，"Yunnan"661699，"China;"3."Sugarcane"Research"Institute，"Guangxi"Academy"of"Agricultural"Sciences"/nbsp;Guangxi"Key"Laboratory"of"Sugarcane"Genetic"Improvement，"Nanning，"Guangxi"530000，"China

Abstract："Lodging"was"one"of"the"important"limiting"factors"for"high"yield，"high"sugar"content"and"mechanized"harvesting"of"sugarcane，"and"it"was"also"an"urgent"problem"to"be"solved"in"sugarcane"mechanized"breeding."In"this"study，"24"reciprocal"hybrids"of"57NG208"and"Nanjian"chewing"cane"and"PT43-52"（CK）"were"used"as"research"materials."The"plant"height，"basal"stem"diameter，"middle"stem"diameter，"brix，"center"of"gravity"height，"single"stem"weight，"the"lodging"resistance"index，"basal"and"middle"stem"diameter"ratio"and"stem"breaking"force"were"measured."The"correlation"analysis，"principal"component"analysis，"membership"function"method"and"cluster"analysis"were"used"to"comprehensively"evaluate"them."The"results"showed"that"the"coefficient"of"variation"of"9"indexes"such"as"lodging"resistance"index"and"agronomic"traits"of"25"materials"was"between"11.57%"and"30.80%，"and"the"traits"were"obviously"separated"and"the"variation"was"abundant."The"correlation"analysis"showed"that"the"lodging"resistance"index"was"significantly"positively"correlated"with"brix，"basal"stem"diameter，"basal"and"middle"stem"diameter"ratio，"center"of"gravity"height，"single"stem"weight"and"stem"breaking"force，"and"negatively"correlated"with"plant"height"and"middle"stem"diameter."The"results"of"principal"component"analysis"showed"that"the"cumulative"contribution"rate"of"the"first"three"principal"components"was"75.7717%，"which"represented"most"of"the"information"of"lodging"resistance"of"the"tested"materials."Cluster"analysis"showed"that"25"materials"could"be"clustered"into"three"categories，"and"the"results"were"consistent"with"the"results"of"membership"function"evaluation."Among"them，"13"materials"in"the"first"category"had"excellent"lodging"resistance"and"high"comprehensive"evaluation"scores，"especially"Yunrui"12-9-45，"Yunrui"12-9-5，"Yunrui"12-38-32，"PT43-52"and"Yunrui"12-38-46."The"lodging"resistance"index"of"the"remaining"germplasms"was"3.00"except"Yunrui"12-38-46，"and"the"comprehensive"evaluation"E"value"was"in"the"top"5，"which"should"be"used"in"the"future"improvement"of"lodging"resistance.

Keywords："Saccharum"robustum;"Nanjian"chewing"cane;"lodging"resistance;"agronomic"traits

DOI："10.3969/j.issn.1000-2561.2025.04.014

甘蔗是全球重要的糖料和能源作物，80%的糖和40%的生物乙醇的主要原料，年產(chǎn)值超過900億美元，其中甘蔗糖分別占世界和我國食糖總量的70%和88%[1-2]，甘蔗產(chǎn)業(yè)對全球農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展和食糖安全保障發(fā)揮著重要作用[3]。據(jù)統(tǒng)計，全球有103個國家種植甘蔗[4]，2022/2023榨季中國甘蔗種植面積約140萬hm2[5]，居世界第3位[6]。近年來，隨著極端天氣事件和蟲害頻發(fā)，尤其臺風和季風的影響，導(dǎo)致甘蔗大田生產(chǎn)中倒伏現(xiàn)象普遍發(fā)生，已嚴重限制了甘蔗機械化收獲和節(jié)本增效，成為我國糖料蔗生產(chǎn)的“瓶頸”問題之一。2018年，臺風“山竹”造成廣西甘蔗倒伏面積約14.0萬hm2，占全區(qū)甘蔗種植面積的18%，其中6.6萬hm2為嚴重倒伏[7]；2024年，臺風“摩羯”造成海南省甘蔗倒伏面積7333"hm2，其中全倒伏3600"hm2，半倒伏3800"hm2，受風折斷尾面積超過1333"hm2，全省甘蔗預(yù)計減產(chǎn)10%[8]。倒伏是造成甘蔗產(chǎn)量下降的主要原因，甘蔗倒伏后不僅影響產(chǎn)量和品質(zhì)[9]，也對機械化收獲造成了障礙，而且還會傳播病害。甘蔗倒伏是當前甘蔗宜機化育種關(guān)注的重點性狀，大莖野生種甘蔗（Sacc ha r um"robustum"L.），別名伊里安野生種，具有纖維分和生物產(chǎn)量高、宿根性好、抗風抗蟲等特點[9]，其血緣后代材料具有宿根萌芽率高、生勢強、抗倒伏等優(yōu)點。因此，系統(tǒng)評價大莖野生種57NG208與南澗果蔗正反交后代的抗倒伏特性，對改良或培育抗倒伏新品種具有重要指導(dǎo)意義。

甘蔗倒伏性是一個復(fù)雜的數(shù)量性狀，不僅與株高、基部莖徑和重心高度等內(nèi)在因素有關(guān)，還與蔗田土質(zhì)條件、栽培管理和氣候因素等外在因素相關(guān)[10]。目前，眾多學者針對甘蔗倒伏性開展了大量研究。陳紀元[11]開展隨機風載作用甘蔗倒折機理研究；李翔[12]從抗倒伏指數(shù)、生化成分、轉(zhuǎn)錄組等對不同類型的甘蔗種質(zhì)進行抗倒伏性評級及抗倒伏機制研究；沈銀娟等[13]對117份甘蔗品系材料開展蔗莖機械強度形成的生物學機制研究；閆鵬等[14]采用室內(nèi)外試驗研究不同濃度配比NAA/KT浸種對新植蔗產(chǎn)量、根系發(fā)育及抗倒伏能力的影響；劉富成等[15]研究不同種植密度和深度對甘蔗品種中糖3號的產(chǎn)量及抗倒伏性的影響；李笑含[16]基于無人機遙感影像技術(shù)對甘蔗倒伏信息開展研究。在水稻上，日本學者崛內(nèi)久滿[17]首先提出用‘倒伏指數(shù)’來評價水稻品種的抗倒伏能力，該指數(shù)能綜合反映水稻莖稈物理性狀，綜合了水稻株高、鮮重和莖稈折斷力等部分參數(shù)，目前被公認是抗倒伏性的衡量指標[18]。孫旭初[19]1987年提出水稻“抗倒伏指數(shù)”是較為公認的計算方法，李翔[12]在2019年提出了甘蔗抗倒伏指數(shù)計算方法。

甘蔗育種實踐中，利用甘蔗材料本身抗倒伏性育種是解決甘蔗倒伏問題最經(jīng)濟有效的手段。因此，明確甘蔗倒伏與抗倒伏性的相關(guān)性狀，對甘蔗種質(zhì)進行科學客觀的評價鑒定是開展甘蔗抗倒伏育種的基礎(chǔ)和前提?；诟收峥沟狗詾槠贩N特性，本研究以25份大莖野生種后代種質(zhì)為材料，在成熟期對其抗倒伏指數(shù)和農(nóng)藝性狀指標進行測定和分析，旨在通過種質(zhì)材料間差異篩選出優(yōu)異抗倒伏種質(zhì)材料，為甘蔗抗倒伏育種提供種質(zhì)基礎(chǔ)和理論依據(jù)。

1""材料與方法

1.1""材料

供試材料親本信息詳見表1。在25份參試材料中，編號1～24號種質(zhì)材料是以真實性鑒定過的24份大莖野生種NG57208（P1）與南澗果蔗（P2）的正反交后代[20]，該批種質(zhì)材料由云南省農(nóng)業(yè)科學院甘蔗研究所瑞麗育種站創(chuàng)制，其中P1×P2為正交材料9份，P2×P1為反交材料15份，以PT43-52為對照材料，其中PT43-52是由臺灣糖業(yè)公司屏東甘蔗育種站1946年選出的含大莖野生種血緣F2種質(zhì)材料[21]，其抗風能力特強，在1951年后利用它及其后代為親本培育出一系列抗風力強，且高產(chǎn)、高糖的F系列及臺糖系列著名品種在生產(chǎn)上利用，如F146、F160、F172、ROC16、ROC10、ROC22[22-23]。

1.2""方法

1.2.1""試驗設(shè)計""試驗地位于云南省農(nóng)業(yè)科學院甘蔗研究所瑞麗育種站（24°1′33″N，97°51′44″E），采用隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，每小區(qū)5行，行長8"m，行距1.2"m。試驗于2023年2月種植，田間管理與大田生產(chǎn)管理一致。

1.2.2""項目測定""于甘蔗成熟期調(diào)查株高、基部莖徑、中部莖徑和錘度等農(nóng)藝性狀。隨機選取5株近地面30"cm蔗莖，參照沈銀娟等[13]的方法，用植物莖稈強度測定儀測定莖稈折斷力。

參照王秀鳳等[24]的方法測定重心高度。倒伏角是指甘蔗頭部和蔗莖基部連線與地面垂直線之間的夾角。參照郝文錄等[25]的方法，基于倒伏角對甘蔗進行倒伏級數(shù)劃分（表2）。

抗倒伏指數(shù)參照謝子四等[26]和李朝生等[27]的方法計算。計算公式：抗倒伏指數(shù)=∑（各級級別數(shù)×該級別株數(shù)）/調(diào)查株數(shù)。甘蔗抗倒伏評價標準詳見表3。

1.2.3""評價分析""對抗倒伏指數(shù)和農(nóng)藝性狀等9個指標進行遺傳多樣性和相關(guān)性分析，求出各指標隸屬函數(shù)值。然后進行主成分分析，計算9個指標的主成分得分，同時求出各主成分的權(quán)重值。最后計算綜合評價值E，參照覃偉等[28]的方法進行隸屬函數(shù)分析。式中，Z（Xj）表示參試種質(zhì)材料第j個綜合指標的隸屬函數(shù)值。X表示參試種質(zhì)材料綜合指標的測定值，Xmin、Xmax分別表示第j個綜合指標的最小值和最大值。j表示各綜合指標，Wi為第i個綜合指標在所有綜合指標中的權(quán)重，Pi為各種質(zhì)材料通過主成分分析得出的第i個綜合指標的貢獻率；E為綜合評價值。

1.3""數(shù)據(jù)處理

用Excel"2022軟件處理原始數(shù)據(jù)，分別利用DPSV"9.5和SPSS"22.0軟件作描述性統(tǒng)計分析和相關(guān)性分析，采用DPSV"9.5軟件作主成分和聚類分析。

2""結(jié)果與分析

2.1""25份種質(zhì)材料各指標的遺傳多樣性分析

57NG208與南澗果蔗正反交后代抗倒伏指數(shù)

和農(nóng)藝性狀表現(xiàn)見表4。由表4可知，9個指標的變異系數(shù)分布幅度較大，為11.57%～30.80%。其中抗倒伏指數(shù)的變異系數(shù)最大，達到30.80%，變

幅為1.05～3.00；其次是折斷力的變異系數(shù)，最大為27.41%，變幅為206.00～492.00"N。說明25份種質(zhì)材料的抗倒伏遺傳變異最為多樣。錘度、株高、基部莖徑、中部莖徑、基部和中部莖徑比值、重心高度、單莖重的變異系數(shù)依次為11.57%、11.86%、17.49%、11.96%、22.07%、12.67%、22.62%。前人研究認為變異系數(shù)高于10.00%表示樣本間的差異較大[29]。本研究中9個主要指標的變異系數(shù)均大于10.00%，說明這25份種質(zhì)性狀明顯分離，變異豐富。

2.2""相關(guān)性分析

由表5可知，抗倒伏指數(shù)與錘度、基部莖徑、基部和中部莖徑比值、重心高度、單莖重和折斷力呈極顯著正相關(guān)，與株高和中部莖徑呈負相關(guān)；錘度與基部莖徑、基部和中部莖徑比值呈極顯著正相關(guān)，與單莖重呈顯著正相關(guān)；株高與重心高度呈極顯著正相關(guān)，與中部莖徑呈正相關(guān)，與其他指標呈負相關(guān)；基部莖徑與基部和中部莖徑比值呈極顯著正相關(guān)，與重心高度和折斷力呈顯著正相關(guān)；中部莖徑與基部和中部莖徑比值呈極顯著負相關(guān)；基部和中部莖徑比值與重心高度和折斷力呈顯著正相關(guān)。

2.3""主成分分析

用倒伏相關(guān)的9個指標進行主成分分析，其KMO檢驗結(jié)果為0.648，sig值為0，適用主成分分析法來計算權(quán)重。從主成分分析結(jié)果（表6）可知，前3個特征值≥1且累計貢獻率為75.7717%，特征向量的總和為6.8195，因此可用前3個主成分反映該25份材料9個抗倒伏性狀的指標情況。主成分1的特征值為4.0856，貢獻率為45.3951%，此主成分特征向量中，抗倒伏指數(shù)、基部和中部莖徑比值的特征向量最大依次分別是0.4747和0.4508，其次是基部莖徑（0.4114）和折斷力（0.3476）。因此可把主成分1稱為莖徑力學因子。主成分2的特征值為1.5750，貢獻率為17.5001%，此主成分特征向量中，株高、重心高度的特征向量最大依次分別是0.7221和0.5619，其次是中部莖徑（0.2142）。因此可把主成分2稱為株高莖徑因子。主成分3的特征值為1.1589，貢獻率為12.8764%，此主成分特征向量中，中部莖徑和單莖重的特征向量最大依次分別是0.7166和0.4632，其次是錘度（0.3102），由此可把主成分3稱為農(nóng)藝因子。

2.4""綜合評價

基于主成分得分，依照公式（1）～（3）求綜合評價E值，E值大小綜合反映出25份材料農(nóng)藝性狀對抗倒伏的綜合特性，E值越大則抗倒伏性能越佳。由表7可知，25份參試材料中，0.5000lt;"Elt;0.6000的有云瑞12-38-48、云瑞12-38-40和云瑞12-9-9等3份；0.6000lt;Elt;0.7000的有云瑞12-38-30、云瑞12-38-31、云瑞12-38-43和云瑞12-9-7等4份；Egt;0.7000的有PT43-52、云瑞12-9-45、云瑞12-38-32、云瑞12-9-5和云瑞12-38-4等5份，是比較好的抗倒伏材料。其中，云瑞12-9-5和云瑞12-38-46的Egt;0.8000，說明這2份材料的抗倒伏性能在所有材料中最優(yōu)。

2.5""聚類分析

基于抗倒伏指數(shù)，參照李翔[12]的方法進行系統(tǒng)聚類分析，在卡方距離為1.00處將25份大莖野生種血緣后代種質(zhì)材料分成三大類型，結(jié)合表3的評價標準可知，第Ⅰ類抗倒伏指數(shù)為2.35～"3.00，抗倒伏材料13份，占52%，其中云瑞12-9-45、云瑞12-9-5、云瑞12-38-32和PT43-52的抗倒伏指數(shù)為3.00，其綜合評價E值分別排在第4、1、5、3位；第Ⅱ類抗倒伏指數(shù)為1.05～1.46，倒伏材料5份，占20%；第Ⅲ類抗倒伏指數(shù)為1.58～2.00，半倒伏材料7份，占28%（圖1）。

3""討論

3.1""不同倒伏類型種質(zhì)材料倒伏相關(guān)指標的多樣性分析

大莖野生種血緣后代農(nóng)藝性狀和莖稈折斷力的遺傳多樣性分析是利用大莖野生種進行抗倒伏設(shè)計育種的前提，甘蔗種質(zhì)資源性狀的遺傳多樣性是其育種的基礎(chǔ)[30]，科學高效挖掘大莖野生種血緣后代抗倒伏相關(guān)性狀的遺傳多樣性，是充分利用大莖野生種改良和培育抗倒伏甘蔗品種的關(guān)鍵。遺傳變異系數(shù)是反映作物種質(zhì)間遺傳變異差異的重要指標[31]，亦是遺傳變異潛力大小的標志，可直接反映該正反交后代選育優(yōu)良種質(zhì)的閾值。周珊等[32]認為性狀變異系數(shù)大，則表示從該群體中選出具有該性狀優(yōu)質(zhì)材料的幾率高。本研究結(jié)果表明，25份大莖野生種血緣后代種質(zhì)材料具有豐富的遺傳多樣性，9個指標的遺傳變異系數(shù)均大于10%，其中單莖重和抗倒伏指數(shù)的遺傳變異系數(shù)最大分別為22.62%和30.80%，錘度的遺傳變異系數(shù)最小為11.57%。從農(nóng)藝性狀株高和莖徑的變異系數(shù)大小來看，本研究中25份材料株高和莖徑的變異系數(shù)表現(xiàn)為中部莖徑（莖徑）gt;株高，與周珊等[32]對160份甘蔗品種/親本材料的遺傳多樣性結(jié)論一致。沈銀娟[10]在對440份甘蔗種質(zhì)群體材料的折斷力進行多樣性分析中發(fā)現(xiàn)其折斷力的變異幅度范圍為6.6～32.1"N，變異系數(shù)為30%。而本研究中25份大莖野生種血緣后代種質(zhì)的折斷力范圍為206.00～492.00"N，變異系數(shù)為27.41%，莖稈折斷力比沈銀娟所用材料結(jié)果高100多倍，分析其原因一方面可能是大莖野生種血緣后代種質(zhì)材料本身纖維含量和機械強度高，其次是本研究測定時間在2月即甘蔗成熟期所致。

3.2""抗倒伏性狀的相關(guān)性及綜合評價

作物倒伏是諸多因素綜合影響造成，當前眾多學者針對莖稈的相關(guān)指標如節(jié)間長、株高、單莖重、彎曲高度、重心高度、節(jié)間長度和穿刺強度等開展研究[33]。劉明等[34]研究認為作物形態(tài)特征直接影響作物受力情況，進而影響作物倒伏。作物莖稈強度與植株形態(tài)和莖稈力學特性密切相關(guān)。周蓉等[35]提出作物地上部分重量、株高和直徑等形態(tài)指標可作為評價倒伏的間接指標。據(jù)在大豆和水稻上直接影響抗倒伏性方面報道，莖稈強度與直徑呈正相關(guān)，與株高呈負相關(guān)，莖稈基部強度對倒伏的影響最大[36-39]，李召峰等[40]對40份新疆小麥品種資源莖稈形態(tài)特征與抗倒伏性開展研究，得出重心高度和地上部分鮮重是抗倒伏性的決定因素，白羿雄等[41]基于35份青稞種質(zhì)資源的32個農(nóng)藝性狀開展抗倒伏評價體系研究發(fā)現(xiàn)，莖長、莖重、莖稈強度適合作為青稞抗倒伏性評價指標。在甘蔗上，沈銀娟[10]和李翔[12]提出用莖稈折斷力和穿刺力，抗倒伏指數(shù)及錘度、株高、基部莖徑、基部和中部莖徑比值等指標來評價甘蔗種質(zhì)材料的抗倒伏性。本研究采用株高、基部莖徑、基部和中部莖徑比值、抗倒伏指數(shù)和折斷力等9個指標，結(jié)合隸屬函數(shù)法和聚類分析法對25份大莖野生種血緣后代的抗倒伏性進行評價結(jié)果表明，25份大莖野生種血緣后代種質(zhì)材料被分成3類，第Ⅰ類為抗倒伏材料的有13份，占52%，其中云瑞12-9-45、云瑞12-9-5、云瑞12-38-32和PT43-52的抗倒伏指數(shù)為3.00，其綜合評價E值分別排在第4、1、5、3位，說明這4份種質(zhì)抗倒伏性能優(yōu)良，但綜合評價E值排在對照PT43-52前的材料有云瑞12-9-5和云瑞12-38-46兩份，云瑞12-38-46的抗倒伏指數(shù)為2.94，綜合評價值E位于第2，云瑞12-9-5抗倒伏指數(shù)為3，綜合評價排第1。

姜元華等[42]認為抗倒伏指數(shù)是研究作物抗倒伏性的重要評價指標，為作物莖稈對外作用力的反作用力表征指數(shù)，其數(shù)值越大則抗倒伏性越強。劉唐興等[43]對8份甘藍型油菜品種的抗倒伏性與莖稈農(nóng)藝性狀進行關(guān)聯(lián)分析，得出株高、單株重與抗倒伏指數(shù)呈正相關(guān)；陳有軍等[44]對7份燕麥品種田間的倒伏性狀研究發(fā)現(xiàn)，株高、第一莖節(jié)間干重與抗倒伏指數(shù)呈顯著正相關(guān)。在甘蔗上，李翔[12]研究發(fā)現(xiàn)新植蔗的抗倒伏指數(shù)與基部和中部莖徑比值、錘度呈顯著正相關(guān)，本研究結(jié)論與其結(jié)論相吻合。

4""結(jié)論""

甘蔗種質(zhì)材料的抗倒伏性是一個受多基因控制的復(fù)雜數(shù)量性狀，不同的大莖野生種血緣種質(zhì)材料具有不同的抗倒伏性，科學高效挖掘利用這些種質(zhì)材料的抗倒伏性是甘蔗抗倒伏育種的重點。本研究的25份大莖野生種血緣后代種質(zhì)材料中，聚為第Ⅰ類中的13份材料抗倒伏性能優(yōu)異，綜合評價得分較高，尤其是云瑞12-9-45、云瑞12-9-5、云瑞12-38-32、PT43-52和云瑞12-38-46等5份種質(zhì)材料，除云瑞12-38-46的抗倒伏指數(shù)為2.94外，其余種質(zhì)的抗倒伏指數(shù)均為3.00，其綜合評價E值位于前5，建議在今后品種的抗倒伏性改良中重點加以利用。

參考文獻

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