甘蔗株高相關(guān)性狀數(shù)量研究

李純佳，徐超華，覃偉，楊昆，李復(fù)琴，劉新龍

（云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所/云南省甘蔗遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)遠(yuǎn)661699）

甘蔗株高相關(guān)性狀數(shù)量研究

李純佳，徐超華，覃偉，楊昆，李復(fù)琴，劉新龍*

（云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所/云南省甘蔗遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)遠(yuǎn)661699）

以31個(gè)甘蔗栽培品種的無(wú)性系植株為材料，對(duì)甘蔗株高相關(guān)表型性狀進(jìn)行了數(shù)量研究。分析結(jié)果顯示，不同材料的株高、節(jié)間數(shù)、節(jié)間長(zhǎng)度及下部、中下部、中部節(jié)間長(zhǎng)度均存在極顯著差異。節(jié)間長(zhǎng)度與節(jié)間數(shù)間存在極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，節(jié)間長(zhǎng)度同株高的相關(guān)度優(yōu)于節(jié)間數(shù)。中部節(jié)間的長(zhǎng)度與甘蔗株高的相關(guān)程度高于其他兩個(gè)部位。除首段外，材料差異對(duì)甘蔗各段節(jié)間的長(zhǎng)度均造成了顯著性差異。不同段位節(jié)間長(zhǎng)度具有相關(guān)性，這種相關(guān)性具有隨節(jié)間距離增加而減弱的趨勢(shì)。該研究結(jié)果具有一定實(shí)用性，同時(shí)可為甘蔗選種技術(shù)的改良與提高進(jìn)行有益的數(shù)據(jù)積累。

甘蔗；株高；節(jié)間數(shù)；節(jié)間長(zhǎng)度；相關(guān)；數(shù)量分析

甘蔗（SaccharuMofficinaruML.）是我國(guó)最主要的糖料作物，全國(guó)90%以上的食糖為甘蔗糖[1]。在當(dāng)前蔗區(qū)面積縮小、作物競(jìng)爭(zhēng)加劇的現(xiàn)實(shí)背景下，提高單產(chǎn)是確保我國(guó)蔗糖總產(chǎn)水平、保障食糖安全的必由之路。株高是蔗莖產(chǎn)量的三大構(gòu)成因子之一[2]，并與含糖量呈極顯著正相關(guān)[3]，對(duì)單產(chǎn)具有直接決定作用。同時(shí)，株高還同甘蔗冠層結(jié)構(gòu)[4]和抗倒伏、抗風(fēng)折性能[1]密切相關(guān)，從而能夠間接影響實(shí)際產(chǎn)量。因此，甘蔗高產(chǎn)高糖新品種選育中，株高作為重要的目標(biāo)性狀，始終備受關(guān)注。

雖然基于數(shù)量遺傳學(xué)和生物數(shù)學(xué)的計(jì)算機(jī)輔助育種技術(shù)[5-7]已經(jīng)進(jìn)入人們的視野，但在我國(guó)目前的甘蔗選種實(shí)踐中，材料的表型差異大多仍由育種家憑自身主觀(guān)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行考察[8]。在株高等重要性狀的表型分化方面，仍缺少基于數(shù)據(jù)分析的理性評(píng)價(jià)。這些基礎(chǔ)性工作的缺失，不但限制了甘蔗雜交選育技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)阻礙了對(duì)優(yōu)勢(shì)作物先進(jìn)育種經(jīng)驗(yàn)的借鑒。有鑒于此，本文對(duì)甘蔗栽培品種株高性狀的表型分化進(jìn)行了數(shù)量分析，以期為甘蔗選種技術(shù)的改進(jìn)提供基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

供試材料共含31個(gè)甘蔗栽培品種的無(wú)性系植株（見(jiàn)表1），均為雜交產(chǎn)生的高代后代。2014年3月10—12日新植于云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所試驗(yàn)基地。試驗(yàn)地為壤土旱地，采用大田隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，每小區(qū)種植4行，行長(zhǎng)6.5 m，行距1 m。大田管理同一般生產(chǎn)管理。

2015年1月15日于各小區(qū)中間行中部位置，選擇成熟挺直、無(wú)病害、長(zhǎng)勢(shì)一致、具代表性的甘蔗主莖，緊貼地面進(jìn)行砍收，每小區(qū)取樣6株。樣本移至水平地面，調(diào)查節(jié)間數(shù)，并以皮尺測(cè)量株高，節(jié)間長(zhǎng)度=株高/節(jié)間數(shù)。自基節(jié)起，連續(xù)量取10個(gè)節(jié)間長(zhǎng)度。所有測(cè)量均重復(fù)3次，方法參照文獻(xiàn)[1]。蔗株首節(jié)未完全伸出地面，故從第2段節(jié)間開(kāi)始，將第2～4、5～7、8～10段節(jié)間區(qū)域分別定義為蔗株下部、中下部和中部，各部位節(jié)間長(zhǎng)度為相應(yīng)節(jié)間長(zhǎng)度的均值。

使用Excel和SPSS 19.0軟件整理和分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘蔗品種間的株高表型差異

如表1所示，所測(cè)31個(gè)甘蔗品種，平均株高為174.8 cm，平均節(jié)間數(shù)為14.4，平均節(jié)間長(zhǎng)度為11.9 cm。下部、中下部、中部節(jié)間長(zhǎng)度均值分別為13.0 cm、13.7 cm和12.0 cm。各品種在株高相關(guān)表型方面表現(xiàn)各異。株高最高的柳城05-136同最矮的福農(nóng)1110間的差距可達(dá)1.5倍多。節(jié)間數(shù)最多的為云蔗03-258，最少的為云蔗06-416，兩者差距近1.7倍。節(jié)間長(zhǎng)度最長(zhǎng)的為閩糖02-205，為最短的粵糖55的1.8倍。下部節(jié)間長(zhǎng)度最長(zhǎng)的為閩糖02-205，超過(guò)最短的粵甘39近1.7倍。中下部節(jié)間長(zhǎng)度最長(zhǎng)的仍為閩糖02-205，最短的為云蔗06-416，前者為后者的近2.1倍。中部節(jié)間長(zhǎng)度最長(zhǎng)的為福農(nóng)40，超出最短的ROC10近1倍?？傮w而言，不同甘蔗品種在各株高相關(guān)表型性狀上的差異明顯，已達(dá)到極顯著水平。

表1 甘蔗品種間株高表型差異

表2 甘蔗株高表型性狀相關(guān)系數(shù)

2.2 甘蔗株高表型性狀間相關(guān)分析

Pearson相關(guān)分析結(jié)果如表2所示。根據(jù)Cohen提出的相關(guān)程度判斷標(biāo)準(zhǔn)，Pearson相關(guān)系數(shù)的絕對(duì)值小于0.2、在0.2～0.5之間和大于0.5時(shí)，相關(guān)關(guān)系強(qiáng)度分別為弱、中和強(qiáng)[9]。由表2可知，甘蔗節(jié)間數(shù)和節(jié)間長(zhǎng)度均與株高呈極顯著正相關(guān)，前者與株高的正相關(guān)僅為中等，而后者與株高間具有強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系；同時(shí)，節(jié)間數(shù)和節(jié)間長(zhǎng)度間還存在著極顯著的中等負(fù)相關(guān)關(guān)系。

不同部位的節(jié)間長(zhǎng)度同蔗株平均節(jié)間長(zhǎng)度均具有較強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系，它們同株高的相關(guān)程度卻不盡相同。中部節(jié)間長(zhǎng)度同株高的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.723，顯示出極強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系，下部節(jié)間長(zhǎng)度與株高的相關(guān)系數(shù)為0.332，為中等強(qiáng)度的正相關(guān)。不同部位的節(jié)間長(zhǎng)度間存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，但強(qiáng)度不一。中部和下部間關(guān)系為中等，而中下部同二者的關(guān)系均達(dá)較強(qiáng)水平。甘蔗各節(jié)間相關(guān)程度可能與位置關(guān)系有關(guān)。

表3 甘蔗各段節(jié)間的長(zhǎng)度差異

表4 甘蔗不同段位節(jié)間長(zhǎng)度的相關(guān)系數(shù)

2.3 不同段位節(jié)間長(zhǎng)度的關(guān)系

表3為甘蔗節(jié)間的長(zhǎng)度差異的方差分析結(jié)果。單因素方差分析結(jié)果表明，不同品種間首段節(jié)間長(zhǎng)度差異不顯著，其余9段節(jié)間的長(zhǎng)度均隨品種不同存在極顯著差異。多因素方差分析結(jié)果顯示，品種和節(jié)序各自均對(duì)節(jié)間長(zhǎng)度具有極顯著影響，而它們的不同組合間差異不顯著。

表4顯示了不同段位甘蔗節(jié)間長(zhǎng)度的相關(guān)性。首段是較為特殊的一段節(jié)間，同其他部位的節(jié)間長(zhǎng)度上無(wú)顯著相關(guān)。其余9段的節(jié)間長(zhǎng)度間，往往存在極顯著相關(guān)，其相關(guān)強(qiáng)度均在中等以上，部分甚至可達(dá)極強(qiáng)水平。同時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)，位置相近的段位間，相關(guān)系數(shù)較大，而位置較遠(yuǎn)的段位間，相關(guān)系數(shù)較小。

總體而言，甘蔗不同段位節(jié)間的長(zhǎng)度差異顯著，其相關(guān)性具有隨距離增加而減弱的趨勢(shì)。

3 結(jié)論與討論

表型差異是植物基因型差異的體現(xiàn)。甘蔗株高相關(guān)性狀存在極顯著的表型分化，這些差異將為具有優(yōu)良株高形態(tài)的甘蔗新基因型的選育提供充分的可能性。

甘蔗株高由節(jié)間數(shù)和節(jié)間長(zhǎng)度這兩大要素構(gòu)成。相關(guān)分析結(jié)果提示，與新節(jié)形成相比，節(jié)間伸長(zhǎng)是甘蔗株高增長(zhǎng)更為主要的方式。玉米的株高研究[10]中也取得了與之一致的結(jié)論。因而，有關(guān)甘蔗株高形態(tài)建成的研究，應(yīng)適當(dāng)側(cè)重于節(jié)間伸長(zhǎng)過(guò)程。在3個(gè)不同部位，中部節(jié)間的長(zhǎng)度與株高間相關(guān)程度最高。這可能是因?yàn)樵摬课唬ǖ?～10段）節(jié)間完成伸長(zhǎng)的時(shí)期正是株高整體增長(zhǎng)的關(guān)鍵階段。我們推測(cè)這一結(jié)果在選種過(guò)程中具有實(shí)用價(jià)值：種性發(fā)揮受限時(shí)，表型株高相同的材料，中部節(jié)間較長(zhǎng)者可能具有更好的潛在株高形態(tài)。

不同甘蔗品種首段節(jié)間長(zhǎng)度差異不顯著，可能因?yàn)槭锥喂?jié)間形成的時(shí)間較早，該時(shí)期31個(gè)基因型材料均未充分發(fā)育而具有較為一致的長(zhǎng)勢(shì)。甘蔗各段節(jié)間相關(guān)性具有隨距離增加而減弱的趨勢(shì)。這說(shuō)明不同節(jié)間的伸長(zhǎng)具有一定的一致性。在成熟蔗莖上，空間距離實(shí)際體現(xiàn)的是莖節(jié)先后出現(xiàn)的時(shí)間順序。因而可以認(rèn)為，一定時(shí)期內(nèi)，環(huán)境因子和生長(zhǎng)發(fā)育水平的相對(duì)穩(wěn)定，是這種一致性的來(lái)源。但這種一致性是有限的，當(dāng)兩個(gè)節(jié)間形成的時(shí)間間隔足夠長(zhǎng)時(shí)，如第2段和第10段，其伸長(zhǎng)是較為獨(dú)立的。由此我們認(rèn)為，節(jié)間長(zhǎng)度可作為甘蔗不同時(shí)期生長(zhǎng)狀況的表征。

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A Quantitative Study on Plant Height Relative Traits in Sugarcane

LIChun-jia,XU Chao-hua,QINWei,YANG Kun,LIFu-qin,LIU Xin-long
(Yunnan Sugarcane Research Institute,Y unnan Academy of Agricultural Sciences; Yunnan Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement,Kaiyuan 661699)

A study was carried out to characterize quantitatively plant height correlated traits with 31 clones of sugarcane cultivars.Results showed that there were extremely significant differences between clones in these traits including plantheight,internode number,average internode length,length of the bottoMinternode,themidbottoMinternode,and the middle internode.There was a significant negative correlation between the internode length and internode number.Correlation parameter of plant height with internode length was higher than that with internode number.Length ofmiddle internode turned out to have the highest correlation among internodes in the three positions.The difference between clones in the internode length was found to be extremely significant except for the first one.A trend was observed that themore distant,the less correlation between internodes.These resultsmay have practical implications and could accumulate beneficial data for sugarcane breeding.

sugarcane;plant height;internode number;internode length;correlation;quantitative analysis

S566.103

A

1007-2624（2015）03-0001-03

10.13570/j.cnki.scc.2015.03.001

2015-04-15

云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院青年科技人才培養(yǎng)專(zhuān)項(xiàng)：甘蔗GA3ox2基因?qū)ζ渲旮叩恼{(diào)控作用研究；國(guó)家自然科學(xué)基金地區(qū)項(xiàng)目（31360359）。

李純佳（1985-），男，湖北省十堰人，碩士，研究實(shí)習(xí)員，研究方向：甘蔗分子生理學(xué)，E-mail：welsper@126.com。

劉新龍，男，博士，副研究員，研究方向：甘蔗分子生物學(xué)，E-mail：lxlgood868@163.com。