云南野生甘蔗血緣雜交組合的模糊綜合評判

郎榮斌，邊 芯，孫有芳，董立華，桃聯(lián)安，安汝東，楊李和，周清明，經(jīng)艷芬

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

云南野生甘蔗血緣雜交組合的模糊綜合評判

郎榮斌，邊 芯，孫有芳，董立華，桃聯(lián)安，安汝東，楊李和，周清明，經(jīng)艷芬*

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

本研究以含有云南野生甘蔗親本的31個(gè)雜交組合為研究對象，選擇影響甘蔗雜交組合品質(zhì)最大的4個(gè)因素(錘度、株高、莖徑、叢有效莖) 進(jìn)行調(diào)查分析。采用模糊綜合評判方法，研究四個(gè)因素相互作用對31個(gè)甘蔗雜交組合的影響，從中篩選出屬優(yōu)的甘蔗雜交組合1個(gè)(云瑞10-509×德蔗03-68)，較優(yōu)的6個(gè)(云瑞03-417×云瑞10-550，云瑞10-979×云瑞05-271，云瑞10-956×云瑞05-189，云瑞10-648×云瑞05-785，云瑞10-498×粵糖91-976，云瑞10-979×云瑞06-2416，) 在今后的育種中可以重點(diǎn)利用。

甘蔗；雜交組合；模糊綜合評判；篩選

甘蔗雜交育種歷史悠久，1887年Soltwedel在爪哇以及Harrison和Bovell在巴巴多斯看到甘蔗產(chǎn)生種子可以萌芽成幼苗，這一發(fā)現(xiàn)揭開了甘蔗有性雜交育種史的序幕?？山?jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，甘蔗性細(xì)胞減數(shù)分裂很不規(guī)則，它的遺傳行為并不同于孟德爾遺傳定律。甘蔗屬高度異質(zhì)性異源多倍體植物，甘蔗雜交育種具有不可預(yù)測性和偶然性，因此極大影響甘蔗的育種效率。雜交親本、組合的優(yōu)劣是決定能否育出優(yōu)良品種的關(guān)鍵，正確選擇雜交親本，合理選配雜交組合，是甘蔗有性雜交育種的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]。配制雜交組合是甘蔗有性雜交育種的首要任務(wù)，組合配制的優(yōu)劣直接影響甘蔗后代的品質(zhì)[2]。

科學(xué)準(zhǔn)確評價(jià)甘蔗雜交組合的優(yōu)劣，是配制和利用優(yōu)秀雜交組合的有效途徑，不少甘蔗育種專家為此都做了不同的研究與分析，如吳才文等應(yīng)用配合力分析評價(jià)親本和組合[3],陸鑫等應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析法評價(jià)與分析斑茅雜交組合[4]，王麗萍等對甘蔗細(xì)莖野生種遠(yuǎn)緣雜交組合的灰色評判[5]等。模糊綜合評判法在評價(jià)甘蔗品種有一定的應(yīng)用，如關(guān)中秀等對甘蔗品種的綜合評判[6]，劉家勇等進(jìn)行甘蔗品種模糊綜合評判[7]，劉少謀對斑茅雜種甘蔗BC1品系的模糊綜合評判[8]等等。相對而言，采用模糊綜合評判來評價(jià)甘蔗雜交組合的并不多，周鴻凱(2007)[9]首先采用模糊綜合評判法評價(jià)甘蔗雜交，之后黎煥光(2007)[10]、譚芳(2012)[11]，也做了相應(yīng)的研究，皆表明應(yīng)用模糊綜合評判法對甘蔗雜交組合的特性作綜合性的評價(jià)，可以把各性狀相互影響牽制依存的復(fù)雜關(guān)系，用一個(gè)明確的數(shù)字顯示出來，成為清晰的概念，便于人們直觀地對甘蔗雜交組合進(jìn)行篩選及評價(jià)。文章以含有云南野生親本雜交組合為研究對象進(jìn)行調(diào)查，評價(jià)云瑞系列親本的育種價(jià)值和潛力；篩選出產(chǎn)量和糖分遺傳力高、適應(yīng)性好、抗旱性強(qiáng)的種質(zhì)，為生產(chǎn)性親本或新品種選育提供特異性的育種材料。

表1 所選因素評定標(biāo)準(zhǔn)

Note: PH=plant height，SD=stalk diameter, NCG=Number of cane of one genotybe.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)以2013年云南甘蔗研究所瑞麗育種站甘蔗實(shí)生苗種植為基礎(chǔ)，以含有云瑞10系列親本的31個(gè)雜交組合為研究對象，組合的編號(hào)和父母本詳見表3，每個(gè)組合的雜交后代中選取 30叢，測定每叢平均株高、莖徑、錘度及其叢有效莖，同時(shí)統(tǒng)計(jì)31個(gè)組合進(jìn)入選種圃的入選率。

1.2 試驗(yàn)方法

于2013年3月16日進(jìn)行雜交花穗種子播種，4月18日假植，5月28日定植大田。大田隨機(jī)區(qū)組排列，每個(gè)組合隨機(jī)選取60株進(jìn)行種植，分3次重復(fù)，間距30 cm，行長6 m，行距1.1 m。試驗(yàn)地田間管理同大田生產(chǎn)，每公頃施(N∶P2O5∶K2O =10∶9∶6)復(fù)合肥 600 kg 作基肥，2 次培土各追施同樣比例的復(fù)合肥 600 kg/hm2，尿素 300 kg/hm2，適時(shí)進(jìn)行病、蟲、草害防治。

1.3 模糊綜合分析

參照周鴻凱(2000)[12]模糊綜合評判在甘蔗雜交組合評價(jià)的應(yīng)用中的方法。

1.3.1 模糊綜合評判的數(shù)學(xué)模型 對象集X= {x1，x2，x3，…,x31}= { 組合1，組合2，組合3,…,組合31}；

因素集U={U1，U2，U3，U4} ={ 錘度，莖徑，株高，叢莖數(shù)}；

因素的權(quán)重分配子集:A= {a1，a2，a3，a4}；

集V= {v1，v2，v3，v4，v5=} { 優(yōu)級，較優(yōu)級，一般級，較差級，差級}；

評價(jià)子集B={b1，b2，b3，b4，b5}。

根據(jù)甘蔗實(shí)生苗的生長實(shí)際情況及選育種目標(biāo)要求，制訂甘蔗雜交組合的因素評定標(biāo)準(zhǔn)(表1)。

1.3.2 隸屬度函數(shù)及模糊評價(jià)矩陣 雜交組合對各因素不同評判等級的隸屬度:rij=xij/n=樣本中對應(yīng)于某因素某級別的個(gè)體數(shù)/樣本的個(gè)體數(shù)(i=1,2,3,4；j=1,2,3,4,5)，通過計(jì)算得優(yōu)集的綜合隸屬度矩陣如表2所示。

U2

U3

U4

1.3.3 各因素權(quán)重 根據(jù)各因素對甘蔗優(yōu)劣(育種目標(biāo)) 影響的重要程度和各因素獲得優(yōu)級的難易程度來確定各因素的權(quán)重系數(shù)。

設(shè)A= (錘度，莖徑，株高，叢莖數(shù))=(0.3，0.2，0.2 ，0.3)。

1.3.4 模糊綜合評價(jià)B=AoR取M(. +)算子,

B={a1，a2，a3，a4}oR= (b1，b2，b3，b4，b5)；

綜合評價(jià)優(yōu)集b1= (a1r11+a2r21+a3r31+a4r41)；

綜合評價(jià)較優(yōu)集b2= (a1r12+a2r22+a3r32+a4r42)；

綜合評價(jià)一般集b3= (a1r13+a2r23+a3r33+a4r43)；

綜合評價(jià)較差集b4=(a1r14+a2r24+a3r34+a4r44)；

綜合評價(jià)差集b5=(a1r15+a2r25+a3r35+a4r45)。

評語：綜合優(yōu)集b1≥0.200，評語“優(yōu)”；綜合優(yōu)集0.200>b1≥0.150，評語“較優(yōu)”；綜合優(yōu)集0.150>b1≥0.100，評語“一般”；綜合優(yōu)集0.100>b1≥0.05，評語“較差”；綜合優(yōu)集b1<0.05，評語“差”。

表2 優(yōu)集b1中各性狀的隸屬度

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

應(yīng)用DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 優(yōu)組合

從表3可看出被評價(jià)為優(yōu)的組合只有476，其綜合優(yōu)集b1值最高，為0.207。從各性狀優(yōu)集隸屬度來看，476錘度r11為0.200，說明這一組合 20 %被調(diào)查的叢數(shù)平均錘度大于22，適宜作為高糖雜交組合利用；476的莖徑r21為 0.200，說明20 %被調(diào)查的叢數(shù)中平均莖徑皆大于2.6，476r31為0.333，說明33.3 %被調(diào)查組合叢株高平均數(shù)皆大于215 cm。476叢有效莖r41為0.133，在所有參試組合中r41達(dá)到最高，說明其后代分蘗好，成莖率高，有13.3 %的被調(diào)查叢數(shù)有效莖數(shù)達(dá)到6個(gè)或6個(gè)以上。由此可見，從476組合的雜交后代中，選育出同時(shí)具備錘度、株高、莖徑、叢莖數(shù)均優(yōu)的甘蔗品系是有可能的，選育高產(chǎn)高糖品種的可能性則更大。476組合已經(jīng)入選到2014年選種圃。

2.2 較優(yōu)組合

綜合優(yōu)集0.200

表3 甘蔗組合優(yōu)劣評價(jià)結(jié)果

表4 組合入選情況

2.3 一般組合和較差組合

被評為一般組合的有9個(gè)，其中103組合和549組合的r11較理想，但叢有效莖數(shù)均為0.000，說明這2個(gè)組合雖然高糖但是成莖率與分蘗比較少。474組合莖徑r21較高，錘度r21與叢有效莖r41較低。476組合和486組合株高r31值較理想，均超過0.300，說明超過30 %被調(diào)查叢數(shù)的株高均超過215 cm，可錘度r21與叢有效莖r41不理想。組合341和480的r41值均超過0.200，比較理想，說明超20 %被調(diào)查叢數(shù)有效莖超過6個(gè)，分蘗強(qiáng)，成莖率高。一般組合中大多數(shù)組合的 4個(gè)評價(jià)因素中只有個(gè)別因素達(dá)到較高，而其他因素卻很低，這就直接影響優(yōu)集b1的值。一般組合中537、549、498組合入選2014年雜種圃。

較差組合有 14個(gè)，主要是錘度低，有8個(gè)組合的錘度r11為0.000，有效莖也少，叢有效莖數(shù)r41很低，整體表現(xiàn)不佳，這樣的組合建議在育種實(shí)踐中不用或少用，較差組合中有487、493、454組合入選2014年選種圃。

2.4 綜合評價(jià)

絕大多數(shù)甘蔗組合的甘蔗實(shí)生苗各性狀間表現(xiàn)為正相關(guān)(連鎖遺傳)或無相關(guān)(獨(dú)立遺傳)[11]，甘蔗育種選擇的品系須是綜合性狀表現(xiàn)優(yōu)秀的，要想在F1代實(shí)生苗叢性中選出同時(shí)具備高糖、大莖、高株、莖多的甘蔗優(yōu)質(zhì)品系(假設(shè)4個(gè)性狀是獨(dú)立遺傳的)，其4個(gè)性狀優(yōu)級同時(shí)出現(xiàn)的概率應(yīng)是各性狀在優(yōu)級出現(xiàn)的概率的積(r11×r21×r31×r41) ，積最大的是優(yōu)組合476(0.18 %)，表明同時(shí)出現(xiàn)錘度大于等于22oBx、莖徑大于等于 2.6 cm、株高大于等于215 cm、叢莖數(shù)大于等于 6條的機(jī)率為0.18 %，積較優(yōu)組合分別是263(0.05 %)、504(0.12 %)、 500(0.08 %)、486(0.06 %)、475(0.05 %)和505(0.02 %)，一般組合和較差組合的積大多為0或接近0，這說明按優(yōu)集大小篩選甘蔗叢性綜合性狀高的甘蔗優(yōu)良組合的方法是可靠的。

2.5 入選情況

優(yōu)集(100 %)，即該集組合全部入選；較優(yōu)集(50 %)，即該集組合中有一半組合入選；一般集(33.3 %)，即該集組合中有33.3 %入選；較差集(21.4 %)，差集(0)。如表4所示，即按優(yōu)集b1大小篩選甘蔗叢性綜合性狀高的甘蔗優(yōu)良組合的方法是可靠的。

2.6 云瑞10系列親本評價(jià)

親本云瑞10-509作父本時(shí)其株高r31均超過30 %，說明30 %的被調(diào)查叢數(shù)平均株高均超過215 cm，其b1值也都比較靠前，比較適合做母本。云瑞10-550作父本時(shí)其莖徑r21均比較低，在配制大莖種雜交組合中不適合用其做父本。云瑞10-979作母本時(shí)，其莖r21和錘度r11均比較理想，綜合優(yōu)集b1值均比較靠前，而做父本時(shí)，莖徑r21和錘度r11，均為0，說明其在做配制高糖大莖種雜交組合中適合做母本。云瑞10-554作母本時(shí)，其錘度r11的值均為0，即在配制高糖品種雜交組合中不宜做母本。云瑞10-913中作父本時(shí)其錘度r11值均為0，即在配制高糖組合親本中不適合做父本。

3 討 論

在甘蔗育種實(shí)踐中，除了考慮甘蔗的主要經(jīng)濟(jì)性狀(錘度、株高、莖徑、叢有效莖)外，還需要考慮甘蔗的工藝、農(nóng)藝性狀(株型、脫葉性、水裂、空心、蒲心、開花、孕穗、氣根、病蟲、倒伏等)眾多因素，所以本試驗(yàn)中有些被評為較優(yōu)的組合沒入選，而被評為一般組合的反而入選。因此，以后的研究加入工藝、農(nóng)藝性狀綜合評價(jià)會(huì)更加準(zhǔn)確。

本研究降低了各性狀的評定界限，是因?yàn)槌浞挚紤]到在雜種圃選種時(shí)放寬了各性狀的入選標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際情況，甘蔗育種者應(yīng)該依據(jù)育種目標(biāo)，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，專業(yè)知識(shí)和育種的具體情況，科學(xué)的選用評價(jià)的性狀和劃定性狀評語的界限，否則會(huì)直接影響雜交組合的模糊綜合評判效果。

[1]李楊瑞.現(xiàn)代甘蔗學(xué)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2010:117.

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(責(zé)任編輯 王家銀)

Fuzzy Comprehensive Judgment of Hybrid Combination with Wild Sugarcane Blood in Yunnan

LANG Rong-bin, BIAN Xin, SUN You-fang, DONG Li-hua, TAO Lian-an，AN Ru-dong, YANG Li-he, ZHOU Qing-ming, JING Yan-fen*

(Ruili Breeding Station, Sugarcane Research Institute, Yunnan Academy of Agricultural Science, Yunnan Ruili 678600, China)

31 hybrid combinations with wild sugarcane blood were studied in this paper. Brix, stalk height, stalk diameter and number of millable stalks which determined the quality of sugarcane cross combinations were chosen as the main parameters. The four parameters were tested and analyzed by fuzzy comprehensive judgment to evaluate the 31 wild sugarcane cross combinations from Breeding Station of Sugarcane Research Institute in Yunnan. The results showed that YR10-509×DZ03-68 was the best combination, and another 6 combinations were good combinations, containing YR03-417×YR10-550, YR10-979×YR05-271, YR10-956×YR05-189, YR10-648×YR05-785, YR10-498×YT91-976 and YR10-979×YR06-2416. These cross combinations would be planted for future breeding practice.

Sugarcane; Cross combination; Fuzzy comprehensive judgment; Screening

1001-4829(2016)09-2052-06

10.16213/j.cnki.scjas.2016.09.008

2014-08-20

云南省重點(diǎn)基金(2015FA034)；云南省甘蔗遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題基金(2015DG015-05)；云南省重點(diǎn)新產(chǎn)品開發(fā)計(jì)劃(2012BB014)；國家基金項(xiàng)目(31360358)；國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)資金(CARS-20-1-1)；云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院專項(xiàng)資金(YAAS2014ZY012)

郎榮斌(1988-)，男，云南瑞麗人，研究實(shí)習(xí)員，主要從事甘蔗遺傳育種研究，E-mail:lrbtx220070152@163.com，*為通訊作者，E-mail:rljyf@126.com。

S566.1

A