含斑茅血緣甘蔗親本及組合經(jīng)濟(jì)育種值評(píng)價(jià)

王勤南　謝靜　張垂明　吳其衛(wèi)　吳嘉云　符成　劉少謀

摘 要 為評(píng)價(jià)含斑茅血緣甘蔗親本的遺傳特點(diǎn)和組合的選配效果，采用澳大利亞家系試驗(yàn)法，借助R軟件對(duì)25個(gè)家系F1群體的株高、莖徑、有效莖、蔗莖產(chǎn)量、錘度等5個(gè)主要數(shù)量性狀進(jìn)行遺傳變異、遺傳方差及經(jīng)濟(jì)育種值（EBV）分析。結(jié)果表明：株高、莖徑和錘度受父母本加性基因效應(yīng)和非加性基因效應(yīng)所制約，蔗莖產(chǎn)量和有效莖受母本加性基因效應(yīng)和非加性基因效應(yīng)所制約。10個(gè)母本經(jīng)濟(jì)育種值變幅為-1 724.93～908.78元，有5個(gè)母本經(jīng)濟(jì)育種值為正值；9個(gè)父本經(jīng)濟(jì)育種值變幅為-167.33～243.86元，有4個(gè)父本經(jīng)濟(jì)育種值為正值；25個(gè)家系經(jīng)濟(jì)育種值變幅為-1 749.43～1 474.77元，有14個(gè)家系經(jīng)濟(jì)育種值為正值。10個(gè)母本中，崖城11-31、崖城07-71和崖城06-140可作為生產(chǎn)性母本；9個(gè)父本中，崖城05-164和崖城07-20可作為生產(chǎn)性父本。25個(gè)家系中，桂糖02-761×崖城05-164、德蔗93-88×崖城06-61、崖城11-31×ROC22、崖城07-71×HoCP02-623和崖城12-8×K86-110等5個(gè)家系可作為生產(chǎn)性家系，該批組合易選育出高經(jīng)濟(jì)效益的新品種，建議加大力度使用。

關(guān)鍵詞 甘蔗；斑茅；親本、實(shí)生苗；經(jīng)濟(jì)權(quán)重；經(jīng)濟(jì)育種值

中圖分類號(hào) S566.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Abstract In this paper， the Australian family test method was used to evaluate the genetic characteristics of sugarcane with consanguinity of E. arundinaceus and the effect of crosses selection. The plant height， stalk diameter， millable stalks， cane yield and brix in 25 F1 groups were studied by R sofeware， the analysis of genetic variation， genetic variance and economic breeding value（EBV）was conducted. The results suggested that plant height， stalk diameter and brix were determined by the additive gene effect of female parents and non-additive gene effect， and cane yield and millable stalks were determined by the additive gene effect of female parents. The EBVs of 10 female parents were from -1724.3 RMB to 908.78 RMB， and 5 of them were above zero. The EBVs of 9 male parents were from -167.33 RMB to 243， 86 RMB，and 4 of them were above zero. The EBVs of 25 families were from -1749.43 RMB to 1474.77 RMB， and 14 of them were above zero. Among the 10 female parents， Yacheng 11-31， Yacheng 07-71， Yacheng 06-140 were recommended to be used in commercial crossing. Among the 9 male parents， Yacheng 05-164 and Yacheng 07-20 were recommended to be used in commercial crossing. Among the 25 families， the cross combinations Guitang 02-761 × Yacheng 05-164， Dezhe 93-88 × Yacheng 06-61， Yacheng 11-31 × ROC22， Yacheng 07-71 × HoCP 02-623 and Yacheng 12-8 × K86-110 could be used widely in sugarcane breeding.

Key words Sugarcane； E. arundinaceus； parent； seedling； economic breeding value

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.07.015

甘蔗育種者在新品種選育工作中面臨的首要問題之一就是如何進(jìn)行雜交親本選配。開展甘蔗親本及組合評(píng)價(jià)，揭示甘蔗親本的遺傳特點(diǎn)和育種潛力，以期提高組合選配的預(yù)見性和后代選擇的效率，并從中篩選出優(yōu)良親本和組合，為合理利用親本及組合的選配提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)我國(guó)甘蔗育種具有重要的參考意義。一直以來，國(guó)內(nèi)甘蔗育種機(jī)構(gòu)均采用配合力分析從甘蔗主要經(jīng)濟(jì)性狀對(duì)親本和家系進(jìn)行評(píng)價(jià)[1-6]。經(jīng)濟(jì)育種值從甘蔗品種性狀改良權(quán)衡出發(fā)，兼顧工農(nóng)各方效益，促使工農(nóng)效益一致，作為評(píng)價(jià)甘蔗品種對(duì)產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)的一個(gè)參數(shù)，是目前國(guó)際上動(dòng)植物育種最廣泛的一種先進(jìn)遺傳評(píng)價(jià)方法，克服了配合力分析中NCⅡ設(shè)計(jì)因種子發(fā)芽率低，苗數(shù)不足，使試驗(yàn)無法進(jìn)行的問題。

斑茅（S. arundinaceum Retz）是甘蔗的近緣屬植物，具有生長(zhǎng)旺盛，抗旱耐貧瘠，抗病抗蟲性強(qiáng)，適應(yīng)性廣，生態(tài)競(jìng)爭(zhēng)能力強(qiáng)等優(yōu)異性狀。因此，斑茅越來越受到國(guó)內(nèi)外甘蔗界育種家的重視，期望通過甘蔗與斑茅遠(yuǎn)緣雜交，將斑茅的特異性狀導(dǎo)入甘蔗，尋求甘蔗育種新的突破。

廣州甘蔗糖業(yè)研究所海南甘蔗育種場(chǎng)從20世紀(jì)50 年代中期開始斑茅與甘蔗的遠(yuǎn)緣雜交利用的研究，但直到2001 年才突破甘蔗與斑茅雜交第1 代雜種（F1）雜交不孕的難題，獲得第2 代雜種（BC1），2003 年成功育成一批第3代雜種（BC2）?，F(xiàn)已將回交世代推進(jìn)到BC5及保存大量的育種中間材料[7-10]，并已篩選出農(nóng)藝性狀較優(yōu)的含斑茅血緣的甘蔗優(yōu)良親本供給全國(guó)各育種單位利用。本文以25個(gè)家系的F1代分離群體為供試材料，借鑒澳大利亞家系試驗(yàn)法，借助R軟件及相關(guān)程序，通過對(duì)株高、莖徑、有效莖、蔗莖產(chǎn)量、蔗糖分等5個(gè)主要數(shù)量性狀進(jìn)行遺傳變異、遺傳方差及經(jīng)濟(jì)育種值（EBV）進(jìn)行分析，進(jìn)而篩選出一批優(yōu)良含斑茅血緣甘蔗親本，給全國(guó)各育種單位提供組合選配參考，實(shí)現(xiàn)含斑茅血緣甘蔗親本的高效利用，為選育出突破性新品種提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

參試親本有20個(gè)，其中崖城05-164、崖城06-166、崖城06-111、崖城06-140、崖城06-61、崖城06-63、崖城07-20、崖城07-65、崖城07-71、崖城09-60、崖城11-31、崖城11-35、崖城11-36、崖城11-84和崖城12-8等15個(gè)親本為廣州甘蔗糖業(yè)研究所海南甘蔗育種場(chǎng)自主創(chuàng)制經(jīng)分子標(biāo)記鑒定為含斑茅血緣的真雜種。共配制雜交組合25個(gè)，作母本10個(gè)，作父本9個(gè)，同時(shí)作母本和父本4個(gè)。

1.2 方法

1.2.1 組合選配及雜交 2013～2014雜交季節(jié)根據(jù)20個(gè)親本的開花情況在海南甘蔗育種場(chǎng)對(duì)所配制的25個(gè)雜交組合進(jìn)行雜交。操作規(guī)程如下：分別取上述20個(gè)親本形態(tài)在孕穗期小筆管至大筆管階段進(jìn)行高壓包莖，待高壓包莖出根且形態(tài)正處于要開花（未楊花）時(shí)砍下甘蔗，移至室內(nèi)雜交溫室進(jìn)行嚴(yán)格套袋，套袋后置于雜交溫室單元格中，單元格上下左右均用布罩住。雜交期間，雜交溫室溫度控制在25～28 ℃，濕度控制在80%～100%，經(jīng)過7～14 d（視花期而定）花期結(jié)束后，移至雜交成熟區(qū)進(jìn)行培養(yǎng)直至花穗成熟。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 2015年3月12日播種，4月22日假植，6月26日從各組合隨機(jī)取60株實(shí)生苗，按隨機(jī)完全區(qū)組設(shè)計(jì)定值于廣州甘蔗糖業(yè)研究所海南甘蔗育種場(chǎng)創(chuàng)新圃里，單行區(qū)，每行定值20株，行長(zhǎng)4.5 m，株距0.2 m，行距1.2 m，3次重復(fù)。田間栽培管理按常規(guī)。

1.2.3 測(cè)定指標(biāo) 2015年12月31日，分別從各小區(qū)內(nèi)選取連續(xù)的10叢，并測(cè)定株高、莖徑、錘度，并分別以有效莖/（千條/hm2）=行有效莖×15×667/（4×1.3）×

1 000，單莖重=（0.785 4×莖徑2×株高×1.0 g/cm3）/1 000，蔗莖產(chǎn)量/（t/hm2）=單莖重×有效莖×10-6，蔗糖分/%=平均錘度×1.082 5-7.703，估算有效莖、單莖重、蔗莖產(chǎn)量、蔗糖分。

1.3 數(shù)據(jù)分析

1.3.1 混合線性模型BLUP 最佳線性無偏預(yù)測(cè)（BLUP）[11-14]是目前國(guó)際上動(dòng)植物育種最廣泛的一種先進(jìn)的一種遺傳評(píng)價(jià)方法，不僅能對(duì)不完全雙列雜交遺傳設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，還能對(duì)不平衡數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?；旌暇€性模型BLUP效應(yīng)是由固定效應(yīng)和隨機(jī)效應(yīng)組成的，是將觀察值表示為對(duì)有影響的各遺傳與環(huán)境因子之和。其模型矩陣表示為Y=Xb+Zu+e，其中Y是觀察值向量，b是固定效應(yīng)向量，X是b的結(jié)構(gòu)矩陣，u是隨機(jī)效應(yīng)向量，Z是u的結(jié)構(gòu)矩陣，e是隨機(jī)殘差向量。

1.3.2 經(jīng)濟(jì)育種值 經(jīng)濟(jì)育種值是一線性函數(shù)，其模型為EBV=∑BiWi，其中，EBV為經(jīng)濟(jì)育種值，Bi為性狀i的育種值，Wi為性狀i的經(jīng)濟(jì)權(quán)重。

1.3.3 性狀經(jīng)濟(jì)權(quán)重的確定 經(jīng)濟(jì)權(quán)重表示某個(gè)性狀的改良單位值對(duì)生產(chǎn)單位產(chǎn)品能給整個(gè)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的多少效益[15]。本文性狀經(jīng)濟(jì)權(quán)重的確定（表1）參考鄧祖湖等[16-20]。

2 結(jié)果與分析

2.1 性狀的遺傳變異分析

25個(gè)組合F1群體5個(gè)性狀的平均值列于表2，組合間平均株高變幅為154.53～261.00 cm，有12個(gè)組合超過總平均值（186.99 cm）；平均莖徑為1.55～2.63 cm，有15個(gè)組合超過總平均值（2.29 cm）；平均公頃有效莖為42.61～156.25，有11個(gè)組合超過總平均值（78.25）；平均錘度為16.91～23.64%，有14個(gè)組合超過總平均值（19.60%）；平均公頃蔗莖產(chǎn)量為34.43t～100.81 t，有11個(gè)組合超過總平均值（59.69 t）。這些性狀中有效莖和蔗莖產(chǎn)量變異系數(shù)較大，株高和莖徑變異系數(shù)較小，錘度變異系數(shù)最小。

對(duì)后代材料的蔗莖產(chǎn)量、錘度、有效莖、株高和莖徑5個(gè)性狀按母本、父本和組合進(jìn)行分類方差分析。結(jié)果表明（表3），錘度、株高和莖徑在母本、父本和組合間均表現(xiàn)出顯著的差異，說明錘度、株高和莖徑皆顯著地受母本、父本和雜交組合的影響。蔗莖產(chǎn)量和有效莖在母本和組合間均表現(xiàn)出極顯著的差異，說明蔗莖產(chǎn)量和有效莖皆極顯著地受母本和組合間的影響。

2.2 母本經(jīng)濟(jì)育種值

從10個(gè)母本5個(gè)性狀的經(jīng)濟(jì)育種值（表4）可知：10個(gè)母本經(jīng)濟(jì)育種值變幅為-1 724.93～908.78元，有5個(gè)母本經(jīng)濟(jì)育種值為正值。10個(gè)母本中，崖城11-31是最理想的母本，其經(jīng)濟(jì)育種值最高（908.78元）；其次為崖城07-71，其經(jīng)濟(jì)育種值為493.03元；再次為崖城06-140、崖城07-65和崖城12-8，其經(jīng)濟(jì)育種值在260～450元之間；最后是崖城06-111等5個(gè)母本經(jīng)濟(jì)育種值最低，其經(jīng)濟(jì)育種值在-1 800～-100元之間。

2.3 父本經(jīng)濟(jì)育種值

從9個(gè)父本5個(gè)性狀的經(jīng)濟(jì)育種值（表5）可知：9個(gè)父本經(jīng)濟(jì)育種值變幅為-167.33～243.86元，有4個(gè)父本經(jīng)濟(jì)育種值為正值。9個(gè)父本中，崖城05-164是最理想的父本，其經(jīng)濟(jì)育種值最高（243.86元）；其次為崖城07-20，其經(jīng)濟(jì)育種值為134.77；再其次為崖城06-61和崖城06-63，其經(jīng)濟(jì)育種值分別為95.34和31.76；最后是崖城09-60、崖城06-166等8個(gè)父本經(jīng)濟(jì)育種值最低，其經(jīng)濟(jì)育種值在-170～-2元之間。

2.4 家系經(jīng)濟(jì)遺傳值

從25個(gè)家系5個(gè)性狀的經(jīng)濟(jì)育種值（表6）可知：25個(gè)家系經(jīng)濟(jì)育種值變幅為-1 749.43～1 474.77元，有14個(gè)家系經(jīng)濟(jì)育種值為正值。25個(gè)家系中，桂糖02-761×崖城05-164表現(xiàn)最突出的家系，其經(jīng)濟(jì)育種值最高（1 474.77元）；其次為福農(nóng)德蔗93-88×崖城06-61等4個(gè)家系，其經(jīng)濟(jì)育種值在500～1 100元之間；再次為崖城07-65×HoCP03-708等9個(gè)家系，其經(jīng)濟(jì)育種值為0～300元之間；最后是崖城11-36×ROC22等11個(gè)家系經(jīng)濟(jì)育種值最低，其經(jīng)濟(jì)育種值在-1 800～-70元之間。

3 討論

變異系數(shù)是衡量雜交組合后代性狀的變異程度。本研究通過對(duì)含斑茅血緣甘蔗親本主要性狀遺傳特點(diǎn)的研究結(jié)果表明，含斑茅血緣甘蔗親本各性狀變異系數(shù)大小順序?yàn)橛行o>蔗莖產(chǎn)量>株高>莖徑>錘度，與筆者先前研究的崖城系列性狀變異系數(shù)大小相比[20]，含斑茅血緣甘蔗親本具有較大的有效莖變異系數(shù)，其它性狀變異系數(shù)大小順序與崖城系列親本是一致的。分類方差分析結(jié)果表明：株高、莖徑和錘度受父母本加性基因效應(yīng)和非加性基因效應(yīng)所制約，蔗莖產(chǎn)量和有效莖受母本加性基因效應(yīng)和非加性基因效應(yīng)所制約。

經(jīng)濟(jì)育種值是在數(shù)量遺傳學(xué)和育種學(xué)的基礎(chǔ)上，從甘蔗品種改良性狀權(quán)衡和兼顧工農(nóng)效益出發(fā)，作為評(píng)價(jià)甘蔗品種對(duì)產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)的重要參數(shù)，是當(dāng)前國(guó)動(dòng)植物育種最先進(jìn)的遺傳評(píng)價(jià)方法之一[21]。本研究通過對(duì)含斑茅血緣甘蔗親本的經(jīng)濟(jì)育種值進(jìn)行分析，初步篩選出一批高經(jīng)濟(jì)育種值的含斑茅血緣甘蔗親本，使用該批親本選育出高經(jīng)濟(jì)效益的新品種機(jī)率較大。崖城11-31、崖城07-71和崖城06-140可作為生產(chǎn)性母本，加大力度使用；崖城07-65和崖城12-8親本，建議作母本繼續(xù)雜交觀察；崖城06-111、崖城06-166、崖城11-36、崖城11-35和崖城11-84，作母本經(jīng)濟(jì)育種值均為負(fù)值，建議少用。崖城05-164和崖城07-20可作為生產(chǎn)性父本，加大力度使用；崖城06-61和崖城06-63建議作父本繼續(xù)雜交觀察；崖城09-60、崖城06-166、崖城07-71、崖城06-111和崖城11-84作父本經(jīng)濟(jì)育種值均為負(fù)值，建議少用。

通過對(duì)25家系經(jīng)濟(jì)育種值分析，初步篩選出一批高經(jīng)濟(jì)育種值的家系，使用該批家系易選育出高經(jīng)濟(jì)效益的新品種。桂糖02-761×崖城05-164、德蔗93-88×崖城06-61、崖城11-31×ROC22、崖城07-71×HoCP02-623和崖城12-8×K86-110等5個(gè)家系可作為生產(chǎn)性家系，加大力度使用；崖城07-65×HOCP03-708、崖城06-140×HoCP02-610、崖城07-74×柳城07-500、崖城06-166×粵農(nóng)73-204、柳城03-182×崖城05-164、崖城07-71×HoCP05-902等12個(gè)家系，建議繼續(xù)雜交觀察；崖城11-36×ROC22、粵糖91-976×崖城07-71等11個(gè)家系經(jīng)濟(jì)育種值均為負(fù)值，建議少用。

本研究表明，崖城11-31、崖城07-71、崖城06-140和崖城05-164可作為重點(diǎn)親本加以利用，該批親本是廣州甘蔗糖業(yè)研究所海南甘蔗育種場(chǎng)利用熱帶種與海南斑茅遠(yuǎn)緣雜交并不斷回交選育而成，是國(guó)內(nèi)首次利用親本經(jīng)濟(jì)育種值進(jìn)行評(píng)價(jià)，并提供給全國(guó)各育種單位進(jìn)行雜交利用。同其他甘蔗常用親本比，含斑茅血緣親本雜交后代具有較強(qiáng)的生勢(shì)、較好的蔗莖產(chǎn)量遺傳力[22]和較好的宿根性。近年來，利用該批親本進(jìn)行雜交已提供給全國(guó)各甘蔗育種單位花穗126穗，組合69個(gè)，經(jīng)多年的選育觀察已儲(chǔ)備大量的育種中間材料，并有不少材料具有成為新品種的潛力。

此外，不同的甘蔗與斑茅雜交或回交后代抗黑穗病、抗花葉病和抗旱表現(xiàn)出高度分離[23-24]，崖城07-71和崖城06-140在大田試驗(yàn)具有很強(qiáng)的抗黑穗病，對(duì)其進(jìn)行花葉病毒、黃葉病毒、桿狀病毒和宿根矮化病毒檢測(cè)均為陰性。因此，崖城07-71和崖城06-140除具有很高的經(jīng)濟(jì)育種值外，還有望成為甘蔗育種中高抗的抗源親本加以利用。

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