甘蔗脫葉性狀的遺傳力和配合力研究

夏紅明，趙培方，趙俊，劉少春，楊昆，吳才文

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甘蔗脫葉性狀的遺傳力和配合力研究

夏紅明，趙培方，趙俊，劉少春，楊昆，吳才文*

(云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所，云南開遠661699)

以72個常用甘蔗親本配制95個雜交組合，進行脫葉性遺傳研究。結(jié)果表明：組合、母本對后代的脫葉性1級比率和3級比率有極顯著影響，父本只對脫葉性3級比率有顯著影響；親本及組合的遺傳力大小順序依次為組合(41.36%)、母本(30.13%)、父本(12.02%)，說明組合的選配方式對后代脫葉性狀影響大，在篩選親本及組合時，要優(yōu)先考慮組合；后代脫葉性狀各級比率的平均遺傳力大小順序依次為3級比率(40.39%)、1級比率(29.62%)、2級比率(13.49%)，與父本、母本及組合對后代脫葉性狀各級比率的遺傳力大小順序相同，說明3級脫葉性狀更易傳遞給后代，其次是1級脫葉性狀，2級脫葉性狀較難遺傳給后代，在選用親本配制組合時，要選擇脫葉性1級比率配合力好的母本和組合，避免使用脫葉性3級比率配合力高的親本和組合。

甘蔗；脫葉性狀；一般配合力；特殊配合力；遺傳力

蔗農(nóng)在甘蔗收獲過程中需花費較多的勞力去掉甘蔗葉片、葉鞘等夾雜物，用工量占整個甘蔗生產(chǎn)過程用工量的35.8%[1–2]。隨著勞動力價格的上漲，甘蔗收獲的高成本成為制約甘蔗生產(chǎn)的瓶頸，許多優(yōu)良甘蔗新品種，由于脫葉困難而不被蔗農(nóng)接受，甚至被淘汰，因而脫葉性狀作為選育評價甘蔗品種優(yōu)劣的重要指標(biāo)日益受到重視。

目前，已有學(xué)者[3–4]對甘蔗脫葉性狀的生理機制及調(diào)控進行了研究。楊榮仲等[5]通過不完全雙列雜交組合試驗，研究了甘蔗脫葉性與甘蔗產(chǎn)量、糖分等性狀間的相關(guān)性，并認為甘蔗脫葉性不僅與親本有關(guān)，也與組合有關(guān)。由于對甘蔗常用親本的脫葉性遺傳規(guī)律不了解，使選育脫葉性狀好的優(yōu)良甘蔗品種存在很大盲目性；因此，探索常用甘蔗親本及其組合的脫葉性遺傳特性，有助于提高選育脫葉性好的優(yōu)良甘蔗品種的效率。以前育種工作者研究甘蔗的遺傳規(guī)律依賴于配制完全或不完全雙列雜交組合[5–8]，工作難度大，應(yīng)用R分析軟件對甘蔗雜交組合后代的多種性狀進行遺傳研究已有報道[9–13]。筆者利用R軟件對95個甘蔗雜交組合后代的脫葉性進行遺傳分析，旨在為選育脫葉性狀好的優(yōu)良甘蔗品種提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料

選用72個常用甘蔗親本配制成95個組合，詳細信息見表1。

表1　參試組合

1.2方法

試驗于2013年在云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院省甘蔗遺傳改良重點實驗室試驗基地進行。將參試親本雜交，獲得花穗。將花穗播種，培育出實生苗。育至壯苗，將95個組合的實生苗定植大田。采用隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)3個重復(fù)。單行區(qū)，行長6.0 m，行距1.2 m。每行種植18棵實生苗。常規(guī)大田管理。

1.3測定項目及方法

2014年2月，甘蔗收獲時進行脫葉性調(diào)查評價。參試各組合中每重復(fù)調(diào)查10叢，每叢調(diào)查1株，調(diào)查株為主莖或與主莖長勢相近的蔗株，根據(jù)脫葉性分級標(biāo)準進行分級。每重復(fù)各分級的株數(shù)占10株中的百分率為該級的比率。

分級標(biāo)準：調(diào)查脫葉性狀時用從上往下數(shù)第3片完全枯葉作為代表。脫葉難易分為3級：1級表示脫葉容易，甘蔗自然脫葉或用手抓住第3片完全枯葉葉片下部，輕輕下拉即能完全去掉葉片及葉鞘，如果葉鞘未能除去則不列入1級；2級表示脫葉難易程度中等，脫葉時需用較1級大一些的力量下拉才能將葉片和葉鞘除去，如葉片發(fā)生斷裂，但未能除去葉鞘，用同樣的力量再拉一次可除去葉鞘者，均列為2級；3級表示脫葉難，用很大的力量才能除去葉片和葉鞘，或發(fā)生斷裂后除去葉鞘較為困難者，記為3級。

甘蔗脫葉性調(diào)查分級不是靠儀器，而是靠人的判斷。為使調(diào)查的結(jié)果較為可靠，脫葉性調(diào)查分級均由一人完成。在進行調(diào)查之前，對不同脫葉性能的栽培甘蔗品種進行預(yù)先調(diào)查分級訓(xùn)練。

1.3數(shù)據(jù)分析

采用R分析軟件對參試組合的各分級比率進行方差及遺傳分析；運用SPSS軟件進行相關(guān)性分析。

2　結(jié)果與分析

2.1父本、母本及雜交組合脫葉性狀各級比率的方差分析

由表2可知，母本、組合對脫葉性1級比率和3級比率有極顯著影響，父本對脫葉性3級比率有顯著影響。說明不同的母本及組合間后代群體的脫葉性狀分化嚴重，好的母本及組合能夠得到脫葉性狀好的后代群體，反之，則后代群體脫葉性狀差。

表2　父本、母本及組合脫葉性狀各級比率的方差分析結(jié)果

“*”表示在0.05水平上影響顯著；“**”表示在0.01水平上影響顯著。

2.2母本對后代群體脫葉性狀各級比率的一般配合力及其相關(guān)性分析

母本各級比率一般配合力的相關(guān)性分析結(jié)果表明，3級比率的一般配合力分別與1級比率和2級比率的一般配合力呈極顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為–0.772、–0.613。由表3可知，參試母本中，農(nóng)林03–1、ROC22、巴西45、Co1001、德蔗93–88、CP80–1827、ROC25、HoCP93–750、川蔗89–103、ROC8、云瑞95–128、云蔗89–351、CP72–1312、農(nóng)林8號、CP88–1762、云蔗65–225、CP65–357、福農(nóng)91–4710和云蔗99–155的1級比率一般配合力為正效應(yīng)，且配合力效應(yīng)值依次遞減，3級比率一般配合力為負效應(yīng)，且3級比率一般配合力效應(yīng)值呈依次增大趨勢；因此，以上材料可作為母本進行雜交利用，以選育脫葉性狀好的后代材料。農(nóng)林03–1、ROC22、巴西45、Co1001、德蔗93–88、CP80–1827和ROC25等的1級比率配合力均為較高的正效應(yīng)值，3級比率的配合力為絕對值較大的負效應(yīng)值，也是較好的母本材料。ROC23、HoCP95–988、粵糖94–128、ROC9、CP92–1666、閩糖86–05、ROC16、ROC26、CP84–1198等材料的1級比率一般配合力為負效應(yīng)，3級比率一般配合力為正效應(yīng)，以其為母本配制組合，其后代群體脫葉性差的比例較高。

表3　母本脫葉性狀的一般配合力

2.3父本對后代群體脫葉性狀的各級比率的一般配合力及其相關(guān)性分析

父本各級比率一般配合力的相關(guān)性分析結(jié)果表明，3級比率的一般配合力與1級比率的一般配合力呈極顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為–0.806。由表4可知，父本對2級比率一般配合力效應(yīng)值低。排后列的CP67–412、CP84–1198、CP88–1762、LCP85–384、崖城84–125、粵糖85–177、云蔗91–790、云蔗99–155等材料對3級比率一般配合力效應(yīng)值高，1級比率一般配合力為負效應(yīng)，在配制選育脫葉性好雜交組合時應(yīng)避免用作父本。ROC25、桂糖14號、ROC20、云蔗89–7、ROC22、粵糖93–159、ROC11、巴西45等8份材料對3級比率一般配合力為負效應(yīng)，且絕對值高，1級比率一般配合力為正效應(yīng)，可用作父本進行雜交利用。

表4　父本脫葉性狀的一般配合力

2.4組合對后代群體脫葉性狀各級比率的特殊配合力分析

組合各級特殊配合力的相關(guān)性分析結(jié)果表明，1級比率、2級比率的特殊配合力分別與3級比率的特殊配合力呈極顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為–0.767、–0.568。由表5可知，除少數(shù)組合外，3級比率隨3級比率特殊配合力的增大而增大，1級、2級比率的特殊配合力效應(yīng)值的和隨3級比率特殊配合力的增大而減小。參試組合中，巴西45×德蔗93–88、巴西45×ROC26、ROC22×粵糖93–159、粵糖00–236×ROC22、ROC25×桂糖14號、德蔗93–88×ROC25、農(nóng)林03–1×云瑞95–128、Co1001×ROC25、ROC22×ROC20和CP72–1210× ROC25等10個組合對1級、2級比率的特殊配合力效應(yīng)值的和大于10，3級比率的特殊配合力為絕對值大于8的負效應(yīng)值，且3級平均比率小于27%，這些組合的實生苗群體脫葉性好，是篩選脫葉性狀優(yōu)良后代的較好組合。而HoCP95–988×云蔗94–343、粵糖94–128×ROC22、ROC16×德蔗93–88、HoCP91–555×云蔗99–155、CP84–1198×ROC25、贛蔗14×粵糖85–177、閩糖92–649×德蔗93–88、閩糖86–05×CP88–1762、ROC26×云蔗91–790、云蔗94–343×CP67–412、CP84–1198×云蔗99–155、CP70–1133×ROC26、ROC26×CP67–412、粵糖00–236×CP84–1198、ROC25×LCP85–384、云瑞99–113×德蔗93–88和CP84–1198×崖城84–125等17個組合對3級比率的特殊配合力效應(yīng)值均大于10，但對1級和2級比率的特殊配合力效應(yīng)值的和為絕對值大于7的負效應(yīng)值，且3級平均比率大于69%，以上組合實生苗群體脫葉性差，應(yīng)避免選配利用。

表5　參試組合脫葉性狀的各級特殊配合力

2.5父本、母本及組合對后代群體脫葉性狀各級比率的遺傳力分析

從表6中可知，父本、母本及組合對后代群體脫葉性狀各級比率的遺傳力不同，遺傳力越高對相應(yīng)的性狀影響越大。從親本及組合的遺傳力平均值來看，對后代遺傳力貢獻最大的為組合(41.36%)，其次為母本(30.13%)，父本(12.02%)最小，說明組合的選配方式對后代脫葉性狀影響較大。

對后代脫葉性狀各級比率的平均遺傳力進行分析，遺傳力大小順序依次為3級比率(40.39%)、1級比率(29.62%)、2級比率(13.49%)，表明3級脫葉性更易傳給后代，其次是1級脫葉性，2級脫葉性較難遺傳給后代。在配制選育脫葉性狀好的組合時，應(yīng)加強對遺傳力大的組合及母本的篩選，要重點選用3級比率特殊配合力低、1級比率特殊配合力高的組合，選用3級比率一般配合力低、1級比率一般配合力高的母本及父本。

表 6　父本、母本及雜交組合脫葉性狀的遺傳力

3　結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，后代群體中脫葉性狀好的個體數(shù)量受親本及組合的影響，父本、母本及組合對后代脫葉性狀的貢獻率不同，其中影響最大的是組合，其次是母本，父本的影響最小，并且不同的母本及組合間后代群體的1級比率和3級比率分化嚴重，父本間后代群體的3級比率分化嚴重，說明能篩選出好的親本及組合用于選育脫葉性狀好的品種；因此，在篩選親本及組合時，要優(yōu)先考慮組合和母本。由于父本、母本及組合對3級脫葉性的遺傳力較高，母本及組合對1級脫葉性的遺傳力也較高，在選用親本配制組合時，要選擇脫葉性1級比率配合力好的母本和組合，避免使用脫葉性3級比率配合力高的親本和組合。

后代群體的脫葉性狀是組合及父本、母本共同影響的結(jié)果。從本研究結(jié)果來看，用脫葉性狀1級和2級比率一般配合力好的母本及父本選配組合，其后代脫葉性較好的植株比例較高。本研究中，采用一般配合力排前12位的母本配制的27個組合中，有20個組合(占74%)在特殊配合力表中排前37位(37位的3級平均比率為36.7%)，各組合實生苗群體中1級和2級脫葉性較好的植株占55%以上；采用一般配合力排前12位的父本選配的37個組合中，有62%即23個組合在特殊配合力表中排前37位。排在后列的組合，由于受3級比率一般配合力正效應(yīng)值高的親本的影響，如CP84–1198，其母本及父本3級比率一般配合力的正效應(yīng)值高，以其為親本配制的組合，其實生苗群體中3級脫葉性差的植株占比較高。

有的脫葉性優(yōu)良的親本，其后代群體脫葉性狀表現(xiàn)不一致，如粵糖93–159的脫葉性好，但其作為母本的一般配合力表現(xiàn)較差，作為父本的一般配合力表現(xiàn)較好。本試驗中，以粵糖93–159作母本配制了2個組合，分別是粵糖93–159×ROC10和粵糖93–159×ROC22，父本ROC10脫葉性差，ROC22脫葉性好，前1個組合后代群體脫葉性在所有參試組合中表現(xiàn)為中等，后1個組合后代群體脫葉性表現(xiàn)較好，原因是ROC10的一般配合力表現(xiàn)較差，而ROC22的一般配合力表現(xiàn)較好。另外，以粵糖93–159作父本也配制了2個組合，分別是ROC22×粵糖93–159和ROC20×粵糖93–159，母本ROC22的一般配合力表現(xiàn)優(yōu)良，而ROC20的一般配合力表現(xiàn)中等，前1個組合后代群體脫葉性在所有參試組合中表現(xiàn)較好，后1個組合表現(xiàn)較好，可以看出以粵糖93–159作父本，其后代脫葉性比其作母本的后代表現(xiàn)好。同一個親本作母本或父本，其一般配合力表現(xiàn)不盡相同，有的適宜作母本或父本，有的兩者都適宜，且一個親本作母本或父本因組合不同，其后代的脫葉性會出現(xiàn)較大差異，因此需要大量選配雜交組合，調(diào)查后代的脫葉性，以評價組合和親本的脫葉性遺傳力和配合力。本研究中，很多親本作為母本或父本的雜交次數(shù)只有1次或2次，對其一般配合力和遺傳力的分析不夠客觀，需要進一步與更多其他親本進行雜交，綜合研究其一般配合力和遺傳力，才能在今后的組合選配中對該親本后代的脫葉性進行較準確的預(yù)測。

[1] SRIVASTAVA A C，SINGH K．Development of a power–driven sugarcane detrasher[J]．Ama Agricultural Mechanization in Asia Africa & Latin America，1990，21(2)：49–52．

[2] SINGH J，SINGH A K，SHARMA M P，et al. Mechanization of sugarcane cultivation in India[J]．Sugar Tech，2011，13(4)：310–314．

[3] 方志存，李如丹，劉少春，等．甘蔗成熟期蔗葉POD活性與自然脫葉率的相關(guān)性分析[J]．湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2015，41(4)：345–349．

[4] 李如丹，方志存，劉少春，等．甘蔗成熟期葉片中果膠酶活性與自然脫葉率的相關(guān)性[J]．植物生理學(xué)報，2015(6)：887–892．

[5] 楊榮仲，譚裕模，譚芳，等．甘蔗常用雜交組合的剝?nèi)~性能差異[J]．西南農(nóng)業(yè)學(xué)報，2004，17(5)：651–655．

[6] 徐良年，鄧祖湖，陳如凱，等．CL系列甘蔗親本的遺傳力及配合力分析[J]．植物遺傳資源學(xué)報，2006，7(4)：445–449．

[7] 鄧祖湖，徐良年，陳鳳森，等．甘蔗實生苗凈光合速率與經(jīng)濟性狀配合力分析[J]．熱帶作物學(xué)報，2006，27(1)：33–38．

[8] 徐良年，羅俊，陳如凱，等．甘蔗雜交后代主要熒光性狀的遺傳力及配合力分析[J]．熱帶作物學(xué)報，2007，28(1)：34–39．

[9] 吳才文，王炎炎，夏紅明，等．云南甘蔗創(chuàng)新親本的遺傳力和配合力研究[J]．西南農(nóng)業(yè)學(xué)報，2009，22(5)：1274–1278．

[10] 趙培方，夏紅明，劉家勇，等．6個Q型甘蔗品種雜交利用的遺傳力和配合力[J]．湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2013，39(4)：348–353．

[11] 趙培方．34個云南自育甘蔗品種(系)選配組合的主要經(jīng)濟性狀及配合力評價[D]．北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2011．

[12] 朱建榮，趙麗萍，覃偉，等．甘蔗親本及雜交組合對褐條病的抗性配合力分析[J]．湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2015，41(5)：462–466．

[13] 經(jīng)艷芬，安汝東，楊李和，等．甘蔗部分生產(chǎn)性親本的育種潛力分析[J]．西南農(nóng)業(yè)學(xué)報，2011，24(2)：437–445．

責(zé)任編輯：尹小紅

英文編輯：梁和

Research on heritability and combining ability of sugarcane (L.) defoliation trait

XIA Hongming, ZHAO Peifang, ZHAO Jun, LIU Shaochun, YANG Kun, WU Caiwen*

(Sugarcane Research Institute, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Kaiyuan, Yunnan 661699, China)

In this paper, 95 combinations from the hybridization of 72 parents in common use, were used as materials to study the heredity of sugarcane defoliation traits. The result indicated that the female parents and combinations had significant effects on the proportion of 1 and 3 grades defoliation, while the male parents had significant effects only on the proportion of 3 grade defoliation. The average heritability sequences of the parents and combinations were combination(41.36%), female(30.13%) and male(12.02%), indicating that the matching way for sugarcane combinations is the biggest impact on offspring defoliation. So in the selection of parents and combinations, priority of the combination should be considered. The average heritability sequences of the proportion of all grades defoliation of the offsprings were the 3 grade(40.39%), the 1 grade(29.62%) and the 2 grade(13.49%). They were similar to the sequences of the proportion of all grade defoliation of the parents and combinations, indicating that the 3 grade defoliation is more easily transmitted to the offspring, the 1 grade is second, and the 2 grade defoliation is more difficultly transmitted to the offspring. In the matching of parents，females and combinations with high combining ability for 1 grade defoliation should be considered, and the parents and combinations with high combining ability for 3 grade defoliation should be avoided.

sugarcane; defoliation; general combining ability; special combining ability; heritability

10.13331/j.cnki.jhau.2017.03.004

S566.1

A

1007-1032(2017)03-0244-08

2016–10–16

2017–05–01

國家自然科學(xué)基金項目(31160257)；國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(CARS–20–1–1)；云南省重大科技專項 (2015ZA001)

夏紅明(1968—)，男，云南省華寧縣人，副研究員，主要從事甘蔗遺傳育種及抗性育種研究，xiahm103@163.com；

，吳才文，研究員，主要從事甘蔗遺傳育種研究， gksky_wcw@163.com

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