甘蔗引進(jìn)品種與云割F3親本遺傳力與配合力分析

郎榮斌,邊 芯,孫有芳,董立華,桃聯(lián)安，安汝?yáng)|,周清明,俞華先,楊李和,經(jīng)艷芬*

(1.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; 2.云南甘蔗遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 開(kāi)遠(yuǎn) 661600)

【研究意義】甘蔗新臺(tái)糖系列品種一直以來(lái)是中國(guó)大陸主栽品種，如新臺(tái)糖10號(hào)、新臺(tái)糖22號(hào)等，由于品種種性退化，病蟲(chóng)害嚴(yán)重，抗逆性差，甘蔗產(chǎn)量和糖分下降等因素，造成蔗農(nóng)和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益降低，蔗區(qū)生產(chǎn)條件逐漸惡化，植蔗面積不斷減少，糖廠頻臨倒閉等現(xiàn)象發(fā)生而不利于中國(guó)國(guó)蔗糖產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。品種更新?lián)Q代速度慢，主要原因是中國(guó)甘蔗育種一直以來(lái)利用的是甘蔗屬內(nèi)種間材料雜交育種[1]，創(chuàng)新親本缺乏，甘蔗遺傳基礎(chǔ)狹窄，限制了突破性甘蔗品種的育成。甘蔗種質(zhì)創(chuàng)新是拓寬甘蔗遺傳基礎(chǔ)的重要手段，割手密、斑茅、河八王、大莖野生種等野生種質(zhì)資源，有著優(yōu)異的產(chǎn)量性狀和抗逆性狀，利用野生種質(zhì)資源同現(xiàn)有生產(chǎn)性甘蔗親本雜交，是拓寬甘蔗種質(zhì)資源的重要途徑。重視和加強(qiáng)對(duì)重新種質(zhì)資源評(píng)價(jià)和利用，培育突破性的甘蔗品種，并加速推廣應(yīng)用，使品種更新?lián)Q代，是甘蔗產(chǎn)業(yè)保持健康穩(wěn)定發(fā)展的必由之路[2]。割手密抗病蟲(chóng)害、耐瘠、抗旱、宿根性好、適應(yīng)性廣[3]，是甘蔗遺傳改良的主要目標(biāo)。中國(guó)甘蔗育種主要方法是雜交育種，組合選配是雜交育種的重要工作內(nèi)容，組合選配的好壞，直接關(guān)系著雜交后代優(yōu)良品種的產(chǎn)生[4]，對(duì)新的種質(zhì)資源進(jìn)行精準(zhǔn)評(píng)價(jià)分析，能為雜交組合選配提供指導(dǎo)[5]。

【前人研究進(jìn)展】近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外育種家運(yùn)用模糊綜合評(píng)判、灰色關(guān)聯(lián)法評(píng)判甘蔗雜交組合[6-13]，提高甘蔗雜交育種效率，而家系評(píng)價(jià)技術(shù)從澳大利亞引進(jìn)后逐漸被利用，可以了解甘蔗親本遺傳力和配合力，為雜交組合選配和后代選育提供指導(dǎo)[14-21]。云割F3親本材料是割手密野生資源與現(xiàn)代生產(chǎn)性親本雜交后的重要成果，但對(duì)云割F3材料遺傳力與配合力分析至今未見(jiàn)報(bào)道。

【本研究切入點(diǎn)】近年來(lái)云南農(nóng)科院甘蔗研究所瑞麗育種站，通過(guò)利用瑞麗地理氣候優(yōu)勢(shì)，不斷創(chuàng)新光周期誘導(dǎo)技術(shù)，成功利用了割手密野生材料同國(guó)內(nèi)外甘蔗品種雜交，并培育至F3代[22-23]，這些創(chuàng)新種質(zhì)是培育突破性甘蔗品種的重要物質(zhì)基礎(chǔ)[24]。研究通過(guò)再次誘導(dǎo)云割F3開(kāi)花，與引進(jìn)的甘蔗品種雜交，開(kāi)展實(shí)生苗田間試驗(yàn)并調(diào)查甘蔗農(nóng)藝性狀，以家系評(píng)價(jià)方法計(jì)算云割F3遺傳力與配合力分析。

【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】野生資源因開(kāi)花難，花期不遇，花粉數(shù)量少的原因，很難被利用。且割手密的利用需要多次對(duì)其后代進(jìn)行選擇和利用，以克服割手密不良性狀的發(fā)生，而保留如有效莖數(shù)多、適應(yīng)性好、抗逆性強(qiáng)、宿根性好等優(yōu)秀性狀[25]。本研究創(chuàng)新光周期誘導(dǎo)技術(shù)，利用云割F3代親本與生產(chǎn)性親本進(jìn)行雜交,應(yīng)用家系評(píng)價(jià)技術(shù)分析后代農(nóng)藝性狀的表現(xiàn)評(píng)價(jià)云割F3代親本及所選組合的遺傳特點(diǎn)和育種潛力,分析云割F3代親本及所配組合的遺傳效應(yīng)，以期為進(jìn)一步利用割手密血緣創(chuàng)新種質(zhì)提供理論依據(jù)，提高組合后代選育效率。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)方法

于2014年11-12月份雜交季，提前分析親本工農(nóng)藝性狀和花期情況，根據(jù)傳統(tǒng)雜交育種親本互補(bǔ)原則，再利用光周期誘導(dǎo)云割F3及引進(jìn)的甘蔗品種花期相遇，配制31個(gè)甘蔗雜交組合，在云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所瑞麗甘蔗育種站內(nèi)完成雜交，獲得的實(shí)生苗于2015年4月上旬種植假植盤(pán)內(nèi)。試驗(yàn)地海拔776 m，緯度24°，年降水量1394 mm，年均溫20 ℃。

于2015年5月底，將假植盤(pán)中實(shí)生苗分3重復(fù)隨機(jī)排列進(jìn)行栽種，每重復(fù)以當(dāng)?shù)刂魍破贩N新臺(tái)糖22、粵糖93-159的單芽苗為后代群體田間試驗(yàn)的雙對(duì)照。每重復(fù)1行區(qū)，行長(zhǎng)6 m，行距1.1 m，每行定植30株實(shí)生苗，株距20 cm。于2015年12月初調(diào)查和統(tǒng)計(jì)田間甘蔗農(nóng)藝性狀。

1.2 田間數(shù)據(jù)收集

為降低試驗(yàn)誤差，每溝行頭和行尾的3叢實(shí)生苗不列入隨機(jī)抽選調(diào)查對(duì)象。于新植季節(jié)的甘蔗成熟期，每個(gè)組合每重復(fù)連續(xù)調(diào)查10叢，合計(jì)共30叢，分別調(diào)查錘度、莖徑、株高及叢有效莖。蔗莖產(chǎn)量及糖產(chǎn)量計(jì)算：蔗莖產(chǎn)量(t/hm2)=莖徑2×株高×0.785×有效莖數(shù)/106；糖產(chǎn)量(t/hm2)=蔗莖產(chǎn)量×錘度×0.69/100(0.69為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù))。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)，再導(dǎo)入R軟件[26]中計(jì)算親本及組合的方差分析、一般配合力、特殊配合力和遺傳力。

2 結(jié)果與分析

2.1 方差分析

表1固定方差分析結(jié)果表明，組合、父本、母本中皆表現(xiàn)出極顯著差異的性狀為株高、莖徑和有效莖3個(gè)性狀，說(shuō)明利用云割F3代配置雜交組合對(duì)后代株高、莖徑及叢有效莖3個(gè)性狀影響差異極顯著，該工農(nóng)藝性狀差異顯著的后代是評(píng)價(jià)云割F3育種潛力的重要基礎(chǔ)；母本的錘度、糖產(chǎn)量、父本的錘度、組合的蔗莖產(chǎn)量差異顯著；父本蔗徑產(chǎn)量、糖產(chǎn)量2個(gè)性狀的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.2 遺傳力

錘度、莖徑、株高、叢有效莖、蔗莖產(chǎn)量、蔗糖產(chǎn)量均為數(shù)量性狀，親本遺傳因素及環(huán)境因素都有可能影響數(shù)量性狀后代表型的變異[18]。表2數(shù)據(jù)顯示，6個(gè)數(shù)量性狀中，組合、父本和母本中的遺傳力均大于50 %有莖徑、株高、叢有效莖3個(gè)性狀，說(shuō)明這3個(gè)性狀主要受遺傳因素的影響，而環(huán)境因素影響較小。組合的叢有效莖、蔗莖產(chǎn)量性狀遺傳力均高于雙親，這說(shuō)明叢有效莖及蔗莖產(chǎn)量的遺傳方式主要以顯性效應(yīng)為主。

表1 隨機(jī)區(qū)組數(shù)據(jù)固定方差分析

注：*,**表示0.001水平上極顯著差異。

Note：*,** represented a significant difference at 0.001 level.

2.3 母本一般配合力

由表3分析可知，母本的叢有效莖數(shù)、株高、蔗莖產(chǎn)量、糖產(chǎn)量的一般配合力大于雙對(duì)照且效應(yīng)值為正值的分別有14、4、13、8個(gè)；錘度效應(yīng)值為正值且小于粵農(nóng)73-204而大于ROC5的有3個(gè)，粵農(nóng)73-20和ROC5的莖徑效應(yīng)值為正值且大于所有母本。24個(gè)母本中，蔗莖產(chǎn)量表現(xiàn)最好的有CP72-2086、云蔗08-1606、CO285、粵糖96-86、CP82-1592，蔗莖產(chǎn)量的一般配合力為正值，且排名在前5位。24個(gè)母本中糖產(chǎn)量表現(xiàn)最好的是CP72-2086、云蔗08-1606、福農(nóng)39、粵糖96-86、云瑞11-95其糖產(chǎn)量一般配合力為正效應(yīng)值，且排在前5位。

表2 遺傳力

表3 母本一般配合力

續(xù)表3 Continued table 3

母本Female一般配合力General combining ability叢有效莖數(shù)Stalk number株高Height莖徑Stem diameter錘度Brix蔗莖產(chǎn)量Yield糖產(chǎn)量Sugar yield贛南02-700.114.99-0.040.601.120.37凉蔗-2-0.091.590.02-0.890.50-0.26黔蔗06-156-0.09-10.38-0.13-0.68-7.09-0.98粵農(nóng)73-204-0.95-25.520.601.93-6.43-0.05粵糖93-159-0.11-1.750.07-0.101.420.19粵糖96-860.24-8.480.10-0.166.160.63云瑞10-12830.52-13.78-0.35-0.50-6.11-0.87云瑞11-1010.0418.35-0.220.45-3.20-0.12云瑞11-950.1515.00-0.080.332.650.46云蔗02-588-0.72-69.70-0.16-1.09-21.80-2.55云蔗03-1940.419.49-0.15-0.672.19-0.02云蔗03-422-0.41-9.68-0.051.11-10.17-0.74云蔗07-20070.04-0.120.05-0.174.240.31云蔗08-16060.110.440.12-0.247.180.76湛蔗92-126-0.69-9.360.340.07-3.83-0.43

2.4 父本一般配合力

由表4分析可知，云割F3代作為父本對(duì)后代的貢獻(xiàn)明顯不同，叢有效莖、株高、蔗莖產(chǎn)量、蔗糖產(chǎn)量效應(yīng)值為正值，并超過(guò)雙對(duì)照的分別有7、4、4、4個(gè)；蔗莖產(chǎn)量度效應(yīng)值為正值且小于69-463而大于CP72-1210的有1個(gè)；11個(gè)父本中，CP72-1210和69-463的錘度效應(yīng)值為正值且大于所有父本。11個(gè)父本中，糖產(chǎn)量表現(xiàn)最好的有云瑞03-73、云瑞10-688、云瑞03-78、凉蔗-2，其糖產(chǎn)量的一般配合力為正值，且排名在前4位。11個(gè)父本中蔗莖產(chǎn)量表現(xiàn)最好的有云瑞03-73、云瑞03-78、云瑞10-688、凉蔗-2，其效應(yīng)值為正值，且排名前4位。

2.5 特殊配合力

由表5分析可知，31個(gè)云瑞創(chuàng)新組合中叢有效莖數(shù)、株高、蔗莖產(chǎn)量、蔗糖產(chǎn)量的特殊配合力效應(yīng)值為正值且大于雙對(duì)照的分別有16、5、15、11個(gè)；株高特殊配合里效應(yīng)值為正值且大于粵農(nóng)73-204×CP72-1210而小于ROC5×69-463的組合有10個(gè)；

表4 父本一般配合力

表5 特殊配合力

叢有效莖數(shù)特殊配合力表現(xiàn)最好的為CO285×云瑞03-73、云蔗03-194×云瑞10-1241、德蔗93-94×云瑞11-97，其表現(xiàn)值為正效應(yīng)值且排名前3；株高特殊配合力表現(xiàn)較好的為CP72-2086×云瑞03-73、CP82-1592×云瑞03-73、云蔗03-194×云瑞03-78其表現(xiàn)值為正效應(yīng)值且排名前3；CP72-2086×云瑞03-73、云蔗07-2007×云瑞03-78、云蔗08-1606×云瑞10-688、福農(nóng)39×云瑞03-393、粵糖96-86×云瑞11-95、德蔗93-94×云瑞11-97、CP82-1592×云瑞03-73、福農(nóng)0335×云瑞10-688、云瑞11-95×凉蔗-2、云蔗03-194×云瑞03-78、贛南02-70×云瑞11-95等11個(gè)組合蔗莖產(chǎn)量和糖產(chǎn)量的特殊配合力值為正效應(yīng)值，且高于雙對(duì)照，為高產(chǎn)高糖型組合；粵糖93-159×云瑞11-95、云蔗03-194×云瑞10-1241、CO285×云瑞03-73、Q72×云瑞10-1182等4個(gè)組合為高產(chǎn)組合。

3 討 論

甘蔗的有效莖數(shù)是構(gòu)成蔗莖產(chǎn)量的主要因素，研究顯示，云割F3親本作母本或父本，其叢有效莖數(shù)一般配合力表現(xiàn)均比較突出，這與朱建榮[19]、郎榮斌[22]的結(jié)果一致，顯示，云瑞創(chuàng)新親本具有提高蔗莖產(chǎn)量的潛力。親本評(píng)價(jià)是組合選配的前提條件，特別在割手密等野生資源的利用過(guò)程中，更要注重組合親本的評(píng)價(jià)，云割F3親本組合的表現(xiàn)充分顯現(xiàn)出了甘蔗野生種質(zhì)資源中的優(yōu)良產(chǎn)量性狀。31個(gè)試驗(yàn)組合中，有15個(gè)組合表現(xiàn)出高產(chǎn)，約占試驗(yàn)組合的50 %，證明割手密F3代親本中有很大的產(chǎn)量潛能，主要表現(xiàn)在后代有效莖數(shù)增多，產(chǎn)量增加。高糖組合有11個(gè)，約占試驗(yàn)親本材料的36 %，割手密屬野生種質(zhì)資源，本身水分少，糖分低，因此其高糖遺傳潛能小，所以在利用割手密時(shí)，應(yīng)該首先考慮到利用割手密材料的產(chǎn)量性能，在配制雜交組合時(shí)，要用高糖型親本與割手密材料配制，后代表現(xiàn)出高糖高產(chǎn)的品系材料才會(huì)更多。

本研究主要是評(píng)價(jià)分析云割F3經(jīng)濟(jì)性狀的遺傳力和配合力，還沒(méi)有評(píng)價(jià)分析農(nóng)藝性狀的遺傳力和配合力，在以后的組合選配中，還應(yīng)該考慮對(duì)農(nóng)藝性狀，如毛群、空鋪心、花期、脫葉性等性狀遺傳力與配合力分析。根據(jù)甘蔗生產(chǎn)中育種的實(shí)際目標(biāo)和需求，把經(jīng)濟(jì)性狀評(píng)價(jià)和農(nóng)藝性狀評(píng)價(jià)兩者相結(jié)合來(lái)選配野生資源親本組合，才能提高育種效率。

4 結(jié) 論

云割F3遺傳力與配合力分析，表現(xiàn)較好的材料有作為母本的云瑞11-95和作為父本的云瑞03-73、云瑞10-688、云瑞03-78。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，CP72-2086×云瑞03-73、云蔗07-2007×云瑞03-78、云蔗08-1606×云瑞10-688、福農(nóng)39×云瑞03-393、粵糖96-86×云瑞11-95、德蔗93-94×云瑞11-97、CP82-1592×云瑞03-73、福農(nóng)0335×云瑞10-688、云瑞11-95×凉蔗-2、云蔗03-194×云瑞03-78、贛南02-70×云瑞11-95等11個(gè)組合為高產(chǎn)、高糖型組合；粵糖93-159×云瑞11-95、云蔗03-194×云瑞10-1241、CO285×云瑞03-73、Q72×云瑞10-1182等4個(gè)組合高產(chǎn)。