12個HoCP系列甘蔗種質(zhì)資源初步鑒定和評價

吳嘉云, 黃俊堅, 凌秋平, 陳勇生, 曾巧英, 楊湛端, 齊永文, 李奇?zhèn)?/p>

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12個HoCP系列甘蔗種質(zhì)資源初步鑒定和評價

吳嘉云, 黃俊堅, 凌秋平, 陳勇生, 曾巧英, 楊湛端, 齊永文*, 李奇?zhèn)?/p>

[廣東省生物工程研究所(廣州甘蔗糖業(yè)研究所)，廣東省甘蔗改良與生物煉制重點實驗室, 廣州 510316]

為了解甘蔗(spp.)親本特性，以ROC22為對照，對12個重要HoCP系列親本種質(zhì)進(jìn)行了初步鑒定與評價。結(jié)果表明，HoCP系列品系具有出苗率高、分蘗性好、有效莖數(shù)多、早熟高糖等特性。HoCP01-564含糖量最高，HoCP00-1142產(chǎn)量最高，HoCP02-610發(fā)芽率和有效莖數(shù)最高，HoCP07-613蔗糖分最高。聚類分析表明，12個HoCP系列品系(種)可分為4類。因此，根據(jù)這些品系(種)特性可以合理配制雜交組合。

甘蔗；HoCP系列；種質(zhì)資源；鑒定

甘蔗(spp.)是我國重要的糖料作物[1], 國外引進(jìn)的甘蔗品系(種)一直是我國甘蔗育種重要的種質(zhì)資源，通過引進(jìn)甘蔗種質(zhì)來拓寬國內(nèi)品種的遺傳基礎(chǔ)可以有效提高選育種效率。我國引進(jìn)的甘蔗種質(zhì)資源眾多，有來自法國、巴西、澳大利亞、美國、菲律賓、印度等國家，其中美國CP系列的親本利用在我國近代甘蔗育種史上最為成功[2]，美國甘蔗育種機(jī)構(gòu)以CP (美國農(nóng)業(yè)部運河點甘蔗試驗站)、Ho (美國農(nóng)業(yè)部甘蔗研究所)、CL (美國糖業(yè)公司)和L (路州大學(xué))等為編號代表不同研究機(jī)構(gòu)選育的品種(系)，在1966-1985年期間，路州大學(xué)、美國農(nóng)業(yè)部甘蔗所和美國農(nóng)業(yè)部運河點甘蔗試驗站統(tǒng)一使用CP編號[3]。我國曾利用美國早熟高糖品種CP28-11、CP36-105、CP49-50等為親本育成了一批適合我國各種生態(tài)類型的栽培品種[4]。在1999/2000-2005/2006年雜交季節(jié)，廣州甘蔗糖業(yè)研究所海南甘蔗育種場應(yīng)用的435個親本中有71個為國外引進(jìn)親本，包含CP72-1210、CP84-1198、CP57-416、CP85-1491、HoCP95-988、CP67-412、CP81-1254等美國親本[5]。美國甘蔗品系(種)普遍表現(xiàn)中小莖、早熟、高產(chǎn)、高糖、高抗等特點，我國育種家希望通過他們與適應(yīng)我國蔗區(qū)生產(chǎn)的甘蔗親本雜交選育出早熟、高糖、農(nóng)藝性狀良好的甘蔗新品種。本試驗針對近年全國甘蔗雜交制種基地開放給全國育種單位使用的美國引進(jìn)的甘蔗HoCP系列親本, 對12個甘蔗親本的工農(nóng)藝性狀進(jìn)行初步評價，旨在為該系列親本利用提供詳實數(shù)據(jù)，以便更加合理地配制雜交組合，提高甘蔗品種遺傳改良效率。

1 材料和方法

1.1 材料

參試材料為美國12個甘蔗(spp.)HoCP系列品系(種)：HoCP00-1142、HoCP00-2218、HoCP01- 517、HoCP01-564、HoCP02-610、HoCP02- 623、HoCP03-704、HoCP03-708、HoCP03-716、HoCP05-902、HoCP07-612和HoCP07-613，以甘蔗品種‘新臺糖22號’(‘ROC22’)為對照。

1.2 方法

試驗點設(shè)在廣東省韶關(guān)市翁源縣新陂村的翁源甘蔗育種基地新陂試驗田，試驗田屬半旱地粘性土壤，試驗采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)。試驗田行長6 m，行距1.1 m，每小區(qū)為5行區(qū)，小區(qū)面積33 m2，2017年1月15日下種，1 hm2下種量90 900個芽，田間管理與大田生產(chǎn)相同。

在甘蔗生長期間調(diào)查出苗率、分蘗率；2017年7-11月每月測量1次株高，計算生長速度；9月至次年1月測量田間錘度，每小區(qū)測量10條有效莖；1月下旬收獲前調(diào)查有效莖數(shù)、株高及莖徑，每小區(qū)調(diào)查20條有效莖數(shù)，取平均值；糖分化驗分析委托翁源縣茂源糖業(yè)有限公司檢測；在生長期中對發(fā)病情況和孕穗情況進(jìn)行記載。

使用EXCEL和DPS 7.05軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析。

2 結(jié)果和分析

2.1 方差分析

從表1可以看出，12個甘蔗品系(種)的含糖量、有效莖、出苗率和早熟性(11月中旬錘度)在品系(種)間都存在極顯著差異。為充分了解各個品系(種)間的差異顯著性，進(jìn)一步采用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行檢驗。

2.2 多重比較

2.2.1 含糖量

從表2可以看出，只有HoCP01-564比對照的含糖量高，增產(chǎn)達(dá)8.43%，但差異不顯著；其余品系(種)的含糖量均比對照的少，減少0.13%~38.73%，而且HoCP03-708、HoCP07-612和HoCP03-704與對照的差異顯著，HoCP00-2218和HoCP05-902與對照的差異極顯著。

表1 部分優(yōu)異性狀的方差分析

*:<0.05; **:<0.01.

2.2.2 有效莖、出苗率和早熟特性

HoCP系列品系(種)的有效莖數(shù)差異較大(表2), 1 hm2有58 788~86 667條，除HoCP05-902外，所有品系(種)的有效莖數(shù)均比對照多，HoCP02-610和HoCP01-564比對照增加了45.52%和25.59%，差異極顯著，而HoCP03-716、HoCP00-2218、HoCP03- 708、HoCP03-704和HoCP07-612分別增加了24.58%、20.51%、19.83%、19.83%和19.32%，差異顯著。

HoCP系列品系(種)出苗率普遍表現(xiàn)優(yōu)異(表2), 平均出苗率為52.8%~66.1%，均比對照高，其中HoCP02-610、HoCP00-1142和HoCP05-902的平均出苗率較高，分別為66.1%、65.3%和62.4%，比對照的高13.4%、12.6%和9.7%，差異極顯著，其余品系(種)的出苗率與對照的差異不顯著。

表2 部分優(yōu)異性狀的極差分析

同列數(shù)據(jù)后不同小寫和大寫字母分別表示差異顯著(<0.05)和極顯著(<0.01)。

Data followed different small and capital letters indicated significant differences at 0.05 and 0.01 levels, respectively.

早熟特性(11月15日錘度)在參試材料間差異較大(表2)，早期田間錘度為16.7%~22.9%，對照為19.4%，HoCP07-613、HoCP01-517、HoCP03-704和HoCP05-902的錘度分別為22.9%、22.8%、21.9%和21.5%，與對照差異極顯著；HoCP03-708、HoCP01-564、HoCP02-623和HoCP03-716的錘度分別為21.2%、21%、20.8%和20.7%，與對照差異顯著, HoCP07-612和HoCP02-610的錘度分別為20.4%和20.3%，與對照差異不顯著；HoCP00-1142和HoCP00- 2218比對照的低，HoCP00-1142為18.9%，與對照差異不顯著，HoCP00-2218為16.7%，與對照差異極顯著。

2.3 生長速度

圖1可以看出，7-10月份是甘蔗快速生長的拔節(jié)期，7月份生長速度最快，受干旱影響9月份生長速度最慢。7月份對照的生長最快，HoCP03-704最慢；8月份HoCP02-623、HoCP02-610和HoCP03- 716的生長比對照快，HoCP00-2218的生長最慢；9月份受干旱脅迫生長速度差異相對較大，HoCP03- 704生長最快，達(dá)到39.25 cm，HoCP02-623次之, 最慢的為HoCP03-716，僅2.25 cm。10月份對照生長40.92 cm，生長速度比對照快的有HoCP00-1142、HoCP03-708、HoCP00-2218和HoCP03-716, HoCP05- 902生長最慢，為14.92 cm。

2.4 糖分和錘度變化

從圖2和表3可以看出，對照的平均蔗糖分為13.49%，除HoCP00-1142和HoCP00-2218的蔗糖分只有12.41%和11.00%外，其余品系(種)均比對照早熟且高糖，早期的平均糖分比對照高，為14.44%~ 16.95%。從錘度柱形圖可以看出，錘度的高峰在12月份，之后有所降低，但HoCP01-564仍呈上升趨勢，高糖持續(xù)時間長，返糖較慢。HoCP07-613糖分表現(xiàn)最好，持續(xù)比其他品系(種)高。HoCP01-517積累至11月中旬后就持續(xù)返糖。

2.5 工農(nóng)藝性狀分析

從表2和3可見，所有HoCP品系(種)出苗率都比對照高。分蘗率以HoCP00-1142最低，HoCP07- 612最高。HoCP05-902、HoCP07-613和HoCP03-704植株相對矮小，HoCP00-1142和HoCP02-610植株比對照高。總體上，HoCP品系(種)的莖徑都比較細(xì)，HoCP03-708最細(xì)，HoCP00-1142和HoCP02-623與對照ROC22接近。HoCP品系(種)的有效莖數(shù)較多，以HoCP02-610最多，HoCP01-564和HoCP03-716次之，對照的較少，但HoCP05-902的最少。HoCP00- 1142的產(chǎn)量最高，對照次之，HoCP05-902最低。HoCP01-564的含糖量最高，比對照高8.43%,HoCP05-902和HoCP00-2218的最低，分別比對照減少38.73%和37.52%。纖維份差異不大, HoCP01- 564的最低，HoCP00-2218的最高。黑穗病自然感病觀察，HoCP品系(種)普遍比對照抗病, HoCP01- 564、HoCP02-610、HoCP02-623、HoCP03-704、HoCP03-716、HoCP05-902和HoCP07-612未見黑穗病害發(fā)生。大部分HoCP品系(種)都出現(xiàn)孕穗，只有HoCP00-1142、HoCP01-517和HoCP02-623未見。

2.6 聚類分析

選用含糖量、有效莖數(shù)、出苗率、早熟(11月份田間錘度)和黑穗病自然感病率等5個性狀指標(biāo)，對HoCP品系(種)和ROC22進(jìn)行聚類分析(圖3)。結(jié)果表明，在平方歐式距離為4 000時可將13個品系(種)劃分為4大類：第I類包含HoCP00- 1142、HoCP01-517、HoCP02-623、ROC22和HoCP07- 613共5個品系(種)，具有含糖量高、有效莖數(shù)適中、黑穗病抗性中等特征；第II類包含HoCP00- 2218、HoCP03-704、HoCP03-708、HoCP07-612、HoCP03-716和HoCP01-564共6個品系(種)，具有含糖量較高，有效莖多，黑穗病抗性好特征;第Ⅲ類HoCP05-902，早期錘度高，含糖量少，有效莖少，抗黑穗病；第Ⅳ類HoCP02-610，出苗率最高，有效莖最多，含糖量較高，抗黑穗病。

表3 HoCP品系(種)的主要工農(nóng)藝性狀

3 結(jié)論和討論

3.1 初步評價

在所有參試品系(種)中，HoCP01-564含糖量最高, 超過對照，出苗率和分蘗性好，有效莖數(shù)較多,長勢好，全期生長穩(wěn)健，中小莖，易脫葉，57號毛群疏，群體整齊，葉面較為清秀，12月中下旬開始孕穗，但秋筍多，中脈有赤腐，有褐條病; HoCP02-610出苗率最高，有效莖數(shù)最多，分蘗性好，含糖量與對照相當(dāng)，全期長勢好，群體高，莖細(xì)，脫葉性中等，無57號毛群，葉部較清秀，11月上旬開始孕穗，葉部有褐斑?。籋oCP02-623含糖量較高，略低于對照，長勢好，中莖，脫葉性中等，57號毛群發(fā)達(dá)，葉片較為清秀，葉中脈有赤腐，少量水裂，蔗莖約5%空心，梢腐病較嚴(yán)重; HoCP00-1142產(chǎn)量最高，群體高度最高，含糖量略低于對照，出苗好，中莖，易脫葉，57號毛群疏，后期容易倒伏，秋筍多，蔗莖有5%~10%空心，葉部有褐條病、小黃點病，有黑穗??；HoCP01-517含糖量較高，甘蔗蔗糖分高達(dá)16.84%，11月中旬達(dá)到高峰，容易返糖；出苗較好，分蘗性最差，前期長勢較好，后期易倒伏，中小莖，脫葉好，無57號毛群，葉片清秀, 感螟蟲，導(dǎo)致側(cè)芽較多，有黑穗病，葉部少量褐條病，蔗莖30%~40%綿心; HoCP07-613含糖量比對照低，蔗糖分在參試品系(種)中最高；出苗和分蘗性一般，全期生長穩(wěn)健，群體偏矮，蔗莖細(xì)，脫葉性好，57號毛群疏，有少量水裂，蔗莖約10%空心，較感螟蟲，后期秋筍多，11月上旬開始孕穗，葉片有褐條病，發(fā)現(xiàn)有少量黑穗病。

3.2 美國甘蔗親本利用研究

美國甘蔗品系(種)是經(jīng)過多次輪回雜交選擇出的早熟高糖材料[4]，是我國甘蔗近代育種的高糖基因的來源。CP72-1210在工農(nóng)藝性狀評價中表現(xiàn)優(yōu)異[6]，作為親本育種效果顯著[7]，成為近幾十年來利用最為成功的親本。CP72-1210在1999-2005年審(鑒)定的47個大陸自育雜交品種中，使用頻率最高[5]，推廣面積較大的粵糖83-271、粵糖89-113、粵糖93-159、粵糖00-236、粵糖99-66和柳城03-182等都是以CP72-1210作親本選育出來的[5,8–9]。另外，CP81-1254近年作為親本也表現(xiàn)較好[10–12]。本研究中，HoCP01-564含糖量最高，HoCP02-610出苗率最高, 有效莖數(shù)最多, HoCP00-1142產(chǎn)量最高, HoCP05- 902表現(xiàn)為低產(chǎn)高糖，與美國路易斯安娜大田品種測試的研究結(jié)果一致[13]。這些性狀都優(yōu)于對照，但它們的育種價值還有待于進(jìn)一步研究，期望其后代能遺傳優(yōu)異性狀。另外，近年來隨著我國甘蔗機(jī)械化生產(chǎn)推廣進(jìn)程的加速，美國種質(zhì)資源表現(xiàn)出的高出苗率、有效莖數(shù)多和宿根性強等適合機(jī)械化作業(yè)的優(yōu)異性狀也值得挖掘。

3.3 美國甘蔗品系(種)生產(chǎn)應(yīng)用

本研究中HoCP01-564含糖量最高，有希望作為甘蔗栽培品種使用。早熟高糖的優(yōu)異性狀可使制糖企業(yè)或甘蔗生產(chǎn)乙醇企業(yè)延長榨期[14]。美國引進(jìn)的CP49-50曾在我國大面積推廣[15]?；浺?號(HoCP92-648)在粵北地區(qū)表現(xiàn)高產(chǎn)、高糖、強宿根性被糖廠列為優(yōu)類蔗收購，并成為當(dāng)?shù)氐闹髟云贩N之一[16–17]。美國甘蔗品系(種)普遍表現(xiàn)細(xì)莖，以前,由于我國為手工砍蔗而不受農(nóng)民喜歡。但美國甘蔗品種是立足于甘蔗機(jī)械化生產(chǎn)而選育出來的，隨著近幾年我國甘蔗機(jī)械化的大力推進(jìn)，莖細(xì)等問題就不再是甘蔗生產(chǎn)考慮的主要目標(biāo)性狀，美國引進(jìn)甘蔗種質(zhì)資源也可能成為我國的甘蔗全程機(jī)械化生產(chǎn)的備選品種。

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Preliminary Identification and Evaluation of 12 Strains of HoCP Series in Sugarcane Germplasm Resources

WU Jia-yun, HUANG Jun-jian, LING Qiu-ping, CHEN Yong-sheng, ZENG Qiao-ying, YANG Zhan-duan, QI Yong-wen*, LI Qi-wei

[Guangdong Provincial Bioengineering Institute (Guangzhou Sugarcane Industry Research Institute), Guangdong Key Lab of Sugarcane Improvement and Biorefinery,Guangzhou 510316, China]

In order to understand the parental characteristics ofspp., twelve important parents of HoCP series were preliminarily identified and evaluated with ROC22 as a control. The results showed that HoCP series clones were characterized by high emergence rate, good tiller, large effective stem number, early maturing and high sucrose content. Among them, HoCP01-564 showed the highest sugar yield, HoCP00-1142 had the highest yield, HoCP02-610 had the highest emergence rate and effective stem number, and HoCP07-613 had the highest sucrose content. The cluster analysis showed that all of the clones could be divided into 4 groups. Therefore, these characteristics would be used to make crosses in the future.

Sugarcane; HoCP series clone; Germplasm resource; Evaluation

10.11926/jtsb.3943

2018-05-15

2018-06-25

國家糖料產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目(CARS-170107)；廣東省科技計劃項目(2017B030314123, 2014B070705002, 2014A030304027, 2015A030302030, 2017A030303048, 2017A030303054, 2015A020209026, 2016A030313415)；廣東省科學(xué)院專項資金(2017GDASCX-0105)資助

This work was supported by the Project for National Sugar Industry Technical System of China (Grant No. CARS-170107), the Plan Project for Science and Technology in Guangdong (Grant No. 2014B070705002, 2014A030304027, 2015A030302030, 2017A030303048, 2017A030303054, 2015A020209026, 2016A030313415), and the Special Projects of Guangdong Academy of Sciences (Grant No. 2017GDASCX-0105).

吳嘉云(1982~), 男，高級農(nóng)藝師，博士，主要從事甘蔗遺傳育種及種質(zhì)資源利用研究。E-mail: jiayunng@163.com

E-mail: yongwen2001@163.com