不同代數(shù)健康種苗分蘗差異及浸種處理對一代種莖繁育的影響研究

周慧文 ，范業(yè)賡 ，陳榮發(fā) ，黃杏 ，楊柳 ，盧星高 ，吳建明 ，丘立杭 ，李楊瑞

(1.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所/農(nóng)業(yè)部廣西甘蔗生物技術(shù)與遺傳改良重點實驗室/廣西甘蔗遺傳改良重點實驗室，南寧530007；2.廣西扶南東亞糖業(yè)有限公司，廣西崇左 532200）

0 引言

甘蔗為無性繁殖作物，長久以來利用種莖繁殖導(dǎo)致了宿根矮化病和甘蔗花葉病的積累，造成甘蔗種性下降，產(chǎn)量降低[1]，利用甘蔗健康種苗可以使甘蔗優(yōu)良品種的種性得以保持[2]。甘蔗健康種苗具有生長速度快、分蘗力強、成莖率高、產(chǎn)量高、用種量少等優(yōu)點[3]，但重復(fù)栽種健康種苗依然會面臨農(nóng)藝性狀隨著代數(shù)下降的問題[4]，因此，探究甘蔗健康種苗優(yōu)勢保持規(guī)律和提高健康種苗在大田中農(nóng)藝性狀技術(shù)，對于提高甘蔗優(yōu)良品種推廣速度和節(jié)約繁殖用地具有重要意義。

利用化學(xué)藥劑浸種甘蔗是一種可以有效提升甘蔗抗逆性和農(nóng)藝性狀的方法。我國在上個世紀(jì)80年代初開始進行化學(xué)藥劑浸種相關(guān)研究，篩選出了促進甘蔗萌發(fā)的相關(guān)化學(xué)藥劑[5-7]。隨后，廣西也進行不同濃度乙烯利溶液浸種處理，結(jié)果表明，乙烯利浸種處理可以提高甘蔗的分蘗率，并使最終的有效莖數(shù)增加[8-9]。但前人的研究主要集中于常規(guī)種莖（非健康種苗）對甘蔗萌芽、整齊度、苗期生長和生理變化等方面的研究，對于開發(fā)有效浸種劑提高健康種苗的甘蔗產(chǎn)量還鮮見報道，選擇適宜代數(shù)的健康種苗最大化利用甘蔗健康種苗優(yōu)勢的研究也未見報道。本研究調(diào)查健康種苗不同代數(shù)分蘗差異和研究使用自主研發(fā)浸種劑（GZJ）（申請專利已經(jīng)受理）對甘蔗健康種苗一代種莖進行浸種的影響，為選擇最佳批次的甘蔗健康種苗和甘蔗有效浸種劑的推廣應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本次試驗在扶綏縣岜盆良種繁育基地進行，供試甘蔗品種為桂糖46號。試驗使用的浸種劑GZJ為課題組自主研發(fā)所得，內(nèi)含植物生長調(diào)節(jié)劑和適量中微量元素，申請專利已受理。

1.2 試驗設(shè)計與方法

試驗采取隨機區(qū)組排列，重復(fù)3次，小區(qū)為10行區(qū)，行長10 m，行距1.2 m，面積為120 m2。試驗田甘蔗于2017年7月3日種植，種植密度為45 000芽/hm2。統(tǒng)一按照常規(guī)生產(chǎn)方法進行大田種植和栽培管理。

1.2.1 不同代數(shù)健康種苗分蘗情況

調(diào)查比較健康種苗原苗和其一代種莖、二代種莖的分蘗情況。

1.2.2 浸種處理對分蘗、農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響

以用清水浸種處理的甘蔗一代種莖為對照，使用濃度為40 mg/L的浸種劑浸種甘蔗一代種莖2 h，調(diào)查浸種處理對甘蔗農(nóng)藝性狀的影響。

1.3 數(shù)據(jù)調(diào)查與統(tǒng)計分析

1.3.1 分蘗率調(diào)查

分蘗率指分蘗苗數(shù)對主苗數(shù)的百分?jǐn)?shù)。于2017年8月25日到田間調(diào)查記錄苗數(shù)情況。

分蘗率（%）=（分蘗苗數(shù)/主苗數(shù)）×100%。分蘗苗數(shù)=總苗數(shù)-主苗數(shù)；總苗數(shù)指分蘗數(shù)達最大值的苗數(shù)。

1.3.2 其他農(nóng)藝性狀調(diào)查

到2018年3月，田間砍收時，調(diào)查莖徑、株高、有效莖數(shù)和產(chǎn)量等農(nóng)藝性狀。每小區(qū)隨機選取20條甘蔗測量其莖徑和株高；其中，使用游標(biāo)卡尺測量莖徑；株高的測量方法為從植株基部量起至最高可見肥厚帶的高度；有效莖數(shù)指莖長超過1 m（株高超過1.3 m），莖徑大于1.5 cm的甘蔗植株數(shù)；產(chǎn)量為田間按蔗種規(guī)格砍收稱量記錄。

1.3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

所有數(shù)據(jù)分析采用SPSS 17.0軟件和Excel 2007結(jié)合進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同代數(shù)甘蔗健康種苗分蘗的差異

由表1可知，甘蔗不同代數(shù)分蘗率是隨著代數(shù)增加呈驟減趨勢，原種分蘗率＞一代種莖＞二代種莖；健康種苗原種的分蘗率比一代種莖和二代種莖分別提高了317.95%和1 937.64%；一代種莖比二代種莖提高了387.53%；各代之間差異達到極顯著水平。說明，甘蔗莖尖脫毒通過莖尖培養(yǎng)階段，培養(yǎng)基中的外源激素促進了后代分蘗發(fā)生，但是隨著代數(shù)的增加，分蘗優(yōu)勢逐步減弱；但優(yōu)勢能保持到多少代還要進一步研究證實。

表1 不同代數(shù)甘蔗健康種苗分蘗率Table 1 Tillering rate of virus-free sugarcane setts in different generation

2.2 浸種處理對農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響

甘蔗出苗率是保障有效莖的重要因素，甘蔗分蘗的數(shù)量和時間受內(nèi)部外部因素影響。由表2可看出，浸種處理的單株平均分蘗數(shù)比對照提高了25.17%。說明，甘蔗浸種劑（GZJ）明顯促進甘蔗分蘗發(fā)生。甘蔗農(nóng)藝性狀的表現(xiàn)不僅取決于品種本身遺傳特性，而且還受到外界環(huán)境條件的影響。甘蔗的單位面積產(chǎn)量主要是由有效莖數(shù)、莖徑、莖高3個基本因素組成。由表2可知，浸種處理后，甘蔗莖徑、有效莖、單莖重分別高于對照1.30%、4.98%、5.15%，但差異不顯著；而處理的株高要比對照低3.33%，差異不顯著。但浸種處理后的蔗種產(chǎn)量比對照提高了8.40%，差異達到極顯著水平。

表2 浸種對農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響Table 2 Effects of seed soaking on agronomic traits and yield

3 討論

3.1 甘蔗健康種苗不同代數(shù)分蘗差異

前人主要進行了不同品種的健康種苗田間比較、同一品種間健康種苗與未脫毒蔗莖的比較等方面的研究[10-15]，結(jié)果均表明，健康種苗增產(chǎn)效果明顯，而對糖分影響不顯著。對于不同代數(shù)種莖之間的差異研究比較少，楊紹聰?shù)仍ㄟ^4個甘蔗品種溫水脫毒的一級健康種苗、二級健康種苗和常規(guī)種苗的差異研究，結(jié)果表明，除粵糖83-88一級健康種苗和二級健康種苗分蘗率均低于常規(guī)種苗外，其余3個品種一級健康種苗和二級健康種苗分蘗率均高于常規(guī)種苗。其中，粵糖93-159二級種苗增幅最大達16%，其次是粵糖93-159一級健康種苗增12%[4]。而本試驗通過莖尖脫毒種苗不同代數(shù)之間比較，結(jié)果表明，分蘗率呈驟減趨勢為原種＞一代種莖＞二代種莖，而且不同代數(shù)之間差異達到極顯著水平。本次研究的分蘗率遞減關(guān)系與楊紹聰研究的4個品種中的ROC22、粵糖82-882、粵糖93-159三個品種基本一致。推測可能由于品種原因，在甘蔗莖尖脫毒培養(yǎng)階段，培養(yǎng)基中的外源激素促進了后代分蘗發(fā)生，但是隨著代數(shù)的增加，外源激素含量減弱，因此導(dǎo)致分蘗優(yōu)勢逐代減弱，該分蘗優(yōu)勢能保持至多少代數(shù)還需進一步研究證實。

另外發(fā)現(xiàn)，通過莖尖脫毒培養(yǎng)的甘蔗健康種苗分蘗率顯著高于溫水脫毒處理，推測是由于莖尖脫毒培養(yǎng)的培養(yǎng)基中的外源激素可能促進了后代分蘗發(fā)生，而溫水脫毒時溫水沒有促進甘蔗分蘗的作用，因此溫水脫毒處理的種莖分蘗效果明顯低于莖尖脫毒。

3.2 浸種處理甘蔗對主要性狀的影響效果

化學(xué)藥劑浸種處理對甘蔗出苗率、分蘗率、早期生長、抗旱性等方面有大量的研究報道[5，9，16-18]，但浸種處理對甘蔗產(chǎn)量性狀的相關(guān)研究報道較少。潘方胤等[19]研究表明，0.4%的石碳酸溶液對甘蔗梢部相對較嫩芽進行浸種消毒，可極顯著地提高其發(fā)芽率，促進甘蔗的有效分蘗，提高成莖率，改善甘蔗品質(zhì)，提高蔗糖分，并最終實現(xiàn)甘蔗的增產(chǎn)、增糖和增效；但使用0.3%石碳酸溶液浸種處理時，甘蔗產(chǎn)量低于對照。梁奕強[20]研究結(jié)果也表明，只有0.1%氯化鈣溶液浸種處理的產(chǎn)量顯著高于對照，其他處理與對照之間差異不明顯。本試驗結(jié)果表明，通過40 mg/L GZJ藥劑浸種處理后，可以小幅度提高甘蔗莖徑、有效莖數(shù)量和單莖重，而三者的同時提供可以極顯著提高甘蔗產(chǎn)量，達到了增產(chǎn)目的。這與前人的研究結(jié)果部分相符。說明浸種處理對濃度的要求嚴(yán)格，需要進行不同濃度篩選才能得出理想的效果，而在本次實驗中，濃度為40 mg/L的GZJ浸種劑是可以使甘蔗增產(chǎn)的適宜濃度，這為推廣GZJ浸種劑在甘蔗中的增產(chǎn)應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。