云南割手密后代葉片SPAD值與品質(zhì)性狀的相關(guān)性

俞華先, 孫有芳, 經(jīng)艷芬, 邊 芯, 楊李和, 董立華

(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)

葉綠素是綠色植物進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，其含量是衡量植物葉片光合能力及植株健康狀態(tài)的主要指標(biāo)[1]。作為綠色植物重要的生理指標(biāo)，葉綠素含量測(cè)定已成為作物栽培、遺傳及育種等研究領(lǐng)域的一項(xiàng)常規(guī)檢測(cè)[2]。目前，葉綠素含量主要采用分光光度法[3]和SPAD葉綠素儀法測(cè)定。分光光度法即離體測(cè)定法，該方法結(jié)果精確，但操作復(fù)雜、費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，且取樣時(shí)會(huì)對(duì)植株造成損傷;SPAD葉綠素儀法是采用手持便攜式SPAD-502葉綠素儀測(cè)定葉綠素含量，該方法不受時(shí)間和氣候因素限制，且快速、便捷，不會(huì)對(duì)植株造成損傷[4]。目前，SPAD葉綠素儀法已應(yīng)用于葡萄[5]、煙草[6]、板栗[7]、水稻[8]等多種作物，其在甘蔗上的應(yīng)用也有不少報(bào)道。陳紅香等[9]測(cè)定甘蔗+2葉葉綠素SPAD值，發(fā)現(xiàn)葉片SPAD值與含氮量、蔗莖產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，可在一定程度上預(yù)測(cè)甘蔗氮素豐缺；方志存等[10]比較了云南、廣西兩省不同生育期甘蔗+1葉葉片葉綠素SPAD值和全氮含量的差異。趙勇等[11]基于+2葉葉綠素SPAD值分析甘蔗對(duì)除草劑反應(yīng)的差異。趙勇等[12]研究了云南主栽甘蔗品種+2葉葉綠素SPAD值與品質(zhì)性狀的相關(guān)性。上述利用葉綠素儀開展的相關(guān)研究中，除方志存等[10]采用+1葉為測(cè)試樣品外，其他研究者均選擇+2葉。不同研究者在探討水稻葉綠素SPAD值與含氮量關(guān)系時(shí)選用的葉片不同，李剛?cè)A等[13]、張耀鴻等[14]認(rèn)為診斷水稻的氮素營(yíng)養(yǎng)狀況理想指示葉片是頂3葉；王紹華等[15]、姜繼萍等[16]則認(rèn)為測(cè)定頂4葉的SPAD值診斷水稻植株氮素最理想。但選用哪片蔗葉進(jìn)行SPAD值測(cè)定效果最佳尚未見報(bào)道。因此，本文探討了云南割手密后代材料+1～+4葉葉綠素SPAD值的差異，分析其與品質(zhì)性狀的相關(guān)性,并建立擬合回歸方程，旨在為采用SPAD葉綠素儀法測(cè)定甘蔗葉綠素含量提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

從25個(gè)云南割手密后代中選用6份具有超親優(yōu)勢(shì)的耐旱種質(zhì)：云割F211-231、云割F211-52、云割F211-208、云割F211-10、云割F211-141、云割F211-215；以及親本2份：云割F108-254和云割F109-525，共計(jì)8份材料。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)地設(shè)在云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所瑞麗育種站。采用隨機(jī)區(qū)組排列，單行區(qū)，行長(zhǎng)1.5 m，3個(gè)重復(fù)，小區(qū)下種量20個(gè)芽，1年新植1年宿根。

1.2.1 SPAD值測(cè)定 于2017年11月中旬甘蔗始花期，采用SPAD-502葉綠素儀測(cè)定SPAD值。各品種隨機(jī)選取5株，分別測(cè)定+1～+4葉完全展開葉的葉尖、葉中和葉基SPAD值，各部位重復(fù)3次，取平均值。

1.2.2 品質(zhì)性狀檢測(cè) 于2017年3月甘蔗成熟期,各品種隨機(jī)選取5株，采用二次旋光法測(cè)定甘蔗糖分、纖維分、還原糖分和重力純度等品質(zhì)性狀[17-18]。

1.3 統(tǒng)計(jì)與分析

采用Microsoft Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；采用DPS 13.5數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 云南割手密后代葉綠素SPAD值差異分析

從表1可見，8份云南割手密后代材料葉綠素SPAD值存在差異。+1葉葉綠素SPAD值以云割F211-215最高，云割F108-254次之，兩者均達(dá)41.00以上，云割F211-141和云割F211-52介于40.00～41.00之間，其余材料均在35.00～40.00之間；+2～+4葉SPAD值均以云割F211-141最高，云割F211-208最低，兩者相差1.25倍以上。總體來看，云割F211-215的+1葉葉綠素SPAD值最高，+2、+3葉均為第2位；云割F211-10的+4、+2葉葉綠素SPAD值分別位于第2、第3位；云割F108-254的+1、+4葉葉綠素SPAD值分別位于第2、第3位。

表1 云南割手密后代+1～+4葉葉綠素SPAD值差異1)
Table 1 Different chlorophyll SPAD value of sugarcane leaves +1～+4 ofS.spontaneumhybrids in Yunnan

材料葉綠素SPAD值+1葉+2葉+3葉+4葉云割F211-23139.75aA38.25bAB34.95cdBC35.30cBC云割F109-52537.85aA37.85bAB38.15abcAB32.55cC云割F108-25441.30aA34.25cBC35.80bcABC36.40bcABC云割F211-5240.90aA38.80abAB37.85abcAB34.00cBC云割F211-20838.95aA31.85cC31.45dC24.55dD云割F211-1038.55aA39.70abA36.35bcABC40.35abAB云割F211-14140.95aA41.90aA40.70aA42.20aA云割F211-21541.35aA40.10abA39.35abAB36.20bcABC

1)同列數(shù)值后附不同大小寫字母者分別表示差異達(dá)0.01、0.05顯著水平。

(1)+1葉。方差分析表明，不同材料間+1葉葉綠素SPAD值差異不顯著。(2)+2葉。云割F211-141與云割F211-231、云割F109-525存在顯著差異，與云割F108-254、云割F211-208存在極顯著差異；除了云割F108-254外，云割F211-208與其他參試材料間均存在極顯著差異；云割F108-254與云割F211-231、云割F109-525、云割F211-52存在顯著差異，與云割F211-10、云割F211-141、云割F211-215存在極顯著差異。(3)+3葉。云割F211-208與云割F108-254、云割F211-10存在顯著差異，與云割F109-525、云割F211-52、云割F211-141、云割F211-215存在極顯著差異；云割F211-141與云割F108-254、云割F211-10存在顯著差異，與云割F211-231、云割F211-208存在極顯著差異。(4)+4葉。云割F211-141與云割F108-254、云割F211-215存在顯著差異，與云割F211-231、云割F109-525、云割F211-52和云割F211-208存在極顯著差異；云割F211-10與云割F211-231、云割F211-52存在顯著差異，與云割F109-525和云割F211-208存在極顯著差異；云割F211-208與所有材料均存在極顯著差異。

2.2 云南割手密后代品質(zhì)性狀差異分析

從表2可見，8份材料的甘蔗糖分平均值為16.22%，其中云割F211-215最高，達(dá)17.94%，云割F211-208最低，僅12.81%；纖維分平均值為12.83%，其中云割F108-254和云割F211-208最高，均達(dá)13.98%，云割F211-10和云割F211-141最低，僅11.99%；重力純度平均值為85.53%，其中云割F211-141最高，達(dá)88.96%，云割F211-208最低，僅80.81%；還原糖平均值為0.61%，其中云割F211-208最高，達(dá)0.76%，云割F211-52最低，僅0.48%。

表2 云南割手密后代品質(zhì)性狀比較Table 2 Comparison of quality traits among S.spontaneum hybrids in Yunnan %

2.3 葉綠素SPAD值與品質(zhì)性狀指標(biāo)的擬合回歸方程

從表3可見，+2、+3、+4葉葉綠素SPAD值分別與重力純度和纖維分之間存在較好的線性關(guān)系，擬合度決定系數(shù)(R2)比較理想，而還原糖與葉綠素SPAD值之間線性相關(guān)性不明顯。其中，+2葉葉綠素SPAD值與甘蔗糖分、重力純度和纖維分的線性關(guān)系最明顯，R2均大于0.85；+2、+3葉葉綠素SPAD值與甘蔗糖分間的線性關(guān)系次之，R2均大于0.65。

利用DPS軟件進(jìn)一步研究云南割手密后代材料葉綠素SPAD值與品質(zhì)性狀指標(biāo)的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)， +1葉葉綠素SPAD值與其品質(zhì)性狀指標(biāo)相關(guān)性均不顯著。+2、+3、+4葉SPAD值與重力純度均存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，與還原糖不存在顯著相關(guān)關(guān)系；+2葉SPAD值與纖維分存在極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與甘蔗糖分存在極顯著正相關(guān)關(guān)系；+3、+4葉SPAD值與纖維分則存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，+3葉SPAD值與甘蔗糖分存在顯著正相關(guān)關(guān)系，說明葉片葉綠素SPAD值越高，其纖維分越低，甘蔗糖分越高。+2葉SPAD值與甘蔗糖分、重力純度的皮爾遜相關(guān)系數(shù)(r)最大，為0.955和0.950，說明+2葉葉綠素SPAD值較高，其甘蔗糖分和重力純度也較高。從相關(guān)系數(shù)的大小來看，葉綠素SPAD值與甘蔗各品質(zhì)性狀指標(biāo)的相關(guān)程度依次為：+2葉>+3葉>+4葉，其中+2葉的r值最大，與甘蔗各品質(zhì)性狀指標(biāo)的相關(guān)性最突出。

綜上所述，+2、+3、+4葉葉綠素SPAD值與甘蔗各品質(zhì)性狀指標(biāo)相關(guān)性存在差異，+2葉相關(guān)關(guān)系最明顯，且R2最接近1，說明+2葉葉綠素SPAD值與品質(zhì)性狀指標(biāo)的線性擬合回歸方程最優(yōu)。

表3 云南割手密后代葉綠素SPAD值與品質(zhì)性狀的相關(guān)性1)Table 3 Correlation between chlorophyll SPAD value and quality traits of S.spontaneum hybrids in Yunnan

1)*、**分別表示在 0.05、 0.01水平差異顯著；x表示SPAD值，y表示對(duì)應(yīng)的品質(zhì)性狀指標(biāo)。

3 討論與小結(jié)

前人研究表明，養(yǎng)分配施[19]、氮素營(yíng)養(yǎng)[4,20-21]、葉部病害[22]、水肥條件[23]和品種類型[6-7]等是影響植物葉綠素SPAD值的主要因素，而品種類型會(huì)對(duì)其造成根本性影響。目前，通過葉綠素SPAD值的差異來研究品種特性已取得良好進(jìn)展[5,24-29]。本研究中的8份云南割手密后代材料+1葉葉綠素SPAD值差異不顯著，其中云割F211-215最高，云割F109-525最低。+2、+3、+4葉葉綠素SPAD值則存在明顯差異，其中云割F211-141的+2、+3、+4葉葉綠素SPAD值最高，云割F211-208最低；云割F211-215的+2、+3葉葉綠素SPAD值較高，均位居第二。該結(jié)果佐證了Zhao et al[30]、Radhamani et al[31]有關(guān)不同甘蔗品種蔗葉SPAD值差異顯著的結(jié)論。陳紅香等[9]研究表明，甘蔗葉片SPAD值與葉片含氮量、蔗莖產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，可在一定程度上預(yù)測(cè)甘蔗氮素豐缺；馬宗斌等[32]、汪玲等[33]認(rèn)為葉綠素SPAD值是氮肥利用效率的直接表現(xiàn)。本研究中云割F211-141葉綠素SPAD值最高，其在大田上表現(xiàn)為生長(zhǎng)快、葉片較綠、較耐旱，這也佐證了邊芯等[34]對(duì)包含云割F211-141在內(nèi)的25個(gè)割手密血緣創(chuàng)新種質(zhì)及其親本抗旱性的評(píng)價(jià)。云割F211-141表現(xiàn)出超親的抗旱性，可在育種實(shí)踐中優(yōu)先利用。云割F211-208葉綠素SPAD值最低，說明其葉綠素含量最低，生長(zhǎng)較緩慢。

品質(zhì)指標(biāo)是甘蔗重要的經(jīng)濟(jì)性狀，也是衡量其品種優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn)，直接影響產(chǎn)糖量[35]。作物對(duì)氮肥的利用率影響其品質(zhì)性狀的形成，趙廣才等[36]研究表明，強(qiáng)筋小麥加工品質(zhì)性狀及其穩(wěn)定性受氮肥水平的影響；萬靚軍等[37]認(rèn)為不同施氮比例對(duì)雜交稻主要品質(zhì)性狀及淀粉RVA譜特征具有一定的影響。葉綠素SPAD值作為測(cè)量作物氮肥利用效能的重要指標(biāo)，其含量與作物品質(zhì)性狀也具顯著相關(guān)性。本研究表明，8份云南割手密后代材料+1葉葉綠素SPAD值與其品質(zhì)性狀指標(biāo)的相關(guān)性不顯著。+2、+3、+4葉葉綠素SPAD值均與重力純度存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，與還原糖不存在顯著相關(guān)關(guān)系；+2葉葉綠素SPAD值與纖維分存在極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，+3、+4葉則與纖維分存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；+2葉葉綠素SPAD值與甘蔗糖分存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，+3葉則與甘蔗糖分存在顯著正相關(guān)關(guān)系。進(jìn)一步建立擬合回歸方程發(fā)現(xiàn)，+2、+3、+4葉葉綠素SPAD值與甘蔗品質(zhì)指標(biāo)之間存在明顯的擬合線性關(guān)系，其中+2葉葉綠素SPAD值與甘蔗品質(zhì)指標(biāo)的擬合線性回歸方程最優(yōu)，擬合決定系數(shù)(R2)最理想，但該結(jié)論與趙勇等[12]研究云南蔗區(qū)8個(gè)主栽品種+2葉葉綠素SPAD值與甘蔗品質(zhì)性狀指標(biāo)的相關(guān)性略有不同。本文中8份云南割手密后代材料+2葉葉綠素SPAD值與甘蔗糖分存在明顯的線性關(guān)系，而趙勇等[12]的研究結(jié)果卻不存在相關(guān)性，出現(xiàn)這樣的情況可能與選取甘蔗的基因型、試驗(yàn)地的生態(tài)環(huán)境及施用肥料的氮素含量不同有關(guān)。