基于主成分對9個贛南系列甘蔗種質(zhì)工藝性狀綜合評價

田 江，趙 勇，昝逢剛，趙培方，陳學(xué)寬，毛 鈞，吳才文，楊 昆*

(1云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所，云南開遠 661699；2云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院國際農(nóng)業(yè)研究所，云南昆明650205)

0 引言

雜交組合的科學(xué)選配是甘蔗雜交育種獲得成功的基礎(chǔ)，選擇優(yōu)良的甘蔗種質(zhì)作為親本進行雜交，是提高甘蔗育種效率的重要保障[1]。甘蔗種質(zhì)收集、評價與鑒定是獲得甘蔗優(yōu)良雜交組合的前提，因此開展甘蔗種質(zhì)評價利用具有重要意義。高糖是甘蔗雜交育種最重要目標之一，贛南系列甘蔗種質(zhì)具有高糖特征，在我國甘蔗育種歷史中具有重要地位，為培育甘蔗優(yōu)良新品種作出應(yīng)有的貢獻[2]。開展贛南系列種質(zhì)評價，是為今后更好利用該系列種質(zhì)，培育高糖甘蔗新品種打下基礎(chǔ)。

目前甘蔗種質(zhì)資源的評價利用主要集中在3個方面。一是表型評價，通過對種質(zhì)資源表型性狀的實際測量，實現(xiàn)對種質(zhì)的評價與分類。趙勇等[3]通過對86份甘蔗種質(zhì)資源的5個重要甘蔗工藝性狀品質(zhì)進行了評價，篩選出了10份工藝性狀優(yōu)良的CP和Q型種質(zhì)作為高糖親本加以利用。俞華先等[4]通過主要農(nóng)藝性狀對大莖野生種血緣F1和F2進行了分析和綜合評價，發(fā)現(xiàn)11份大莖野生種血緣后代種質(zhì)的7個農(nóng)藝性狀具有豐富變異性，其中以單莖重和單產(chǎn)的變異系數(shù)最大。田春艷等[5]對云瑞系列甘蔗種質(zhì)資源梢腐病田間抗性評價及農(nóng)藝性狀分析，發(fā)現(xiàn)CP×云瑞類型組合具有較好的梢腐病抗病性和高產(chǎn)高糖育種潛力。表型評價在甘蔗種質(zhì)評價利用中占有重要地位，前人已做了大量研究[6-8]。二是基于不斷完善的分子標記技用，采用SSR[9]、AFLP[10]、SRAP[11]、TRAP[12]、RAPD[13]、STMS[14]等技術(shù)對甘蔗種質(zhì)進行評價利用。龐新華等[15]對35份甘蔗種質(zhì)的遺傳多樣性分析及DNA指紋圖譜構(gòu)建；徐志軍等[16]研究了甘蔗F1群體構(gòu)建及主要農(nóng)藝性狀遺傳變異分析等。三是通過對甘蔗種質(zhì)基因的遺傳效應(yīng)進行評價分析。曾巧英等[17]對6個粵糖系列甘蔗親本及其雜交組合的育種價值評價后發(fā)現(xiàn)，粵糖94-128作為母本的蔗莖產(chǎn)量的一般配合力效應(yīng)值和經(jīng)濟育種值最高，適宜作高產(chǎn)的母本，而粵糖93-159作為父本的含糖量的一般配合力效應(yīng)值最高，經(jīng)濟育種值也較高，適宜作高糖父本；桃聯(lián)安等[18]對云南甘蔗細莖野生種82-114測交后代主要性狀遺傳分析等。

本研究基于贛南系列甘蔗種質(zhì)在甘蔗雜交育種的應(yīng)用，以贛南系列種質(zhì)早熟高糖的特征為基礎(chǔ)，開展甘蔗種質(zhì)系列工藝品質(zhì)性狀綜合評價分析。通過對贛南系列種質(zhì)工藝性狀進行綜合評價，以篩選出工藝性狀品質(zhì)優(yōu)良的甘蔗種質(zhì)作為甘蔗親本雜交組合，通過與早熟高產(chǎn)種質(zhì)進行雜交，培育早熟、高產(chǎn)、高糖甘蔗新品種在生產(chǎn)中進行推廣應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試的甘蔗種質(zhì)資源共9份，分別為：贛南00-27、贛南00-8、贛南01-112、贛南03-223、贛南79-216、贛南81-871、贛南82-660、贛南89-131、贛南91-2。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2016年12月在云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所第一科研基地(開遠市)對9份種質(zhì)資源安排田間試驗(新植)。試驗采用隨機區(qū)組、2重復(fù)試驗設(shè)計，行長4 m，行距1 m。每行種植50芽。四周設(shè)保護行，田間管理同一般大田。

1.3 試驗地氣候條件

試驗地點位于云南省紅河州開遠市(23.7°N，103.29°E)，海拔1117 m，年平均日照時數(shù)1970 h，年平均氣溫20.29℃，最高氣溫37.7℃，最低氣溫6.8℃，年平均降雨量780.1 mm，年潛在蒸發(fā)量1860 mm，無霜期330天左右。

1.4 數(shù)據(jù)采集方法

于2017年11月至2019年3月，共計采取2年試驗數(shù)據(jù)。分別為2017年11月至2018年3月(每月1次，共計5次)，2018年11月至2019年3月(每月1次，共計5次)，合計10次。每份種質(zhì)每次隨機選取6條蔗莖，每個重復(fù)2條。參考劉家勇等[19]的一次旋轉(zhuǎn)光法，檢測甘蔗錘度、甘蔗蔗糖分、蔗汁蔗糖分、甘蔗纖維分和甘蔗簡純度等共計5個工藝性狀指標。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

運用Excel 2013對試驗數(shù)據(jù)整理及圖表處理，參考趙培方等[20]對收集的工藝性狀數(shù)據(jù)采用asin函數(shù)對數(shù)據(jù)反正弦轉(zhuǎn)化處理；運用DPS v14.10版進行方差、主成分分析。

2 結(jié)果分析

2.1 9份甘蔗種質(zhì)工藝性狀差異分析

方差分析結(jié)果表明(見表1)，9份甘蔗種質(zhì)間甘蔗錘度、甘蔗蔗糖分、蔗汁蔗糖分、甘蔗纖維分和甘蔗簡純度5個工藝性狀間均存在極顯著差異(P＜0.01)，變異系數(shù)在3.27%～16.15%之間。這說明了種質(zhì)間各性狀存在著顯著差異，則有必要對種質(zhì)進行進一步綜合評價分析。

表1 工藝性狀方差和變異系數(shù)分析

2.2 主成分分析

對5個工藝性狀指標進行主成分分析(表2)。得到5個主成分因子，分別為第1主成分因子1、第2主成分因子2到第5主成分因子5。其中第1主成分y1=0.46x1+0.47x2+0.41x3+0.45x4+0.44x5。式中各個指標的系數(shù)均為正，即為各個指標所占權(quán)重，故第1主成分代表了各項指標的大小水平，因此是反映“種質(zhì)工藝品質(zhì)好壞”的綜合指標。

表2 各性狀的主成分因子分析

結(jié)合表3也可以看出，第1主成分方差貢獻率為90.82%，特征值為4.54。第2～5主成分的方差貢獻率分別為6.89%、2.27%、0.01%和0.00%。綜合特征值和主成分貢獻率，第1主成分顯著高于其他因子貢獻率，特征根同樣顯著高于其他因子。因此第1主成分是反映種質(zhì)評價的綜合指標，可以保留原始數(shù)據(jù)中的大部分信息，故選擇第1主成分得分值作為綜合評價指標。

表3 各性狀的特征向量和貢獻率

2.3 各甘蔗種質(zhì)的主成分得分

利用DPS統(tǒng)計分析軟件對9個種質(zhì)進行主成分 分析，得到各種質(zhì)主成分得分值，其中贛南01-112得分最高為2.22，依次為贛南89-131得分為1.71和贛南00-8(1.28)，最低的為贛南91-2(-4.73)，然后為贛南82-660(-1.87)和贛南00-27(-0.25)。其他居中。因此綜合品質(zhì)表現(xiàn)最好的為贛南01-112和贛南89-131，表現(xiàn)最差的為贛南91-2和贛南82-660(圖1)。

圖1 9份種質(zhì)主成分綜合得分圖

2.4 工藝性狀優(yōu)良種質(zhì)比較篩選

通過主成分分析，得到各種質(zhì)主成分綜合得分值，根據(jù)綜合得分對種質(zhì)進行排名(表4)，贛南01-112綜合得分最高，排名第一。對比綜合工藝性狀指標值也可以看出，贛南01-112綜合性狀優(yōu)良，依次為贛南89-131和贛南00-8。其他品種的各項指標的具體表現(xiàn)詳見表4。因此，9個贛南系列種質(zhì)中贛南01-112最好，11月至翌年5月(新植和1年宿根)平均蔗糖分達到16.24%，甘蔗纖維分為18.67%，甘蔗簡純度為87.71%，可以作為高糖親本進行甘蔗雜交育種的利用。

表4 9份種質(zhì)實測性狀平均值分析

3 討論

選擇綜合性狀優(yōu)良的親本配制雜交組合是甘蔗雜交育種選配組合的原則之一[21]。甘蔗蔗糖分是甘蔗品種或種質(zhì)最重要的工藝性狀指標，也是評價甘蔗品種優(yōu)良與否最重要的指標之一，在品種選育階段多以甘蔗錘度來反映。甘蔗蔗糖分等工藝性狀作為種質(zhì)能否成為甘蔗雜交育種高糖親本的重要考量指標。贛南系列甘蔗種質(zhì)普遍具有高糖特征[22-24]，可以作為甘蔗雜交組合嘗試，進行培育早熟高糖后代。本試驗中，通過對9份贛南系列甘蔗種質(zhì)工藝性狀的方差分析發(fā)現(xiàn)，各種質(zhì)主要工藝性狀之間還是存在顯著差異(P＜0.01)，各性狀指標的變異系數(shù)范圍在3.27%～16.15%之間，說明9份種質(zhì)工藝性狀差異較大，需要進一步評價篩選，選擇品質(zhì)最好的種質(zhì)作為親本利用。種質(zhì)評價篩選，前人做了大量研究，歐克緯等[25]對廣西引進甘蔗品種(系)進行了比較篩選與綜合評價；齊永文等[26]對我國大陸甘蔗種質(zhì)資源利用進展進行評價和分析。本課體組成員也對大量種質(zhì)進行了綜合評價篩選[27-29]，這些都為育種親本和雜交組的配制提供了大量的研究基礎(chǔ)。贛南系列甘蔗種質(zhì)曾是中國大陸的重要甘蔗品種，

其作為親本也育成了許多優(yōu)良品種。如早期以贛南65-542為母本培育了贛南76-567(江西15號)和贛糖78-335(江西1號)。本試驗中篩選的贛南01-112、贛南89-131、贛南00-8這3個種質(zhì)平均蔗糖分超過15%，可以作為高糖親本進一步加強利用，以評價其育種潛力。

4 結(jié)論

工藝性狀是甘蔗種質(zhì)評價的重要指標，通過對工藝性狀指標的主成分分析得出，9個贛南系列種質(zhì)中贛南01-112最好，11月至翌年5月(新植和第1年宿根)平均蔗糖分達到16.24%，甘蔗纖維分為18.67%，甘蔗簡純度為87.71%，可以作為高糖親本進行甘蔗雜交育種的利用。