甘蔗品種桂糖42號、桂糖44號的種性分析及其栽培效應(yīng)

王倫旺，廖江雄，譚 芳，唐仕云，李 翔，王宇萍，鄧宇馳，吳才文，吳轉(zhuǎn)娣

（1.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所/中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究中心/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部廣西甘蔗生物技術(shù)與遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣西甘蔗遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530007；2.蔗糖產(chǎn)業(yè)省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，廣西 南寧 530004；3.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所，云南 開遠(yuǎn) 661600）

0 引言

甘蔗是中國最主要的糖料作物，種植面積占85%以上，產(chǎn)糖量占比達(dá)90%以上。蔗糖業(yè)是廣西重要的特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，廣西的糖料蔗種植面積、產(chǎn)蔗量、產(chǎn)糖量已經(jīng)連續(xù)30年穩(wěn)居中國第一位，蔗、糖產(chǎn)量均占全國的60%以上，肩負(fù)著保障國家食糖安全的重任。但是自2003年起，ROC22取代桂糖11號成為主栽品種，長期占廣西甘蔗種植面積的60%以上，部分蔗區(qū)甚至達(dá)到90%以上［1］。由于ROC22存在宿根性弱、抗寒及抗病能力差、早期蔗糖分低、易倒伏、不適合機(jī)收等不足，且品種長期單一種植后原有優(yōu)良種性明顯退化，病蟲害日趨嚴(yán)重，產(chǎn)量下降，導(dǎo)致甘蔗生產(chǎn)成本高，種植效益低，制約了蔗糖業(yè)的發(fā)展。因此本育種團(tuán)隊把育種目標(biāo)調(diào)整為早熟、高糖、高產(chǎn)、強(qiáng)宿根性、抗逆及適合機(jī)械化生產(chǎn)的甘蔗品種。同時廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所近年來加強(qiáng)了國內(nèi)外甘蔗種質(zhì)資源收集與利用，建成國內(nèi)保育甘蔗野生種質(zhì)資源最多的資源圃，目前保存了4個屬12個種的甘蔗種質(zhì)3852份，并對新收集的650份野生種質(zhì)進(jìn)行鑒定評價，獲得優(yōu)異種質(zhì)355份［2］。在創(chuàng)制挖掘了桂糖9266、ROC22、ROC1、CP81125、桂糖00122、桂糖041045、桂糖061215等優(yōu)異骨干親本［1］的基礎(chǔ)上，通過有性雜交途徑，聚合高產(chǎn)、高糖、耐寒、抗旱、抗倒、強(qiáng)宿根性及適合機(jī)收等優(yōu)良性狀，并在育種早期進(jìn)行組合家系評價和性狀指數(shù)選擇，通過五圃系選育和區(qū)試，培育出優(yōu)良新品種桂糖42號和桂糖44號；針對新品種特性，研究建立了良種健康種苗生產(chǎn)技術(shù)和高產(chǎn)、高效配套栽培技術(shù)并集成示范推廣，促進(jìn)了蔗糖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本文對此進(jìn)行總結(jié)分析，為今后的糖料蔗育種、栽培及良種推廣應(yīng)用提供參考。

1 遺傳背景與親本選配

桂糖42號、桂糖44號兩個甘蔗品種的親本組合分別為ROC22×桂糖9266［3］和ROC1×桂糖9266［4］，它們的親系組合中都把自主創(chuàng)制的桂糖9266作為父本，母本分別是從中國臺灣省引進(jìn)的ROC22和ROC1。從表1可知，這3個骨干親本的親系、主要優(yōu)異性狀及其作親本利用的效果，具體如下。

表1 三個骨干親本的親系、血緣、利用的主要性狀及育成的品種（系）情況

1.1 桂糖9266

自主創(chuàng)制的特早熟、高糖親本，含有3個割手密野生種和熱帶種拔地拉的血緣，10月份的蔗糖分可達(dá)14.0%以上，曾創(chuàng)下12月份蔗糖分19.21%的國內(nèi)外同期最高記錄；抗旱，宿根性好，高抗花葉病，花粉量大，可育率高［5］，桂糖9266的錘度、蔗產(chǎn)量、產(chǎn)糖量三個主要性狀的一般配合力和育種值都比較高［6］，一般配合力作母本時分別為0.33、0.49、0.54，作父本時分別為0.36、0.17、0.23；親本育種值作母本時分別為0.77、1.79、0.66，作父本時分別為0.86、0.28、1.14×10-8。以桂糖9266為親本已經(jīng)選育出了桂糖42號、桂糖44號等7個品種和桂糖081045等5個品系，成為中國利用頻率較高的骨干親本，為優(yōu)良的高糖基因源親本［6］。

1.2 ROC22

ROC22是廣西蔗區(qū)2003～2017年的主栽品種，同時也是使用頻率最高、育成品種最多的優(yōu)異骨干親本，它具有高產(chǎn)、高糖、抗旱、易脫葉及適應(yīng)性廣等優(yōu)異性能，以它為親本已育成了桂糖42號等24個品種和桂糖09439等10個新品系，它含有2個割手密種、1個大莖野生種的血緣，作母本其錘度一般配合力為0.05；作父本綜合表現(xiàn)好，蔗產(chǎn)量、錘度、錘重、株高、莖徑、叢有效莖數(shù)等主要性狀的一般配合力都為正值，分別為0.08、0.06、0.09、0.12、0.02、0.15［7］，屬高產(chǎn)高糖類親本［8］。

1.3 ROC1

ROC1是早熟、高糖、高產(chǎn)、植株高、抗倒伏及耐寒的優(yōu)異親本，其含1個印度種、3個割手密種、1個大莖野生種質(zhì)血緣；作母本時其株高、莖徑、蔗產(chǎn)量等性狀的一般配合力高，分別為0.37、0.21、0.06；特點(diǎn)是其早熟、高糖、高產(chǎn)的性能易傳遞給后代。以它作親本已經(jīng)培育了桂糖44號、桂糖23號等12個品種和桂糖112011等5個品系。

本育種團(tuán)隊通過多年雜交和組合家系配合力分析和評價，創(chuàng)制和篩選出桂糖9266、ROC22、ROC1等優(yōu)異骨干親本［1］，為選育桂糖42號、桂糖44號等優(yōu)異品種提供了親本材料基礎(chǔ)。這些不同類型的親本不僅拓寬了甘蔗遺傳血緣，且主要性狀的配合力較高，育種值高，可根據(jù)育種目標(biāo)，有針對性地選配親本，提高雜交育種效率。

2 選擇方法與選擇效果

2.1 采用性狀指數(shù)早期選擇技術(shù)縮短育種年限

2.1.1 宿根指數(shù)選擇技術(shù)

在同等土壤及栽培管理條件下，第1年宿根蔗產(chǎn)量與新植蔗產(chǎn)量的比值為宿根指數(shù)，該指數(shù)越大宿根性越強(qiáng)，指數(shù)1以上者即為強(qiáng)宿根性。

2.1.2 抗倒伏指數(shù)（LRI）與抗倒伏系數(shù)選擇技術(shù)［9］（LRC）

先按倒伏程度劃分等級即倒伏角度60°以上為1級、30～60°為2級、30°以下為3級。調(diào)查統(tǒng)計甘蔗各倒伏等級的株數(shù)，各倒伏級別數(shù)與其相應(yīng)株數(shù)的乘積相加后除以調(diào)查總株數(shù)為抗倒伏指數(shù)，該指數(shù)越大抗倒性越強(qiáng)。經(jīng)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，采用生長期滿8個月后的甘蔗植株基部莖徑和中部莖徑的比值即抗倒伏系數(shù)（LRC）也能準(zhǔn)確反映抗倒伏能力的強(qiáng)弱，系數(shù)越大，抗倒伏能力越強(qiáng)；當(dāng)LRC＞0.98時，甘蔗的抗倒伏能力強(qiáng)。

2.1.3 耐機(jī)收指數(shù)選擇技術(shù)

在同等土壤及栽培施肥管理條件下，機(jī)收后的宿根蔗產(chǎn)量與人工砍收后的宿根蔗產(chǎn)量的比值為耐機(jī)收指數(shù)，該指數(shù)越大，耐機(jī)收能力越強(qiáng)，指數(shù)為1及以上者為耐機(jī)收能力強(qiáng)。

本育種團(tuán)隊在發(fā)明了甘蔗親本組合宿根性快速評價和抗倒伏、耐機(jī)收等性狀指數(shù)選擇方法的基礎(chǔ)上，創(chuàng)立了強(qiáng)宿根性、抗倒性、耐機(jī)收等性狀指數(shù)早期選擇的適合機(jī)收的甘蔗育種技術(shù)體系［1］，即篩選適合機(jī)收的親本及組合，從實(shí)生苗雜種圃階段就引入機(jī)械收割碾壓的選擇壓力，在機(jī)收后的宿根蔗中進(jìn)行組合家系評價和株系指數(shù)選擇，在后續(xù)的各育種圃中繼續(xù)在機(jī)收條件下選擇優(yōu)異品系，其特點(diǎn)是增加了對育種材料宿根性、抗倒性和耐機(jī)收的早期選擇壓力，突破了在鑒定圃之后才進(jìn)行宿根性評價及在育成品種后才使用機(jī)收適應(yīng)性評價的傳統(tǒng)技術(shù)，提高了親本組合和育種材料鑒定評價的準(zhǔn)確性、可靠性和品種選育的效率。育種年限由原來的11～12年減少到9年左右，縮短了2～3年。

2.2 選擇效果

育成了兩個突破性的品種桂糖42號、桂糖44號，取代ROC22成為新一代主栽甘蔗品種，打破了ROC22長期壟斷的地位，實(shí)現(xiàn)了甘蔗良種的多元化。其種性特點(diǎn)分述如下。

2.2.1 桂糖42號

2004年以ROC22×桂糖9266為親本組合進(jìn)行雜交，利用了抗倒伏、耐機(jī)收等性狀指數(shù)早期選擇技術(shù)，于2013年育成［3］。該品種傳承了雙親的優(yōu)異性能，聚合了早熟、高糖、高產(chǎn)、抗旱、抗倒伏、適合機(jī)收及適應(yīng)性廣等優(yōu)良性狀，克服了母本宿根性弱，早期糖分低、易倒伏、不適合機(jī)收和父本不易脫葉等的不足。

第一，高產(chǎn)、早熟、高糖。在2011～2012年廣西區(qū)試中的平均蔗產(chǎn)量為101.70 t/hm2，比對照ROC22增產(chǎn)9.26%；平均蔗糖分為14.77%，比對照高0.66個百分點(diǎn)，其中11月份早期平均蔗糖分為13.68%、12月份的為14.84%，均比對照高0.47個百分點(diǎn)［3］，可提早20 d以上開榨。在中試示范中的平均蔗產(chǎn)量為115.50 t/hm2，比對照ROC22增產(chǎn)16.7%，蔗糖分為15.53%，比對照高0.71個百分點(diǎn)。

第二，宿根性和穩(wěn)產(chǎn)性較好。在廣西區(qū)試中的平均宿根蔗發(fā)株率為157.6%，宿根蔗有效莖數(shù)為65424條/hm2，比對照高46.8個百分點(diǎn)，有效莖數(shù)多1083條/hm2；平均宿根蔗產(chǎn)量為103.52 t/hm2，比對照增產(chǎn)13.24%［3］。在2013～2016年連續(xù)4年新植3年宿根的多年多點(diǎn)生產(chǎn)性試驗(yàn)中，桂糖42號平均產(chǎn)量為95.32 t/hm2，比對照ROC22增產(chǎn)18.38%，其中第1年、第2年、第3年宿根蔗的平均產(chǎn)量分別為95.16 t/hm2、98.10 t/hm2、80.02 t/hm2，比對照分別增產(chǎn)28.86%、62.93%、60.55%，4年新植3年宿根的高穩(wěn)系數(shù)為93.22%，比ROC22的高38.27個百分點(diǎn)；宿根蔗指數(shù)為0.97，比ROC22高0.17；宿根蔗年限可達(dá)3年，比ROC22延長了2年［10］。

第三，株型好、抗倒性強(qiáng)、適合機(jī)械化生產(chǎn)。桂糖42號植株高大直立、莖基部比中上部大；平均莖徑為2.69 cm，比對照ROC22大0.1 cm。其抗倒伏系數(shù)為1.05，比對照ROC22高0.14；抗倒伏指數(shù)為2.96，比對照高0.8，抗倒性明顯強(qiáng)于對照。在2019～2020年機(jī)械化栽培示范中，利用聯(lián)合收割機(jī)收獲后，桂糖42號的宿根蔗發(fā)株率為137.8%，比對照ROC22的102.2%高35.6個百分點(diǎn)；宿根蔗產(chǎn)量為95.05 t/hm2，比ROC22增產(chǎn)21.1%；蔗糖分為16.52%，比ROC22高1.39個百分點(diǎn)；耐機(jī)收指數(shù)為0.93，比ROC22高0.16。按原料蔗收購價520元/噸，扣除砍運(yùn)費(fèi)150元/噸計，可增收7420.5元/hm2。

第四，抗病、耐寒能力強(qiáng)。在廣西區(qū)試中的梢腐病和黑穗病田間發(fā)病率分別為1.53%和5.87%，均低于對照ROC22；2019～2020年3次溫室條件下人工接種黑穗病的平均發(fā)病率為10.36%，比對照ROC22（12.30%）低。廣西隆安育種基地在2008年1～2月份遭受歷史罕見的低溫雨雪冰凍災(zāi)害［11］后，桂糖42號的平均蔗株節(jié)間傷害率為15.1%，比ROC22低35.2個百分點(diǎn)；平均蔗糖分為14.22%，比ROC22的10.75%高3.47個百分點(diǎn)。

第五，抗旱能力強(qiáng)。2020年6～7月廣西桂南蔗區(qū)遭受連續(xù)40 d無降雨的嚴(yán)重夏旱，桂糖42號的平均株青葉數(shù)6.35片，比ROC22的多2.82片。2013年抗旱性試驗(yàn)結(jié)果證明，桂糖42號為抗旱品種，其植株枯葉率、葉片電導(dǎo)率、葉綠素含量、丙二醛含量及脯氨酸含量等各項抗旱指標(biāo)和綜合表現(xiàn)都優(yōu)于ROC22［12］。

第六，耐常用除草劑，適合在廣西、云南和廣東的旱地和水田蔗區(qū)種植［3］。

2.2.2 桂糖44號

親本組合為ROC1×桂糖9266，均為骨干親本。利用了抗倒伏、耐機(jī)收、強(qiáng)宿根性等性狀指數(shù)早期選擇技術(shù)進(jìn)行評價，于2014年育成［4］。該品種繼承了雙親特早熟高糖的性狀，聚合了高產(chǎn)、宿根性強(qiáng)、抗病、抗倒伏及耐機(jī)收的性狀，克服了父本易倒伏和母本宿根性弱的不足。

第一，早熟、高糖、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。廣西區(qū)試中，桂糖44號平均蔗產(chǎn)量為109.77 t/hm2，比對照ROC22增加6.86%；平均蔗糖分為15.50%，比對照高0.87個百分點(diǎn)，其中11、12月份分別為14.46%、15.28%，比對照分別高0.93和0.97個百分點(diǎn)［4］，可提早20 d以上開榨。桂糖44號3年多點(diǎn)試驗(yàn)1年新植2年宿根的高穩(wěn)系數(shù)為99.4%，比ROC22高39.5個百分點(diǎn)［13］。

第二，宿根性強(qiáng)。連續(xù)3年宿根蔗的平均發(fā)株率為133.6%，有效莖數(shù)為84853條/hm2，蔗產(chǎn)量為120.10 t/hm2，分別比對照ROC22高40.1個百分點(diǎn)，多32445條/hm2，增產(chǎn)34.5%［4］；宿根蔗指數(shù)為1.11，比對照高0.22，可以留4年以上的宿根，比對照多3年以上。

第三，抗病、耐寒能力強(qiáng)。區(qū)試中，桂糖44號的黑穗病和梢腐病自然發(fā)病率分別為1.39%、0.84%，低于對照ROC22，人工接種黑穗病的平均發(fā)病率為2.60%，遠(yuǎn)低于對照ROC22（14.24%），為抗級［4］。2008年遭受歷史罕見的低溫雨雪冰凍災(zāi)害后，桂糖44號的平均蔗株節(jié)間傷害率為8.2%，比ROC22低42.1個百分點(diǎn)；蔗糖分為15.25%，比ROC22高4.5個百分點(diǎn)，抗病、耐寒性優(yōu)于ROC22。

第四，抗倒能力強(qiáng)。經(jīng)2019年測定，桂糖44號的抗倒伏系數(shù)為0.95，比對照ROC22的高0.04，抗倒伏指數(shù)為2.99，比對照高0.83，抗倒能力強(qiáng)于ROC22。

第五，適合全程機(jī)械化生產(chǎn)，耐機(jī)收能力強(qiáng)。2013～2014年利用全程機(jī)械化技術(shù)生產(chǎn)的桂糖44號蔗產(chǎn)量為108.75 t/hm2，與傳統(tǒng)人工種植為主的相當(dāng)，但噸蔗人工成本費(fèi)比傳統(tǒng)人工種植為主的減少58.6元/噸，可節(jié)本增效6663元/hm2［4］。聯(lián)合收割機(jī)收獲后對其宿根蔗的發(fā)株、分蘗和株高、莖徑、有效莖數(shù)和蔗產(chǎn)量的影響很小，機(jī)收后的宿根蔗產(chǎn)量為110.2 t/hm2，與人工砍收的109.6 t/hm2相當(dāng)；耐機(jī)收指數(shù)為1.0，比對照ROC22的高0.2。

第六，耐常用除草劑，適合在廣西、云南和廣東等地種植，尤其在喀斯特蔗區(qū)表現(xiàn)突出［13］。

3 優(yōu)化良種莖尖脫毒健康種苗生產(chǎn)技術(shù)

針對桂糖42號、桂糖44號的不同組培性能特點(diǎn)，優(yōu)化了甘蔗莖尖培養(yǎng)中適宜的培養(yǎng)基、激素配比及培養(yǎng)環(huán)境，莖尖誘導(dǎo)率達(dá)到85.3%以上，繼代繁殖系數(shù)達(dá)到2.61倍/次以上，組培苗生根率達(dá)98.1%以上，比優(yōu)化前莖尖誘導(dǎo)率提高30個百分點(diǎn)以上，繁殖系數(shù)提高0.6倍以上，生根率提高5.5個百分點(diǎn)以上；經(jīng)田間試驗(yàn)，明確了桂糖42號、桂糖44號的健康組培苗適宜的定植密度分別為2.1萬株/hm2、1.5萬株/hm2，定植8個月后的繁殖倍數(shù)分別為74.6、86.9倍，比常規(guī)種莖繁殖分別高59.6、64.7倍，顯著提高了繁殖效率，促進(jìn)了良種的繁殖與示范推廣應(yīng)用，見表2。

表2 甘蔗莖尖培養(yǎng)中最適宜的培養(yǎng)基激素配比、定植密度及組培苗繁殖生產(chǎn)效率

4 良種配套栽培技術(shù)試驗(yàn)與示范

針對品種的不同性能特點(diǎn)，在廣西不同類型蔗區(qū)設(shè)立中試試驗(yàn)與示范點(diǎn)，對桂糖42號、桂糖44號分別進(jìn)行了不同植期、種植密度、施肥量、機(jī)種機(jī)收、病蟲草害防治及宿根性等栽培生產(chǎn)性試驗(yàn)，分別建立了與桂糖42號、桂糖44號配套的高產(chǎn)高效栽培技術(shù)［1，3-4，14-15］，并結(jié)合健康種苗技術(shù)進(jìn)行集成示范與推廣，甘蔗宿根年限延長2年以上，抗倒伏指數(shù)提高0.8以上，主要病害危害降低1～2個等級，蟲害防控效果達(dá)85%，甘蔗增產(chǎn)19.4 t/hm2，節(jié)本增效7137元/hm2，有效解決甘蔗生產(chǎn)成本高、效益低的問題，見表3。

表3 桂糖42號、桂糖44號的高產(chǎn)高效配套栽培關(guān)鍵技術(shù)

5 良種栽培推廣效果

采用了“良種+健康種苗+配套栽培技術(shù)”和“育種科研機(jī)構(gòu)+管理部門和糖廠+種苗企業(yè)+農(nóng)場和合作社”的新型推廣模式，由育種科研機(jī)構(gòu)提供桂糖42號、桂糖44號的原種和健康種苗繁殖技術(shù)及高產(chǎn)高效配套栽培技術(shù)，并開展培訓(xùn)和指導(dǎo)，政府管理部門和糖廠提供政策支持和引導(dǎo)，種苗企業(yè)、農(nóng)場和合作社負(fù)責(zé)良種健康種苗繁殖和示范，同時向各蔗區(qū)輻射推廣，在廣西甘蔗良種繁育體系和糖料蔗“雙高”基地建設(shè)［16］的助推下，實(shí)現(xiàn)了良種和技術(shù)的快速推廣應(yīng)用。

桂糖42號、桂糖44號都入選了《廣西甘蔗良種繁育推廣體系建設(shè)品種推薦目錄》和廣西糖料蔗加價收購的良種，成為廣西33.33萬公頃“雙高”糖料蔗基地建設(shè)的主推品種（桂“雙高”蔗辦發(fā)［2015］4號）。根據(jù)廣西糖業(yè)發(fā)展辦公室統(tǒng)計，自2014年起先后在廣西各蔗區(qū)推廣應(yīng)用了豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、早熟、高糖、抗風(fēng)、抗倒伏、抗旱，適應(yīng)性廣，既可人工砍收又適合機(jī)械收獲的桂糖42號和桂糖44號品種及配套的高產(chǎn)高效栽培技術(shù)，歷年累計應(yīng)用面積110.07萬公頃，自2019年起連續(xù)2年，桂糖42號成為廣西種植面積最大的糖料蔗品種，2021年桂糖42號、桂糖44號等桂糖品種種植面積占廣西糖料蔗總面積比率達(dá)到45.59%，使ROC22種植面積占廣西的比率由2015年的60.84%下降到2021年的5.12%，促進(jìn)了廣西2019/2020年榨季產(chǎn)糖率達(dá)到了13.11%，創(chuàng)歷史最高記錄。

據(jù)全國甘蔗糖業(yè)信息中心的統(tǒng)計，桂糖42號2019～2020年連續(xù)2年成為國內(nèi)種植面積最大的單一品種，占全國糖料蔗種植總面積的22.1%以上，2021年桂糖42號占比達(dá)到27.13%，比ROC22的8.03%多了19.1個百分點(diǎn)，徹底改變了生產(chǎn)上品種結(jié)構(gòu)長期以ROC22為主的單一局面，成為新的主栽品種，實(shí)現(xiàn)了品種的多元化，品種結(jié)構(gòu)得到進(jìn)一步優(yōu)化，良種比例大幅度提升［17］，促進(jìn)了蔗農(nóng)增收，企業(yè)增效，取得了巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益。2022年桂糖42號、桂糖44號被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部種植業(yè)管理司列為糖料蔗主推品種向全國各蔗區(qū)推介［18］。桂糖44號作為國內(nèi)第一個耐機(jī)收、早熟、高糖、強(qiáng)宿根性的品種，2019年被廣西農(nóng)業(yè)機(jī)械化服務(wù)中心列為廣西標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)械種植的首推品種，2021年在廣西應(yīng)用面積為2.04萬公頃，比上年增長了116%。今后隨著適應(yīng)復(fù)雜地況、不同氣候環(huán)境的各種類型收割機(jī)的研發(fā)成功和糖廠制糖壓榨系統(tǒng)的逐步改進(jìn)，以及甘蔗生產(chǎn)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合技術(shù)［18］的進(jìn)一步完善和應(yīng)用，桂糖42號、桂糖44號等適合機(jī)械化生產(chǎn)的良種還將得到更大面積的應(yīng)用，將更充分地發(fā)揮其增產(chǎn)、增糖和節(jié)本增效的作用。