甘蔗脱叶性状的遗传力和配合力研究

夏红明，赵培方，赵俊，刘少春，杨昆，吴才文



甘蔗脱叶性状的遗传力和配合力研究

夏红明，赵培方，赵俊，刘少春，杨昆，吴才文*

(云南省农业科学院甘蔗研究所，云南开远661699)

以72个常用甘蔗亲本配制95个杂交组合，进行脱叶性遗传研究。结果表明：组合、母本对后代的脱叶性1级比率和3级比率有极显著影响，父本只对脱叶性3级比率有显著影响；亲本及组合的遗传力大小顺序依次为组合(41.36%)、母本(30.13%)、父本(12.02%)，说明组合的选配方式对后代脱叶性状影响大，在筛选亲本及组合时，要优先考虑组合；后代脱叶性状各级比率的平均遗传力大小顺序依次为3级比率(40.39%)、1级比率(29.62%)、2级比率(13.49%)，与父本、母本及组合对后代脱叶性状各级比率的遗传力大小顺序相同，说明3级脱叶性状更易传递给后代，其次是1级脱叶性状，2级脱叶性状较难遗传给后代，在选用亲本配制组合时，要选择脱叶性1级比率配合力好的母本和组合，避免使用脱叶性3级比率配合力高的亲本和组合。

甘蔗；脱叶性状；一般配合力；特殊配合力；遗传力

蔗农在甘蔗收获过程中需花费较多的劳力去掉甘蔗叶片、叶鞘等夹杂物，用工量占整个甘蔗生产过程用工量的35.8%[1–2]。随着劳动力价格的上涨，甘蔗收获的高成本成为制约甘蔗生产的瓶颈，许多优良甘蔗新品种，由于脱叶困难而不被蔗农接受，甚至被淘汰，因而脱叶性状作为选育评价甘蔗品种优劣的重要指标日益受到重视。

目前，已有学者[3–4]对甘蔗脱叶性状的生理机制及调控进行了研究。杨荣仲等[5]通过不完全双列杂交组合试验，研究了甘蔗脱叶性与甘蔗产量、糖分等性状间的相关性，并认为甘蔗脱叶性不仅与亲本有关，也与组合有关。由于对甘蔗常用亲本的脱叶性遗传规律不了解，使选育脱叶性状好的优良甘蔗品种存在很大盲目性；因此，探索常用甘蔗亲本及其组合的脱叶性遗传特性，有助于提高选育脱叶性好的优良甘蔗品种的效率。以前育种工作者研究甘蔗的遗传规律依赖于配制完全或不完全双列杂交组合[5–8]，工作难度大，应用R分析软件对甘蔗杂交组合后代的多种性状进行遗传研究已有报道[9–13]。笔者利用R软件对95个甘蔗杂交组合后代的脱叶性进行遗传分析，旨在为选育脱叶性状好的优良甘蔗品种提供理论依据。

1　材料与方法

1.1材料

选用72个常用甘蔗亲本配制成95个组合，详细信息见表1。

表1　参试组合

1.2方法

试验于2013年在云南省农业科学院省甘蔗遗传改良重点实验室试验基地进行。将参试亲本杂交，获得花穗。将花穗播种，培育出实生苗。育至壮苗，将95个组合的实生苗定植大田。采用随机区组设计，设3个重复。单行区，行长6.0 m，行距1.2 m。每行种植18棵实生苗。常规大田管理。

1.3测定项目及方法

2014年2月，甘蔗收获时进行脱叶性调查评价。参试各组合中每重复调查10丛，每丛调查1株，调查株为主茎或与主茎长势相近的蔗株，根据脱叶性分级标准进行分级。每重复各分级的株数占10株中的百分率为该级的比率。

分级标准：调查脱叶性状时用从上往下数第3片完全枯叶作为代表。脱叶难易分为3级：1级表示脱叶容易，甘蔗自然脱叶或用手抓住第3片完全枯叶叶片下部，轻轻下拉即能完全去掉叶片及叶鞘，如果叶鞘未能除去则不列入1级；2级表示脱叶难易程度中等，脱叶时需用较1级大一些的力量下拉才能将叶片和叶鞘除去，如叶片发生断裂，但未能除去叶鞘，用同样的力量再拉一次可除去叶鞘者，均列为2级；3级表示脱叶难，用很大的力量才能除去叶片和叶鞘，或发生断裂后除去叶鞘较为困难者，记为3级。

甘蔗脱叶性调查分级不是靠仪器，而是靠人的判断。为使调查的结果较为可靠，脱叶性调查分级均由一人完成。在进行调查之前，对不同脱叶性能的栽培甘蔗品种进行预先调查分级训练。

1.3数据分析

采用R分析软件对参试组合的各分级比率进行方差及遗传分析；运用SPSS软件进行相关性分析。

2　结果与分析

2.1父本、母本及杂交组合脱叶性状各级比率的方差分析

由表2可知，母本、组合对脱叶性1级比率和3级比率有极显著影响，父本对脱叶性3级比率有显著影响。说明不同的母本及组合间后代群体的脱叶性状分化严重，好的母本及组合能够得到脱叶性状好的后代群体，反之，则后代群体脱叶性状差。

表2　父本、母本及组合脱叶性状各级比率的方差分析结果

“*”表示在0.05水平上影响显著；“**”表示在0.01水平上影响显著。

2.2母本对后代群体脱叶性状各级比率的一般配合力及其相关性分析

母本各级比率一般配合力的相关性分析结果表明，3级比率的一般配合力分别与1级比率和2级比率的一般配合力呈极显著负相关，相关系数分别为–0.772、–0.613。由表3可知，参试母本中，农林03–1、ROC22、巴西45、Co1001、德蔗93–88、CP80–1827、ROC25、HoCP93–750、川蔗89–103、ROC8、云瑞95–128、云蔗89–351、CP72–1312、农林8号、CP88–1762、云蔗65–225、CP65–357、福农91–4710和云蔗99–155的1级比率一般配合力为正效应，且配合力效应值依次递减，3级比率一般配合力为负效应，且3级比率一般配合力效应值呈依次增大趋势；因此，以上材料可作为母本进行杂交利用，以选育脱叶性状好的后代材料。农林03–1、ROC22、巴西45、Co1001、德蔗93–88、CP80–1827和ROC25等的1级比率配合力均为较高的正效应值，3级比率的配合力为绝对值较大的负效应值，也是较好的母本材料。ROC23、HoCP95–988、粤糖94–128、ROC9、CP92–1666、闽糖86–05、ROC16、ROC26、CP84–1198等材料的1级比率一般配合力为负效应，3级比率一般配合力为正效应，以其为母本配制组合，其后代群体脱叶性差的比例较高。

表3　母本脱叶性状的一般配合力

2.3父本对后代群体脱叶性状的各级比率的一般配合力及其相关性分析

父本各级比率一般配合力的相关性分析结果表明，3级比率的一般配合力与1级比率的一般配合力呈极显著负相关，相关系数为–0.806。由表4可知，父本对2级比率一般配合力效应值低。排后列的CP67–412、CP84–1198、CP88–1762、LCP85–384、崖城84–125、粤糖85–177、云蔗91–790、云蔗99–155等材料对3级比率一般配合力效应值高，1级比率一般配合力为负效应，在配制选育脱叶性好杂交组合时应避免用作父本。ROC25、桂糖14号、ROC20、云蔗89–7、ROC22、粤糖93–159、ROC11、巴西45等8份材料对3级比率一般配合力为负效应，且绝对值高，1级比率一般配合力为正效应，可用作父本进行杂交利用。

表4　父本脱叶性状的一般配合力

2.4组合对后代群体脱叶性状各级比率的特殊配合力分析

组合各级特殊配合力的相关性分析结果表明，1级比率、2级比率的特殊配合力分别与3级比率的特殊配合力呈极显著负相关，相关系数分别为–0.767、–0.568。由表5可知，除少数组合外，3级比率随3级比率特殊配合力的增大而增大，1级、2级比率的特殊配合力效应值的和随3级比率特殊配合力的增大而减小。参试组合中，巴西45×德蔗93–88、巴西45×ROC26、ROC22×粤糖93–159、粤糖00–236×ROC22、ROC25×桂糖14号、德蔗93–88×ROC25、农林03–1×云瑞95–128、Co1001×ROC25、ROC22×ROC20和CP72–1210× ROC25等10个组合对1级、2级比率的特殊配合力效应值的和大于10，3级比率的特殊配合力为绝对值大于8的负效应值，且3级平均比率小于27%，这些组合的实生苗群体脱叶性好，是筛选脱叶性状优良后代的较好组合。而HoCP95–988×云蔗94–343、粤糖94–128×ROC22、ROC16×德蔗93–88、HoCP91–555×云蔗99–155、CP84–1198×ROC25、赣蔗14×粤糖85–177、闽糖92–649×德蔗93–88、闽糖86–05×CP88–1762、ROC26×云蔗91–790、云蔗94–343×CP67–412、CP84–1198×云蔗99–155、CP70–1133×ROC26、ROC26×CP67–412、粤糖00–236×CP84–1198、ROC25×LCP85–384、云瑞99–113×德蔗93–88和CP84–1198×崖城84–125等17个组合对3级比率的特殊配合力效应值均大于10，但对1级和2级比率的特殊配合力效应值的和为绝对值大于7的负效应值，且3级平均比率大于69%，以上组合实生苗群体脱叶性差，应避免选配利用。

表5　参试组合脱叶性状的各级特殊配合力

2.5父本、母本及组合对后代群体脱叶性状各级比率的遗传力分析

从表6中可知，父本、母本及组合对后代群体脱叶性状各级比率的遗传力不同，遗传力越高对相应的性状影响越大。从亲本及组合的遗传力平均值来看，对后代遗传力贡献最大的为组合(41.36%)，其次为母本(30.13%)，父本(12.02%)最小，说明组合的选配方式对后代脱叶性状影响较大。

对后代脱叶性状各级比率的平均遗传力进行分析，遗传力大小顺序依次为3级比率(40.39%)、1级比率(29.62%)、2级比率(13.49%)，表明3级脱叶性更易传给后代，其次是1级脱叶性，2级脱叶性较难遗传给后代。在配制选育脱叶性状好的组合时，应加强对遗传力大的组合及母本的筛选，要重点选用3级比率特殊配合力低、1级比率特殊配合力高的组合，选用3级比率一般配合力低、1级比率一般配合力高的母本及父本。

表 6　父本、母本及杂交组合脱叶性状的遗传力

3　结论与讨论

本研究结果表明，后代群体中脱叶性状好的个体数量受亲本及组合的影响，父本、母本及组合对后代脱叶性状的贡献率不同，其中影响最大的是组合，其次是母本，父本的影响最小，并且不同的母本及组合间后代群体的1级比率和3级比率分化严重，父本间后代群体的3级比率分化严重，说明能筛选出好的亲本及组合用于选育脱叶性状好的品种；因此，在筛选亲本及组合时，要优先考虑组合和母本。由于父本、母本及组合对3级脱叶性的遗传力较高，母本及组合对1级脱叶性的遗传力也较高，在选用亲本配制组合时，要选择脱叶性1级比率配合力好的母本和组合，避免使用脱叶性3级比率配合力高的亲本和组合。

后代群体的脱叶性状是组合及父本、母本共同影响的结果。从本研究结果来看，用脱叶性状1级和2级比率一般配合力好的母本及父本选配组合，其后代脱叶性较好的植株比例较高。本研究中，采用一般配合力排前12位的母本配制的27个组合中，有20个组合(占74%)在特殊配合力表中排前37位(37位的3级平均比率为36.7%)，各组合实生苗群体中1级和2级脱叶性较好的植株占55%以上；采用一般配合力排前12位的父本选配的37个组合中，有62%即23个组合在特殊配合力表中排前37位。排在后列的组合，由于受3级比率一般配合力正效应值高的亲本的影响，如CP84–1198，其母本及父本3级比率一般配合力的正效应值高，以其为亲本配制的组合，其实生苗群体中3级脱叶性差的植株占比较高。

有的脱叶性优良的亲本，其后代群体脱叶性状表现不一致，如粤糖93–159的脱叶性好，但其作为母本的一般配合力表现较差，作为父本的一般配合力表现较好。本试验中，以粤糖93–159作母本配制了2个组合，分别是粤糖93–159×ROC10和粤糖93–159×ROC22，父本ROC10脱叶性差，ROC22脱叶性好，前1个组合后代群体脱叶性在所有参试组合中表现为中等，后1个组合后代群体脱叶性表现较好，原因是ROC10的一般配合力表现较差，而ROC22的一般配合力表现较好。另外，以粤糖93–159作父本也配制了2个组合，分别是ROC22×粤糖93–159和ROC20×粤糖93–159，母本ROC22的一般配合力表现优良，而ROC20的一般配合力表现中等，前1个组合后代群体脱叶性在所有参试组合中表现较好，后1个组合表现较好，可以看出以粤糖93–159作父本，其后代脱叶性比其作母本的后代表现好。同一个亲本作母本或父本，其一般配合力表现不尽相同，有的适宜作母本或父本，有的两者都适宜，且一个亲本作母本或父本因组合不同，其后代的脱叶性会出现较大差异，因此需要大量选配杂交组合，调查后代的脱叶性，以评价组合和亲本的脱叶性遗传力和配合力。本研究中，很多亲本作为母本或父本的杂交次数只有1次或2次，对其一般配合力和遗传力的分析不够客观，需要进一步与更多其他亲本进行杂交，综合研究其一般配合力和遗传力，才能在今后的组合选配中对该亲本后代的脱叶性进行较准确的预测。

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责任编辑：尹小红

英文编辑：梁和

Research on heritability and combining ability of sugarcane (L.) defoliation trait

XIA Hongming, ZHAO Peifang, ZHAO Jun, LIU Shaochun, YANG Kun, WU Caiwen*

(Sugarcane Research Institute, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Kaiyuan, Yunnan 661699, China)

In this paper, 95 combinations from the hybridization of 72 parents in common use, were used as materials to study the heredity of sugarcane defoliation traits. The result indicated that the female parents and combinations had significant effects on the proportion of 1 and 3 grades defoliation, while the male parents had significant effects only on the proportion of 3 grade defoliation. The average heritability sequences of the parents and combinations were combination(41.36%), female(30.13%) and male(12.02%), indicating that the matching way for sugarcane combinations is the biggest impact on offspring defoliation. So in the selection of parents and combinations, priority of the combination should be considered. The average heritability sequences of the proportion of all grades defoliation of the offsprings were the 3 grade(40.39%), the 1 grade(29.62%) and the 2 grade(13.49%). They were similar to the sequences of the proportion of all grade defoliation of the parents and combinations, indicating that the 3 grade defoliation is more easily transmitted to the offspring, the 1 grade is second, and the 2 grade defoliation is more difficultly transmitted to the offspring. In the matching of parents，females and combinations with high combining ability for 1 grade defoliation should be considered, and the parents and combinations with high combining ability for 3 grade defoliation should be avoided.

sugarcane; defoliation; general combining ability; special combining ability; heritability

10.13331/j.cnki.jhau.2017.03.004

S566.1

A

1007-1032(2017)03-0244-08

2016–10–16

2017–05–01

国家自然科学基金项目(31160257)；国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS–20–1–1)；云南省重大科技专项 (2015ZA001)

夏红明(1968—)，男，云南省华宁县人，副研究员，主要从事甘蔗遗传育种及抗性育种研究，xiahm103@163.com；

，吴才文，研究员，主要从事甘蔗遗传育种研究， gksky_wcw@163.com

投稿网址：http://xb.hunau.edu.cn