甘蔗宿根性研究I.甘蔗宿根蔗蔸形态特征与其宿根性的关系

覃 伟，吴才文，赵 俊，赵培方，杨 昆，陈学宽，姚 丽，曾千春

(1.云南省农业科学院甘蔗研究所，云南甘蔗遗传改良重点实验室，云南 开远 661699；2.云南云蔗科技开发有限公司，云南 开远 661699；3.云南农业大学农学与生物技术学院，云南 昆明 650201)

甘蔗宿根性研究I.甘蔗宿根蔗蔸形态特征与其宿根性的关系

覃 伟1,2，吴才文1*，赵 俊1,2，赵培方1,2，杨 昆1，陈学宽1，姚 丽1，曾千春3

(1.云南省农业科学院甘蔗研究所，云南甘蔗遗传改良重点实验室，云南 开远 661699；2.云南云蔗科技开发有限公司，云南 开远 661699；3.云南农业大学农学与生物技术学院，云南 昆明 650201)

【目的】本文研究了甘蔗宿根蔗蔸形态特征与甘蔗宿根性的关系。【方法】采用大田生产模式种植，以来自同一亲本组合(粤糖97-20×ROC25)杂交后代分离产生的强宿根甘蔗品(种)系(云蔗06-407、云蔗06-415)和弱宿根甘蔗品(种)系(云蔗06-408、云蔗06-416)为材料，强宿根甘蔗品种新台糖22号为对照。【结果】强宿根甘蔗较弱宿根甘蔗的宿根蔗蔸死亡率低，地下蔗茎的平均节间距小，新植蔗、宿根蔗的有效分蘖数多，其中宿根蔗的第二和三分蘖形成的有效分蘖数优势显著，且宿根蔗地下总芽数多，主茎下位芽形成的有效分蘖数和主茎总有效分蘖数明显增多。【结论】综合分析宿根性强弱不同的甘蔗表明，宿根蔗蔸形态特征与甘蔗宿根性存在关系密切，通过宿根蔗蔸形态特征研究，可深入了解甘蔗宿根性。

甘蔗；有效分蘖；宿根蔗蔸；宿根性

甘蔗种植过程中，利用宿根生产是一项重要的栽培制度[1]。【研究意义】保留宿根蔗可节约种苗、节省劳动力、提早熟期[1-6]、有利于降低生产成本；可减少种植的循环过程，使作物能更好的利用气候条件，从而延长生产周期[7-8]；且同一甘蔗品种在相同管理条件下，宿根蔗的品质和糖回收率均比新植蔗高[9]，因此宿根蔗在生产中占有极其重要的地位，为主要蔗糖生产国家所重视[10]。【前人研究进展】世界上所有产蔗国家均有宿根甘蔗栽培[11-12]，但留宿根的年限则是依品种、自然条件、栽培条件、管理水平、生产水平及种植习惯的不同而存在差异，古巴普遍是5～7年，毛里求斯是5～8年，巴西是4～5年，南非是4～5年，其他国家是2～4年[13]，中国蔗糖产区一般留宿根1～2年。中国宿根蔗一般占甘蔗总播种面积的60 %左右[1]，但甘蔗产量长期保持在较低的水平，究其原因主要是缺乏宿根性好的品种[14]。【本研究的切入点】生产上与甘蔗宿根性密切相关的是芽和根[12, 15]，宿根蔗是由蔗蔸侧芽萌发而成，宿根蔗蔸地下芽数量和质量的好坏直接影响宿根蔗发株的多少，而芽的萌发也与水分密切相关。中国蔗区约2/3为丘陵旱坡地[16]，随着全球气候变暖，干旱程度和频率不断加大，干旱对甘蔗产业的影响日趋严重。【拟解决的关键问题】为此，笔者以同一杂交组合分离后代中宿根性强、弱不同的甘蔗材料为研究对象，于旱地宿根第1年收获时对其进行宿根蔗蔸形态调查，通过研究宿根性强弱不同的甘蔗品种间宿根蔗蔸形态特征上的差异，揭示强、弱宿根甘蔗隐藏在土壤深层所不易被发现的本质差异，深入了解甘蔗维持宿根性能的关键因素，分析甘蔗根部形态特征与其宿根性的关系，以期为强宿根甘蔗品种的研究和选育提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

强宿根甘蔗云蔗06-407和云蔗06-415，弱宿根甘蔗云蔗06-408和云蔗06-416等4个品种，为云南省农业科学院甘蔗研究所选育的同一组合粤糖97-20×ROC25的杂交后代材料；对照种新台糖22号(ROC22)为生产上的主推品种，由国家甘蔗种质资源圃提供。材料宿根性强弱顺序参照文献[17]。

1.2 试验设计及田间管理

本试验设在云南省农科院甘蔗研究所(开远)旱地育种基地，采用随机区组田间设计。3次重复，2行区，行距1.2 m，行长5.3 m，重复(小区)间走道宽0.5 m，小区面积13.92 m2。新植蔗于2009年2月14日播种，蔗种砍成3芽段，播种量为103 448芽/hm2。新植播种前用0.2 %的多菌灵药液浸种5～10 min，田间管理同大田生产。新植蔗成熟后于2013年2月底收获并保留宿根，宿根蔗于2014年3月收获。

1.3 试验项目与数据收集方法

试验于2014年3月宿根甘蔗收获后进行地下根部有效分蘖芽数、有效分蘖芽位点离地表距离、总芽数、有效分蘖芽产生年份和分蘖级别调查。用以计算地下平均节间距、地下总芽数、上下芽位点有效分蘖率、主茎有效分蘖率、分蘖级数及株数等。取样：从每行的一端开始挖取完整且存活的地下蔗蔸，每个材料每重复挖5蔸(存活)，同时记录死亡蔗蔸数及总挖出蔗蔸数，于水中浸泡洗净后进行调查统计。

1.4 数据分析

用Microsoft Excel 2007和SPSS 19.0 软件分析数据，用Duncan’s 新复极差法检验显著性。

2 结果与分析

2.1 不同宿根性甘蔗品(种)系宿根蔗蔸死亡情况比较

对同一亲本组合分离后代宿根性强、弱不同的甘蔗材料第一年宿根收获后的地下蔗蔸进行宿根蔗蔸死亡情况调查分析。结果表明，甘蔗保留宿根过程中，强宿根甘蔗云蔗06-407、云蔗06-415和新台糖22号(CK)蔗蔸死亡率低，而弱宿根甘蔗云蔗06-408和云蔗06-416宿根蔗蔸死亡率高。其中，云蔗06-408死亡率最高，其次为云蔗06-416。说明甘蔗宿根性越弱，宿根蔗蔸的死亡率越高。弱宿根品种，可能由于宿根蔗蔸对逆境(干旱、病虫害)的适应性不强，不能正常发株、形成有效分蘖，从而导致了蔗桩的死亡(表1)。

2.2 不同宿根性甘蔗品(种)系有效分蘖数比较

由表2可知，5个甘蔗品(种)系新植蔗均只有第一分蘖能发育形成有效分蘖，宿根蔗有效分蘖的形成则因品(种)系宿根性的差异而各异。其中强宿根甘蔗云蔗06-415和云蔗06-407新植蔗的有效分蘖数均大于对照种新台糖22号和弱宿根甘蔗云蔗06-416 、云蔗06-408达显著水平，且云蔗06-415大于云蔗06-407也达显著水平。强宿根甘蔗云蔗06-415和云蔗06-407宿根蔗的第一、二和三分蘖均能发育形成有效分蘖，且每级分蘖产生的有效分蘖数和宿根总有效分蘖数均大于弱宿根甘蔗云蔗06-416 和云蔗06-408。对照种新台糖22号(CK)在此性状上，宿根性表现为中等，介于强弱宿根之间，与云蔗06-416 相同仅有第一和二分蘖能发育形成有效分蘖，但分蘖数比云蔗06-416 高，云蔗06-408则仅有第一分蘖能发育形成有效分蘖。以上结果说明强宿根甘蔗在第一和三分蘖发育形成有效茎上均较弱宿根甘蔗具有明显优势，表现为甘蔗宿根性越强，分蘖发育形成的有效茎数越多，使得宿根蔗的总有效分蘖数越多，对照种新台糖22号介于强弱宿根品种之间，仅有第一和二分蘖为有效分蘖，且总有效分蘖不多。

表1 宿根蔗蔸死亡情况

表2 蔗蔸新植、宿根有效分蘖数

2.3 不同宿根性甘蔗品(种)系宿根蔗蔸地下芽数比较

地下芽是宿根蔗萌发的前提条件，是宿根生产的基础保障。由表3可见，2个强宿根甘蔗云蔗06-415和云蔗06-407宿根蔗蔸地下芽数的表现有所差异，但地下总芽数均大于对照种新台糖22号和弱宿根甘蔗云蔗06-416 、云蔗06-408达显著水平。其中，云蔗06-415第二和三分蘖上的地下芽数大于对照种和2个弱宿根甘蔗达显著水平；云蔗06-407第一和二分蘖上的地下芽数大于2个弱宿根甘蔗达显著水平。

表3 宿根蔗蔸地下芽数

表4 宿根蔗蔸节间距

表5 主茎上、下位芽形成的有效分蘖

2.4 不同宿根性甘蔗品(种)系宿根蔗蔸节间距比较

宿根蔗蔸地下蔗茎的节间距越小，则节数越多；节间距越大，则节数越少。由表4可知，宿根性强、弱不同的甘蔗品(种)系间宿根蔗蔸各级分蘖的节间距存在一定差异，但波动较大，差异不明显；仅平均节间距的差异达显著水平，表现为2个弱宿根甘蔗云蔗06-416 和云蔗06-408的平均节间距大于强宿根甘蔗云蔗06-415、云蔗06-407和对照种新台糖22号达显著水平。

2.5 不同宿根性甘蔗品(种)系上、下位芽有效分蘖数比较

宿根性强、弱不同的甘蔗品(种)系均以下位芽形成的有效分蘖数多于上位芽，是有效分蘖形成的主体(表5)。其中，所有甘蔗上位芽发育形成的有效分蘖数均较少，宿根性强、弱不同的甘蔗间差异不明显；而下位芽发育形成的有效分蘖数较多，且强宿根甘蔗云蔗06-415、云蔗06-407和对照种新台糖22号的下位芽与主茎总有效分蘖数均多于弱宿根甘蔗云蔗06-416 和云蔗06-408达显著水平。宿根性强、弱不同的甘蔗间均以下位芽形成的有效分蘖数比例远高于上位芽，为生产上推广快锄低砍增产栽培技术措施提供了科学依据。

3 讨 论

甘蔗的宿根性受到前茬有效分蘖数量、地下芽数量和质量的影响，同时也受病虫害、自然环境和栽培管理等一系列外界因素的影响[18]。外界因素有的可控，有的不可控，而品种的宿根性主要取决品种自身前茬有效分蘖数量、地下芽数量和质量。前茬形成的有效分蘖数多，则地下芽的数量多；芽的质量好，萌发率高，形成新一轮宿根蔗的有效分蘖数多，甘蔗产量高，则甘蔗的宿根性强。笔者对宿根性强、弱不同的甘蔗品(种)系进行宿根蔗根部形态特征分析研究。结果表明，旱地条件下强宿根甘蔗的宿根蔗蔸死亡率低于弱宿根甘蔗，新植蔗和宿根蔗的有效分蘖数明显多于弱宿根甘蔗，宿根蔗地下总芽数多于弱宿根甘蔗，地下平均节间距小于弱宿根甘蔗，且主茎下位芽形成的有效分蘖数和主茎总有效分蘖数明显多于弱宿根甘蔗。

弱宿根甘蔗宿根蔗蔸死亡率高于强宿根甘蔗，这与地下芽的质量有很大关系，间接反应出弱宿根甘蔗地下芽质量较差，抗逆境能力差，蔗蔸死亡率高。而强宿根甘蔗未发现死亡蔗蔸，说明强宿根甘蔗地下芽质量好，抗逆境能力强，能很好的萌发并发育形成有效分蘖。新植蔗和宿根蔗的有效分蘖数同时也反映出强宿根甘蔗的蔗芽萌发并发育形成有效分蘖的效果明显优于弱宿根甘蔗，表现为有效分蘖数多，且产生分蘖的级数多。弱宿根甘蔗仅有一级分蘖或少量有二级分蘖出现，而强宿根甘蔗则有较多二、三级分蘖出现，成为有效分蘖的重要组成部分，是甘蔗宿根性强的一个重要体现。强宿根甘蔗有效分蘖数多和蔗蔸平均节间距短的优势，使得地下芽数多于弱宿根甘蔗，为宿根蔗的高产奠定基础。芽的萌发离不开水，宿根蔗芽的萌发除了品种自身的蔗芽质量存在差异外，还可能与根系形态分布及其在旱地、水田条件下对水分的吸收存在一定关系，具体情况仍有待进一步研究。

通常将分布在土表下0～10 cm的蔗芽称上位芽(又称高位芽)，土表下10 cm以下的蔗芽称中、下位芽(又称低位芽)[19]。陈超君等研究结果表明，地下芽的上位芽占总芽数的21.47 %，下位芽占了总芽数的78.52 %，下位芽是宿根蔗发株的主要芽源[17]。本研究中所有甘蔗品(种)系下位芽的有效分蘖数所占的比例，也说明了下位芽是宿根发株和形成有效分蘖的主要来源。强、弱宿根甘蔗间上位芽有效分蘖数的差异不显著，但强宿根甘蔗主茎下位芽有效分蘖数和主茎总有效分蘖数多于弱宿根甘蔗达显著水平，说明下位芽形成的有效分蘖是甘蔗宿根性强、弱差异的重要体现，对甘蔗宿根性强、弱的研究具有重要意义。

宿根蔗的地下芽多，但活芽少，萌动芽就少。其影响因素含干旱、病虫害、土壤结构和土壤养分等，主要原因目前尚不明确，通过根部形态的表现，深入发掘影响蔗芽萌发的内在因素及其与甘蔗宿根性的关系，将有利于强宿根甘蔗新品种的选育。

4 结 论

宿根性强弱不同的甘蔗材料在宿根蔗蔸形态特征上存在很大差异。研究结果表明，强宿根与弱宿根甘蔗在宿根蔗蔸死亡率、地下蔗茎的平均节间距、有效分蘖数和地下总芽数上存在差异。综合分析可得，宿根蔗蔸形态特征与甘蔗宿根性存在较大关系，通过宿根蔗蔸形态特征研究，可深入了解甘蔗宿根性。

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ResearchonRatoonAbilityofSugarcaneI.RelationshipbetweenRatooningAbilityandMorphologicalCharacteristicsofRatoonStools

QIN Wei1,2, WU Cai-wen1*, ZHAO Jun1,2, ZHAO Pei-fang1,2, YANG Kun1, CHEN Xue-kuan1, YAO Li1, ZENG Qian-chun3

(1.Sugarcane Research Institute, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Yunnan Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement,Yunnan Kaiyuan 661699, China; 2. Yunnan Yunzhe Science & Technology Development Co.,Ltd., Yunnan Kaiyuan 661699, China; 3.School of Agriculture and Biological Technology, Yunnan Agricultural University, Yunnan Kunming 650201, China)

【Objective】The relationship between the ratoon ability and morphological characteristic of ratoon stools were studied. 【Method】An outfield experiment containing 4 clones of a sugarcane family Yuetang97-20 × ROC25 and a good ratoon cultivar ROC22 was conducted. Among 4 clones, YZ06-407 (released in 2013) and YZ06-415 were good ratooning, and another 2 offspring YZ06-408 and YZ06-416 were poor ratooning. 【Result】 As compared with poor ratooning clones, the result indicated that good ratooning clones had much lower dead stool rate, much shorter underground internodes, and much higher number of effective tillers，of which more second and third class tillers contributing to millable stalks at both plant and ratoon crop，significantly higher number of underground buds. The underground bud of their primary stem generated much higher numbers of both effective tillers and total tillers. 【Conclusion】Comprehensive analysis of good rationing and poor rationing sugarcane showed that the ratoon ability and morphological characteristic of ratoon stools were closely related. It was good for studing ratoon ability.

Sugarcane; Effective tillers; Ratoon stools; Ratooning ability

1001-4829(2017)5-0989-05

10.16213/j.cnki.scjas.2017.5.002

2015-04-28

国家现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS-20-1-1)；云南省重大科技专项基金(2015ZA001)；云南省技术创新人才培养计划(2014HC015和2016HB031)；云南省甘蔗遗传改良重点实验室开发课题基金(ysri201202)；云南省科技惠民计划(2014RA059)

覃 伟(1987-)，壮族，男，广西人，硕士，助理研究员，主要从事甘蔗遗传育种、生理与分子研究，E-mail：weiqin20100707@163.com，*为通讯作者,吴才文，E-mail：gksky_ wcw@163.com。

S572.06

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(责任编辑 王家银)