12个HoCP系列甘蔗种质资源初步鉴定和评价

吴嘉云, 黄俊坚, 凌秋平, 陈勇生, 曾巧英, 杨湛端, 齐永文, 李奇伟



12个HoCP系列甘蔗种质资源初步鉴定和评价

吴嘉云, 黄俊坚, 凌秋平, 陈勇生, 曾巧英, 杨湛端, 齐永文*, 李奇伟

[广东省生物工程研究所(广州甘蔗糖业研究所)，广东省甘蔗改良与生物炼制重点实验室, 广州 510316]

为了解甘蔗(spp.)亲本特性，以ROC22为对照，对12个重要HoCP系列亲本种质进行了初步鉴定与评价。结果表明，HoCP系列品系具有出苗率高、分蘖性好、有效茎数多、早熟高糖等特性。HoCP01-564含糖量最高，HoCP00-1142产量最高，HoCP02-610发芽率和有效茎数最高，HoCP07-613蔗糖分最高。聚类分析表明，12个HoCP系列品系(种)可分为4类。因此，根据这些品系(种)特性可以合理配制杂交组合。

甘蔗；HoCP系列；种质资源；鉴定

甘蔗(spp.)是我国重要的糖料作物[1], 国外引进的甘蔗品系(种)一直是我国甘蔗育种重要的种质资源，通过引进甘蔗种质来拓宽国内品种的遗传基础可以有效提高选育种效率。我国引进的甘蔗种质资源众多，有来自法国、巴西、澳大利亚、美国、菲律宾、印度等国家，其中美国CP系列的亲本利用在我国近代甘蔗育种史上最为成功[2]，美国甘蔗育种机构以CP (美国农业部运河点甘蔗试验站)、Ho (美国农业部甘蔗研究所)、CL (美国糖业公司)和L (路州大学)等为编号代表不同研究机构选育的品种(系)，在1966-1985年期间，路州大学、美国农业部甘蔗所和美国农业部运河点甘蔗试验站统一使用CP编号[3]。我国曾利用美国早熟高糖品种CP28-11、CP36-105、CP49-50等为亲本育成了一批适合我国各种生态类型的栽培品种[4]。在1999/2000-2005/2006年杂交季节，广州甘蔗糖业研究所海南甘蔗育种场应用的435个亲本中有71个为国外引进亲本，包含CP72-1210、CP84-1198、CP57-416、CP85-1491、HoCP95-988、CP67-412、CP81-1254等美国亲本[5]。美国甘蔗品系(种)普遍表现中小茎、早熟、高产、高糖、高抗等特点，我国育种家希望通过他们与适应我国蔗区生产的甘蔗亲本杂交选育出早熟、高糖、农艺性状良好的甘蔗新品种。本试验针对近年全国甘蔗杂交制种基地开放给全国育种单位使用的美国引进的甘蔗HoCP系列亲本, 对12个甘蔗亲本的工农艺性状进行初步评价，旨在为该系列亲本利用提供详实数据，以便更加合理地配制杂交组合，提高甘蔗品种遗传改良效率。

1 材料和方法

1.1 材料

参试材料为美国12个甘蔗(spp.)HoCP系列品系(种)：HoCP00-1142、HoCP00-2218、HoCP01- 517、HoCP01-564、HoCP02-610、HoCP02- 623、HoCP03-704、HoCP03-708、HoCP03-716、HoCP05-902、HoCP07-612和HoCP07-613，以甘蔗品种‘新台糖22号’(‘ROC22’)为对照。

1.2 方法

试验点设在广东省韶关市翁源县新陂村的翁源甘蔗育种基地新陂试验田，试验田属半旱地粘性土壤，试验采用随机区组设计，3次重复。试验田行长6 m，行距1.1 m，每小区为5行区，小区面积33 m2，2017年1月15日下种，1 hm2下种量90 900个芽，田间管理与大田生产相同。

在甘蔗生长期间调查出苗率、分蘖率；2017年7-11月每月测量1次株高，计算生长速度；9月至次年1月测量田间锤度，每小区测量10条有效茎；1月下旬收获前调查有效茎数、株高及茎径，每小区调查20条有效茎数，取平均值；糖分化验分析委托翁源县茂源糖业有限公司检测；在生长期中对发病情况和孕穗情况进行记载。

使用EXCEL和DPS 7.05软件进行数据统计和分析。

2 结果和分析

2.1 方差分析

从表1可以看出，12个甘蔗品系(种)的含糖量、有效茎、出苗率和早熟性(11月中旬锤度)在品系(种)间都存在极显著差异。为充分了解各个品系(种)间的差异显著性，进一步采用Duncan新复极差法进行检验。

2.2 多重比较

2.2.1 含糖量

从表2可以看出，只有HoCP01-564比对照的含糖量高，增产达8.43%，但差异不显著；其余品系(种)的含糖量均比对照的少，减少0.13%~38.73%，而且HoCP03-708、HoCP07-612和HoCP03-704与对照的差异显著，HoCP00-2218和HoCP05-902与对照的差异极显著。

表1 部分优异性状的方差分析

*:<0.05; **:<0.01.

2.2.2 有效茎、出苗率和早熟特性

HoCP系列品系(种)的有效茎数差异较大(表2), 1 hm2有58 788~86 667条，除HoCP05-902外，所有品系(种)的有效茎数均比对照多，HoCP02-610和HoCP01-564比对照增加了45.52%和25.59%，差异极显著，而HoCP03-716、HoCP00-2218、HoCP03- 708、HoCP03-704和HoCP07-612分别增加了24.58%、20.51%、19.83%、19.83%和19.32%，差异显著。

HoCP系列品系(种)出苗率普遍表现优异(表2), 平均出苗率为52.8%~66.1%，均比对照高，其中HoCP02-610、HoCP00-1142和HoCP05-902的平均出苗率较高，分别为66.1%、65.3%和62.4%，比对照的高13.4%、12.6%和9.7%，差异极显著，其余品系(种)的出苗率与对照的差异不显著。

表2 部分优异性状的极差分析

同列数据后不同小写和大写字母分别表示差异显著(<0.05)和极显著(<0.01)。

Data followed different small and capital letters indicated significant differences at 0.05 and 0.01 levels, respectively.

早熟特性(11月15日锤度)在参试材料间差异较大(表2)，早期田间锤度为16.7%~22.9%，对照为19.4%，HoCP07-613、HoCP01-517、HoCP03-704和HoCP05-902的锤度分别为22.9%、22.8%、21.9%和21.5%，与对照差异极显著；HoCP03-708、HoCP01-564、HoCP02-623和HoCP03-716的锤度分别为21.2%、21%、20.8%和20.7%，与对照差异显著, HoCP07-612和HoCP02-610的锤度分别为20.4%和20.3%，与对照差异不显著；HoCP00-1142和HoCP00- 2218比对照的低，HoCP00-1142为18.9%，与对照差异不显著，HoCP00-2218为16.7%，与对照差异极显著。

2.3 生长速度

图1可以看出，7-10月份是甘蔗快速生长的拔节期，7月份生长速度最快，受干旱影响9月份生长速度最慢。7月份对照的生长最快，HoCP03-704最慢；8月份HoCP02-623、HoCP02-610和HoCP03- 716的生长比对照快，HoCP00-2218的生长最慢；9月份受干旱胁迫生长速度差异相对较大，HoCP03- 704生长最快，达到39.25 cm，HoCP02-623次之, 最慢的为HoCP03-716，仅2.25 cm。10月份对照生长40.92 cm，生长速度比对照快的有HoCP00-1142、HoCP03-708、HoCP00-2218和HoCP03-716, HoCP05- 902生长最慢，为14.92 cm。

2.4 糖分和锤度变化

从图2和表3可以看出，对照的平均蔗糖分为13.49%，除HoCP00-1142和HoCP00-2218的蔗糖分只有12.41%和11.00%外，其余品系(种)均比对照早熟且高糖，早期的平均糖分比对照高，为14.44%~ 16.95%。从锤度柱形图可以看出，锤度的高峰在12月份，之后有所降低，但HoCP01-564仍呈上升趋势，高糖持续时间长，返糖较慢。HoCP07-613糖分表现最好，持续比其他品系(种)高。HoCP01-517积累至11月中旬后就持续返糖。

2.5 工农艺性状分析

从表2和3可见，所有HoCP品系(种)出苗率都比对照高。分蘖率以HoCP00-1142最低，HoCP07- 612最高。HoCP05-902、HoCP07-613和HoCP03-704植株相对矮小，HoCP00-1142和HoCP02-610植株比对照高。总体上，HoCP品系(种)的茎径都比较细，HoCP03-708最细，HoCP00-1142和HoCP02-623与对照ROC22接近。HoCP品系(种)的有效茎数较多，以HoCP02-610最多，HoCP01-564和HoCP03-716次之，对照的较少，但HoCP05-902的最少。HoCP00- 1142的产量最高，对照次之，HoCP05-902最低。HoCP01-564的含糖量最高，比对照高8.43%,HoCP05-902和HoCP00-2218的最低，分别比对照减少38.73%和37.52%。纤维份差异不大, HoCP01- 564的最低，HoCP00-2218的最高。黑穗病自然感病观察，HoCP品系(种)普遍比对照抗病, HoCP01- 564、HoCP02-610、HoCP02-623、HoCP03-704、HoCP03-716、HoCP05-902和HoCP07-612未见黑穗病害发生。大部分HoCP品系(种)都出现孕穗，只有HoCP00-1142、HoCP01-517和HoCP02-623未见。

2.6 聚类分析

选用含糖量、有效茎数、出苗率、早熟(11月份田间锤度)和黑穗病自然感病率等5个性状指标，对HoCP品系(种)和ROC22进行聚类分析(图3)。结果表明，在平方欧式距离为4 000时可将13个品系(种)划分为4大类：第I类包含HoCP00- 1142、HoCP01-517、HoCP02-623、ROC22和HoCP07- 613共5个品系(种)，具有含糖量高、有效茎数适中、黑穗病抗性中等特征；第II类包含HoCP00- 2218、HoCP03-704、HoCP03-708、HoCP07-612、HoCP03-716和HoCP01-564共6个品系(种)，具有含糖量较高，有效茎多，黑穗病抗性好特征;第Ⅲ类HoCP05-902，早期锤度高，含糖量少，有效茎少，抗黑穗病；第Ⅳ类HoCP02-610，出苗率最高，有效茎最多，含糖量较高，抗黑穗病。

表3 HoCP品系(种)的主要工农艺性状

3 结论和讨论

3.1 初步评价

在所有参试品系(种)中，HoCP01-564含糖量最高, 超过对照，出苗率和分蘖性好，有效茎数较多,长势好，全期生长稳健，中小茎，易脱叶，57号毛群疏，群体整齐，叶面较为清秀，12月中下旬开始孕穗，但秋笋多，中脉有赤腐，有褐条病; HoCP02-610出苗率最高，有效茎数最多，分蘖性好，含糖量与对照相当，全期长势好，群体高，茎细，脱叶性中等，无57号毛群，叶部较清秀，11月上旬开始孕穗，叶部有褐斑病；HoCP02-623含糖量较高，略低于对照，长势好，中茎，脱叶性中等，57号毛群发达，叶片较为清秀，叶中脉有赤腐，少量水裂，蔗茎约5%空心，梢腐病较严重; HoCP00-1142产量最高，群体高度最高，含糖量略低于对照，出苗好，中茎，易脱叶，57号毛群疏，后期容易倒伏，秋笋多，蔗茎有5%~10%空心，叶部有褐条病、小黄点病，有黑穗病；HoCP01-517含糖量较高，甘蔗蔗糖分高达16.84%，11月中旬达到高峰，容易返糖；出苗较好，分蘖性最差，前期长势较好，后期易倒伏，中小茎，脱叶好，无57号毛群，叶片清秀, 感螟虫，导致侧芽较多，有黑穗病，叶部少量褐条病，蔗茎30%~40%绵心; HoCP07-613含糖量比对照低，蔗糖分在参试品系(种)中最高；出苗和分蘖性一般，全期生长稳健，群体偏矮，蔗茎细，脱叶性好，57号毛群疏，有少量水裂，蔗茎约10%空心，较感螟虫，后期秋笋多，11月上旬开始孕穗，叶片有褐条病，发现有少量黑穗病。

3.2 美国甘蔗亲本利用研究

美国甘蔗品系(种)是经过多次轮回杂交选择出的早熟高糖材料[4]，是我国甘蔗近代育种的高糖基因的来源。CP72-1210在工农艺性状评价中表现优异[6]，作为亲本育种效果显著[7]，成为近几十年来利用最为成功的亲本。CP72-1210在1999-2005年审(鉴)定的47个大陆自育杂交品种中，使用频率最高[5]，推广面积较大的粤糖83-271、粤糖89-113、粤糖93-159、粤糖00-236、粤糖99-66和柳城03-182等都是以CP72-1210作亲本选育出来的[5,8–9]。另外，CP81-1254近年作为亲本也表现较好[10–12]。本研究中，HoCP01-564含糖量最高，HoCP02-610出苗率最高, 有效茎数最多, HoCP00-1142产量最高, HoCP05- 902表现为低产高糖，与美国路易斯安娜大田品种测试的研究结果一致[13]。这些性状都优于对照，但它们的育种价值还有待于进一步研究，期望其后代能遗传优异性状。另外，近年来随着我国甘蔗机械化生产推广进程的加速，美国种质资源表现出的高出苗率、有效茎数多和宿根性强等适合机械化作业的优异性状也值得挖掘。

3.3 美国甘蔗品系(种)生产应用

本研究中HoCP01-564含糖量最高，有希望作为甘蔗栽培品种使用。早熟高糖的优异性状可使制糖企业或甘蔗生产乙醇企业延长榨期[14]。美国引进的CP49-50曾在我国大面积推广[15]。粤引8号(HoCP92-648)在粤北地区表现高产、高糖、强宿根性被糖厂列为优类蔗收购，并成为当地的主栽品种之一[16–17]。美国甘蔗品系(种)普遍表现细茎，以前,由于我国为手工砍蔗而不受农民喜欢。但美国甘蔗品种是立足于甘蔗机械化生产而选育出来的，随着近几年我国甘蔗机械化的大力推进，茎细等问题就不再是甘蔗生产考虑的主要目标性状，美国引进甘蔗种质资源也可能成为我国的甘蔗全程机械化生产的备选品种。

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Preliminary Identification and Evaluation of 12 Strains of HoCP Series in Sugarcane Germplasm Resources

WU Jia-yun, HUANG Jun-jian, LING Qiu-ping, CHEN Yong-sheng, ZENG Qiao-ying, YANG Zhan-duan, QI Yong-wen*, LI Qi-wei

[Guangdong Provincial Bioengineering Institute (Guangzhou Sugarcane Industry Research Institute), Guangdong Key Lab of Sugarcane Improvement and Biorefinery,Guangzhou 510316, China]

In order to understand the parental characteristics ofspp., twelve important parents of HoCP series were preliminarily identified and evaluated with ROC22 as a control. The results showed that HoCP series clones were characterized by high emergence rate, good tiller, large effective stem number, early maturing and high sucrose content. Among them, HoCP01-564 showed the highest sugar yield, HoCP00-1142 had the highest yield, HoCP02-610 had the highest emergence rate and effective stem number, and HoCP07-613 had the highest sucrose content. The cluster analysis showed that all of the clones could be divided into 4 groups. Therefore, these characteristics would be used to make crosses in the future.

Sugarcane; HoCP series clone; Germplasm resource; Evaluation

10.11926/jtsb.3943

2018-05-15

2018-06-25

国家糖料产业技术体系项目(CARS-170107)；广东省科技计划项目(2017B030314123, 2014B070705002, 2014A030304027, 2015A030302030, 2017A030303048, 2017A030303054, 2015A020209026, 2016A030313415)；广东省科学院专项资金(2017GDASCX-0105)资助

This work was supported by the Project for National Sugar Industry Technical System of China (Grant No. CARS-170107), the Plan Project for Science and Technology in Guangdong (Grant No. 2014B070705002, 2014A030304027, 2015A030302030, 2017A030303048, 2017A030303054, 2015A020209026, 2016A030313415), and the Special Projects of Guangdong Academy of Sciences (Grant No. 2017GDASCX-0105).

吴嘉云(1982~), 男，高级农艺师，博士，主要从事甘蔗遗传育种及种质资源利用研究。E-mail: jiayunng@163.com

E-mail: yongwen2001@163.com