关于广西的甘蔗育种

李杨瑞

（广西壮族自治区农业科学院/中国农业科学院甘蔗研究中心，广西 南宁 530007）

0 引言

甘蔗是世界上最主要的糖料作物和能源作物，在我国，近年来甘蔗糖占食糖总产量的90%以上［1-4］。广西是我国最大的糖业生产基地，2013/2014年度广西糖料蔗种植面积101.2万公顷，产糖857.56万吨，分别占全国食糖总产量的64.39%和甘蔗糖总产量的68.21%。因此，广西蔗糖业对我国食糖安全、区域经济发展和社会稳定具有举足轻重的作用。此后由于受到国际和国内糖价连年低位徘徊的冲击，广西甘蔗收购价连续两年下调等影响，农民种蔗的积极性下降，2014/2015年度起广西的甘蔗种植面积大幅下降，2015/2016年度糖料蔗种植面积70.4万公顷，产糖量仅511万吨，广西的甘蔗生产跌至近10年最低水平；之后缓慢恢复，见图1。2018/2019年度糖料蔗种植面积77.3万公顷，预计产糖量635～640万吨，与广西历史最高水平2007/2008年度产糖量941万吨差距较大。

图1 1990年以来广西和全国的产糖量

1 广西甘蔗选育种进展概述

甘蔗品种是甘蔗生产的基础。甘蔗良种对大幅度提高甘蔗产量与蔗糖分具有十分显著的作用。据甘蔗育种家们估测，从世界范围来说，蔗糖业的发展大约有30%的功劳归于甘蔗优良品种的推广应用，因此每一个蔗糖生产国或地区都非常重视良种的选育和推广。由于甘蔗良种的更新，使世界各蔗糖主产国的甘蔗单产和甘蔗蔗糖分得以大幅度地提高，大大降低了吨蔗生产成本和吨糖生产成本［5，6］。

80年代以前，广西甘蔗生产的主栽品种是台糖134，该品种自40年代后期引进，不仅广西，也是中国大陆的主栽品种，直到广西甘蔗研究所于1980年育成一个很优秀的甘蔗优良新品种桂糖11号（原名桂糖73-167），该品种中大茎、早熟、高糖、丰产、稳产、耐旱、耐涝、耐寒、适应性广、宿根性强，比台糖134增产35.60%。桂糖11号的育成彻底取代了统治我国大陆30多年的台糖134，在20世纪80年代中期至90年代成为我国大陆的主栽品种，累计推广面积达340多万公顷，是我国大陆推广面积最大，持续时间最长的优良甘蔗品种，特别是为20世纪80年代以后广西、云南甘蔗产业的腾飞作出了重大的贡献［1，5，6］。

在70～80年代广西还先后引进了台糖172、选3、粤糖63/237，也在不同蔗区作为主栽品种当家数年。90年代初期，从台湾引进推广的新台糖1号、新台糖10号、新台糖16号，特别是新台糖16号高产高糖、宿根性好，成为多个蔗区的主栽品种［5-7］。1997年从台湾引进新台糖22号，自2003年起替代了桂糖11号，2007年种植面积已占广西甘蔗种植面积的60%以上，2010年以后曾占广西甘蔗总种植面积的80%以上，有的蔗区甚至高达95%以上［6］。

每一次甘蔗品种更替，都使广西的甘蔗生产跃上一个新台阶，产量和蔗糖分明显提高，取得了显著的经济效益和社会效益。但是单一品种长期大面积栽培，即所谓的甘蔗品种单一化也会导致严重的后果。由于甘蔗是无性繁殖作物，长期栽培某一品种会导致多种病原菌在体内大量积累，从而使甘蔗品种的优良种性退化，严重时甚至抗病性丧失，导致发生毁灭性的流行病害，祸及整个甘蔗糖业。上世纪，美国、巴西、斐济等国家就曾由于甘蔗品种单一化导致病害大流行而使蔗糖生产受到严重影响［5，6］。因此，甘蔗品种单一化需要认真防范。世界上最大的产糖国巴西早就立法对蔗区的甘蔗品种多元化作出规定，任何一个甘蔗品种不得超过蔗区甘蔗总面积的20%［8］。因此甘蔗种质创新和选育种工作必须持续不断，才能确保甘蔗生产所需的多元化甘蔗品种需求。同时，由于世界各国育成的品种大多是3～5个甘蔗原种的杂交后代，继而进行品种间杂交和回交育成，基本上是同质遗传型组成品种的再组合，属近亲繁殖，遗传基础狭窄，血缘相近，获得优良后代的几率小，致使甘蔗育种在产量、蔗糖分和抗性等方面一直难有大突破［9］。2001年以前，由于经费所限，广西甘蔗研究所的实生苗数量均在3万以下，组合不多，常重复使用，选育效果差，自桂糖11号以后20多年几乎没有大面积推广的优良品种育成。因此，我们借鉴国内外特别是台湾甘蔗育种的成功经验，于2001年作出决定，从2002年起通过预算加大稳定支持甘蔗育种，在重视甘蔗种质创新和亲本选配的基础上增加组合数，重视选用新台糖系列及近年从国内外创新育成的优良亲本，并确保每年的甘蔗实生苗数在10万以上（目前保持每年20～30万实生苗的规模），约占全国甘蔗实生苗总量的60%。这一措施产生了良好的效果，2002年及以后各年度系列持续不断获得优良后代，已先后育出桂糖29号至桂糖55号等甘蔗优良品种，桂糖29号、桂糖42号、桂糖44号、桂糖46号等得到大面积推广应用，先后分别成为不同蔗区的主栽品种；桂糖47号、桂糖49号、桂糖52号、桂糖55号、桂糖08-1598等表现优良，受到普遍欢迎，发展的势头很猛。同时，柳城县甘蔗研究中心利用新台糖22号为亲本之一，也选育出桂柳05136等优良甘蔗品种。目前广西桂糖42号和桂柳05136已成为广西的主栽甘蔗品种。据自治区糖业发展办公室统计，2018/2019年度中国大陆自育甘蔗品种占广西甘蔗种植面积的65.98%，其中，桂糖系列品种占28.55%，桂柳系列品种占23.80%，大陆其它系列品种占13.63%，新台糖系列品种下降至34.02%，甘蔗品种的结构明显得到改善，表明广西的甘蔗育种已获得突破性进展。

改革开放以来，广西的蔗糖生产占全国的比例不断提高，从2007/2008年榨季起已占全国食糖产量60%以上［2］。为了确保广西甘蔗产业的可持续发展，加强甘蔗品种创新和新品种选育的自主创新能力，我们于2008年在海南三亚建立了广西农业科学院/中国农业科学院甘蔗研究中心甘蔗杂交基地，每年配制杂交组合1000～1200个，已有12个品系进入区试，例如桂糖11-2320、桂糖11-1020等，约260个品系进入品比试验，为广西的甘蔗种质创新和优良新品种选育打下了坚实的基础。

同时，我们十分注重甘蔗种质资源的引进、收集、研究和利用，以扩大血缘，丰富遗传基础，以创造有突破性的亲本材料和优良品种。我们先后从巴西、美国、法国、澳大利亚、越南、巴巴多斯等国家引进优良甘蔗品种和种质材料400多个。通过持续不断地收集和保存，目前广西农业科学院甘蔗研究所品种资源圃已保存有甘蔗资源材料约2000份。在开展野生资源遗传变异和多样性研究的基础上，利用广西本地收集的野生资源斑茅、割手密和河八王野生资源与甘蔗品种杂交和回交，已获得显著进展［10-12］。2018年配制斑割复合体GXASF1、GXASBC1、GXASBC2、GXASBC3组合74个，播种26837株实生苗，获得了用于适宜回交世代研究的群体材料；配制河八王GXSNF1、GXSNBC1、GXSNBC2组合47个，播种实生苗16854株；筛选出抗黑穗病优良甘蔗亲本3个，获得抗黑穗病优良材料10份。

此外，在氮高效甘蔗新品种选育、适合机械化的甘蔗新品种选育等研究也取得了显著的进展，获得了一批氮高效优良甘蔗品系如桂糖11-1076、桂选B9等，选育出适合机械化的优良新品种桂糖29号、桂糖44号、桂糖47号等。通过基因克隆和转基因已获得多个转基因株系，包括转Bt抗虫基因、转SoTUA基因、转SoACLA-1基因、转SoP5CS基因、转SoSUT5基因等株系一批［13-17］，正在进行进一步的株系选择和基因功能验证。

2 甘蔗生产存在的突出问题及对甘蔗品种的要求

当前广西甘蔗生产存在的突出问题有以下几点。

第一，甘蔗生产成本高，机械化程度特别是机械化收获程度低。在手工收获为主的现实下，蔗农强烈倾向于选择大茎、易脱叶的甘蔗品种，而一般大茎甘蔗品种的宿根性较差，宿根蔗萌芽发株差，苗数不足，因此单产低，宿根年限短，一般只能一新两宿，与巴西、澳大利亚、哥伦比亚等国甘蔗宿根4年以上的生产周期［8］差距甚大。因此，选育和推广应用宿根性强的甘蔗品种，延长宿根年限，是甘蔗生产提高单产、降低成本的迫切要求。

第二，生态适应性强的甘蔗新品种不多，抵御逆境包括干旱、寒害、病害、虫害、杂草及鼠害的能力较低［18］。近10年来，受厄尔尼诺现象的影响，广西榨季雨水偏多，冰冻灾害频繁，严重降低甘蔗蔗糖分和出糖率，选育和推广应用抗寒性强的高产高糖甘蔗品种十分必要。广西的甘蔗多种植在干旱、瘠薄的“望天田”，蔗区有效灌溉面积不足甘蔗总面积的20%，干旱是制约广西甘蔗生产最重要的因素［3，4，18］。目前生产上两个新的主栽品种桂糖42号和桂柳05136都是新台糖22号的后代，继承了新台糖22号易感黑穗病的缺点，生产上迫切需要抗病性强的甘蔗品种。通过育种提高甘蔗的抗虫能力也是一个重要的目标。早期生长快、早生快发、封行早的甘蔗品种有利于抑制杂草，减少除草剂的施用，也有利于实现高产，但同时要求抗倒性强，生长后期不倒伏。

第三，近年来农资（如肥料、农药等）费用上涨，劳动成本提高［2，4，18］，导致蔗农收益差，发展甘蔗生产全程机械化显得越来越迫切。甘蔗生产全程机械化要求选育蔗茎直立、株型紧密、株高整齐、收获时易于对叶片修剪的甘蔗新品种。实践证明，中小茎甘蔗品种机械化收获的效率显著高于大茎品种。同时，中小茎品种一般萌芽和分蘖能力强、宿根性好，这就是为什么已经实行全程机械化的先进甘蔗生产国的主栽品种多为中小茎品种。

第四，广西蔗农普遍科技素质低，栽培管理技术落后，过量施用化肥农药（包括除草剂），尤其是过量施肥和偏施氮肥，磷、钾肥也严重过量施用，不仅造成资源浪费，加大生产成本，而且加重面源环境污染。因此，选育固氮能力强，氮、磷、钾等养分高效利用甘蔗品种，可以有效地降低氮肥施用量，有利于降低成本和减少环境污染［4，9，18］。

3 对甘蔗育种的几点意见

由于我国土地资源有限，蔗糖生产势必要向高效节本方向转变，在甘蔗种植面积不增加的条件下，广西甘蔗产业发展要围绕提高甘蔗单产和降低生产成本为核心。2014年广西壮族自治区党委、政府决定，到2020年在广西建设优质高产高糖糖料蔗基地33.3万公顷，基本实现经营规模化、种植良种化、生产机械化、水利现代化。2015年国家发改委、农业部正式发文，印发《糖料蔗主产区生产发展规划（2015～2020年），标志着我国糖料蔗主产区生产已上升为国家战略。围绕33.3万公顷“双高”糖料蔗基地建设，广西的甘蔗育种也应加强适合基地建设的优良甘蔗品种选育，特别是选育适合机械化（如中茎直立抗倒、脱叶性好、高产高糖、抗逆性强、宿根性好）的优良甘蔗新品种，为“双高”基地建设提供品种基础。笔者认为应特别重视以下几点。

第一，加强引进国内外甘蔗品种和种质资源，通过试验评价，筛选一批甘蔗优良种质，扩大甘蔗杂交育种亲本的遗传基础，将一些表现优良的引进甘蔗品种选进区试。

第二，加强野生甘蔗种质资源的收集、研究与利用，重点是广西割手密、广西斑茅和广西河八王与甘蔗品种的杂交与回交选育；继续深入开展斑割复合体与甘蔗品种杂交与回交后代的分析研究，获得创新性种质用于杂交育种。

第三，加强甘蔗杂交技术研究，完善海南甘蔗育种基地甘蔗亲本开花诱导设施，建立一套有效的甘蔗开花诱导程序，加强对难开花的甘蔗杂交亲本的开花诱导研究，提高甘蔗开花诱导效率，为甘蔗种质创新利用和提高育种效率奠定坚实的基础。

第四，继续开展甘蔗基因克隆和转基因育种，开展应用基因编辑技术育种。重点选育抗虫、抗除草剂、耐寒、耐旱或高糖等转基因优良甘蔗品系。

第五，与中国科学院近代物理研究所合作，开展重离子加速器辐射诱变育种，重点选育具有某些明显缺点的优良品种，如新台糖22号、桂糖46号、桂糖42号、桂柳05136等进行改良。

第六，进一步完善甘蔗品种选育的程序包括组合评价方法，开展杂交后代的抗病性、抗旱性、氮磷等养分高效利用特性评价等。

第七，特别注重甘蔗品种的宿根性，选育强宿根性甘蔗优良品种，把宿根年限延长到4年以上，才能有效降低甘蔗生产成本。

4 甘蔗良种重大科研联合攻关

2018年，国家农业农村部办公厅发出“农业农村部办公厅关于开展特色作物良种重大科研联合攻关工作的通知”，决定成立全国甘蔗良种重大科研联合攻关体。其总体思路是：在全国甘蔗良种联合攻关专家委员会组织指导下，以甘蔗生产需求为导向，集中全国的资源和力量，以有实力的育繁推一体化种子企业和科研机构、教学单位组成的攻关联合体为依托，创新任务统分结合、资源有条件共享、收益按比例分成、政府与企业共同投入的协作攻关机制，推进政产学研紧密结合，逐步构建商业化育种体系，搭建甘蔗种质资源发掘、新组合筛选、苗头品种测试和优良品种展示平台，鉴定创制一批满足目前和未来甘蔗育种需求的优异种质资源，选育一批性状优良、具有市场竞争力的绿色优良甘蔗新品种，提升种业自主创新能力，继续保持广西甘蔗育种全国领先的优势。联合攻关强调以培育高产高糖、抗逆性强、宿根性好的新一代优良品种为目标。

4.1 “十三五”末甘蔗良种联合攻关目标

4.1.1 引进、筛选、创制甘蔗优异种质资源90份

第一，引进国内外甘蔗品种和种质资源，筛选一批甘蔗优良种质，扩大甘蔗杂交育种亲本的遗传基础。

第二，加强野生甘蔗种质资源的收集、研究与利用，重点开展割手密、斑茅和河八王优异基因挖掘利用研究，获得创新性种质用于杂交育种。

4.1.2 优化甘蔗育种技术体系，选育高产高糖、抗逆性强、宿根性好的绿色甘蔗优良新品种9个

每年攻关联合体成员单位组配、鉴定新组合不少于1000个，每年从品比试验圃中筛选出30个左右综合性状优异的品系进入苗头品种测试，选育出新品种3个。三年共选育新品种9个，满足广西不同蔗区的品种需求。

4.1.3 累计推广甘蔗优良新品种400万亩以上

“双高”基地广西自育品种占60%以上，其他蔗区广西自育品种占40%以上，三年累计推广自育新品种400万亩以上。

4.2 攻关的主要任务

4.2.1 加强优异育种材料发掘与创新

加强国内外优异甘蔗种质资源的收集保护、鉴定评价，以及具有重要育种价值材料的发掘，规模化发掘一批含有高产、高糖、抗病抗逆、养分高效利用等优异基因资源。加强野生甘蔗种质资源的收集、研究与利用，获得可用于杂交育种的创新性种质。同时，深化种业基础理论研究与前沿育种技术创新，深入开展甘蔗种质演化规律、重要性状形成机理等基础理论研究，创新细胞工程和诱变育种、分子标记、基因编辑、转基因等前沿育种技术，构建育种信息库，聚合优异基因，创制新材料和新品种。

4.2.2 加强优异品系筛选

第一，研究建立一套高效的甘蔗花期调控及杂交的技术体系，提高甘蔗杂交制种效率。

第二，进一步完善甘蔗品种选育的程序包括组合评价方法，开展杂交后代的抗病性、抗虫性、抗旱性、耐寒性、氮磷高效利用和机械化生产适宜性等特性评价，加快培育绿色优良甘蔗新品种。

第三，开展针对高产高糖、抗病虫、抗除草剂、耐寒、耐旱和氮磷高效特定目标的甘蔗分子育种，选育优良甘蔗品系。

第四，开展分区育种，选育适宜不同区域生态特性的优异甘蔗新品种。

第五，立足当前生产实际，选育中大茎、脱叶性好、高产高糖的优良品种，满足当前以人工收获为主的生产模式。同时放眼未来，加强中小茎、宿根性好、高产高糖的品种选育，适应产业全程机械化发展。

4.2.3 加强苗头品种测试

每年选拔一批高产、高糖、抗逆、宿根性好、适合于机械化收获的苗头品种进行区试，从中选出表现优异的品系进行田间大面积测试，每年测试品种3～5个。

4.2.4 加强甘蔗高产高效绿色栽培配套关键技术研究

第一，研究不同区域、品种、土壤条件下甘蔗生产（含全程机械化作业）模式，形成一新四宿的技术体系和生产规程并进行生产性示范。

第二，开展蔗地地力培育和维持技术研究，评价不同间种和轮作方式、施肥方式的经济和生态效益，筛选和推广适合不同蔗区条件的、可大面积推广应用的技术模式。

4.2.5 加强甘蔗种苗产业化研究

第一，通过规模化的企业组织形式，以规范化的操作流程和现代化的技术设备以及先进的管理方式生产高品质的甘蔗种。

第二，通过市场化的营销、流通和专业化的服务，将优质和适合的品种以及解决方案提供给广大种植者。

第三，以糖厂需求为导向，促进种苗产业和制糖加工融合，同时以糖厂效益反哺为动力，促进育种再创新，形成甘蔗产业链、价值链和创新链的紧密衔接。

4.2.6 加强育种人才培养与信息交流

采取定人、定向、定点培训的方式，每年进行一次甘蔗商业化育种专题培训，为参加协作攻关的种子企业培养育种骨干人才，帮助企业提高自主品种创新能力。全面采集基础材料、品种筛选、品种测试、甘蔗育种进展等信息，建设信息共享的省级甘蔗育种数据库。

4.3 工作措施

搭建优异育种材料发掘与创新平台、优异组合筛选平台、苗头品种测试和优良品种展示平台，保证种质资源鉴定与深度评价、育种材料创制、优异组合筛选、苗头品种测试和新品种展示等攻关工作的顺利开展。

4.3.1 建立优异育种材料发掘与创新平台

依托攻关联合体单位，搭建优异育种材料发掘与创新平台，建立甘蔗种质资源重要性状规模化鉴评技术方法和标准，在南宁、扶绥、隆安、柳城（柳州）、兴宾（来宾）、田阳（百色）、宜州（河池）等代表性蔗区开展甘蔗种质资源规模化表型和基因型鉴定，筛选优异资源。

4.3.2 建立优异品系筛选平台

对联合攻关单位新配制的杂交组合进行鉴定与评价，每年鉴定新组合不少于1000个，筛选一批综合性状较优异的新品系。

4.3.3 建立苗头品种测试平台

在主产区由广西农科院甘蔗研究所、广西大学农学院、柳州市农科所、河池市农科所、百色市农科所、广西南亚所、东亚糖业、凤糖集团等企业和科研单位各建立1个20亩以上的苗头品种测试平台，开展以适合高产高糖、高抗性、强宿根性和机械化栽培适宜性的苗头品种测试，确定品种的生产价值和适宜种植区域，从中筛选出性状优良的苗头品系，争取每年每个生态区有3～5个苗头品系进入品种登记所需的“三性”试验。

4.3.4 建立优良新品种展示平台

以攻关联合体中的糖企为主体，在广西崇左、南宁、来宾、柳州、百色、河池等甘蔗主产区建立甘蔗优良新品种基地6～8个，集中展示甘蔗优良新品种及其配套的高产高效绿色栽培关键技术。

4.3.5 加快完善支持政策

研究建立甘蔗良种推广补贴政策，设定奖补标准，对达到一定推广面积的品种，给予相关育种单位和人员相应奖励。鼓励科研单位以技术、资产、人员入股方式，组建科研单位+专家技术人员+企业（制糖企业、社会化服务公司、种苗企业）+社会资本（风险投资、职业经理人）的混合所有制的种苗企业。构建以企业为主体的甘蔗脱毒健康种苗推广应用体系。

4.3.6 培育壮大甘蔗种业龙头企业

针对目前甘蔗种业企业规模不大、实力不强等现状，拟通过引进资本、整合项目等手段重点扶持一批种业龙头企业。支持龙头企业与甘蔗研究机构、制糖企业开展多种形式合作，鼓励育种专家在企业持股分红。

相信在国家农业农村部、广西区党委和政府的重视和大力支持下，通过全国甘蔗重大科研联合攻关，广西的甘蔗育种一定能够跃上一个新台阶，取得更大的成就。