经济遗传值在甘蔗选育种应用研究系列（Ⅵ）甘蔗第九轮国家区域试验品种评价

赵新旺，黄潮华，黄国强，徐良年，邓祖湖

（1.福建农林大学国家甘蔗工程技术研究中心/农业农村部甘蔗生物学与遗传育种重点实验室，福州 350002；2.广西大学广西蔗糖产业协同创新中心，南宁 530004）

0 引言

甘蔗是最重要的糖料作物之一，也是重要的可再生能源作物。甘蔗产业的可持续发展直接关系着我国的食糖安全、边疆民族地区的社会与经济稳定和乡村振兴。新品种是甘蔗产业中最基础，也是最重要的核心技术。2017 年国家颁布实施《非主要农作物品种登记办法》，甘蔗被列为第一批29 种非主要农作物之一，采用品种登记制度[1]。鉴于对新品种客观、全面评价的需要，国家糖料体系甘蔗育种研发室联合各试验站与全国各甘蔗育种单位进行甘蔗联合区试，为甘蔗新品种利用前景、适应性和布局提供基础数据。

甘蔗品种区域试验是评价品种稳产性、丰产性和适应性的重要手段，也是品种鉴定推广、合理布局的重要依据。对参加区试的品种进行客观、综合评价更是育种工作的重要环节。甘蔗区试中，对各农艺性状、品质性状、抗病虫害性及环境适应性进行全面的鉴定，考察蔗茎产量、甘蔗蔗糖分、有效茎、株高、锤度和甘蔗纤维分等多个性状，这些性状之间本身存在复杂的交互关系，但用单个性状无法对品种进行客观、全面的评价。随着育种科学的发展和工业效率的提高需求，育种者需要对甘蔗品种进行综合、直观、高效的评价。

经济遗传值（EGV）是在遗传值的基础上，结合各性状的经济权重发展起来的一种评价甘蔗品种、品系、亲本及家系等材料的方法[2]。其最先在澳大利亚广泛应用，并且效果良好，以此为指导选育的诸多新品种颇受工农界认可和欢迎。在我国，邓祖湖等[3]介绍了经济育种值在甘蔗中的应用前景，描述了各性状的经济权重及经济育种值的估算方法。徐良年[4-7]等分别对不同甘蔗亲本、家系、适宜机械化生产的家系和品种（系）进行筛选与评价，为我国甘蔗材料评价和育种选择提供了一定的思路。此外，海南育种场对我国甘蔗育种常用亲本及杂交组合、‘崖城’系列甘蔗亲本及组合、含‘斑茅’血缘的甘蔗亲本及组合经济育种值进行评价分析，筛选出易获得高经济效益的亲本、组合及特异种质[8-10]。杨昆等利用云南18家糖企数据对云南甘蔗经济权重进行了分析，构建了相关性状经济权重模型，为云南甘蔗品种选育和推广提供参考[11]。这些研究说明了经济育种值能够对甘蔗亲本、组合、品种（系）等进行高效、客观的评价，为甘蔗育种及特殊基因型材料的应用提供了理论依据，但在品种区域试验中的应用尚未见报道。

本研究利用R 软件的混合线性模型对国家甘蔗第九轮区试参试品种的经济遗传值进行分析，采用花叶病和黑穗病抗性鉴定结果对经济遗传值进行修正，对第九轮区试材料进行综合评价，以期为我国甘蔗新品种选育、区域试验及甘蔗新品种综合评价的改进提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

参试材料为来源于全国各育种单位提供的10 个甘蔗品种及两个对照品种（表1），其中广东2 个为‘粤甘40’（后更名为‘粤糖05-267’）和‘粤甘42’（后更名为‘粤糖05-541’）；福建3 个为‘福农1110’（后更名为‘福农41号’）、‘福农0335’（后更名为‘福农42号’）和‘闽糖01-77’；广西1个为‘柳城05-136’；云南4个为‘云蔗05-49’、‘云蔗06-80’、‘云瑞06-189’和‘德蔗03-83’；对照为‘新台糖22号’（CK1）和‘新台糖16号’（CK2）。

表1 第九轮国家区域试验参试品种及来源Table 1 Varieties and sources of the ninth national regional test

承试单位为我国华南蔗区5 省14个试点，其中福建省2个试点，广东省2个试点，广西壮族自治区5个试点，云南省4个试点，海南省1个试点。甘蔗抗性测定由农业部甘蔗及制品质检中心负责。参试品种采用完全随机区组排列，3次重复。行距1.2 m，种植密度为9.75万芽/hm2～11.25万芽/hm2，小区面积不小于33.3 m2。试验分为2新1宿进行，其中2012年、2013年2年新植，2013年1年宿根。其他田间管理按常规方式进行。

1.2 试验数据采集

1.2.1 性状调查

产量性状调查：12月中旬理论估产后，各试点应在收获前进行实收测产。方法：每个小区将中间1 行全部收获进行称重实收，测量实收甘蔗样点面积，计数砍收样点内有效茎数，按以下公式计算样点的有效茎数。

有效茎数（条/hm2）=[样点有效茎数（条）/样点面积（m2）]×1 000

样点单产（kg/hm2）=样点产量（kg）/样点有效株数（条）×有效茎数（条/hm2）

（1）甘蔗蔗糖分和甘蔗纤维分：从11月15日开始至翌年3月15日止，每一个月在取样区取6 条有代表性的蔗茎化验甘蔗蔗糖分和甘蔗纤维分；（2）含糖量：根据各小区平均蔗产量和平均甘蔗蔗糖分计算含糖量。

1.2.2 校正性状的调查

本研究采用品种抗花叶病性和抗黑穗病性作为校正性状。采用人工接种方法对各品种的抗花叶病性和抗黑穗病性进行鉴定，花叶病为甘蔗花叶病毒（SCMV）、甘蔗线条花叶病毒（SCSMV）、高粱花叶病毒（SrMV）混合接种；黑穗病为混合生理小种浸种。依据徐良年等[7]的校正性状的标准记载数据。

1.2.3 经济遗传值的估算及校正

借鉴澳大利亚甘蔗育种经验，选用蔗产量（Cane yield,CY）、甘蔗蔗糖分（Sugar content,SC）和甘蔗纤维分（Fiber content,Fbr）按选择指数权重的方法计算经济遗传值。再利用花叶病、黑穗病抗性结果对EGV 进行校正。经济遗传值估算模型为：

其中，EGV为经济遗传值，Gi为性状i的遗传值，Wi为性状i的经济权重。遗传值估算参考徐良年等[4]。权重估算的基础数值及校正表值参考徐良年等[7]。

1.3 数据统计与分析

采用Excel2016及R软件进行经济遗传值的估算和统计矫正。

2 结果与分析

2.1 各品种蔗茎产量表现

以各品种的蔗茎产量均值表现为准进行评价。以‘新台糖22 号’为对照（CK1），蔗茎产量表现为增产的品种有‘德蔗03-83’和‘福农1110’，其中‘德蔗03-83’增产10.89%；以‘新台糖16号’为对照（CK2），蔗茎产量表现为增产的品种有‘云蔗06-80’、‘粤甘42 号’、‘粤甘40 号’、‘闽糖01-77’、‘柳城05-136’、‘福农1110’、‘福农0335’和‘德蔗03-83’，其中‘德蔗03-83’增产23.83%，‘福农1110’增产14.93%，‘福农0335’增产10.27%，‘柳城05-136’增产8.59%，‘粤甘42号’增产8.12%，‘云蔗06-80’增产4.07%（表2）。

表2 参试品种的性状表现Table 2 Performance of the tested varieties

2.2 各品种的含糖量表现

以各品种的含糖量均值表现进行评价。以‘新台糖22 号’为对照（CK1），含糖量表现为增产的品种有：‘福农1110’增产7.60%，‘福农0335’增产3.15%，‘德蔗03-83’增产2.37%，‘柳城05-136’增产1.65%；以‘新台糖16 号’为对照（CK2），含糖量表现为增产的品种有‘福农1110’增产18.00%，‘福农0335’增产13.13%，‘德蔗03-83’增产12.26%，‘柳城05-136’增产11.48%，‘云蔗06-80’增产4.87%、‘粤甘42 号’增产4.25%，‘闽糖01-77’和‘粤甘40号’分别增产0.39%、0.16%（表2）。

2.3 各品种的甘蔗纤维分含量表现

在以往国内甘蔗品种研究中，很少有评价纤维分含量的，但甘蔗纤维分不仅是对品种抗性有关的性状，也是一个很重要的经济性状，对整个产业也产生效益。以各品种的纤维分含量均值表现进行评价，以‘新台糖22 号’为对照（CK1），纤维分含量表现较对照高的品种有：‘粤甘42 号’、‘粤甘40 号’、‘闽糖01-77’、‘福农1110’、‘福农0335’，但与对照间均未达到显著差异；以‘新台糖16 号’为对照（CK2），纤维分含量表现较对照高的品种有‘福农1110’和‘福农0335’，均未到到显著水准（表2）。

2.4 各品种的抗病性

采用人工接种鉴定方法，对甘蔗花叶病、黑穗病进行鉴定。结果（表3）表明：花叶病抗性方面，‘德蔗03-83’表现为免疫，抗病等级为1级；‘闽糖01-77’、‘粤甘42 号’、‘云瑞06-189’及‘云蔗06-80’表现为高抗，抗病等级为2；‘福农0335’、‘福农1110’、‘柳城05-136’、‘粤甘40 号’表现为中抗，抗病等级为3 级；‘云蔗05-49’表现为感病，抗病等级为4 级。黑穗病抗性方面，‘福农0335’和‘云蔗06-80’表现为高抗，抗病等级为1级；‘福农1110’和‘云瑞06-189’表现为抗，抗病等级为3级；‘柳城05-136’、‘闽糖01-77’、‘粤甘40号’、‘云蔗05-49’表现为中抗，抗病等级为5 级；‘德蔗03-83’表现为感病，抗病等级为6 级，‘粤甘42 号’表现感病，抗病等级为7级。

表3 参试品种的抗病性Table 3 The disease resistance performance of tested varieties

2.5 各品种经济遗传值

以三大经济性状为基础估算经济遗传值，以花叶病抗性和黑穗病抗性作为校正，最终获得各品种实际经济遗传值。结果（表4）表明，‘福农1110’和‘柳城05-136’表现最佳，分别为165.86 元和145.24元；‘闽糖01-77’和‘德蔗03-83’表现较好，分别为57.27元和36.88元；其余品种均表现为负。

3 讨论与结论

本研究利用经济遗传值对甘蔗第九轮国家区试品种进行了评价，筛选出‘福农1110’、‘柳城05-136’、‘闽糖01-77’和‘德蔗03-83’4 个品种经济遗传值为正，表现为增加经济收益，其中‘福农1110’和‘柳城05-136’表现突出，分别为165.86 元和145.24 元。若以蔗茎产量为准，超过双对照的品种有‘德蔗03-83’和‘福农1110’；超过‘新台糖16号’但低于‘新台糖22 号’的有‘云蔗06-80’、‘粤甘42 号’、‘粤甘40 号’、‘闽糖01-77’、‘柳城05-136’和‘福农0335’。以含糖量为准，超过双对照的品种为‘福农1110’、‘福农0335’、‘德蔗03-83’和‘柳城05-136’；超过‘新台糖16号’但低于‘新台糖22号’的品种有‘云蔗06-80’、‘粤甘42号’、‘粤甘40 号’和‘闽糖01-77’。经济遗传值的评价结果与产量评价结果基本一致。经济遗传值评价结果与含糖量性状评价结果基本相符，不同的是利用经济遗传值评价的结果只有一种，直接对准产业最终产值，省去了中间诸多繁琐环节，且消除了由于对照种不同造成的干扰和混乱，对品种的评价简单明了，提高了整个产业运行工作效率。因此认为，经济遗传值可以做为甘蔗品种的评价指标。

食糖是我国重要的战略物资，我国耕地面积有限，加之近年来其他作物的竞争，甘蔗种植面积逐年缩小。因此，创制推广应用优良品种，提高甘蔗单产、含糖量及出糖率等成为育种重点工作，也是保证我国食糖安全最有效、最经济安全的途径。截至目前，我国甘蔗品种区域试验仍然是以性状表现为基准进行评价，各性状相对独立，很难对一个品种进行准确、一致的评价。本研究利用经济遗传值对第九轮国家甘蔗区域试验进行评价，其结果在一定程度上与表型性状评价相符，但从结果的差异可以看出来，主要是由于更测重了糖分和抗性方面而引起的，而这正是制糖企业在品种推广中所最为重视的。评价较好的两个甘蔗品种‘福农1110’（‘福农41号’）和‘柳城05-136’，后续的推广面积也相对较大，对我国甘蔗品种的更替起到了一定推动作用。这说明，经济遗传值评价在甘蔗品种区域试验中具有一定潜力。

蔗糖产业是一个动态过程，从品种选择、栽培种植到收获加工、出厂销售等每一个环节都不是固定不变的，新的目标对性状的权重值也产生新的要求。因此，在保持性状权重相对稳定的同时，需要根据不同目标适当调整权重，保证准确评价，合理布局，达到效益最大化。