甘蔗亲本农艺性状评价与分析

杨荣仲,周会,唐仕云,刘昔辉,段维兴,黄赞斌,黄海荣,经艳,桂意云

(1.广西农业科学院甘蔗研究所/农业农村部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室/广西甘蔗遗传改良重点实验室,南宁 530007;2.蔗糖产业省部共建协同创新中心,南宁 530004)

0 引言

亲本是甘蔗常规杂交育种的物质基础,优异甘蔗亲本的创制、发掘与利用是甘蔗育种取得突破性进展的重要保障。20世纪70年代利用‘CP49-50’与‘Co419’杂交选育的‘桂糖11号’实现了广西甘蔗主栽品种的第三次更新换代,本世纪初利用‘桂糖92-66’、‘新台糖22’和‘CP81-1254’等亲本杂交选育的‘桂糖42号’和‘桂柳05136’等甘蔗新品种,实现了广西甘蔗主栽品种的第五次更新换代[1],因此,分析评价甘蔗亲本,了解亲本的性状表现与遗传特点将有助于提高甘蔗育种效率。为有效利用甘蔗亲本,近年来国内外在甘蔗亲本的鉴定、农艺性状评价、遗传多样性、配合力与育种值等方面开展了大量研究,为甘蔗亲本选择与组合配制提供了有力的支持[2-3]。甘蔗亲本鉴定评价分析表明,美国甘蔗品种(系)普遍表现中小茎、早熟、高产、高糖、高抗等特点[4],国内自育亲本材料在产量性状方面表现较好[5]。农艺状评价分析发现蔗产量比品质具有更为丰富的遗传变异[6],品质性状遗传变异主要来自还原糖和甘蔗纤维分[7],蔗糖分具有较高的广义遗传力、早期变异系数更大且与年份不存在互作[8],干旱胁迫时蔗糖分的广义遗传力在0.64～0.89之间[9],农艺性状的广义遗传力在0.61～0.72之间,最高的为茎径,最低为株高,同时还对甘蔗种质的评价方法进行了有益的探索[10]。遗传多样性研究表明,粤糖系列甘蔗亲本平均多样性信息指数、基因多样性指数分别为0.782和0.438,遗传多样性水平较高[11];在国内甘蔗亲本中株高和茎径的遗传多样性指数最高,不同来源亲本中桂糖系列亲本遗传多样性最大[12],分子标记获得多样性更为丰富[13-14]。甘蔗家系研究发现性状的广义遗传力不同[16-17],亲本配合力(育种值)存在明显差异,不同生态区的适宜亲本有所不同[2-3,17-18];这些研究为甘蔗亲本有效利用,提高甘蔗常规育种效率提供了有力的帮助。然而,针对国内甘蔗主产蔗区广西,虽然选育的甘蔗新品种已实现了第五次更新换代;然而,在育种实际工作中仍面临着甘蔗育种水平如何进一步提升的问题[1],为了解广西甘蔗育种亲本现状,明确亲本性状表现、不同选育年代亲本性状变化规律、不同来源亲本性状特性和性状遗传特点,在广西农科院甘蔗研究所丁当试验基地对383个甘蔗亲本实施了两轮一年新植二年宿根评价试验,以期为广西甘蔗育种的亲本选配提供支持和帮助。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参试亲本383个,其中国内亲本274个,主要来自广西、广东、云南、台湾和福建等省区;国外亲本109个,主要来自美国、澳大利亚等国家;试验材料取自广西农业科学院甘蔗研究所种质资源圃,试验材料名称和其他信息详见表1和表7。

表1 参试甘蔗亲本选育年代及来源信息Table 1 Parent source and breeding period information of tested sugarcane parents

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计

试验在广西农业科学院甘蔗研究所丁当试验基地实施,共实施两轮试验。2017年试验设计为随机区组设计,2次重复,单行区,行长3.5 m,行宽1.26 m,人工收获后保留宿根2年(试验代号分别为2017P、2017F和2017S)。2018年试验设计为随机区组设计,3次重复,单行区,行长7 m,行宽1.26 m,机收后保留宿根2年(试验代号为2018P、2018F和2018S)。田间管理按常规育种进行。

1.2.2 测定项目及方法

参考杨荣仲等[19]的方法对试验调查甘蔗宿根发株数、株高、茎径和有效茎。2017新植试验分别于2018年2月,2018年11月,2019年11月、12月和2020年1月调查甘蔗田间锤度;2018新植试验分别于2018年11月,2019年11月、12月,2020年1月和2021年1月调查甘蔗田间锤度,并在2021年2月对2018S试验按谭芳等[20]的一次推算法进行甘蔗蔗糖分分析。按下述公式分别计算小区甘蔗产量和小区锤重(小区甘蔗产量和小区锤重在下文中简称甘蔗产量和锤重)。

1.3 统计分析

试验数据采用R软件的asreml、agricolae、psych程序包和DPS19.05进行分析。用线性混合模型对性状进行方差分解,建立最佳线性混合模型后,计算方差占比、广义遗传力[21]与预测值。为了解亲本性状是否受到选育年代和亲本来源影响,在性状最佳线性混合模型中,将选育年代和亲本来源分别作为随机因子进行分析,计算其概率和性状预测值。采用标准化、欧氏距离、类平均聚类法(UPGMA)进行亲本聚类分类。

2 结果与分析

2.1 甘蔗亲本农艺性状表现

甘蔗亲本田间农艺性状调查表明(表2),两轮试验相比较,2017试验的宿根发株数、有效茎、甘蔗产量和锤重都高于2018试验,茎径和株高则是2018试验略高于2017试验,锤度无差异,说明机收条件下的甘蔗亲本宿根发株数、有效茎、甘蔗产量和锤重均有下降。从性状变异系数看,变异最大的是宿根发株数,其值为64.1%,其次是锤重和甘蔗产量,变异系数分别为60.9%和60.1%;最低是锤度,变异系数为9.4%;次低是茎径,变异系数为10.5%;因此从育种选择角度看,锤度和茎径将是选择增益最小的性状。在两轮试验间,茎径、有效茎和锤度的变异系数相差较小,说明这些性状在试验间具有相对较好的一致性;宿根发株数、株高、甘蔗产量和锤重的变异系数相差略大,除2017年试验的宿根发株数的变异系数低于2018试验外,茎径、有效茎、株高、甘蔗产量和锤重则是2017试验略高于2018试验;表明在甘蔗机收条件下,除甘蔗宿根发株数外,其它性状的变异系数均将下降。说明甘蔗机收时不仅多数性状均值下降,其变异系数也将降低,将不利于甘蔗育种选择。

表2 甘蔗亲本农艺性状表现Table 2 Agronomic traits performance of sugarcane parents

2.2 性状方差占比与广义遗传力

2.2.1 不同时期性状方差占比与广义遗传力

不同时期调查数据分析显示,所有调查性状在亲本间均存在极显著差异。线性混合模型分解计算的亲本方差占比和广义遗传力在性状、作物季和试验间都有所不同(表3)。

表3 不同时期甘蔗亲本农艺性状方差占比与广义遗传力Table 3 Variance proportion and broad sense heritability of agronomic traits for sugarcane parents at different periods

从性状看,锤度、有效茎和茎径是亲本方差占比最大的三个性状,其方差占比分别为57.46%、51.85%和49.85%,表明近50%的变异来自亲本,说明这些性状不易受到试验环境影响,与性状田间表现一致;株高则是方差占比最低的性状仅为24.62%,超过75%的变异来自环境;甘蔗产量和锤重的方差占比分别为38.62%和37.94%,超过60%的变异来自环境,说明株高、甘蔗产量和锤重易受试验环境影响。在不同作物季间,新植、第一年宿根和第二年宿根的方差占比分别为46.20%、46.44%和43.15%,相差不大,但随着种植年限的延长,亲本方差占比呈现逐渐下降趋势,2018试验表现尤为明显。在两轮试验中,2017年试验的亲本平均方差占比为50.64%,高于2018年试验的39.60%,除个别性状某些年度,几乎均为2017年试验高于2018年试验。亲本方差占比分析表明,甘蔗亲本方差占比在机收条件下大多降低;茎径、有效茎和锤度是方差占比较为稳定的性状,不易受试验环境影响,而宿根发株数、株高、甘蔗产量和锤重的方差占比变化相对较大,易受试验环境影响。

广义遗传力计算表明(表3),锤度、茎径和有效茎是广义遗传力最高的三个性状,其值分别为0.77、0.73和0.71,属高遗传力性状;宿根发株数、甘蔗产量和锤重属中等偏高遗传力性状,其值分别为0.69、0.60和0.59,株高则是中等偏低遗传力性状,仅为0.45,是调查性状中广义遗传力最低的性状。在不同作物季间,新植、第一年宿根和第二年宿根的广义遗传力分别为0.68、0.67和0.64,随着种植年限的延长,广义遗传力有逐渐下降的趋势,2018年试验表明更为明显。在两轮试验间,2017年试验的广义遗传力为0.67,略高于2018试验的0.65,其中,2017试验宿根发株数、株高、有效茎、甘蔗产量和锤重的广义遗传力高于2018年试验,而茎径和锤度则是2018年试验高于2017年试验。广义遗传力分析表明甘蔗农艺性状的广义遗传力在作物季和试验间存在差异,锤度、茎径和有效茎属高遗传力性状,宿根发株数、甘蔗产量和锤重属中等偏高遗传力性状,株高属中等偏低遗传力性状。

2.2.2 农艺性状显著性影响因子

为更进一步了解甘蔗亲本农艺性状受到哪些因素影响,明确显著性影响因子,对试验数据联合分析并构建最佳线性混合模型。结果表明(表4)甘蔗亲本锤度、茎径、宿根发株数和有效茎的广义遗传力分别为0.87、0.83、0.81和0.79,属高遗传力性状;甘蔗产量和锤重广义遗传力分别为0.59和0.58,属中等遗传力性状;株高的广义遗传力为0.48,属中等偏低遗传力性状。与不同时期计算相比,茎径和宿根发株数联合计算的广义遗传力提高较多,提高了0.12;其次是锤度,提高了0.10;再次是株高和茎径,分别提高了0.06和0.03;甘蔗产量和锤重联合计算的广义遗传力则略有下降。说明对于甘蔗亲本农艺性状,遗传力相对较高的性状,多年多点试验将有利于提高广义遗传力,育种选择可靠性将增加。

显著影响因子查找发现,影响亲本农艺性状的显著影响因子和方差占比所显示的重要性均有所不同。在亲本、作物季、年度、试验和月份(仅限锤度)5个主效因子中,仅亲本对所有性状产生显著影响,其他主效因子仅对部分性状起显著作用;其中,年度对宿根发株数、茎径和锤度产生显著影响;作物季对茎径,试验对宿根发株数产生显著影响;月份对锤度的主效应不存在;重复对宿根发株数、株高和茎径产生显著影响。

所有互作因子中,仅6个一级互作对某些性状产生显著影响,没有更高级的互作显著存在。在6个显著一级互作中,亲本×试验对所有农艺性产生显著影响,说明虽然试验作为主效因子仅对宿根发株数产生显著影响,但将通过与亲本互作对调查的农艺产生显著影响,表明不同试验间的性状表现确实存在明显差异。另外,对亲本农艺性有重要影响的互作是亲本×作物季和作物季×年度,其中亲本×作物季对株高、有效茎和锤度产生显著影响,作物季×年度对有效茎、甘蔗产量和锤重产生显著影响。亲本×年度、亲本×月份和试验×月份3个互作仅对锤度存在显著影响,说明虽然月份对锤度的主效应不存在,但可通过2个一级互作对甘蔗锤度产生显著影响。

从性状看,锤度受到多达7个影响因子的显著影响,方差占比所显示的重要性发现,最重要的是亲本,其方差占比为37.58%,其次是年度和试验×月份,其方差占比分别为16.28%和10.47%,另外4个因子的方差占比均在6%以下;即使去除特有主效影响因子月份,锤度也是显著影响因子最多的性状之一。另外受到影响因子较多的性状是宿根发株数和茎径,均有5个显著影响因子;按重要性排序,宿根发株数分别受到亲本、亲本×试验、试验、年度和重复的显著影响,其中,亲本和亲本×试验的方差占比超过10%;茎径则受到亲本、重复、亲本×试验、年度和作物季影响,其中,亲本方差占比为40.93%,是调查性状中亲本方差占比最高的性状,重复方差占比也超过10%。株高和有效茎受到4个显著影响因子的影响,其中株高受到亲本×作物季、亲本×试验、亲本和重复的显著影响,方差占比超过10% 的仅有亲本×作物季、亲本×试验,亲本方差占比仅为7.78%,是调查性状中亲本方差占比最低的性状;甘蔗产量和锤重均受到亲本×试验、亲本和作物季×年度的显著影响,其方差占比均超过10%。从亲本方差占比与重要性排序看,茎径、锤度、宿根发株数和有效茎是亲本占比较高的性状,位居第一,其方差占比接近或超过30%,属高遗传力性状;甘蔗产量和锤重的亲本方差占位居第二,比位居第一的亲本×试验低约9%,属中等遗传力性状;株高的亲本方差占比位居第三,较位居第一的亲本×作物季低28.58%,属中等偏低遗传力性状;因此,亲本的方差占比和重要性排序与遗传力高低存在明显的联系,与受到的显著影响因子多少关系不大。

显著性因子查找分析表明,性状遗传力的高低与亲本方差占比和重要性排序有关,与显著性影响因子多少关系不大。在亲本、作物季、年度、试验和月份5个主效因子,仅亲本对所有性状产生显著影响,作物季、年度、试验对部分性状产生显著影响,月份主效应不存在;在互作因子中,存在6个一级互作显著项,其中亲本×试验对所有性状产生显著影响,主效应不存在的月份将通过亲本×月份和试验×月份对锤度产生显著影响。

2.3 选育年代对甘蔗亲本性状的影响

将选育年代作为随机因子计算的概率表明(表5),株高、有效茎、锤度和甘蔗产量显著或极显著地受到了选育年代的影响,而宿根发株数、茎径和锤重则不受选育年代的显著影响。

表5 不同选育年代亲本的性状预测值与方差占比Table 5 Parents predicted trait value and variance proportion in different breeding period

锤度是受选育年代影响最大的性状,其选育年代的方差占比为13.88%;从计算的不同年代锤度预测值看,从50年代到00年代,亲本的甘蔗锤度都在不断地提高,是7个性状中唯一获得不断改进的性状;按照其上升趋势,亲本的甘蔗锤度应还有上升空间。第二个明显受到年代影响的性状是有效茎,其选育年代方差占比为3.97%;然而,分析其性状预测值发现,从30年代到70年代,甘蔗有效茎在波动中略有下降,从70年代到00年代则逐渐下降,其中00年代亲本有效茎是所有选育年代中最少的;表明在广西的生态环境中,甘蔗亲本有效茎不足将制约其甘蔗产量提高。株高是第三个明显受到选育年代影响的性状,其选育年代方差占比为3.96%;分析预测值发现,从30年代到70年代,甘蔗亲本的株高几乎没有变化,从70年代到00年代则呈下降趋势。甘蔗产量是受选育年代明显影响的第四个性状,其选育年代方差占比为1.12%;从预测值看,在30年代到70年代,甘蔗产量存在波动但变化不明显,而从70年到00年代甘蔗产量呈现逐渐下降的趋势,刚好与锤度的不断上升趋势形成明显的相反变化。正因锤度与甘蔗产量的相反变化趋势,导致锤重在不同年代没有显著差异。选育年代对茎径没有影响,其方差不存在;从育种角度看,这是合理的;在特定的育种环境中,适应甘蔗生产需求的甘蔗新品种的茎径变化相对较小。令人意外的是甘蔗宿根发株数,经过长达80年的选择改良,代表甘蔗宿根性的重要性状-宿根发株数没有显著提高,说明在将来育种工作中应注重甘蔗宿根性选择。

选育年代分析表明,甘蔗亲本宿根发株数、茎径和锤重不受选育年代影响;株高和有效茎从70年代至00年代呈现下降的趋势,导致甘蔗产量同样呈现下降趋势;锤度是分析性状中唯一从50年代以来随着选育年代递增而呈现上升的性状。

2.4 亲本来源对性状的影响

甘蔗亲本性状明显受到了亲本来源影响(表6),根据模型中亲本来源概率,宿根发株数、茎径、有效茎和锤度极显著地受到了亲本来源的影响,而株高、甘蔗产量和锤重没有受到显著影响。从方差占比看,茎径是不同亲本来源差异最大的性状,其方差占比为9.86%;预测值分析表明,Ho亲本和CP亲本的茎径较小,为10类亲本来源中茎径最小的两类亲本;茎径最大的则是国外其他亲本,其次是桂糖、台糖和福农亲本;粤糖亲本为国内育种机构中茎径最小的亲本,可能与测试亲本中拥有较多创新种质有关。有效茎也明显受亲本源影响,其方差占比为8.17%;有效茎最多的是粤糖亲本,明显较其他来源亲本多,其次是Ho亲本;而台糖和桂糖则是有效茎最少的两类亲本。第三个明显受亲本来源影响的是锤度,方差占比为3.12%;Ho和福农是锤度最高的两类亲本,台糖、桂糖和国外其他亲本的锤度也相对较高,国内其他亲本和粤糖亲本则相对较低,粤糖亲本锤度较低,可能与早期亲本较多和崖城亲本有关。宿根发株数同样明显受亲本源影响,方差占比为1.17%;粤糖、Ho和CP是宿根发株最多的三类亲本,云南亲本也有较多的宿根发株数;桂糖和台糖则是宿根发株数最少的两类亲本。

表6 不同亲本来源性状预测值与方差占比Table 6 Parents predicted trait value and variance proportion from different source

亲本来源分析表明,不同来源亲本的性状表现存在明显差异。桂糖亲本和台糖亲本具有宿根发株数少、有效茎少、锤度较高的特点,粤糖亲本具有宿根发株数多、有效茎多的特点,CP和Ho亲本具有宿根发株数相对较多、有效茎较多、茎径小和锤度高的特点。

2.5 甘蔗亲本聚类分类

用亲本甘蔗锤度和甘蔗产量预测值聚类分类发现(表7),在测试的383个亲本中,主要为高糖中产类亲本,共234个,占试验亲本的61.1%;较高糖较高产类亲本70个,占18.3%;中糖低产类亲本59个,占15.4%;较低糖高产类亲本9个,占2.3%;低糖类亲本11个,占2.3%,低糖类亲本的显著特点是锤度都比较低,而甘蔗产量则相差较大,其中甘蔗产量最低的‘YYR2’位居所有测试亲本的倒数第七,而甘蔗产量最高的‘CP72-1210’则位居第15位。

表7 亲本锤度和甘蔗产量聚类分类结果Table 7 Cluster classification of brix and cane yield in the parents

从分类结果看,测试亲本中以高糖中产类和较高糖较高产类为主,占测试亲本的79.4%,基本上与育种杂交利用结果一致。但是,低糖类中亲本中出现了‘CP72-1210’,锤度预测值为16.2,蔗糖分为11.8%,确属低糖亲本。然而,在甘蔗育种中‘CP72-1210’则作为高糖亲本利用,出现这种差异可能主要与感染黄点病有关。

为进一步了解高产高糖亲本情况,分析58个甘蔗产量高于50 kg甘蔗亲本发现,锤度超过21的亲本有10个,分别为‘YC64-389’、‘YT89-240’、‘LCP85-384’、‘YT70-129’、‘MT78-8’、‘GT03-3005’、‘YZ68-154’、‘YC98-8’、‘GF98-296’和‘YT76-329’,其锤度分别位居测试亲本的15、24、25、26、27、29、34、41、62和64位;近年来育种的利用表明,仅‘YT89-240’、‘GF98-296’相对较好,其他亲本则较少利用,说明优良高产亲本较少。在锤度高于21.5的32个亲本中,甘蔗产量超过50 kg的仅有‘YT89-240’、‘LCP85-384’、‘YC64-389’、‘MT78-8’、‘GT03-3005’和‘YT70-129’,除‘YT89-240’外,其他亲本利用较少;甘蔗产量40 kg～50 kg的亲本有‘GT92-66’、‘CP01-1391’、‘GT09-98’、‘CP98-1209’、‘GT07-645’、‘GT05-1212’、‘CP01-1372’、‘GT02-192’、‘YYe07-70’、‘GT02-210’、‘GT28’和‘GT04-1001’,近年来杂交利用较多的有‘GT92-66’、‘GT09-98’、‘GT05-1212’、‘GT28’和‘GT04-1001’,育种成效较好的有‘GT92-66’、‘GT28’(GT00-122))和‘YT89-240’,‘GT05-1212’、‘GT04-1001’的利用效果还需进一步验证。说明在高锤度亲本中,甘蔗产量高的优良亲本较少;利用效果较好的是甘蔗产量相对较好的亲本[1,22]。

甘蔗亲本锤度预测值与蔗糖分相关分析表明,锤度与蔗糖分检测中的蔗汁锤度、蔗汁糖分和甘蔗蔗糖分的相关性较高,其相关系数值分别为0.76、0.71和0.69,说明田间测定的甘蔗锤度能反应甘蔗亲本蔗糖分实际状况。在测试亲本中,甘蔗蔗糖分高于17.5%的有16个亲本,分别为‘YZ65-490’、‘GT36’、‘GT19B’、‘CP78-1628B’、‘CP01-1372’、‘GT05-827’、‘NYT25’、‘GT28’、‘GT92-66’、‘GY9’、‘GT03-3005’、‘NEW5’、‘LCP85-384’、‘GT03-2114’、‘GT40’和‘ROC22’,另有17个亲本的蔗糖分在17.0%至17.5%之间,分别为‘YYe07-70’、‘CP01-2459’、‘CZ88-598’、‘HoCP01-564’、‘CP81-1302’、‘CP00-2459’、‘GT08-1180’、‘ZJ57-32’、‘YT89-240’、‘GT04-1001’、‘CP81-1204’、‘YT81-3259’、‘YT70-129’、‘GT02-192’、‘YZ06-281’、‘GT03-596’和‘GT02-342’;在这33个高糖亲本中,近期育种效果较好的有‘ROC22’、‘NYT25(ROC25)’、‘GT92-66’、‘YT89-240’和‘GT28’[1.22],约为高糖亲本的15%,说明目前优良高糖亲本不足。

亲本聚类分析表明,测试亲本以高糖中产类和较高糖较高产类为主,从育种利用效果看,优良高糖高产亲本不足,约有15%的亲本育种利用效果较好。

3 讨论

3.1 甘蔗亲本评价

通过数据分析发现优良高产高糖亲本明显不足。在甘蔗育种中,利用效果好的亲本多数为高糖中产类亲本,如‘ROC22’、‘NYT25’、‘GT92-66’、‘YT89-240’和‘GT28’等;甚至一些低产类亲本,如‘ROC1’、‘CP94-1100’等,在甘蔗育种中也获得了较好的利用效果。按照田间锤度表现,‘GT02-902’和‘YYe07-70’可以列入甘蔗杂交圃进行试用,不过它们的甘蔗产量相对较低,其中,‘YYe07-70’位居测试亲本的170位,‘GT02-902’则位居倒数第12位。多数甘蔗高产高糖亲本不能成为优良亲本,可能与甘蔗遗传组成较为复杂有关,如果亲本优良性状的遗传构成以非加性遗传为主,则优良性状将无法有效地传递给后代。因此,在甘蔗育种中,亲本评价常以亲本杂交后代表现为主要依据,即通过后代评价亲本,亲本田间表现评价为辅,这种评价方式不仅增加了甘蔗亲本评价的工作难度,而且需要在育种工作中长期坚持。

3.2 选育年代与亲本来源对甘蔗性状的影响

通过数据分析证明蔗亲本性状表现明显受到了选育年代和亲本来源的双重影响。从选育年代看,甘蔗锤度是唯一随选育年代递增而不断提高的性状;除茎径外,甘蔗产量及甘蔗产量相关性状有效茎和株高则呈现相反的下降趋势,让我们从另一个角度看到近几十年甘蔗育种的进展状况,说明提高甘蔗产量应是将来必须重视的一项工作。宿根性是甘蔗育种的重要目标性状之一,尤其是宜机化品种选育,然而该性状广义遗传力较低,杂交后代的选择效率不高[16]。亲本评价进一步证实,经过长期选择,代表宿根性的宿根发株数并没有显著提高,说明在将来育种工作中应加强这方面的工作,尤其是宜机化甘蔗品种选育。国外育种实践证明通过种质创新利用甘蔗割手密强宿根是一个有效的突破方向[23]。

不同亲本来源的性状表明存在显著差异,利用家系评价结果结合亲本来源特点,将有助于提高甘蔗亲本利用效率。目前广西主要利用桂糖亲本和台糖亲本,它们都具有宿根发株少、有效茎少、锤度较高的特点,针对提高甘蔗产量和宿根性的要求,应针对性地选用宿根发株数多、有效茎多、甘蔗糖分适中的亲本进行组合配制。

3.3 甘蔗性状遗传力与环境

广义遗传力分析表明除株高、甘蔗产量和锤重外,其它性状均属高遗传力性状;遗传力高低排序与赵勇等研究结果基本一致[10]。然而,将亲本试验与家系试验比较发现[15],两者间存在一定差异;其中,差异较大的是甘蔗有效茎和株高,家系试验时均属中等偏高遗传力性状,亲本试验时甘蔗有效茎属高遗传力性状,株高属中等偏低遗传力性状;因此,用亲本评价结果去选择杂交后代将造成不良影响。广西生态环境中的家系有效茎表现明显不同于国内其他蔗区[15],因此,应重视甘蔗有效茎选择以适应宜机化品种选育需求。

蔗糖分或锤度属高遗传力性状,本质上受环境影响相对较小,方差分析也表明其变异主要来源是亲本,说明蔗糖分确属亲本固有特性。然而在育种实践中发现,云南蔗区的高糖或特高糖品系到广西后,其高糖特性表现并不突出;同时广西特高糖亲本,如‘GT02-901’,在云南高糖表现不突出[8],说明广西蔗区的生态环境与云南蔗区的生态环境存在明显差异。在糖分积累期间,云南不同年度环境变化相对较小,因此蔗糖分与年度的互作不存在[8];广西不同年度的环境变化相对大,在秋季和冬季可能因是否出现干旱胁迫,导致蔗糖分出现明显变化;我们的数据分析证实锤度在年度间存在显著差异,亲本×年度互作对锤度产生了显著影响。因此,应该注意这种变化对广西甘蔗高糖育种带来的影响;在明确广西蔗区糖分积累期间生态环境变化类型的基础上,注意选育与其相适应的甘蔗高糖材料。

4 结论

甘蔗亲本评价分析表明机收对甘蔗亲本农艺性状表现带来不良影响,不仅性状均值、变异系数下降,同时亲本方差占比下降。锤度、茎径和有效茎属高遗传力性状,宿根发株数、甘蔗产量和锤重属中等偏高遗传力性状,株高属中等偏低遗传力性状;多年多点试验对高遗传力性状的广义遗传力提升较多。亲本性状表现受到多种因素及互作的显著影响,仅亲本和亲本×试验对所有性状产生显著影响。选育年代对甘蔗株高、有效茎、锤度和甘蔗产量产生显著影响,亲本来源对甘蔗宿根发株数、茎径、有效茎和锤度产生显著影响。测试亲本中以高糖中产类亲本和较高糖较高产类亲本为主;育种利用效果较好的是高糖中产类亲本。在广西将来育种工作中,需加强蔗糖分适中的甘蔗高产亲本和适应广西生态环境的高糖亲本选育。