灌溉與干旱條件下甘蔗工農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析與品種抗旱性評(píng)價(jià)

趙俊，白亞?wèn)|，趙興東，楊麗華，盧順才，李秀梅，馬云飛，李梅會(huì)，王少河，范源洪

(1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所，云南 開(kāi)遠(yuǎn) 661699；2.云南省甘蔗遺傳改良重點(diǎn)試驗(yàn)室，云南 開(kāi)遠(yuǎn) 661699；3.云南省元江縣經(jīng)濟(jì)作物工作站，云南 元江 653300)

灌溉與干旱條件下甘蔗工農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析與品種抗旱性評(píng)價(jià)

趙俊1,2，白亞?wèn)|3，趙興東3，楊麗華3，盧順才3，李秀梅3，馬云飛3，李梅會(huì)3，王少河3，范源洪2*

(1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所，云南 開(kāi)遠(yuǎn) 661699；2.云南省甘蔗遺傳改良重點(diǎn)試驗(yàn)室，云南 開(kāi)遠(yuǎn) 661699；3.云南省元江縣經(jīng)濟(jì)作物工作站，云南 元江 653300)

以8個(gè)云蔗(CYZ06–407、CYZ05–226、CYZ04–622、CYZ04–724、CYZ03–258、CYZ03–103、CYZ02–588、CYZ01–1413)，3個(gè)新臺(tái)糖系列(ROC22、ROC16、ROC10)，2個(gè)粵糖系列(CYT93–159、CYT00–236)，1個(gè)桂糖品種(CGT11)，1個(gè)古巴引進(jìn)品種(C266–70)等甘蔗品種為材料，設(shè)自然降雨(干旱)、正常灌水(灌溉)2個(gè)處理，通過(guò)測(cè)定蔗產(chǎn)量、株高、莖徑、單莖重、有效莖、糖產(chǎn)量、蔗糖分、錘度、簡(jiǎn)純度、纖維分10個(gè)工、農(nóng)藝性狀指標(biāo)，采用抗旱指數(shù)(DRI)、相關(guān)分析、主成分分析和聚類分析方法，研究干旱、灌溉條件下甘蔗工、農(nóng)藝性狀間的相關(guān)性，并對(duì)參試品種的抗旱性、抗旱類型進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)與劃分。結(jié)果表明：干旱、灌溉條件下，糖產(chǎn)量與蔗產(chǎn)量、有效莖呈極顯著正相關(guān)，與單莖重呈顯著正相關(guān)；干旱條件下，糖產(chǎn)量與株高呈極顯著正相關(guān)；灌溉條件下，糖產(chǎn)量與蔗糖分呈極顯著正相關(guān)，與纖維分呈極顯著負(fù)相關(guān)；參試品種10個(gè)工、農(nóng)藝性狀抗旱指數(shù)的主成分析將10個(gè)指標(biāo)簡(jiǎn)化為產(chǎn)量因子、糖分因子、單株因子和品質(zhì)因子4個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率為86.287%；基于主成分分析結(jié)果，對(duì)參試品種抗旱性進(jìn)行聚類分析，將其劃分為5個(gè)類群，C266–70抗旱性突出，CYZ03–258、CYZ04–622抗旱性強(qiáng)，ROC22、CGT11抗旱性較強(qiáng)，CYT00–236、CYZ03–103、CYZ04–724、CYZ02–588、CYZ05–226、ROC16抗旱性中等，CYZ01–1413、CYT93–159、CYZ06–407、ROC10抗旱性較弱。

甘蔗；抗旱性；抗旱指數(shù)；相關(guān)分析；主成分分析；聚類分析

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干旱是影響農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的一個(gè)重要逆境因子，其對(duì)農(nóng)業(yè)造成的損失在所有非生物脅迫中占首位[1]。甘蔗是中國(guó)主要糖料作物，蔗糖產(chǎn)量占中國(guó)食糖總產(chǎn)的90%以上[2]。水是甘蔗生產(chǎn)極其重要的因素，約30%的甘蔗產(chǎn)量取決于合適的水分供應(yīng)[3]。近年來(lái)，中國(guó)甘蔗生產(chǎn)逐漸向缺水無(wú)灌溉條件的山地、旱坡地發(fā)展，旱地甘蔗種植面積約占甘蔗種植總面積的80%左右[4–6]。開(kāi)展甘蔗抗旱性研究，培育篩選抗旱性強(qiáng)、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的甘蔗新品種，增強(qiáng)旱地甘蔗水分利用效率，提高甘蔗單產(chǎn)，已成為甘蔗育種、蔗糖產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要內(nèi)容。

作物抗旱性是一個(gè)受多基因控制，與外界環(huán)境息息相關(guān)的，復(fù)雜的數(shù)量性狀[7–9]。國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者從質(zhì)膜透性、丙二醛含量、株高傷害率、葉片保水率、葉片相對(duì)含水量、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度等生理生化指標(biāo)[10–12]、光合指標(biāo)[13–14]對(duì)甘蔗抗旱性鑒定指標(biāo)選擇與評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了研究。王尊欣等[15]，蘭靖等[16]采用模糊隸屬度函數(shù)、主成分分析、系統(tǒng)聚類等統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)甘蔗的形態(tài)指標(biāo)及生理指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，并用于甘蔗品種抗旱性評(píng)價(jià)。作物對(duì)干旱的適應(yīng)性、抗逆性最終要體現(xiàn)在產(chǎn)量上，干旱脅迫下產(chǎn)量和減產(chǎn)程度是抗旱性評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，能直接反映品種的經(jīng)濟(jì)性能，為甘蔗抗旱育種提供簡(jiǎn)單直觀的選擇依據(jù)[17]，因此，本研究在田間自然條件下，從與蔗糖產(chǎn)量密切相關(guān)的糖產(chǎn)量、蔗產(chǎn)量、單莖重、株高、蔗糖分等10個(gè)工、農(nóng)藝性狀入手，研究干旱、灌溉條件下各性狀指標(biāo)間的相互制約與協(xié)同關(guān)系，以10個(gè)工、農(nóng)藝性狀抗旱指數(shù)(drought resistant index，DRI)作為抗旱性鑒定主要參數(shù)，結(jié)合主成分聚類分析方法，對(duì)甘蔗品種抗旱性、抗旱類型進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)與劃分，以期為抗旱甘蔗品種選育及生產(chǎn)應(yīng)用提供參考。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)在云南省玉溪市元江縣進(jìn)行。元江縣位于云南省中南部，地處低緯高原的紅河流域，平均氣溫23.8 ℃，終年無(wú)霜，年均降水量788 mm，年降水量少，蒸發(fā)量大，冬春干旱風(fēng)大，夏秋多雨濕潤(rùn)，干濕季明顯。采用Vantage Pro2電子氣象站對(duì)試驗(yàn)區(qū)降水量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。2013年2月至2014年2月試驗(yàn)區(qū)甘蔗全生育期降水量468.8 mm，降水主要集中在2013年5—9月，5—9月每月的降水量分別為69.8、98.6、86.0、133.2和72.0 mm。

2 材料與方法

2.1 材料

云蔗系列品種8個(gè)：CYZ06–407、CYZ05–226、CYZ04–622、CYZ04–724、CYZ03–258、CYZ03–103、CYZ02–588、CYZ01–1413?；浱窍盗衅贩N2個(gè)：CYT93–159、CYT00–236。桂糖系列品種(CGT11)、古巴引進(jìn)品種(C266–70)各1個(gè)。以抗旱性較強(qiáng)的ROC22、抗旱性一般的ROC16、抗旱性較弱的ROC10作為對(duì)照品種。參試品種均由國(guó)家農(nóng)作物種質(zhì)資源平臺(tái)提供。

主要儀器設(shè)備：Vantage Pro2電子氣象站(Davis Instruments公司，美國(guó))；N-1a手持折射計(jì)(ATAGO公司，日本)；AUTOP880旋光儀(Rudolph公司，美國(guó))；TJ-305壓榨機(jī)(潮州市農(nóng)機(jī)廠，中國(guó))；CS1014烘箱(重慶試驗(yàn)設(shè)備廠，中國(guó))。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2013—2014年進(jìn)行，設(shè)自然干旱、灌溉2個(gè)處理，分別以Ya和Ym表示。小區(qū)面積32 m2，4行區(qū)，行長(zhǎng)8 m，行距1 m。3次重復(fù)。下芽量為60 000雙芽/hm2。干旱處理在自然條件下生長(zhǎng)，自然降水是干旱處理水分的唯一補(bǔ)水來(lái)源。灌溉處理在2013年2— 4月干旱季節(jié)遇旱灌水，分別于2月5日、3月20日、4月27日進(jìn)行灌水處理，5月自然降雨來(lái)臨后停止灌水。常規(guī)管理。

2.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

2.3.1 甘蔗工、農(nóng)藝性狀指標(biāo)的測(cè)定

于2013年12月甘蔗成熟后，每個(gè)甘蔗品種隨機(jī)選擇10株，測(cè)量株高、莖徑及錘度；選取各小區(qū)中間2行調(diào)查甘蔗有效莖數(shù)，測(cè)算單位面積有效莖數(shù)；每小區(qū)隨機(jī)取蔗莖3根測(cè)單莖重，并采用一次旋光法檢測(cè)蔗糖分、簡(jiǎn)純度、纖維分；于2014年2月甘蔗收砍，對(duì)各小區(qū)進(jìn)行實(shí)收甘蔗測(cè)產(chǎn)，算單位面積蔗產(chǎn)量。甘蔗品質(zhì)(蔗糖分、簡(jiǎn)純度、纖維分等)由云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所檢測(cè)中心測(cè)定。單位面積糖產(chǎn)量為單位面積的蔗產(chǎn)量與蔗糖分之積。

2.3.2 抗旱指數(shù)的估算

參照文獻(xiàn)[18–20]的方法，對(duì)與蔗糖產(chǎn)量關(guān)系密切的蔗產(chǎn)量、株高、莖徑、有效莖、單莖重、糖產(chǎn)量、錘度、蔗糖分、簡(jiǎn)純度、纖維分共10個(gè)工、農(nóng)藝指標(biāo)進(jìn)行抗旱指數(shù)估算，用于參試品種抗旱性評(píng)價(jià)及抗旱類型劃分。各性狀的抗旱系數(shù)(DC)為干旱處理下相應(yīng)性狀的值與灌溉處理下相應(yīng)性狀的值之比；各性狀的抗旱指數(shù)(DRI)為干旱處理下相應(yīng)性狀的值與相應(yīng)性狀的抗旱系數(shù)之積與干旱處理下參試品種相應(yīng)性狀的平均值之比。

2.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分別對(duì)干旱、灌溉條件下各性狀平均值、差值等進(jìn)行計(jì)算，對(duì)參試品種各性狀抗旱指數(shù)進(jìn)行估算；利用SPSS 18.0分析軟件對(duì)錘度、蔗糖分、簡(jiǎn)純度、纖維分4個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行反正弦轉(zhuǎn)換后，分別對(duì)灌溉、干旱條件下10個(gè)性狀指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析；以10個(gè)工、農(nóng)藝性狀抗旱指數(shù)為參數(shù)進(jìn)行主成分分析，根據(jù)主成分得分，采用NTSYSPC 2.1和非加權(quán)配對(duì)算術(shù)平均法(UPGMA)對(duì)參試品種進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 干旱、灌溉處理下供試甘蔗品種的工、農(nóng)藝性狀分析

從農(nóng)藝性狀及其差值表(表1)可以看出，2個(gè)處理之間莖徑、有效莖2個(gè)性狀的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，2個(gè)處理的蔗產(chǎn)量、株高、單莖重3個(gè)性狀的差異達(dá)極顯著水平，其中，干旱處理的株高比灌溉處理的株高矮75 cm。參試品種中，蔗產(chǎn)量差值最小的品種是CYZ04–724，其次為CYZ03–258，差值最大的品種為C266–70；株高差值最大的品種是CYZ04–622，其次CYZ03–258、ROC16；單莖重差值最小的品種是ROC22、CYZ05–226，差值最大的品種是CYZ03–258。

表1 供試材料干旱、灌溉處理下的農(nóng)藝性狀及其差值Table 1 The differences of agronomic traits in 15 sugarcane varieties under drought and irrigated conditions

表1(續(xù))

從2個(gè)處理的工藝性狀及其差值表(表2)可以看出，糖產(chǎn)量、蔗糖分、錘度、簡(jiǎn)純度、纖維分5個(gè)工藝性狀處理間差異極顯著。2個(gè)處理間的庶糖分除ROC16品種外，其余品種均表現(xiàn)為灌溉處理的高于干旱處理的；參試品種中，糖產(chǎn)量差值最小的品種是CYZ04–724，其次為CYZ03–258、CYZ04–622；錘度差值最小的品種是CYZ05–226，差值最大的品種是ROC10；簡(jiǎn)純度差值最小的品種是CYZ05–226，其次是CYZ06–407。

表2 供試材料干旱、灌溉處理下的工藝性狀及其差值Table 2 The differences of quality traits in 15 sugarcane varieties under drought and irrigated conditions

3.2 干旱、灌溉處理下工、農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析

干旱、灌溉處理10個(gè)工、農(nóng)藝性狀相關(guān)分析(表3)表明：干旱處理的糖產(chǎn)量分別與蔗產(chǎn)量、株高、有效莖3個(gè)性狀呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)值分別為0.932、0.448、0.475，糖產(chǎn)量與單莖重呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.345；蔗糖分與錘度、簡(jiǎn)純度呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.866、0.603；株高、莖徑、有效莖是甘蔗產(chǎn)量構(gòu)成最直觀的3個(gè)因素，干旱條件下，蔗產(chǎn)量與株高、單莖重、有效莖3個(gè)性狀呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.592、0.409、0.406。單莖重分別與株高、莖徑呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.718、0.445。

灌溉處理下糖產(chǎn)量與蔗產(chǎn)量、有效莖2個(gè)性狀呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.950、0.560；糖產(chǎn)量與單莖重、蔗糖分2個(gè)性狀呈顯著正相關(guān)，與纖維分呈顯著負(fù)相關(guān)。蔗產(chǎn)量分別與有效莖、單莖重、株高3個(gè)性狀呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.539、0.429、0.381。單莖重與株高呈極顯著正相關(guān)，與莖徑呈顯著正相關(guān)。蔗糖分與錘度、簡(jiǎn)純度呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.865、0.493；與纖維分呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為–0.464。

表3 干旱、灌溉處理下工、農(nóng)藝性狀間的相關(guān)系數(shù)Table 3 The correlation of 10 agronomic and quality traits under drought and irrigation conditions

3.3 供試甘蔗工、農(nóng)藝性狀的抗旱指數(shù)分析

參試品種10個(gè)工、農(nóng)藝性狀的抗旱指數(shù)結(jié)果(表4)表明，10個(gè)考察性狀抗旱指數(shù)由高到低依次為有效莖、蔗產(chǎn)量、糖產(chǎn)量、單莖重、株高、纖維分、莖徑、蔗糖分、錘度、簡(jiǎn)純度，其中，有效莖、蔗產(chǎn)量、糖產(chǎn)量、單莖重、株高5個(gè)性狀指標(biāo)變異系數(shù)較大，為19.929%～34.174%，說(shuō)明不同品種不同性狀間的抗旱性存在明顯差異，如CYZ03–258的蔗產(chǎn)量、糖產(chǎn)量抗旱性最強(qiáng)，抗旱指數(shù)分別達(dá)1.038、0.818，ROC10蔗產(chǎn)量及糖產(chǎn)量的抗旱性最弱，抗旱指數(shù)僅為0.359、0.298；株高抗旱指數(shù)最大的品種為C266–70，最小的品種為CYZ01–1413；莖重抗旱指數(shù)最大的品種是ROC22，最小的品種是CYZ02–588；有效莖抗旱指數(shù)最大的品種為CYZ02–588，最小的品種為CGT11。簡(jiǎn)純度、錘度、蔗糖分抗旱指數(shù)的變異系數(shù)較小，抗旱指數(shù)分別為0.835～1.113、0.786～1.069、0.883～1.041。

表4 15個(gè)品種10個(gè)工、農(nóng)藝性狀的抗旱指數(shù)(DRI)Table 4 The drought resistant index(DRI) of 10 agronomic and quality traits in 15 sugarcane varieties

3.4 10個(gè)工、農(nóng)藝性狀的主成分分析

相同性狀不同品種間的抗旱性存在差異，同一品種不同性狀間抗旱性表現(xiàn)也并不相同，若僅采用蔗產(chǎn)量或糖產(chǎn)量等某單一性狀對(duì)品種抗旱性進(jìn)行評(píng)價(jià)，則不能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)出各個(gè)參試甘蔗品種的抗旱性，因此，本試驗(yàn)以15個(gè)參試品種10個(gè)工、農(nóng)藝性狀抗旱指數(shù)為參數(shù)進(jìn)行主成分分析，按特征根大于1作為納入標(biāo)準(zhǔn)[21–22]，提取前4個(gè)主成分作進(jìn)一步分析，即產(chǎn)量因子、糖分因子、單株因子與品質(zhì)因子，4個(gè)主成分分別反映了全部信息的32.458%、24.441%、17.848%和11.540%，累計(jì)貢獻(xiàn)率為86.287%(表5)。

表5 主成分載荷矩陣及方差貢獻(xiàn)率Table 5 The factor loading matrix of principal component and cumulative contribution rate

3.5 供試甘蔗品種抗旱性的聚類分析

基于主成分分析結(jié)果，以參試品種前4個(gè)主成分得分為指標(biāo)，采用非加權(quán)配對(duì)算術(shù)平均法(UPGMA)進(jìn)行聚類(圖1)，將1參試品種在歐氏距離為2.250處劃分5類，其中Ⅰ類抗旱型1個(gè)，Ⅱ類抗旱型2個(gè)，Ⅲ類抗旱型2個(gè)，Ⅳ類抗旱型6個(gè)，Ⅴ類抗旱型4個(gè)。

從圖1、表4可以看出，C266–70抗旱類型自成一類，其株高、單莖重、蔗產(chǎn)量、糖產(chǎn)量4個(gè)產(chǎn)量性狀抗旱指數(shù)較大，分別排第1、2、5、7位，說(shuō)明該品種干旱、灌溉條件下，產(chǎn)量性狀、單株性狀得到較好兼顧，抗旱性能突出；Ⅱ類包含2個(gè)品種(CYZ03–258、CYZ04–622)，其蔗產(chǎn)量、糖產(chǎn)量、株高性狀的抗旱表現(xiàn)優(yōu)良，單莖重、莖徑性狀的抗旱表現(xiàn)一般，抗旱性綜合表現(xiàn)強(qiáng)；Ⅲ類(ROC22和CGT11號(hào))，表現(xiàn)為單株性狀如株高、莖徑、單莖重等性狀抗旱性能突出，抗旱指數(shù)較高，但糖產(chǎn)量、蔗產(chǎn)量的抗旱性表現(xiàn)一般，抗旱性綜合表現(xiàn)較強(qiáng)；Ⅳ類包括6個(gè)品種(CYT00–236、CYZ03–103、CYZ04–724、CYZ02–588、CYZ05–226與ROC16)，其糖產(chǎn)量、蔗產(chǎn)量、單莖重、株高等性狀抗旱指數(shù)處于中間水平，抗旱性能綜合表現(xiàn)一般；V類包括4個(gè)品種(CYZ01–1413、CYZ06–407、CYT93–159與ROC10)，其蔗產(chǎn)量、糖產(chǎn)量、株高抗旱指數(shù)處于中下水平，抗旱性能較弱。

圖1 15個(gè)甘蔗品種抗旱性的聚類結(jié)果Fig.1 System clustering graph of 15 sugarcane varieties on drought resistance

4 結(jié)論與討論

株高、莖徑是反映甘蔗生長(zhǎng)狀態(tài)的重要因子，充裕的水分可促進(jìn)甘蔗植株的生長(zhǎng)[23–24]。韋漢文等認(rèn)為，甘蔗苗期干旱的影響效應(yīng)具有后續(xù)性，干旱對(duì)甘蔗株高的影響比莖徑更大[25]；黎煥光等[26]研究發(fā)現(xiàn)甘蔗成熟期蔗地灌水會(huì)導(dǎo)致甘蔗糖分明顯下降；陸國(guó)盈等[27]，韓世健等[28]研究認(rèn)為甘蔗伸長(zhǎng)期受旱不僅會(huì)導(dǎo)致蔗株變矮，產(chǎn)量降低，還會(huì)導(dǎo)致甘蔗工藝品質(zhì)變劣，蔗糖分降低。本研究中，干旱脅迫蔗、糖產(chǎn)量減產(chǎn)顯著，單莖重明顯下降，而株高變矮是單莖重下降、甘蔗減產(chǎn)的重要因素，與對(duì)另一產(chǎn)量形成因素莖徑的影響相比，干旱對(duì)株高的影響程度更大，但是品種間差別較大；其次，由于苗期受旱，加之苗期干旱影響的后續(xù)效應(yīng)，干旱處理出苗慢，苗期進(jìn)入伸長(zhǎng)期所需時(shí)間較長(zhǎng)，雨季來(lái)臨后甘蔗伸長(zhǎng)期利用自然降雨的時(shí)效性與灌溉處理相比較短，抑制了甘蔗的生長(zhǎng)與成熟，甘蔗品質(zhì)變差，從而導(dǎo)致干旱處理蔗糖分低于灌溉處理。

株高、莖徑、單莖重、有效莖、蔗糖分是影響蔗、糖產(chǎn)量的重要指標(biāo)，與品種的蔗、糖產(chǎn)量高低關(guān)系密切[21–22]。本研究結(jié)果表明，干旱、灌溉條件下性狀間的關(guān)聯(lián)性存在差異。干旱條件下，糖產(chǎn)量與蔗產(chǎn)量、有效莖、單莖重之間的相關(guān)性與灌溉條件下相同，呈極顯著或顯著正相關(guān)關(guān)系；干旱條件下，糖產(chǎn)量與株高呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，而灌溉條件下其相關(guān)性不顯著；干旱條件下，糖產(chǎn)量與纖維分、蔗糖分相關(guān)性不顯著，而灌溉條件下分別表現(xiàn)為顯著負(fù)相關(guān)、顯著正相關(guān)；蔗糖分與纖維分在灌溉條件下呈極顯著負(fù)相關(guān)，干旱條件下相關(guān)性不顯著。性狀間的相關(guān)系數(shù)反映了性狀間的關(guān)聯(lián)性，蔗、糖產(chǎn)量與其他性狀關(guān)聯(lián)大小可指導(dǎo)品種選育。不同甘蔗品種產(chǎn)量性狀在灌溉、干旱條件下差異較大，抗旱指數(shù)也存在明顯差異，說(shuō)明不同品種抗旱性不同，不同性狀間的相關(guān)性在灌溉和干旱條件下也有差別，甘蔗抗旱育種要在蔗、糖產(chǎn)量高的同時(shí)還要選擇穩(wěn)產(chǎn)性好的品種。在選擇過(guò)程中要選擇灌溉、干旱條件下產(chǎn)量性狀差異小，抗旱指數(shù)大的品種，同時(shí)注意對(duì)甘蔗株高指標(biāo)的評(píng)價(jià)，篩選株高適中或較高、抗倒性好的品種。

甘蔗抗旱性是一個(gè)受多因素影響、復(fù)雜的數(shù)量性狀，不同基因型甘蔗品種對(duì)干旱的敏感程度、體內(nèi)生理差異，表現(xiàn)出的抗逆性不同，抗旱性評(píng)價(jià)指標(biāo)較多，各指標(biāo)在抗旱性評(píng)價(jià)中的作用、重要性亦不同[10–17]?？购抵笖?shù)是衡量干旱脅迫下產(chǎn)量變幅的基礎(chǔ)上考慮旱地產(chǎn)量，可直接應(yīng)用于生產(chǎn)的抗旱性鑒定指標(biāo)[18–20]，是評(píng)價(jià)品種抗旱性同時(shí)兼顧豐產(chǎn)性的重要指標(biāo)。大量研究表明，用單一指標(biāo)評(píng)價(jià)作物抗旱性存在片面性，難以全面準(zhǔn)確反映品種抗旱性強(qiáng)弱[13–17,29–32]。本研究基于甘蔗品種的蔗產(chǎn)量、糖產(chǎn)量、株高、莖徑、有效莖、單莖重、錘度、蔗糖分、簡(jiǎn)純度、纖維分等性狀抗旱指數(shù)，采用主成分分析、聚類分析方法對(duì)甘蔗品種抗旱性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)與抗旱類型劃分，不僅能消除單一指標(biāo)評(píng)價(jià)的片面性，在考慮各指標(biāo)間內(nèi)在聯(lián)系的同時(shí)克服了信息的重疊與指標(biāo)的相關(guān)性，使各品種間抗旱性的差異具有可比性，評(píng)價(jià)結(jié)果合理可靠。

本研究運(yùn)用主成分分析方法將糖產(chǎn)量、蔗產(chǎn)量、株高、莖徑、蔗糖分等10個(gè)抗旱指標(biāo)歸納為4個(gè)主成分，基于主成分分析結(jié)果，對(duì)15個(gè)參試品種抗旱性進(jìn)行聚類分析，將其劃分為5個(gè)抗旱類群，其中C266–70抗旱性突出，CYZ03–258、CYZ04–622抗旱性強(qiáng)，ROC22、CGT11抗旱性較強(qiáng)，CYT00–236、CYZ03–103、CYZ04–724、CYZ02–588、CYZ05–226、ROC16抗旱性中等，CYZ01–1413、CYT93–159、CYZ06–407、ROC10抗旱性較弱。

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責(zé)任編輯：尹小紅

英文編輯：梁 和

Drought resistance evaluation and correlation analysis of agronomic and quality traits of sugarcane under irrigated and rain-fed conditions

Zhao Jun1,2, Bai Yadong3, Zhao Xingdong3, Yang Lihua3, Lu Shuncai3, Li Xiumei3, Ma Yunfei3, Li Meihui3, Wang Shaohe3, Fan Yuanhong2*
(1.Sugarcane Research Institute, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Kaiyuan, Yunnan 661699, China; 2.Yunnan Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement, Kaiyuan, Yunnan 661699, China; 3.Industrial Crops Institute, Yuanjiang County of Yunnan province, Yuanjiang, Yunnan 653300, China)

15 sugarcane genotypes，which 8 from Yunnan (CYZ06–407, CYZ05–226, CYZ04–622, CYZ04–724, CYZ03–258, CYZ03–103, CYZ02–588 and CYZ01–1413), 3 from Taiwan(ROC22, ROC16 and ROC10), 2 from Guangdong (CYT93–159 and CYT00–236), 1 from Guangxi (CGT11)and 1 from Cuba(C266–70), were used as materials. 2 Treatments of irrigated and rain-fed conditions were designed and 10 agronomic and quality traits including cane yield, stalk height, stalk diameter, stalk weight, number of millable stalk, sugar yield, sucrose content, brix, simplepurity and fiber content were measured during maturity under irrigated and rain–fed conditions. Drought resistance index (DRI), correlation analysis, principal component analysis and clustering analysis were used to study the correlation of agronomic and quality traits of sugarcane and evaluate the drought resistance and classify drought resistance type. The result showed that sugar yield was closely linked to cane yield (P＜0.01), number of millable stalks (P＜0.01) and stalk weight (P＜0.05) under both conditions. Significantly positive correlation (P＜0.01) was found between sugar yield and stalk height under the rain–fed condition. Sugar yield was significantly positively related to sucrose content (P＜0.05), but was significantly negatively related to fiber content (P＜0.05) under irrigation conditions. 10 traits of agronomic and quality were simplified into 4 principal elements by principal component analysis, which provided 86.287% contribution. Based on the results of principal component, the drought resistance of 15 sugarcane genotypes were grouped into 5 clusters： super strong (C266–70), stronger(CYZ03–258 and CYZ04–622), strong(CGT11 and ROC22), medium (CYT00–236, CYZ03–103, CYZ04–724, CYZ02–588, CYZ05–226 and ROC16) and weak( CYZ01–1413, CYT93–159, CYZ06–407 and ROC10 ).

sugarcane; drought resistance; drought resistance index; correlation analysis; principal component analysis; clustering analysis

S566.1

A

1007-1032(2016)06-0579-08

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10.3969/j.issn.1008–0864.2007.01.001．

2016–04–14

2016–10–15

云南省高端科技人才引進(jìn)計(jì)劃項(xiàng)目(2012HA001)；云南省甘蔗遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題基金項(xiàng)目(2015DG015)；云南省委組織部海外高層次人才引進(jìn)計(jì)劃項(xiàng)目；云南省甘蔗產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)

趙俊(1981—)，男，云南瀘西人，副研究員，主要從事甘蔗遺傳育種研究，junzhao_ky@126.com；*通信作者，范源洪，研究員，主要從事甘蔗種質(zhì)資源研究，fyhysri@vip.sohu.com