2010—2020年我國(guó)育成甘蔗新品種的親本分析

陳俊呂，張垂明，周峰，胡后祥，邱永生，謝源，王勤南

（1.廣州甘蔗糖業(yè)研究所海南甘蔗育種場(chǎng)，海南三亞 572025；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部廣東甘蔗種質(zhì)資源與利用科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，海南三亞 572025；3.福建農(nóng)林大學(xué)國(guó)家甘蔗工程技術(shù)研究中心，福州 350002）

0 引言

甘蔗（Saccharumspp.hybrids）是一種高生物量的多年生C4作物，可利用它生產(chǎn)食糖和乙醇，還可以進(jìn)一步有效地開發(fā)利用其副產(chǎn)物，如用蔗渣燃燒發(fā)電和生產(chǎn)紙漿等[1-2]。甘蔗是世界上主要的糖料作物，甘蔗糖分別占世界和我國(guó)食糖總量的80%[3]和90%[4-5]。甘蔗為異源多倍體，其全基因組大小約為10 Gb，重復(fù)區(qū)域高達(dá)50%，遺傳背景復(fù)雜[6-8]。利用優(yōu)良品種的選育和推廣是推動(dòng)甘蔗產(chǎn)業(yè)發(fā)展最經(jīng)濟(jì)有效的措施之一[9-10]，而親本材料是選育優(yōu)良甘蔗品種的物質(zhì)基礎(chǔ)，沒有好的親本材料就無法進(jìn)行優(yōu)良品種選育[11]。沒有親本材料的創(chuàng)新，更難以選育出突破性的品種。甘蔗品種改良過程就是通過親本材料的不斷更新，使栽培品種的生產(chǎn)性能逐代得到改進(jìn)，產(chǎn)量和質(zhì)量逐代得到提高。從50 年代開始，廣東省科學(xué)院生物工程研究所海南甘蔗育種場(chǎng)注重甘蔗親本材料的篩選，組織大量的科技人員對(duì)國(guó)內(nèi)外引進(jìn)的1 000多份親本材料進(jìn)行篩選，包括種性研究、花期調(diào)控、工農(nóng)藝性調(diào)查等，初步篩選出如‘CP72-120’、‘新臺(tái)糖1 號(hào)’、‘粵農(nóng)73-204’、‘湛蔗74-141’、‘科5’、‘CP84-1198’、‘CP57-614’、‘Co1001’和‘CP49-50’等一批甘蔗優(yōu)異親本，該批優(yōu)異親本已選育出一大批甘蔗優(yōu)良新品種。同時(shí)，在種質(zhì)資源創(chuàng)新利用方面也取得了一些突破，利用當(dāng)?shù)兀ㄑ鲁牵┮吧N與‘Badila’等甘蔗熱帶種進(jìn)行遠(yuǎn)緣雜交，創(chuàng)制一批含野生種‘割手密’血緣的親本，已被成功用作常用雜交親本，如‘崖城71-374’、‘崖城84-125’和‘崖城84-153’等，至今利用該批親本已選育出40多個(gè)品種通過審定，并在全國(guó)各蔗區(qū)推廣種植[12]。通過遠(yuǎn)緣雜交技術(shù)將‘斑茅’的抗逆性和強(qiáng)宿根性基因?qū)氲皆耘喾N中，成功獲得‘斑茅’F1[13]，并不斷回交已選育出含‘斑茅’血緣的‘崖城07-71’、‘崖城06-140’等優(yōu)異親本并已釋放給全國(guó)各育種單位雜交利用及研究?！鲁恰盗袆?chuàng)新親本除在甘蔗雜交育種廣泛用于生產(chǎn)性雜交外，還為科研院所在甘蔗遺傳學(xué)、細(xì)胞學(xué)等方面的研究提供了寶貴的研究材料。

創(chuàng)制親本的數(shù)量和質(zhì)量很大程度上影響著甘蔗選育種的效率。一個(gè)優(yōu)良親本對(duì)優(yōu)良品種選育的作用舉足輕重，其效益是難以估量的。我國(guó)臺(tái)灣糖業(yè)公司屏東甘蔗育種站自1946 年選出含‘大莖野生種’血緣的‘PT43-52’以來，至今已育出數(shù)十個(gè)含該親本血緣的‘臺(tái)糖’和‘新臺(tái)糖’系列的著名品種，如‘臺(tái)糖141’、‘臺(tái)糖146’、‘臺(tái)糖152’、‘臺(tái)糖172’、‘新臺(tái)糖1 號(hào)’、‘新臺(tái)糖5 號(hào)’、‘新臺(tái)糖10 號(hào)’、‘新臺(tái)糖16 號(hào)’、‘新臺(tái)糖22號(hào)’等，其中，‘新臺(tái)糖10號(hào)’、‘新臺(tái)糖16號(hào)’、‘新臺(tái)糖22 號(hào)’是我國(guó)蔗區(qū)的主要栽培品種，對(duì)我國(guó)蔗糖業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響[14-15]。因而，一個(gè)優(yōu)異親本遠(yuǎn)比一個(gè)良種重要。早在19 世紀(jì)，JESWEIT 等人將熱帶種和‘割手密’天然雜交種‘Kassoer’進(jìn)行高貴化育種，育成抗萎枯病的高產(chǎn)高糖品種‘POJ2878’，成為世界性的優(yōu)良品種和最優(yōu)異的親本，大大促進(jìn)了世界甘蔗育種的發(fā)展[16]。1912 年BARBER 進(jìn)行‘Vellai’（熱帶種）與印度細(xì)莖野生種的雜交，選育出適應(yīng)于印度亞熱帶環(huán)境條件種植的F1代品種，繼而與印度種雜交，育成具有3 個(gè)種血緣的一系列‘Co’型品種，已經(jīng)成為世界上多個(gè)國(guó)家甘蔗育種的重要親本。本研究以我國(guó)甘蔗雜交選育出的新品種為調(diào)查對(duì)象，對(duì)其親本的選育效果進(jìn)行分析，以期為甘蔗育種的雜交組合選配及雜交利用提供參考，為進(jìn)一步研究甘蔗品種改良奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 育成育種親系材料收集

根據(jù)種子管理部門發(fā)布的品種審（鑒、認(rèn)）定信息和中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部政務(wù)服務(wù)平臺(tái)非主要農(nóng)作物品種登記公布信息，收集到我國(guó)2010—2020 年通過省級(jí)以上審（鑒、認(rèn)）定或農(nóng)業(yè)農(nóng)村部登記的97 個(gè)甘蔗新品種（表1）。品種親系資料主要依據(jù)《中國(guó)大陸甘蔗種質(zhì)資源保育名錄》和有關(guān)資料[17-19]進(jìn)行收集整理。

表1 2010—2020 期間國(guó)內(nèi)育成甘蔗品種及其親系Table 1 The cultivars developed during 2010-2020 and their parentage

續(xù)表1 Continued Table 1

1.2 數(shù)據(jù)處理

利用廣東省科學(xué)院生物工程研究所海南甘蔗育種場(chǎng)種質(zhì)資源數(shù)字化管理系統(tǒng)V1.0（以Microsoft Access為數(shù)據(jù)庫平臺(tái)）建立品種親系查詢系統(tǒng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 育成品種親本使用情況

育成的97個(gè)品種中共使用79個(gè)親本（表2）。按使用次數(shù)統(tǒng)計(jì)，在總共196次親本使用中，使用頻率最高的親本是‘新臺(tái)糖22號(hào)’，直接作親本次數(shù)達(dá)18次（其中作母本3 次，作父本15次），占比9.18%。使用頻率排在第二的是‘新臺(tái)糖25號(hào)’，直接作親本次數(shù)達(dá)13 次（其中作母本10 次，作父本3次），占比6.63%。使用頻率排在第三直接作親本次數(shù)達(dá)10 次的有3 個(gè)，分別為‘新臺(tái)糖10 號(hào)’（其中作母本3 次，作父本7 次）、‘CP84-1198’（其中作母本2 次，作父本8 次）、‘粵糖85-177’（其中作母本8 次，作父本2 次），占比均為5.10%。79個(gè)親本中有31個(gè)親本育成品種超過2個(gè)，占比39.24%。

表2 我國(guó)2010—2020 年自育甘蔗品種的親本使用次數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 2 Hybridization times of parental clones that generated cultivars in China from 2010 to 2020

續(xù)表2 Continued Table 2

2.2 育成品種親本作父母本效果評(píng)價(jià)

使用親本中有20 個(gè)親本選育出品種超過3 個(gè)，占比25.32%。其中，作母本效果好于作父本的有10 個(gè)親本，特別是‘湛蔗92-126’、‘云蔗94-343’、‘粵糖92-1287’作父本未選出品種；作父本效果好于作母本的有9個(gè)親本，特別是‘崖城84-125’作母本未選出品種；‘CP72-1210’作母本和作父本各選出2個(gè)新品種。

2.3 育成品種不同來源親本分析

對(duì)育成的97 個(gè)品種中使用的79個(gè)親本進(jìn)行不同來源分析（表3），其中利用‘粵糖’育成甘蔗新品種達(dá)62個(gè)，占比31.63%，排名第一，可見‘粵糖’或‘粵農(nóng)’系列作為親本育成品種效果顯著；‘新臺(tái)糖’系列育成甘蔗新品種達(dá)58 個(gè)，占比29.59%，排名第第二；國(guó)外系列親本包括‘CP’系列、‘HoCP’系列、‘Q’系列、‘QS’系列和‘K’系列等，作為親本育成新品種達(dá)40 個(gè)，占比20.41%，排名第三；‘桂糖’系列作親本育成甘蔗新品種達(dá)13 個(gè)，占比6.63%；云蔗系列包括‘云瑞’等作為親本育成新品種達(dá)12 個(gè)，占比6.12%；其他系列包括‘福農(nóng)’、‘閩糖’、‘贛蔗’和‘梁河’等作為親本育成新品種11個(gè)，占比5.61%。

表3 不同來源親本育成新品種統(tǒng)計(jì)Table 3 Summary of various sources of parental clones for sugarcane cultivars developed in China

2.4 創(chuàng)新親本利用情況分析

‘崖城’系列親本是海南甘蔗育種場(chǎng)利用當(dāng)?shù)兀ㄑ鲁牵┮吧崤c‘Badila’等甘蔗熱帶種進(jìn)行遠(yuǎn)緣雜交，創(chuàng)制的一批含新血緣‘海島’型親本，具有抗旱、抗逆、耐貧瘠、抗病性強(qiáng)、光合速率高、遺傳配合力強(qiáng)等特性[20]。使用9個(gè)含本土‘割手密’血緣的‘崖城’系列作親本，育成品種達(dá)19個(gè)，占比9.69%（表3）?？梢姡收嵋吧N本土‘割手密’的開發(fā)利用和擴(kuò)大遺傳基礎(chǔ)方面在我國(guó)甘蔗雜交育種中起著越來越重要的作用。

3 討論與結(jié)論

（1）對(duì)育成97 個(gè)品種中的親本進(jìn)行分析，‘粵糖’系列、‘新臺(tái)糖’系列和國(guó)外引進(jìn)材料（主要是‘CP’系列和‘HoCP’系列）作親本選育出優(yōu)異品種數(shù)最多[21]，特別是‘新臺(tái)糖22 號(hào)’、‘新臺(tái)糖25 號(hào)’、‘新臺(tái)糖10 號(hào)’、‘CP84-1198’和‘粵糖85-177’作親本育成品種排在前三名，表明‘粵糖’系列、‘新臺(tái)糖’系列和國(guó)外引進(jìn)材料作親本對(duì)我國(guó)甘蔗新品種選育成效顯著。

（2）使用9 個(gè)含本土‘割手密’血緣的‘崖城’系列作親本育成品種達(dá)19 個(gè)，占比9.69%?？梢?，甘蔗野生種本土‘割手密’的開發(fā)利用和擴(kuò)大遺傳基礎(chǔ)方面在我國(guó)甘蔗雜交育種中起著越來越重要的作用。

（3）關(guān)于親本利用的一些看法：要成功利用一個(gè)親本不易，要有充分評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)后再做雜交；組合選配親本并不是越多越好，要注重親本不同結(jié)構(gòu)類型的搭配，包括高產(chǎn)型、高糖型、抗旱型、耐寒型、強(qiáng)宿根型和抗各種病害型等各類親本比例的合理搭配；親本評(píng)價(jià)信息相當(dāng)重要，越多越好，并要有具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來支撐，包括系譜血緣、產(chǎn)量、糖分、宿根性，特別是抗病性、抗逆性等。

（4）一個(gè)優(yōu)異親本可培育一批優(yōu)良品種，選親本比選品種重要，難度也更大。因此，在加強(qiáng)甘蔗新品種選育的同時(shí)，要擴(kuò)大種質(zhì)資源的利用范圍，注重優(yōu)良親本的選育和更新，為甘蔗育種提供更為豐富的遺傳材料。