云南自育甘蔗親本選配組合在勐海蔗區(qū)的育種潛力分析

紀(jì)新時(shí)，劉?？?，仲海成，封秀梅，王恒彥，楊春林，夏紅明，李紹偉，劉家勇，WERAPON Ponragdee，TAKSINA Sansayawichai，趙培方*

(1勐?？h農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，云南勐海 666200；2云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所/云南省甘蔗遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南開遠(yuǎn) 661699；3云南英茂糖業(yè)(集團(tuán))有限公司，云南昆明 650028；4泰國(guó)農(nóng)業(yè)部大田與可再生能源作物研究所，泰國(guó)曼谷)

0 引言

勐?？h位于云南省西南部、西雙版納傣族自治州西部，地處99°56′～100°41′E、21°28′～22°28′N之間。東接景洪市，東北接思茅市，西北與瀾滄縣毗鄰，西和南與緬甸接壤。國(guó)境線長(zhǎng)146.6 km。東西最長(zhǎng)橫距77 km，南北最大縱距115 km，總面積5511 km，其中，山區(qū)面積占93.45%，壩區(qū)面積占6.55%。境內(nèi)最高海拔2429 m，最低海拔535 m。勐?？h地處低緯度地區(qū)，北回歸線以南，屬熱帶和亞熱帶西南季風(fēng)型氣候。適于種植糖料甘蔗的面積廣闊。為選育適宜勐海及類似蔗區(qū)種植的甘蔗新品種，由云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所聯(lián)合勐?？h農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，在勐?？h實(shí)施甘蔗新品種選育。

雜交利用自育親本或適宜當(dāng)?shù)胤N植的甘蔗品種，以期將其適應(yīng)性遺傳給后代，從而育成適宜當(dāng)?shù)胤N植的甘蔗品種。廣西采用自育的桂糖92-66為親本育成了桂糖42號(hào)[1]、桂糖43號(hào)、桂糖44號(hào)、桂糖50號(hào)和桂糖52號(hào)，其中，桂糖42號(hào)、桂糖44號(hào)這2個(gè)品種在生產(chǎn)上應(yīng)用較廣；雜交利用曾經(jīng)適宜廣西蔗區(qū)的ROC22育成了柳城05-136[2]；云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所采用自育的云蔗94-343與粵糖00-236雜交育成了云蔗081609[3]；泰國(guó)農(nóng)業(yè)部大田與能源作物研究所采用自育新品系85-2-352作為親本雜交，育成了甘蔗新品種孔敬3號(hào)，占泰國(guó)甘蔗種植面積的85.83%[4]。分析不同時(shí)期美國(guó)弗羅里達(dá)州主栽品種發(fā)現(xiàn)，用曾經(jīng)的主栽品種持續(xù)育成了下一代主栽品種，如采用CP65-357(CP52-68×CP53-17)[5]育成了CP72-1210(CP65-357×CP56-63)[6]，利用CP72-1210育成了CP81-1254(CP72-1210×多父本)[7]，利用CP81-1254育成了CP89-2143(CP81-1254×CP72-2086)[8]。由此可見，雜交利用適宜當(dāng)?shù)氐钠贩N(系)，具有較好的育種成效。

本研究以云蔗05-51[9-10]、云蔗08-1609、云蔗05-49、云瑞05-292等云南自育的甘蔗親本選配雜交組合，通過對(duì)后代群體葉片清秀程度、空蒲心和 生勢(shì)性狀進(jìn)行評(píng)級(jí)，并結(jié)合錘度表現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行分析，以期評(píng)價(jià)云南自育親本選配組合在云南勐海蔗區(qū)的育種潛力，為其進(jìn)一步雜交利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

2018/19年榨季，由云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所根據(jù)親本信息和育種目標(biāo)，采用云南自育的云蔗05-51、云蔗08-1609、云瑞05-292等“云蔗”或“云瑞”型親本13個(gè)與其他親本選配雜交組合18個(gè)，在廣東省科學(xué)院南繁種業(yè)研究所海南育種科研基地(原廣州甘蔗糖業(yè)研究所海南甘蔗育種場(chǎng))和云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所瑞麗育種站進(jìn)行雜交生產(chǎn)雜交花穗(見表1)。獲得雜交種子后在云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所培育實(shí)生苗。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地設(shè)置于勐?？h農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心甘蔗良種良繁試驗(yàn)基地(100°25′E，21°55′N)。勐?？h月最高溫、最低溫、平均氣溫及月降雨量如表2所示。2020年，月最高溫33.5℃發(fā)生于5月份，月最低溫2℃發(fā)生于1月，月最強(qiáng)降雨量246.9 mm發(fā)生于8月份，全年平均月最高溫29.67℃，全年平均月最低溫11.00℃，全年月平均溫為19.48℃，年累計(jì)降雨量907.1 mm。試驗(yàn)地土壤類型為沙質(zhì)壤土。

試驗(yàn)按照完全隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，每重復(fù)5行區(qū)，行長(zhǎng)6 m，行距1.0 m，按照15苗/行種植，折合種植密度為25000苗/hm2。試驗(yàn)統(tǒng)一采用粵糖93-159(對(duì)照1)和ROC22 (對(duì)照2)作為對(duì)照品種，按照15單芽/行種植。試驗(yàn)于2019年7月16日進(jìn)行移栽，2020年2月收獲后保留宿根。新植移栽后，實(shí)時(shí)澆水保證成活，宿根蔗參照當(dāng)?shù)馗收嵘a(chǎn)管理，實(shí)時(shí)進(jìn)行草害和蟲害防控。

1.3 數(shù)據(jù)收集與分析

由于新植蔗生長(zhǎng)量?jī)H約6月生長(zhǎng)量，未進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。新植蔗于2020年2月下旬收獲，于2020 年12月24日(約10個(gè)月生長(zhǎng)量)宿根蔗成熟期收集數(shù)據(jù)。對(duì)于葉片清秀程度、空蒲心和生勢(shì)，采用分級(jí)評(píng)價(jià)的方法調(diào)查數(shù)據(jù)。葉片清晰程度用于反映勐海蔗區(qū)自然條件下褐條病、褐銹病以及花葉病等主要葉部病害的輕重程度。葉片清秀程度依據(jù)整株葉片判斷，由優(yōu)至劣依次劃分為1～5級(jí)，分別對(duì)應(yīng)清秀(無任何葉部病害)、較清秀(少量葉片表現(xiàn)病害特征)、中等(約一半葉片表現(xiàn)病害特征)、較差(一半以上葉片表現(xiàn)病害特征)和差(一半以上葉片表現(xiàn)2種以上病害特征)。葉片清秀程度作為抗病性篩選的一種間接指標(biāo)，未嚴(yán)格區(qū)分到具體病害類型?？掌研膰?yán)重將影響甘蔗出汁率，空蒲心依據(jù)頂端1～4節(jié)空蒲心輕重程度分為1～5級(jí)，分別對(duì)應(yīng)實(shí)心(無蒲心)、微蒲(蔗莖截面約五分之一蒲心)、中蒲(蔗莖截面約五分之二蒲心)、蒲心(蔗莖截面五分之三蒲心)和重蒲心(蔗莖截面五分之四及以上蒲心)。以各小區(qū)5個(gè)單株，3重復(fù)15個(gè)單株眾數(shù)作為該組合空蒲心分級(jí)。生勢(shì)分為1～5級(jí)分別對(duì)應(yīng)好、較好、中等、較差和差，主要是對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因素株高、莖徑、有效莖的綜合判斷，作為對(duì)該組合產(chǎn)量潛力的一種初步評(píng)估。在生勢(shì)的分級(jí)中，不考慮倒伏、脫葉性以及病害等其他因素；同時(shí)，各小區(qū)隨機(jī)選擇5叢相對(duì)健康的植株，采用手持式錘度計(jì)測(cè)量各叢主莖中部錘度。根據(jù)分級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果和錘度對(duì)各組合進(jìn)行總體分級(jí)，并依據(jù)總體分級(jí)對(duì)后代群體進(jìn)行單株選擇。在進(jìn)行綜合分級(jí)過程中，較為注重組合的錘度。錘度較高的雜交組合優(yōu)先評(píng)為1或2級(jí)，再根據(jù)其他幾個(gè)性狀優(yōu)劣程度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。各組合入選率是指入選單株數(shù)占種植數(shù)的百分比。采用Excel 2016對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。

表1 云南自育親本選配的18個(gè)雜交組合

表2 勐?？h2020年各月主要?dú)庀髷?shù)據(jù)指標(biāo)

2 結(jié)果與分析

2.1 云南自育親本選配組合的錘度及分級(jí)情況

2.1.1 后代群體錘度

采用云南自育親本選配雜交組合的錘度總體在15.00%～24.00%之間，最低錘度與雙對(duì)照相當(dāng)，最高錘度24.00%高于粵糖93-159(22.20%)和ROC22 (22.80%)。18個(gè)雜交組合的平均錘度為19.66%，略低于粵糖93-159(19.71%)，較ROC22 (18.67%)高0.99個(gè)百分點(diǎn)(表3)。18個(gè)云南自育親本選配的組合中，11個(gè)雜交組合的平均錘度高于雙對(duì)照的錘度，即61.11%的雜交組合后代群體平均錘度超過了雙對(duì)照。

表3 云南自育親本選配組合的錘度及分級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果

2.1.2 后代群體葉片清秀評(píng)級(jí)

云南自育親本選配組合總體葉片清秀程度為3級(jí)，與對(duì)照ROC22號(hào)相當(dāng)，略優(yōu)于對(duì)照粵糖93-159(4級(jí))。從表3可見，18個(gè)組合后代群體評(píng)級(jí)在2～4級(jí)之間，云蔗05-51×云蔗081609、云瑞09-315×云蔗05-51這2個(gè)組合的葉片清秀程度評(píng)級(jí)為2級(jí)，優(yōu)于雙對(duì)照，云蔗94-343×桂糖02-901等10個(gè)組合評(píng)級(jí)為3級(jí)，與ROC22相當(dāng)，6個(gè)雜交組合評(píng)級(jí)為4級(jí)與粵糖93-159相當(dāng)。

2.1.3 后代群體空蒲心評(píng)級(jí)

云南自育親本選配組合總體空蒲心評(píng)級(jí)為2級(jí)，與ROC22相當(dāng)(2級(jí))，優(yōu)于粵糖93-159(3級(jí))。18個(gè)組合后代群體空蒲心評(píng)級(jí)在1～4級(jí)之間，6個(gè)雜交組合為1級(jí)，5個(gè)雜交組合為2級(jí)，4個(gè)雜交組合為3級(jí)，2個(gè)組合為4級(jí)，1個(gè)組合為5級(jí)(表3)。

2.1.4 后代群體生勢(shì)評(píng)級(jí)

云南自育親本選配組合總體生勢(shì)評(píng)級(jí)為3級(jí)，與ROC22相當(dāng)(3級(jí))，優(yōu)于粵糖93-159(4級(jí))。18個(gè)組合后代群體生勢(shì)在2～4級(jí)之間，云蔗05-51～云蔗08-1609和CP84-1198×云蔗89-7生勢(shì)評(píng)為2級(jí)，優(yōu)于雙對(duì)照；13個(gè)雜交組合生勢(shì)評(píng)級(jí)為3級(jí)與ROC22相當(dāng)；3個(gè)組合為4級(jí)與粵糖93-159相當(dāng)，弱于ROC22 (見表3)。

2.1.5 各組合最終評(píng)級(jí)

據(jù)各組合平均錘度、平均錘度范圍及清秀程度、空蒲心和生勢(shì)的分級(jí)情況，對(duì)每個(gè)雜交組合給予最終評(píng)級(jí)。云南自育親本選配的18個(gè)組合最終評(píng)級(jí)在1～4級(jí)之間。云蔗05-51×云蔗08-1609和云蔗94-343×桂糖02-901被評(píng)為1級(jí)組合；贛蔗99-591×云蔗05-49、云瑞09-311×云蔗05-49、云瑞09-315×云蔗05-51、云瑞12-430×云蔗00-45和云蔗05-51×ROC10這5個(gè)雜交組合被評(píng)為2級(jí)組合；其余11個(gè)雜交組合被評(píng)為3級(jí)或4級(jí)雜交組合。

2.2 云南自育親本選配組合入選率

表4 云南自育親本選配組合入選率

根據(jù)各組合評(píng)價(jià)分級(jí)情況，對(duì)組合后代單株進(jìn)行優(yōu)選。其結(jié)果如表4所示，采用云南自育親本選配組合共培育并移栽實(shí)生苗4709株，各組合移栽苗量范圍在170～391株之間，共入選后代材料497株，平均入選率10.55%。組合最終評(píng)級(jí)是該組合單株選擇的重要依據(jù)，被評(píng)為1級(jí)的云蔗94-343×桂糖02-901和云蔗05-51×云蔗081609后代入選率分別高達(dá)41.76%和33.87%，2個(gè)組合共入選后代材料155株，占全部組合入選數(shù)的31.19%；被評(píng)為2級(jí)的5個(gè)組合，贛蔗99-591×云蔗05-49、云蔗05-51×ROC10、云瑞09-311×云蔗05-49、云瑞09-315×云蔗05-51和云瑞12-430×云蔗00-45分別入選61、49、58、41、20個(gè)單株，入選率分別23.92%、19.22%、18.95%、16.08%和10.70%，5個(gè)組合共入選229個(gè)單株，占全部組合入選數(shù)的46.08%；被評(píng)為3級(jí)8個(gè)雜交組合共入選113份，占全部組合入選數(shù)的22.74%；被評(píng)為4級(jí)的3個(gè)雜交組合無后代材料入選。

3 討論與結(jié)論

3.1 云南自育親本選配優(yōu)良組合及其后代入選數(shù)

從優(yōu)良組合中，育成優(yōu)良單株的幾率較高[11]，較差的組合將浪費(fèi)時(shí)間和相關(guān)投入資金[12]。因此，優(yōu)良雜交組合選配，是甘蔗新品種選育的重要基礎(chǔ)。本研究中，結(jié)合表3各雜交組合最終分級(jí)和表4各組合栽種苗量，入選數(shù)和入選率分析，發(fā)現(xiàn)被評(píng)為1級(jí)或2級(jí)的優(yōu)良組合貢獻(xiàn)了大部分入選單株。被評(píng)為1級(jí)的2個(gè)雜交組合云蔗05-51×云蔗08-1609和云蔗94-343×桂糖02-901總共栽種苗量為493苗，僅占所有組合苗量的10.47%，但其入選單株數(shù)量占全部入選單株的31.19%；被評(píng)為2級(jí)的5個(gè)雜交組合贛蔗99-591×云蔗05-49、云瑞09-311×云蔗05-49、云瑞09-315×云蔗05-51、云瑞12-430×云蔗00-45和云蔗05-51×ROC10共栽種1258苗，占所有組合栽種苗量的26.71%，但其入選單株數(shù)占所有入選單株的46.08%。1級(jí)和2級(jí)的7個(gè)優(yōu)良雜交組合，以37.18%的實(shí)生苗量貢獻(xiàn)了77.26%的入選單株；3級(jí)和4級(jí)的12個(gè)雜交組合，實(shí)生苗種植量占62.82%，僅貢獻(xiàn)了22.74%的入選單株。

3.2 選配優(yōu)良組合的主要云南自育親本

在1級(jí)和2級(jí)的7個(gè)雜交組合中，涉及到甘蔗親本11個(gè)，其中，8個(gè)為云南自育親本。選配2個(gè)1級(jí)組合的4個(gè)親本中(表4)，云蔗05-51含有抗褐銹病基因Bru1[13-16]，是勐海蔗區(qū)的主栽品種；云蔗081609是勐海蔗區(qū)快速繁育推廣應(yīng)用的新品種，含有抗褐銹病基因Bru1且第3年宿根未檢出宿根矮化病[17]，該品種最高糖分可達(dá)19.20%；云蔗94-343是云蔗08-1609的母本，具有抗褐銹病基因Bru1，對(duì)后代群體錘度的一般配合力為正效應(yīng)[21]。在被評(píng)2級(jí)的5個(gè)雜交組合中，有4個(gè)雜交組合含有云蔗05-51或云蔗05-49，云蔗05-51和云蔗05-49為姐妹系(親系：崖城90-56×ROC23)，云蔗05-49含有抗褐銹病基因Bru1，且第3年宿根未檢測(cè)出宿根矮化病，該品種為勐海蔗區(qū)水田或水澆地主栽品種，適宜機(jī)收。

3.3 推薦進(jìn)一步雜交利用的組合

由云南自育親本選配的18個(gè)組合中，云蔗94-343×桂糖02-901和云蔗05-51×云蔗08-1609被評(píng)為1級(jí)組合，云蔗94-343×桂糖02-901后代群體中遺傳云蔗94-343葉片清秀、大莖特性的單株較多，入選率高達(dá)41.76%；云蔗05-51×云蔗081609后代群體中大多具備雙親互補(bǔ)的特性，且遺傳了雙親葉片清秀的特征，入選率達(dá)33.87%。評(píng)為2級(jí)的5個(gè)雜交組合入選率在10.70%～23.92%之間，贛蔗99-591×云蔗05-49和云瑞09-311×云蔗05-49后代群體中遺傳了父本云蔗05-49大莖、直立、葉片較為清秀的特征；云蔗05-51×ROC10后代群體中實(shí)現(xiàn)了較好的雙親互補(bǔ)，部分單株具有ROC10株型緊湊的特征，同時(shí)具備云蔗05-51脫葉性較好的特征；云瑞09-315×云蔗05-51后代群體中部分單株具備云蔗05-51強(qiáng)生勢(shì)的特征；云瑞12-430×云蔗00-45的生勢(shì)，葉片清秀程度及空蒲心表現(xiàn)均較差，但該組合后代群體中部分單株具備云蔗00-45株型緊湊的特征，而且該組合后代錘度較高，在篩選過程中，加強(qiáng)對(duì)空蒲心、清秀程度的篩選，有望選育成高糖的單株。以上7個(gè)1～2級(jí)組合，在勐海蔗區(qū)具有良好的育種潛力，可進(jìn)一步生產(chǎn)雜交花穗，用于勐海蔗區(qū)甘蔗新品種選育。