關于廣西的甘蔗育種

李楊瑞

（廣西壯族自治區農業科學院/中國農業科學院甘蔗研究中心，廣西 南寧 530007）

0 引言

甘蔗是世界上最主要的糖料作物和能源作物，在我國，近年來甘蔗糖占食糖總產量的90%以上［1-4］。廣西是我國最大的糖業生產基地，2013/2014年度廣西糖料蔗種植面積101.2萬公頃，產糖857.56萬噸，分別占全國食糖總產量的64.39%和甘蔗糖總產量的68.21%。因此，廣西蔗糖業對我國食糖安全、區域經濟發展和社會穩定具有舉足輕重的作用。此后由于受到國際和國內糖價連年低位徘徊的沖擊，廣西甘蔗收購價連續兩年下調等影響，農民種蔗的積極性下降，2014/2015年度起廣西的甘蔗種植面積大幅下降，2015/2016年度糖料蔗種植面積70.4萬公頃，產糖量僅511萬噸，廣西的甘蔗生產跌至近10年最低水平；之后緩慢恢復，見圖1。2018/2019年度糖料蔗種植面積77.3萬公頃，預計產糖量635～640萬噸，與廣西歷史最高水平2007/2008年度產糖量941萬噸差距較大。

圖1 1990年以來廣西和全國的產糖量

1 廣西甘蔗選育種進展概述

甘蔗品種是甘蔗生產的基礎。甘蔗良種對大幅度提高甘蔗產量與蔗糖分具有十分顯著的作用。據甘蔗育種家們估測，從世界范圍來說，蔗糖業的發展大約有30%的功勞歸于甘蔗優良品種的推廣應用，因此每一個蔗糖生產國或地區都非常重視良種的選育和推廣。由于甘蔗良種的更新，使世界各蔗糖主產國的甘蔗單產和甘蔗蔗糖分得以大幅度地提高，大大降低了噸蔗生產成本和噸糖生產成本［5，6］。

80年代以前，廣西甘蔗生產的主栽品種是臺糖134，該品種自40年代后期引進，不僅廣西，也是中國大陸的主栽品種，直到廣西甘蔗研究所于1980年育成一個很優秀的甘蔗優良新品種桂糖11號（原名桂糖73-167），該品種中大莖、早熟、高糖、豐產、穩產、耐旱、耐澇、耐寒、適應性廣、宿根性強，比臺糖134增產35.60%。桂糖11號的育成徹底取代了統治我國大陸30多年的臺糖134，在20世紀80年代中期至90年代成為我國大陸的主栽品種，累計推廣面積達340多萬公頃，是我國大陸推廣面積最大，持續時間最長的優良甘蔗品種，特別是為20世紀80年代以后廣西、云南甘蔗產業的騰飛作出了重大的貢獻［1，5，6］。

在70～80年代廣西還先后引進了臺糖172、選3、粵糖63/237，也在不同蔗區作為主栽品種當家數年。90年代初期，從臺灣引進推廣的新臺糖1號、新臺糖10號、新臺糖16號，特別是新臺糖16號高產高糖、宿根性好，成為多個蔗區的主栽品種［5-7］。1997年從臺灣引進新臺糖22號，自2003年起替代了桂糖11號，2007年種植面積已占廣西甘蔗種植面積的60%以上，2010年以后曾占廣西甘蔗總種植面積的80%以上，有的蔗區甚至高達95%以上［6］。

每一次甘蔗品種更替，都使廣西的甘蔗生產躍上一個新臺階，產量和蔗糖分明顯提高，取得了顯著的經濟效益和社會效益。但是單一品種長期大面積栽培，即所謂的甘蔗品種單一化也會導致嚴重的后果。由于甘蔗是無性繁殖作物，長期栽培某一品種會導致多種病原菌在體內大量積累，從而使甘蔗品種的優良種性退化，嚴重時甚至抗病性喪失，導致發生毀滅性的流行病害，禍及整個甘蔗糖業。上世紀，美國、巴西、斐濟等國家就曾由于甘蔗品種單一化導致病害大流行而使蔗糖生產受到嚴重影響［5，6］。因此，甘蔗品種單一化需要認真防范。世界上最大的產糖國巴西早就立法對蔗區的甘蔗品種多元化作出規定，任何一個甘蔗品種不得超過蔗區甘蔗總面積的20%［8］。因此甘蔗種質創新和選育種工作必須持續不斷，才能確保甘蔗生產所需的多元化甘蔗品種需求。同時，由于世界各國育成的品種大多是3～5個甘蔗原種的雜交后代，繼而進行品種間雜交和回交育成，基本上是同質遺傳型組成品種的再組合，屬近親繁殖，遺傳基礎狹窄，血緣相近，獲得優良后代的幾率小，致使甘蔗育種在產量、蔗糖分和抗性等方面一直難有大突破［9］。2001年以前，由于經費所限，廣西甘蔗研究所的實生苗數量均在3萬以下，組合不多，常重復使用，選育效果差，自桂糖11號以后20多年幾乎沒有大面積推廣的優良品種育成。因此，我們借鑒國內外特別是臺灣甘蔗育種的成功經驗，于2001年作出決定，從2002年起通過預算加大穩定支持甘蔗育種，在重視甘蔗種質創新和親本選配的基礎上增加組合數，重視選用新臺糖系列及近年從國內外創新育成的優良親本，并確保每年的甘蔗實生苗數在10萬以上（目前保持每年20～30萬實生苗的規模），約占全國甘蔗實生苗總量的60%。這一措施產生了良好的效果，2002年及以后各年度系列持續不斷獲得優良后代，已先后育出桂糖29號至桂糖55號等甘蔗優良品種，桂糖29號、桂糖42號、桂糖44號、桂糖46號等得到大面積推廣應用，先后分別成為不同蔗區的主栽品種；桂糖47號、桂糖49號、桂糖52號、桂糖55號、桂糖08-1598等表現優良，受到普遍歡迎，發展的勢頭很猛。同時，柳城縣甘蔗研究中心利用新臺糖22號為親本之一，也選育出桂柳05136等優良甘蔗品種。目前廣西桂糖42號和桂柳05136已成為廣西的主栽甘蔗品種。據自治區糖業發展辦公室統計，2018/2019年度中國大陸自育甘蔗品種占廣西甘蔗種植面積的65.98%，其中，桂糖系列品種占28.55%，桂柳系列品種占23.80%，大陸其它系列品種占13.63%，新臺糖系列品種下降至34.02%，甘蔗品種的結構明顯得到改善，表明廣西的甘蔗育種已獲得突破性進展。

改革開放以來，廣西的蔗糖生產占全國的比例不斷提高，從2007/2008年榨季起已占全國食糖產量60%以上［2］。為了確保廣西甘蔗產業的可持續發展，加強甘蔗品種創新和新品種選育的自主創新能力，我們于2008年在海南三亞建立了廣西農業科學院/中國農業科學院甘蔗研究中心甘蔗雜交基地，每年配制雜交組合1000～1200個，已有12個品系進入區試，例如桂糖11-2320、桂糖11-1020等，約260個品系進入品比試驗，為廣西的甘蔗種質創新和優良新品種選育打下了堅實的基礎。

同時，我們十分注重甘蔗種質資源的引進、收集、研究和利用，以擴大血緣，豐富遺傳基礎，以創造有突破性的親本材料和優良品種。我們先后從巴西、美國、法國、澳大利亞、越南、巴巴多斯等國家引進優良甘蔗品種和種質材料400多個。通過持續不斷地收集和保存，目前廣西農業科學院甘蔗研究所品種資源圃已保存有甘蔗資源材料約2000份。在開展野生資源遺傳變異和多樣性研究的基礎上，利用廣西本地收集的野生資源斑茅、割手密和河八王野生資源與甘蔗品種雜交和回交，已獲得顯著進展［10-12］。2018年配制斑割復合體GXASF1、GXASBC1、GXASBC2、GXASBC3組合74個，播種26837株實生苗，獲得了用于適宜回交世代研究的群體材料；配制河八王GXSNF1、GXSNBC1、GXSNBC2組合47個，播種實生苗16854株；篩選出抗黑穗病優良甘蔗親本3個，獲得抗黑穗病優良材料10份。

此外，在氮高效甘蔗新品種選育、適合機械化的甘蔗新品種選育等研究也取得了顯著的進展，獲得了一批氮高效優良甘蔗品系如桂糖11-1076、桂選B9等，選育出適合機械化的優良新品種桂糖29號、桂糖44號、桂糖47號等。通過基因克隆和轉基因已獲得多個轉基因株系，包括轉Bt抗蟲基因、轉SoTUA基因、轉SoACLA-1基因、轉SoP5CS基因、轉SoSUT5基因等株系一批［13-17］，正在進行進一步的株系選擇和基因功能驗證。

2 甘蔗生產存在的突出問題及對甘蔗品種的要求

當前廣西甘蔗生產存在的突出問題有以下幾點。

第一，甘蔗生產成本高，機械化程度特別是機械化收獲程度低。在手工收獲為主的現實下，蔗農強烈傾向于選擇大莖、易脫葉的甘蔗品種，而一般大莖甘蔗品種的宿根性較差，宿根蔗萌芽發株差，苗數不足，因此單產低，宿根年限短，一般只能一新兩宿，與巴西、澳大利亞、哥倫比亞等國甘蔗宿根4年以上的生產周期［8］差距甚大。因此，選育和推廣應用宿根性強的甘蔗品種，延長宿根年限，是甘蔗生產提高單產、降低成本的迫切要求。

第二，生態適應性強的甘蔗新品種不多，抵御逆境包括干旱、寒害、病害、蟲害、雜草及鼠害的能力較低［18］。近10年來，受厄爾尼諾現象的影響，廣西榨季雨水偏多，冰凍災害頻繁，嚴重降低甘蔗蔗糖分和出糖率，選育和推廣應用抗寒性強的高產高糖甘蔗品種十分必要。廣西的甘蔗多種植在干旱、瘠薄的“望天田”，蔗區有效灌溉面積不足甘蔗總面積的20%，干旱是制約廣西甘蔗生產最重要的因素［3，4，18］。目前生產上兩個新的主栽品種桂糖42號和桂柳05136都是新臺糖22號的后代，繼承了新臺糖22號易感黑穗病的缺點，生產上迫切需要抗病性強的甘蔗品種。通過育種提高甘蔗的抗蟲能力也是一個重要的目標。早期生長快、早生快發、封行早的甘蔗品種有利于抑制雜草，減少除草劑的施用，也有利于實現高產，但同時要求抗倒性強，生長后期不倒伏。

第三，近年來農資（如肥料、農藥等）費用上漲，勞動成本提高［2，4，18］，導致蔗農收益差，發展甘蔗生產全程機械化顯得越來越迫切。甘蔗生產全程機械化要求選育蔗莖直立、株型緊密、株高整齊、收獲時易于對葉片修剪的甘蔗新品種。實踐證明，中小莖甘蔗品種機械化收獲的效率顯著高于大莖品種。同時，中小莖品種一般萌芽和分蘗能力強、宿根性好，這就是為什么已經實行全程機械化的先進甘蔗生產國的主栽品種多為中小莖品種。

第四，廣西蔗農普遍科技素質低，栽培管理技術落后，過量施用化肥農藥（包括除草劑），尤其是過量施肥和偏施氮肥，磷、鉀肥也嚴重過量施用，不僅造成資源浪費，加大生產成本，而且加重面源環境污染。因此，選育固氮能力強，氮、磷、鉀等養分高效利用甘蔗品種，可以有效地降低氮肥施用量，有利于降低成本和減少環境污染［4，9，18］。

3 對甘蔗育種的幾點意見

由于我國土地資源有限，蔗糖生產勢必要向高效節本方向轉變，在甘蔗種植面積不增加的條件下，廣西甘蔗產業發展要圍繞提高甘蔗單產和降低生產成本為核心。2014年廣西壯族自治區黨委、政府決定，到2020年在廣西建設優質高產高糖糖料蔗基地33.3萬公頃，基本實現經營規模化、種植良種化、生產機械化、水利現代化。2015年國家發改委、農業部正式發文，印發《糖料蔗主產區生產發展規劃（2015～2020年），標志著我國糖料蔗主產區生產已上升為國家戰略。圍繞33.3萬公頃“雙高”糖料蔗基地建設，廣西的甘蔗育種也應加強適合基地建設的優良甘蔗品種選育，特別是選育適合機械化（如中莖直立抗倒、脫葉性好、高產高糖、抗逆性強、宿根性好）的優良甘蔗新品種，為“雙高”基地建設提供品種基礎。筆者認為應特別重視以下幾點。

第一，加強引進國內外甘蔗品種和種質資源，通過試驗評價，篩選一批甘蔗優良種質，擴大甘蔗雜交育種親本的遺傳基礎，將一些表現優良的引進甘蔗品種選進區試。

第二，加強野生甘蔗種質資源的收集、研究與利用，重點是廣西割手密、廣西斑茅和廣西河八王與甘蔗品種的雜交與回交選育；繼續深入開展斑割復合體與甘蔗品種雜交與回交后代的分析研究，獲得創新性種質用于雜交育種。

第三，加強甘蔗雜交技術研究，完善海南甘蔗育種基地甘蔗親本開花誘導設施，建立一套有效的甘蔗開花誘導程序，加強對難開花的甘蔗雜交親本的開花誘導研究，提高甘蔗開花誘導效率，為甘蔗種質創新利用和提高育種效率奠定堅實的基礎。

第四，繼續開展甘蔗基因克隆和轉基因育種，開展應用基因編輯技術育種。重點選育抗蟲、抗除草劑、耐寒、耐旱或高糖等轉基因優良甘蔗品系。

第五，與中國科學院近代物理研究所合作，開展重離子加速器輻射誘變育種，重點選育具有某些明顯缺點的優良品種，如新臺糖22號、桂糖46號、桂糖42號、桂柳05136等進行改良。

第六，進一步完善甘蔗品種選育的程序包括組合評價方法，開展雜交后代的抗病性、抗旱性、氮磷等養分高效利用特性評價等。

第七，特別注重甘蔗品種的宿根性，選育強宿根性甘蔗優良品種，把宿根年限延長到4年以上，才能有效降低甘蔗生產成本。

4 甘蔗良種重大科研聯合攻關

2018年，國家農業農村部辦公廳發出“農業農村部辦公廳關于開展特色作物良種重大科研聯合攻關工作的通知”，決定成立全國甘蔗良種重大科研聯合攻關體。其總體思路是：在全國甘蔗良種聯合攻關專家委員會組織指導下，以甘蔗生產需求為導向，集中全國的資源和力量，以有實力的育繁推一體化種子企業和科研機構、教學單位組成的攻關聯合體為依托，創新任務統分結合、資源有條件共享、收益按比例分成、政府與企業共同投入的協作攻關機制，推進政產學研緊密結合，逐步構建商業化育種體系，搭建甘蔗種質資源發掘、新組合篩選、苗頭品種測試和優良品種展示平臺，鑒定創制一批滿足目前和未來甘蔗育種需求的優異種質資源，選育一批性狀優良、具有市場競爭力的綠色優良甘蔗新品種，提升種業自主創新能力，繼續保持廣西甘蔗育種全國領先的優勢。聯合攻關強調以培育高產高糖、抗逆性強、宿根性好的新一代優良品種為目標。

4.1 “十三五”末甘蔗良種聯合攻關目標

4.1.1 引進、篩選、創制甘蔗優異種質資源90份

第一，引進國內外甘蔗品種和種質資源，篩選一批甘蔗優良種質，擴大甘蔗雜交育種親本的遺傳基礎。

第二，加強野生甘蔗種質資源的收集、研究與利用，重點開展割手密、斑茅和河八王優異基因挖掘利用研究，獲得創新性種質用于雜交育種。

4.1.2 優化甘蔗育種技術體系，選育高產高糖、抗逆性強、宿根性好的綠色甘蔗優良新品種9個

每年攻關聯合體成員單位組配、鑒定新組合不少于1000個，每年從品比試驗圃中篩選出30個左右綜合性狀優異的品系進入苗頭品種測試，選育出新品種3個。三年共選育新品種9個，滿足廣西不同蔗區的品種需求。

4.1.3 累計推廣甘蔗優良新品種400萬畝以上

“雙高”基地廣西自育品種占60%以上，其他蔗區廣西自育品種占40%以上，三年累計推廣自育新品種400萬畝以上。

4.2 攻關的主要任務

4.2.1 加強優異育種材料發掘與創新

加強國內外優異甘蔗種質資源的收集保護、鑒定評價，以及具有重要育種價值材料的發掘，規模化發掘一批含有高產、高糖、抗病抗逆、養分高效利用等優異基因資源。加強野生甘蔗種質資源的收集、研究與利用，獲得可用于雜交育種的創新性種質。同時，深化種業基礎理論研究與前沿育種技術創新，深入開展甘蔗種質演化規律、重要性狀形成機理等基礎理論研究，創新細胞工程和誘變育種、分子標記、基因編輯、轉基因等前沿育種技術，構建育種信息庫，聚合優異基因，創制新材料和新品種。

4.2.2 加強優異品系篩選

第一，研究建立一套高效的甘蔗花期調控及雜交的技術體系，提高甘蔗雜交制種效率。

第二，進一步完善甘蔗品種選育的程序包括組合評價方法，開展雜交后代的抗病性、抗蟲性、抗旱性、耐寒性、氮磷高效利用和機械化生產適宜性等特性評價，加快培育綠色優良甘蔗新品種。

第三，開展針對高產高糖、抗病蟲、抗除草劑、耐寒、耐旱和氮磷高效特定目標的甘蔗分子育種，選育優良甘蔗品系。

第四，開展分區育種，選育適宜不同區域生態特性的優異甘蔗新品種。

第五，立足當前生產實際，選育中大莖、脫葉性好、高產高糖的優良品種，滿足當前以人工收獲為主的生產模式。同時放眼未來，加強中小莖、宿根性好、高產高糖的品種選育，適應產業全程機械化發展。

4.2.3 加強苗頭品種測試

每年選拔一批高產、高糖、抗逆、宿根性好、適合于機械化收獲的苗頭品種進行區試，從中選出表現優異的品系進行田間大面積測試，每年測試品種3～5個。

4.2.4 加強甘蔗高產高效綠色栽培配套關鍵技術研究

第一，研究不同區域、品種、土壤條件下甘蔗生產（含全程機械化作業）模式，形成一新四宿的技術體系和生產規程并進行生產性示范。

第二，開展蔗地地力培育和維持技術研究，評價不同間種和輪作方式、施肥方式的經濟和生態效益，篩選和推廣適合不同蔗區條件的、可大面積推廣應用的技術模式。

4.2.5 加強甘蔗種苗產業化研究

第一，通過規模化的企業組織形式，以規范化的操作流程和現代化的技術設備以及先進的管理方式生產高品質的甘蔗種。

第二，通過市場化的營銷、流通和專業化的服務，將優質和適合的品種以及解決方案提供給廣大種植者。

第三，以糖廠需求為導向，促進種苗產業和制糖加工融合，同時以糖廠效益反哺為動力，促進育種再創新，形成甘蔗產業鏈、價值鏈和創新鏈的緊密銜接。

4.2.6 加強育種人才培養與信息交流

采取定人、定向、定點培訓的方式，每年進行一次甘蔗商業化育種專題培訓，為參加協作攻關的種子企業培養育種骨干人才，幫助企業提高自主品種創新能力。全面采集基礎材料、品種篩選、品種測試、甘蔗育種進展等信息，建設信息共享的省級甘蔗育種數據庫。

4.3 工作措施

搭建優異育種材料發掘與創新平臺、優異組合篩選平臺、苗頭品種測試和優良品種展示平臺，保證種質資源鑒定與深度評價、育種材料創制、優異組合篩選、苗頭品種測試和新品種展示等攻關工作的順利開展。

4.3.1 建立優異育種材料發掘與創新平臺

依托攻關聯合體單位，搭建優異育種材料發掘與創新平臺，建立甘蔗種質資源重要性狀規模化鑒評技術方法和標準，在南寧、扶綏、隆安、柳城（柳州）、興賓（來賓）、田陽（百色）、宜州（河池）等代表性蔗區開展甘蔗種質資源規模化表型和基因型鑒定，篩選優異資源。

4.3.2 建立優異品系篩選平臺

對聯合攻關單位新配制的雜交組合進行鑒定與評價，每年鑒定新組合不少于1000個，篩選一批綜合性狀較優異的新品系。

4.3.3 建立苗頭品種測試平臺

在主產區由廣西農科院甘蔗研究所、廣西大學農學院、柳州市農科所、河池市農科所、百色市農科所、廣西南亞所、東亞糖業、鳳糖集團等企業和科研單位各建立1個20畝以上的苗頭品種測試平臺，開展以適合高產高糖、高抗性、強宿根性和機械化栽培適宜性的苗頭品種測試，確定品種的生產價值和適宜種植區域，從中篩選出性狀優良的苗頭品系，爭取每年每個生態區有3～5個苗頭品系進入品種登記所需的“三性”試驗。

4.3.4 建立優良新品種展示平臺

以攻關聯合體中的糖企為主體，在廣西崇左、南寧、來賓、柳州、百色、河池等甘蔗主產區建立甘蔗優良新品種基地6～8個，集中展示甘蔗優良新品種及其配套的高產高效綠色栽培關鍵技術。

4.3.5 加快完善支持政策

研究建立甘蔗良種推廣補貼政策，設定獎補標準，對達到一定推廣面積的品種，給予相關育種單位和人員相應獎勵。鼓勵科研單位以技術、資產、人員入股方式，組建科研單位+專家技術人員+企業（制糖企業、社會化服務公司、種苗企業）+社會資本（風險投資、職業經理人）的混合所有制的種苗企業。構建以企業為主體的甘蔗脫毒健康種苗推廣應用體系。

4.3.6 培育壯大甘蔗種業龍頭企業

針對目前甘蔗種業企業規模不大、實力不強等現狀，擬通過引進資本、整合項目等手段重點扶持一批種業龍頭企業。支持龍頭企業與甘蔗研究機構、制糖企業開展多種形式合作，鼓勵育種專家在企業持股分紅。

相信在國家農業農村部、廣西區黨委和政府的重視和大力支持下，通過全國甘蔗重大科研聯合攻關，廣西的甘蔗育種一定能夠躍上一個新臺階，取得更大的成就。