基于主成分對9個贛南系列甘蔗種質工藝性狀綜合評價

田 江，趙 勇，昝逢剛，趙培方，陳學寬，毛 鈞，吳才文，楊 昆*

(1云南省農業科學院甘蔗研究所，云南開遠 661699；2云南省農業科學院國際農業研究所，云南昆明650205)

0 引言

雜交組合的科學選配是甘蔗雜交育種獲得成功的基礎，選擇優良的甘蔗種質作為親本進行雜交，是提高甘蔗育種效率的重要保障[1]。甘蔗種質收集、評價與鑒定是獲得甘蔗優良雜交組合的前提，因此開展甘蔗種質評價利用具有重要意義。高糖是甘蔗雜交育種最重要目標之一，贛南系列甘蔗種質具有高糖特征，在我國甘蔗育種歷史中具有重要地位，為培育甘蔗優良新品種作出應有的貢獻[2]。開展贛南系列種質評價，是為今后更好利用該系列種質，培育高糖甘蔗新品種打下基礎。

目前甘蔗種質資源的評價利用主要集中在3個方面。一是表型評價，通過對種質資源表型性狀的實際測量，實現對種質的評價與分類。趙勇等[3]通過對86份甘蔗種質資源的5個重要甘蔗工藝性狀品質進行了評價，篩選出了10份工藝性狀優良的CP和Q型種質作為高糖親本加以利用。俞華先等[4]通過主要農藝性狀對大莖野生種血緣F1和F2進行了分析和綜合評價，發現11份大莖野生種血緣后代種質的7個農藝性狀具有豐富變異性，其中以單莖重和單產的變異系數最大。田春艷等[5]對云瑞系列甘蔗種質資源梢腐病田間抗性評價及農藝性狀分析，發現CP×云瑞類型組合具有較好的梢腐病抗病性和高產高糖育種潛力。表型評價在甘蔗種質評價利用中占有重要地位，前人已做了大量研究[6-8]。二是基于不斷完善的分子標記技用，采用SSR[9]、AFLP[10]、SRAP[11]、TRAP[12]、RAPD[13]、STMS[14]等技術對甘蔗種質進行評價利用。龐新華等[15]對35份甘蔗種質的遺傳多樣性分析及DNA指紋圖譜構建；徐志軍等[16]研究了甘蔗F1群體構建及主要農藝性狀遺傳變異分析等。三是通過對甘蔗種質基因的遺傳效應進行評價分析。曾巧英等[17]對6個粵糖系列甘蔗親本及其雜交組合的育種價值評價后發現，粵糖94-128作為母本的蔗莖產量的一般配合力效應值和經濟育種值最高，適宜作高產的母本，而粵糖93-159作為父本的含糖量的一般配合力效應值最高，經濟育種值也較高，適宜作高糖父本；桃聯安等[18]對云南甘蔗細莖野生種82-114測交后代主要性狀遺傳分析等。

本研究基于贛南系列甘蔗種質在甘蔗雜交育種的應用，以贛南系列種質早熟高糖的特征為基礎，開展甘蔗種質系列工藝品質性狀綜合評價分析。通過對贛南系列種質工藝性狀進行綜合評價，以篩選出工藝性狀品質優良的甘蔗種質作為甘蔗親本雜交組合，通過與早熟高產種質進行雜交，培育早熟、高產、高糖甘蔗新品種在生產中進行推廣應用。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試的甘蔗種質資源共9份，分別為：贛南00-27、贛南00-8、贛南01-112、贛南03-223、贛南79-216、贛南81-871、贛南82-660、贛南89-131、贛南91-2。

1.2 試驗設計

試驗于2016年12月在云南省農業科學院甘蔗研究所第一科研基地(開遠市)對9份種質資源安排田間試驗(新植)。試驗采用隨機區組、2重復試驗設計，行長4 m，行距1 m。每行種植50芽。四周設保護行，田間管理同一般大田。

1.3 試驗地氣候條件

試驗地點位于云南省紅河州開遠市(23.7°N，103.29°E)，海拔1117 m，年平均日照時數1970 h，年平均氣溫20.29℃，最高氣溫37.7℃，最低氣溫6.8℃，年平均降雨量780.1 mm，年潛在蒸發量1860 mm，無霜期330天左右。

1.4 數據采集方法

于2017年11月至2019年3月，共計采取2年試驗數據。分別為2017年11月至2018年3月(每月1次，共計5次)，2018年11月至2019年3月(每月1次，共計5次)，合計10次。每份種質每次隨機選取6條蔗莖，每個重復2條。參考劉家勇等[19]的一次旋轉光法，檢測甘蔗錘度、甘蔗蔗糖分、蔗汁蔗糖分、甘蔗纖維分和甘蔗簡純度等共計5個工藝性狀指標。

1.5 數據處理與分析

運用Excel 2013對試驗數據整理及圖表處理，參考趙培方等[20]對收集的工藝性狀數據采用asin函數對數據反正弦轉化處理；運用DPS v14.10版進行方差、主成分分析。

2 結果分析

2.1 9份甘蔗種質工藝性狀差異分析

方差分析結果表明(見表1)，9份甘蔗種質間甘蔗錘度、甘蔗蔗糖分、蔗汁蔗糖分、甘蔗纖維分和甘蔗簡純度5個工藝性狀間均存在極顯著差異(P＜0.01)，變異系數在3.27%～16.15%之間。這說明了種質間各性狀存在著顯著差異，則有必要對種質進行進一步綜合評價分析。

表1 工藝性狀方差和變異系數分析

2.2 主成分分析

對5個工藝性狀指標進行主成分分析(表2)。得到5個主成分因子，分別為第1主成分因子1、第2主成分因子2到第5主成分因子5。其中第1主成分y1=0.46x1+0.47x2+0.41x3+0.45x4+0.44x5。式中各個指標的系數均為正，即為各個指標所占權重，故第1主成分代表了各項指標的大小水平，因此是反映“種質工藝品質好壞”的綜合指標。

表2 各性狀的主成分因子分析

結合表3也可以看出，第1主成分方差貢獻率為90.82%，特征值為4.54。第2～5主成分的方差貢獻率分別為6.89%、2.27%、0.01%和0.00%。綜合特征值和主成分貢獻率，第1主成分顯著高于其他因子貢獻率，特征根同樣顯著高于其他因子。因此第1主成分是反映種質評價的綜合指標，可以保留原始數據中的大部分信息，故選擇第1主成分得分值作為綜合評價指標。

表3 各性狀的特征向量和貢獻率

2.3 各甘蔗種質的主成分得分

利用DPS統計分析軟件對9個種質進行主成分 分析，得到各種質主成分得分值，其中贛南01-112得分最高為2.22，依次為贛南89-131得分為1.71和贛南00-8(1.28)，最低的為贛南91-2(-4.73)，然后為贛南82-660(-1.87)和贛南00-27(-0.25)。其他居中。因此綜合品質表現最好的為贛南01-112和贛南89-131，表現最差的為贛南91-2和贛南82-660(圖1)。

圖1 9份種質主成分綜合得分圖

2.4 工藝性狀優良種質比較篩選

通過主成分分析，得到各種質主成分綜合得分值，根據綜合得分對種質進行排名(表4)，贛南01-112綜合得分最高，排名第一。對比綜合工藝性狀指標值也可以看出，贛南01-112綜合性狀優良，依次為贛南89-131和贛南00-8。其他品種的各項指標的具體表現詳見表4。因此，9個贛南系列種質中贛南01-112最好，11月至翌年5月(新植和1年宿根)平均蔗糖分達到16.24%，甘蔗纖維分為18.67%，甘蔗簡純度為87.71%，可以作為高糖親本進行甘蔗雜交育種的利用。

表4 9份種質實測性狀平均值分析

3 討論

選擇綜合性狀優良的親本配制雜交組合是甘蔗雜交育種選配組合的原則之一[21]。甘蔗蔗糖分是甘蔗品種或種質最重要的工藝性狀指標，也是評價甘蔗品種優良與否最重要的指標之一，在品種選育階段多以甘蔗錘度來反映。甘蔗蔗糖分等工藝性狀作為種質能否成為甘蔗雜交育種高糖親本的重要考量指標。贛南系列甘蔗種質普遍具有高糖特征[22-24]，可以作為甘蔗雜交組合嘗試，進行培育早熟高糖后代。本試驗中，通過對9份贛南系列甘蔗種質工藝性狀的方差分析發現，各種質主要工藝性狀之間還是存在顯著差異(P＜0.01)，各性狀指標的變異系數范圍在3.27%～16.15%之間，說明9份種質工藝性狀差異較大，需要進一步評價篩選，選擇品質最好的種質作為親本利用。種質評價篩選，前人做了大量研究，歐克緯等[25]對廣西引進甘蔗品種(系)進行了比較篩選與綜合評價；齊永文等[26]對我國大陸甘蔗種質資源利用進展進行評價和分析。本課體組成員也對大量種質進行了綜合評價篩選[27-29]，這些都為育種親本和雜交組的配制提供了大量的研究基礎。贛南系列甘蔗種質曾是中國大陸的重要甘蔗品種，

其作為親本也育成了許多優良品種。如早期以贛南65-542為母本培育了贛南76-567(江西15號)和贛糖78-335(江西1號)。本試驗中篩選的贛南01-112、贛南89-131、贛南00-8這3個種質平均蔗糖分超過15%，可以作為高糖親本進一步加強利用，以評價其育種潛力。

4 結論

工藝性狀是甘蔗種質評價的重要指標，通過對工藝性狀指標的主成分分析得出，9個贛南系列種質中贛南01-112最好，11月至翌年5月(新植和第1年宿根)平均蔗糖分達到16.24%，甘蔗纖維分為18.67%，甘蔗簡純度為87.71%，可以作為高糖親本進行甘蔗雜交育種的利用。