云南自育甘蔗親本選配組合在勐海蔗區的育種潛力分析

紀新時，劉海俊，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勐海縣農業技術推廣中心，云南勐海 666200；2云南省農業科學院甘蔗研究所/云南省甘蔗遺傳改良重點實驗室，云南開遠 661699；3云南英茂糖業(集團)有限公司，云南昆明 650028；4泰國農業部大田與可再生能源作物研究所，泰國曼谷)

0 引言

勐海縣位于云南省西南部、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。國境線長146.6 km。東西最長橫距77 km，南北最大縱距115 km，總面積5511 km，其中，山區面積占93.45%，壩區面積占6.55%。境內最高海拔2429 m，最低海拔535 m。勐海縣地處低緯度地區，北回歸線以南，屬熱帶和亞熱帶西南季風型氣候。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種植的甘蔗新品種，由云南省農業科學院甘蔗研究所聯合勐海縣農業技術推廣中心，在勐海縣實施甘蔗新品種選育。

雜交利用自育親本或適宜當地種植的甘蔗品種，以期將其適應性遺傳給后代，從而育成適宜當地種植的甘蔗品種。廣西采用自育的桂糖92-66為親本育成了桂糖42號[1]、桂糖43號、桂糖44號、桂糖50號和桂糖52號，其中，桂糖42號、桂糖44號這2個品種在生產上應用較廣；雜交利用曾經適宜廣西蔗區的ROC22育成了柳城05-136[2]；云南省農業科學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]；泰國農業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，占泰國甘蔗種植面積的85.83%[4]。分析不同時期美國弗羅里達州主栽品種發現，用曾經的主栽品種持續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，雜交利用適宜當地的品種(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，通過對后代群體葉片清秀程度、空蒲心和 生勢性狀進行評級，并結合錘度表現對其進行分析，以期評價云南自育親本選配組合在云南勐海蔗區的育種潛力，為其進一步雜交利用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2018/19年榨季，由云南省農業科學院甘蔗研究所根據親本信息和育種目標，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個與其他親本選配雜交組合18個，在廣東省科學院南繁種業研究所海南育種科研基地(原廣州甘蔗糖業研究所海南甘蔗育種場)和云南省農業科學院甘蔗研究所瑞麗育種站進行雜交生產雜交花穗(見表1)。獲得雜交種子后在云南省農業科學院甘蔗研究所培育實生苗。

1.2 試驗設計

試驗地設置于勐海縣農業技術推廣中心甘蔗良種良繁試驗基地(100°25′E，21°55′N)。勐海縣月最高溫、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℃發生于5月份，月最低溫2℃發生于1月，月最強降雨量246.9 mm發生于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℃，年累計降雨量907.1 mm。試驗地土壤類型為沙質壤土。

試驗按照完全隨機區組排列，3次重復，每重復5行區，行長6 m，行距1.0 m，按照15苗/行種植，折合種植密度為25000苗/hm2。試驗統一采用粵糖93-159(對照1)和ROC22 (對照2)作為對照品種，按照15單芽/行種植。試驗于2019年7月16日進行移栽，2020年2月收獲后保留宿根。新植移栽后，實時澆水保證成活，宿根蔗參照當地甘蔗生產管理，實時進行草害和蟲害防控。

1.3 數據收集與分析

由于新植蔗生長量僅約6月生長量，未進行數據收集。新植蔗于2020年2月下旬收獲，于2020 年12月24日(約10個月生長量)宿根蔗成熟期收集數據。對于葉片清秀程度、空蒲心和生勢，采用分級評價的方法調查數據。葉片清晰程度用于反映勐海蔗區自然條件下褐條病、褐銹病以及花葉病等主要葉部病害的輕重程度。葉片清秀程度依據整株葉片判斷，由優至劣依次劃分為1～5級，分別對應清秀(無任何葉部病害)、較清秀(少量葉片表現病害特征)、中等(約一半葉片表現病害特征)、較差(一半以上葉片表現病害特征)和差(一半以上葉片表現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，未嚴格區分到具體病害類型。空蒲心嚴重將影響甘蔗出汁率，空蒲心依據頂端1～4節空蒲心輕重程度分為1～5級，分別對應實心(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5個單株，3重復15個單株眾數作為該組合空蒲心分級。生勢分為1～5級分別對應好、較好、中等、較差和差，主要是對產量構成因素株高、莖徑、有效莖的綜合判斷，作為對該組合產量潛力的一種初步評估。在生勢的分級中，不考慮倒伏、脫葉性以及病害等其他因素；同時，各小區隨機選擇5叢相對健康的植株，采用手持式錘度計測量各叢主莖中部錘度。根據分級評價結果和錘度對各組合進行總體分級，并依據總體分級對后代群體進行單株選擇。在進行綜合分級過程中，較為注重組合的錘度。錘度較高的雜交組合優先評為1或2級，再根據其他幾個性狀優劣程度進行適當調整。各組合入選率是指入選單株數占種植數的百分比。采用Excel 2016對試驗數據進行整理。

表1 云南自育親本選配的18個雜交組合

表2 勐海縣2020年各月主要氣象數據指標

2 結果與分析

2.1 云南自育親本選配組合的錘度及分級情況

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，最低錘度與雙對照相當，最高錘度24.00%高于粵糖93-159(22.20%)和ROC22 (22.80%)。18個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個百分點(表3)。18個云南自育親本選配的組合中，11個雜交組合的平均錘度高于雙對照的錘度，即61.11%的雜交組合后代群體平均錘度超過了雙對照。

表3 云南自育親本選配組合的錘度及分級評價結果

2.1.2 后代群體葉片清秀評級

云南自育親本選配組合總體葉片清秀程度為3級，與對照ROC22號相當，略優于對照粵糖93-159(4級)。從表3可見，18個組合后代群體評級在2～4級之間，云蔗05-51×云蔗081609、云瑞09-315×云蔗05-51這2個組合的葉片清秀程度評級為2級，優于雙對照，云蔗94-343×桂糖02-901等10個組合評級為3級，與ROC22相當，6個雜交組合評級為4級與粵糖93-159相當。

2.1.3 后代群體空蒲心評級

云南自育親本選配組合總體空蒲心評級為2級，與ROC22相當(2級)，優于粵糖93-159(3級)。18個組合后代群體空蒲心評級在1～4級之間，6個雜交組合為1級，5個雜交組合為2級，4個雜交組合為3級，2個組合為4級，1個組合為5級(表3)。

2.1.4 后代群體生勢評級

云南自育親本選配組合總體生勢評級為3級，與ROC22相當(3級)，優于粵糖93-159(4級)。18個組合后代群體生勢在2～4級之間，云蔗05-51～云蔗08-1609和CP84-1198×云蔗89-7生勢評為2級，優于雙對照；13個雜交組合生勢評級為3級與ROC22相當；3個組合為4級與粵糖93-159相當，弱于ROC22 (見表3)。

2.1.5 各組合最終評級

據各組合平均錘度、平均錘度范圍及清秀程度、空蒲心和生勢的分級情況，對每個雜交組合給予最終評級。云南自育親本選配的18個組合最終評級在1～4級之間。云蔗05-51×云蔗08-1609和云蔗94-343×桂糖02-901被評為1級組合；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個雜交組合被評為2級組合；其余11個雜交組合被評為3級或4級雜交組合。

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

根據各組合評價分級情況，對組合后代單株進行優選。其結果如表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%。組合最終評級是該組合單株選擇的重要依據，被評為1級的云蔗94-343×桂糖02-901和云蔗05-51×云蔗081609后代入選率分別高達41.76%和33.87%，2個組合共入選后代材料155株，占全部組合入選數的31.19%；被評為2級的5個組合，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個單株，入選率分別23.92%、19.22%、18.95%、16.08%和10.70%，5個組合共入選229個單株，占全部組合入選數的46.08%；被評為3級8個雜交組合共入選113份，占全部組合入選數的22.74%；被評為4級的3個雜交組合無后代材料入選。

3 討論與結論

3.1 云南自育親本選配優良組合及其后代入選數

從優良組合中，育成優良單株的幾率較高[11]，較差的組合將浪費時間和相關投入資金[12]。因此，優良雜交組合選配，是甘蔗新品種選育的重要基礎。本研究中，結合表3各雜交組合最終分級和表4各組合栽種苗量，入選數和入選率分析，發現被評為1級或2級的優良組合貢獻了大部分入選單株。被評為1級的2個雜交組合云蔗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%，但其入選單株數量占全部入選單株的31.19%；被評為2級的5個雜交組合贛蔗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%，但其入選單株數占所有入選單株的46.08%。1級和2級的7個優良雜交組合，以37.18%的實生苗量貢獻了77.26%的入選單株；3級和4級的12個雜交組合，實生苗種植量占62.82%，僅貢獻了22.74%的入選單株。

3.2 選配優良組合的主要云南自育親本

在1級和2級的7個雜交組合中，涉及到甘蔗親本11個，其中，8個為云南自育親本。選配2個1級組合的4個親本中(表4)，云蔗05-51含有抗褐銹病基因Bru1[13-16]，是勐海蔗區的主栽品種；云蔗081609是勐海蔗區快速繁育推廣應用的新品種，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19.20%；云蔗94-343是云蔗08-1609的母本，具有抗褐銹病基因Bru1，對后代群體錘度的一般配合力為正效應[21]。在被評2級的5個雜交組合中，有4個雜交組合含有云蔗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年宿根未檢測出宿根矮化病，該品種為勐海蔗區水田或水澆地主栽品種，適宜機收。

3.3 推薦進一步雜交利用的組合

由云南自育親本選配的18個組合中，云蔗94-343×桂糖02-901和云蔗05-51×云蔗08-1609被評為1級組合，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41.76%；云蔗05-51×云蔗081609后代群體中大多具備雙親互補的特性，且遺傳了雙親葉片清秀的特征，入選率達33.87%。評為2級的5個雜交組合入選率在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后代群體中實現了較好的雙親互補，部分單株具有ROC10株型緊湊的特征，同時具備云蔗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強生勢的特征；云瑞12-430×云蔗00-45的生勢，葉片清秀程度及空蒲心表現均較差，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，加強對空蒲心、清秀程度的篩選，有望選育成高糖的單株。以上7個1～2級組合，在勐海蔗區具有良好的育種潛力，可進一步生產雜交花穗，用于勐海蔗區甘蔗新品種選育。