27個甘蔗雜交組合經濟育種值評價

張 鈺, 桃聯安, 安汝東, 周清明, 董立華, 孫有芳,俞華先, 郎榮斌, 邊 芯, 田春艷, 經艷芬

(1.云南省甘蔗遺傳改良重點實驗室/云南省農業科學院甘蔗研究所, 云南 開遠 661699;2.云南省農業科學院甘蔗研究所瑞麗育種站, 云南 瑞麗 678600)

生產食糖的主要原料為甘蔗[1],其在云南種植面積、產量和產糖量均居全國第2位[2]。甘蔗產業在云南邊境地區的可持續發展,對當地農民脫貧致富有重要作用,同時作為替代種植作物,對維護地區社會安穩有重要意義[3]。近年來,由于云南甘蔗種植主栽品種種性退化、糖分增益慢等問題凸顯[4],急需新的甘蔗品種替代,并加速推廣應用[5]。

甘蔗新品種選育需要育種者長期堅持,積累大量的育種數據,綜合評價其有效莖、莖徑、株高、蔗糖分等農藝性狀,還需選育出符合生產需要和經濟效益好的品種。經濟育種值(EBV)分析,兼顧各性狀對產業產生的各方效益權衡,在多種性狀的綜合評價中,針對不同性狀的改良,使某一目標性狀提高相應幅度經濟權重,以便用數量化的方法表達育種目標[6],是甘蔗育種中常用的遺傳評價方法[7]。安汝東等[8]對含云瑞創新親本的38個雜交組合F1代農藝性狀進行經濟育種值分析,篩選出2個父本和6個雜交組合經濟育種值最高;姚麗等[9]借助R軟件對 42個組合F1群體6個主要性狀的變異系數、遺傳力、配合力和經濟育種值進行分析,結果表明,一般配合力和經濟育種值表現較好的CP 親本有8個,特殊配合力和經濟遺傳值分析表現好的組合4個;王勤南等[10]采用澳大利亞家系試驗法,借助R軟件對25個組合后代群體的5個主要數量性狀進行遺傳方差、遺傳變異和經濟育種值分析,篩選出優良的生產性母本與父本各2個,以及易選育出高經濟效益的新品種組合5個。

本研究以27個雜交組合F1群體為供試材料,借鑒澳大利亞家系試驗法[11]對株高、莖徑、叢有效莖數、糖分、叢重和叢含糖量等6個主要農藝性狀進行經濟育種值分析,揭示27個雜交組合甘蔗親本的遺傳特點,科學準確篩選出優良親本和組合,以期提高組合選配的效率。

1 材料和方法

1.1 材 料

通過親本表現選配27個雜交組合(表1),參與測試的優良國內外親本共有32個,其中母本18個,父本18個。

表1 27個雜交組合親本信息Table 1 Parental information of 27 hybrid combinations

1.2 方 法

1.2.1試驗設計

2017年3月將收獲的雜交花穗種子進行播種,6月中旬定植于試驗基地,試驗基地位于云南省隴川縣章鳳鎮基地內(海拔935 m,24°11′22.15″N、97°45′36.61″E),年均氣溫20 ℃。試驗設計為3次重復,單行區的隨機區組試驗,3行小區,每個小區定植27個組合,每個組合隨機定植20株,3個區共定植60苗,株距0.3 m,行長6 m、行距1.1 m,小區面積6.6 m2。

1.2.2試驗的調查

大田試驗管理和一般實生苗管理相同,新植實生苗砍收后留宿根,第二年進行宿根管理,到成熟期分別調查錘度、莖徑、株高、叢有效莖數等性狀,一個組合每叢調查3株,共20叢60個單株。

單莖重=株高×莖徑面積×0.785 4;

叢重=單莖重×叢莖數;

糖分/%=(錘度×1.082 5-7.703)×100%。

1.2.3數據收集及計算

利用Microsoft Excel軟件對株高、莖徑、叢有效莖數、糖分、叢重和叢含糖量等6個農藝性狀試驗數據進行整理,并計算各性狀的均值、極大、極小、極差、標準差和變異系數,采用R軟件(R×64-3.2.5)對甘蔗重要性狀的配合力及遺傳力進行分析。針對組合的經濟育種值,是一種貨幣形式的選擇指數,由某一性狀的遺傳效應與該性狀的加權系數決定。

EBV=∑BiWi

式中,Bi為性狀i的育種值,Wi為性狀i的經濟權重。本試驗的各農藝性狀經濟權重,參照鄧祖湖等[12]的方法計算,即叢有效莖數、株高、莖徑、蔗糖分的經濟權重分別為373.3,7.2,159.8,278.4元。

2 結果與分析

2.1 遺傳變異及其方差分析

通過對27個雜交組合F1群體的株高、莖徑、叢有效莖數、糖分、叢重和叢含糖量等6個農藝性狀進行遺傳變異及方差分析(表2),可看出株高、莖徑、叢有效莖數、糖分、叢重在組合、母本和父本中均表現出差異顯著,說明組合、母本和父本都顯著影響后代的株高、莖徑、叢有效莖數、糖分、叢重。母本極顯著地影響糖分,說明母本對后代的糖分影響非常明顯。

表2 27個組合后代變異系數及方差Table 2 Variation coefficient and variance of offspring of 27 hybrid combinations

2.2 遺傳力分析

從表3可看出,27個組合F1群體的株高、莖徑、叢有效莖數、糖分、叢重、叢含糖量等6個農藝性狀的平均遺傳力分別為39.52%,37.39%,10.32%,43.98%,11.48%,11.44%,從大到小的順序為:糖分、株高、莖徑、叢重、叢含糖量、叢有效莖數,其中叢重、叢含糖量和叢有效莖數平均遺傳力較低。組合、父本和母本的平均遺傳力順序為:組合>父本>母本,且組合6個農藝性狀的遺傳力均大于父本和母本,說明組合對雜交后代6個農藝性狀遺傳貢獻最大。母本與父本相比較,母本對雜交后代莖徑、叢有效徑數、叢重和叢含糖量,遺傳貢獻大于父本,父本對雜交后代株高和糖分遺傳貢獻大于母本。

表3 6個農藝性狀遺傳力Table 3 Hereditary capacity of 6 agronomic traits

2.3 母本經濟育種值分析

基于27個雜交組合F1群體,進行母本經濟育種值分析,結果(表4)顯示,參試的18個母本經濟育種值大小順序為:HoCP92-648、CP81-1254、科5、ROC1、粵糖94-128、CP84-1198、CP94-1100、云瑞05-292、桂糖02-901、云蔗05-51、柳城03-1137、德蔗93-88、粵糖92-1287、ROC25、ROC6、云蔗89-7、粵糖00-236、CP89-2143,母本經濟育種值有9個為正值,其中經濟育種值大于200元的親本有4個,建議重點利用這4個母本(HoCP92-648、CP81-1254、科5和ROC1)。

表4 母本經濟育種值Table 4 Economic breeding values of female parents

2.4 父本經濟育種值分析

基于27個雜交組合F1群體進行父本經濟育種值分析,結果(表5)顯示,參試的18個父本經濟育種值從大到小順序為:桂糖92-66、CP-89-2143、云瑞99-601、桂糖00-122、粵糖00-236、云蔗05-51、內江97-128、桂糖96-211、云瑞10-463、ROC22、云蔗02-588、德蔗09-78、云瑞10-299、粵糖84-3、粵糖89-240、粵糖93-159、桂糖02-901、ROC25,有8個父本的育種值為正值,其中經濟育種值大于200元的親本有1份,建議對父本桂糖92-66進行重點利用。

表5 父本經濟育種值Table 5 Economic breeding values of male parents

2.5 雜交組合經濟育種值分析

基于27個雜交組合F1群體進行雜交組合經濟育種值分析,結果(表6)表明,在參試的27個雜交組合中,其經濟育種值正值的有13個,其余的14個為負值。由表6可知,經濟育種值大于200元的組合有:科5×云蔗02-588、HoCP92-648×桂糖92-66、CP81-1254×CP-89-2143、桂糖02-901×ROC25、粵糖00-236×桂糖96-211、CP84-1198×粵糖00-236,其經濟育種值分別為342.723元、320.940元、237.789元、225.004元、224.910元和217.520元,這6個雜交組合經濟育種值高,可能選育出高經濟效益的新品種,建議對這些組合加大力度使用。

表6 雜交組合經濟育種值Table 6 Economic breeding values of male parents of family

3 結果與討論

對27個組合F1群體遺傳力分析結果表明,6個農藝性狀平均遺傳力從大到小順序為:糖分、株高、莖徑、叢重、叢含糖量、叢有效莖數。組合、父本和母本的平均遺傳力順序為:組合>父本>母本,說明組合對雜交后代6個農藝性狀遺傳貢獻最大。母本與父本相比較,母本對雜交后代莖徑、叢有效徑數、叢重和叢含糖量,遺傳貢獻大于父本,父本對雜交后代株高和糖分遺傳貢獻大于母本;27個組合F1群體農藝性狀經濟育種值分析結果表明,在參試的18個母本中,HoCP92-648、CP81-1254、科5、ROC1等經濟育種值高,可作為優良生產性母本。18個父本中,桂糖92-66可作為優良生產性父本。在27個雜交組合中,科5×云蔗02-588、HoCP92-648×桂糖92-66、CP81-1254×CP-89-2143、桂糖02-901×ROC25、粵糖00-236×桂糖96-211、CP84-1198×粵糖00-236等6個組合經濟育種值高,可能選育出高經濟效益的新品種,建議對這些組合重點利用。