甜高粱主要农艺性状遗传参数分析

闫 锋

（黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院，齐齐哈尔 161041）

甜高粱[Sorghum bicolor L.（Moench）]又叫芦粟、甜秆等，是普通粒用高粱的一个变种，具有抗逆性强、生物产量高、光合效率高及适应性广等优良的生物学特性，具有“高能作物”之称[1]。甜高粱在我国各地均有零星种植，栽培历史悠久，但是很少作为大田作物进行生产。近些年来，随着社会经济的发展和科学技术的进步，甜高粱的利用价值被逐步发掘出来，广泛用于饲料，燃料乙醇，制糖等产业[2]。种质资源是培育新品种重要的物质基础，想要有效地利用种质资源，就必须了解其性状表现，应对种质资源进行全面系统的鉴定[3]。本研究估算了来自国内外7个地区的64份甜高粱种质9个主要农艺性状的多样性指数、遗传力、遗传进度及相关系数等遗传参数，以期为甜高粱种质资源利用及新品种选育提供一定的理论依据，提高育种效率。

1 材料与方法

1.1 供试材料

参试材料为64份甜高粱品种（系），来自国内外7个地区，其中美国14份、黑龙江42份、北京3份、吉林1份、辽宁1份、日本1份、澳大利亚2份。

1.2 试验设计

试验于2007年春季在中国农业科学院甜菜研究所试验地进行，前作大豆，秋起垄，播前喷灌，5月6日播种，公顷施种肥磷酸二铵150kg，及时间苗、定苗、掰蘖、防虫、铲趟。试验采用随机区组设计，3次重复，5行区，行长3m，行距70cm，株距18cm。

1.3 试验方法

性状调查：从每小区中间3行选取10株有代表性的植株进行调查，调查单株鲜重、茎秆鲜重、株高、节数、全生育期、茎粗、穗长、榨汁率、锤度9个农艺性状。调查标准参照《高粱种质资源描述规范和数据标准》[4]。

榨汁率测定：对10株取样植株去叶及叶鞘后称茎秆重量，使用三辊式甘蔗压榨机榨汁1次，榨汁率（%）=汁液重量÷茎秆重量×100%。

锤度测定：用蒸馏水将日本产DBx-55A锤度计调零，吸取甜高粱汁液500μL测定汁液锤度。

统计方法：利用DPS、Eexcel软件对上述性状进行统计分析，并估算其相关系数、多样性指数、遗传力、遗传进度等遗传参数。

2 结果与分析

2.1 农艺性状及其遗传多样性

参试的64份甜高粱种质主要农艺性状的多样性指数（表1）都比较高，差异不大，多样性指数最高的性状是全生育期，为1.99，其次是单株鲜重和茎粗，均为1.95，榨汁率的多样性指数最小，为1.58。这表明参试甜高粱种质在各个农艺性状上差异较大，具有丰富的遗传多样性。

全生育期：是指从出苗次日到籽粒成熟期的天数。供试材料全生育期最短的88d，最长146d。按照全生育期将甜高粱成熟期划分为极早熟（≤110d）、早熟（111～125d）、中熟（126～140d）、晚熟（141～155d）和极晚熟（＞155d），参试材料中早熟资源较多。

穗长和节数：穗长的变异幅度在9～36.3cm之间。穗长与穗形有很大关系，一般短穗多为杯形或牛心形，长穗则多为帚形。节数平均值为12.4节，变异幅度在8.9～16.3节之间，在节数的分布中，以10～14节的材料最多，有47份，占73.44%。

株高和茎粗：参试甜高粱种质株高的变异范围在116.3～346.9cm之间，平均值为270.0cm。茎粗平均值为1.78cm，变异幅度在1.43～2.27cm之间，在茎粗的分布中，以1.6～1.9cm的材料最多，占81.25%，茎粗小于1.6cm的材料有4份，占6.25%，茎粗大于1.9cm的材料有8份，占12.5%。茎秆是甜高粱最主要的收获器官，株高和茎粗对茎秆产量具有重要影响，株高和茎粗的多样性指数比较多，说明这两个性状遗传变异较为丰富。

茎秆鲜重和单株鲜重：甜高粱主要收获茎秆，甜高粱的茎秆是其能量的储存库，所以，茎秆鲜重和单株鲜重是甜高粱非常重要的两个性状。参试甜高粱的单株鲜重和茎秆鲜重的多样性指数和变异系数都是所有性状中较高的，说明参试的甜高粱种质具有丰富的变异，改良潜力较大。

锤度和榨汁率：锤度和榨汁率是甜高粱重要的品质性状，是甜高粱重要的育种目标。参试材料的锤度平均值为16.70%，变异幅度在10.51%～19.98%之间。平均榨汁率为38.8%，变异幅度在4.2%～52.9%之间，与赵香娜[5]的研究结果相近。

表1 甜高粱主要农艺性状的基本统计数据

2.2 农艺性状遗传力与遗传进度的分析

遗传力的高低反映了该性状表型由遗传因素和环境因素决定的程度，根据性状遗传力的大小，制定适当的选择方案，可以提高选择效果，提高育种效率。由表2可以看出，株高、全生育期、节数、穗长的遗传力较高，均达到了90%以上，说明这些性状受环境影响较小，可在早世代进行选择。茎秆鲜重、单株鲜重、榨汁率的遗传力中等，这3个性状应做一定的连续选择。锤度和茎粗的遗传力最低，不宜在早代选择。

遗传力不能完全作为选择效果的指标，通过遗传进度的估测，可以进一步明确选择的预期效果。表2中列出了在选择强度5%下各性状的遗传进度，可见，茎秆鲜重、榨汁率、单株鲜重、穗长的相对遗传进度较大，其子代从亲代获得的遗传增量分别是0.229kg、17.11%、0.267kg和11.93cm，这表明通过连续多代定向选择，这4个性状可以获得理想的改良效果。茎粗的相对遗传进度最低，为13.1%，可以获得0.233cm的遗传增量。

遗传变异系数是遗传变异潜力大小的标志，表示群体中直接选择的范围。按变异系数划分变异程度，从0%～10%为较低、11%～20%为中等、21%以上为较高。茎秆鲜重、穗长、单株鲜重、榨汁率的遗传变异系数较高，而株高、节数、全生育期、锤度的变异程度中等，茎粗为最低。

表2 甜高粱主要农艺性状的遗传参数

表3 甜高粱主要农艺性状间的相关性

2.3 农艺性状间的相关分析

通过对甜高粱9个农艺性状的相关分析（表3）表明：榨汁率与株高、茎粗、节数、茎秆鲜重、单株鲜重、全生育期呈极显著的正相关，与穗长和锤度相关不显著；株高与所有的农艺性状呈极显著正相关；茎粗与榨汁率、株高、节数、茎秆鲜重、单株鲜重、全生育期呈极显著正相关，与锤度和穗长相关不显著；茎秆鲜重和单株鲜重都与穗长相关不显著，都与其它性状呈显著或极显著正相关；全生育期与榨汁率、株高、茎粗、节数、茎秆鲜重、单株鲜重呈极显著正相关，与穗长和锤度相关不显著，说明了全生育期越长越有利于物质积累，产量越高。

3 结语

种质资源遗传多样性是利用基因资源的基础，植物种内所有个体的所有遗传性状的基因构成了该物种的基因库，其中可能蕴藏丰富的已知或未知的有用基因。种质资源遗传多样性的研究将为评估基因资源的开发前景提供重要的信息。遗传多样性的研究手段经历了形态水平、细胞水平、生化水平和分子水平4个阶段。形态学水平上进行遗传多样性研究具有简单、易行等特点，但易受环境影响，随着分子生物学和生物技术的迅猛发展，分子标记已广泛应用于种质资源研究[6]，但利用非靶标分了标记方法研究遗传多样性，难以与具体性状结合起来，所以有必要将形态性状、农艺性状与分子标记技术相结合，以准确把握遗传多样性的本质。

本研究对64份国内外甜高粱种质资源的主要农艺性状进行了初步研究，结果表明这些种质资源的遗传多样性丰富，品种间存在较大差异，其中茎粗、茎秆鲜重、全生育期、穗长和单株鲜重遗传多样性指数较大，都超过了1.9。株高、全生育期、节数和穗长的遗传力较高，都达到了90%以上，说明这些性状受环境影响小，可在早世代选择。茎秆鲜重、单株鲜重、榨汁率的遗传力中等，这3个性状应做一定的连续选择。茎秆鲜重和穗长的遗传进度较高，获得的遗传增量大，直接选择效果较为理想。茎秆鲜重是甜高粱一个重要的产量性状，但是茎秆鲜重的遗传力不是很高，可以通过和茎秆鲜重达到极显著正相关且遗传力很高的全生育期和株高这两个性状来进行辅助选择。

目前，对于茎秆榨汁率的实验室测定还没有统一的标准，工业生产上为提高汁液的产率，都是对甜高粱茎秆进行二次压榨，本研究设备条件有限，使用简易三辊式甘蔗榨汁机只进行了一次压榨，得出的榨汁率低于朱翠云[7]报道的60%～70%。由于本研究得出的榨汁率偏低，并不能代表真正的榨汁率，只可用作不同参试材料相比较。

［1]Reddy BVS,Sanjana Reddy P.Sweet sorghum:Characteristics and potential[C].International Sorghum and Millets Newsletter,2003,44:26-28.

［2]赵凯，马龙彪，耿贵，等.能源作物甜高粱的综合开发与利用[J].中国糖料，2008（3）：67-68.

［3]曹文伯.我国甜高粱种质资源鉴定及利用概况[J].植物遗传资源学报，2001，2（1）：58-62.

［4]陆平.高粱种质资源描述规范和数据标准[M].北京：中国农业出版社，2006.

［5]赵香娜，李桂英，刘洋，等.国内外甜高粱种质资源主要性状遗传多样性及相关性分析[J].植物遗传资源学报，2008，9（3）：302-307.

［6]Ayana A,Bryngelsson T,Bekele E.Gengtic variation of Ethiopian and Eritrean sorghum （Sorghum bicolor（L.）Moench）germplasm assessed by random amplified polymorphic DNA （RAPD）[J].Genetic Resources and Crop Evolution,2000,47（5）:471-482.

［7]朱翠云.甜高粱—大有发展前途的作物[J].杂粮作物，1999，19（2）：29-32.