甘蔗株高相关性状数量研究

李纯佳，徐超华，覃伟，杨昆，李复琴，刘新龙

（云南省农业科学院甘蔗研究所/云南省甘蔗遗传改良重点实验室，开远661699）

甘蔗株高相关性状数量研究

李纯佳，徐超华，覃伟，杨昆，李复琴，刘新龙*

（云南省农业科学院甘蔗研究所/云南省甘蔗遗传改良重点实验室，开远661699）

以31个甘蔗栽培品种的无性系植株为材料，对甘蔗株高相关表型性状进行了数量研究。分析结果显示，不同材料的株高、节间数、节间长度及下部、中下部、中部节间长度均存在极显著差异。节间长度与节间数间存在极显著负相关关系，节间长度同株高的相关度优于节间数。中部节间的长度与甘蔗株高的相关程度高于其他两个部位。除首段外，材料差异对甘蔗各段节间的长度均造成了显著性差异。不同段位节间长度具有相关性，这种相关性具有随节间距离增加而减弱的趋势。该研究结果具有一定实用性，同时可为甘蔗选种技术的改良与提高进行有益的数据积累。

甘蔗；株高；节间数；节间长度；相关；数量分析

甘蔗（SaccharuMofficinaruML.）是我国最主要的糖料作物，全国90%以上的食糖为甘蔗糖[1]。在当前蔗区面积缩小、作物竞争加剧的现实背景下，提高单产是确保我国蔗糖总产水平、保障食糖安全的必由之路。株高是蔗茎产量的三大构成因子之一[2]，并与含糖量呈极显著正相关[3]，对单产具有直接决定作用。同时，株高还同甘蔗冠层结构[4]和抗倒伏、抗风折性能[1]密切相关，从而能够间接影响实际产量。因此，甘蔗高产高糖新品种选育中，株高作为重要的目标性状，始终备受关注。

虽然基于数量遗传学和生物数学的计算机辅助育种技术[5-7]已经进入人们的视野，但在我国目前的甘蔗选种实践中，材料的表型差异大多仍由育种家凭自身主观经验进行考察[8]。在株高等重要性状的表型分化方面，仍缺少基于数据分析的理性评价。这些基础性工作的缺失，不但限制了甘蔗杂交选育技术的发展，同时阻碍了对优势作物先进育种经验的借鉴。有鉴于此，本文对甘蔗栽培品种株高性状的表型分化进行了数量分析，以期为甘蔗选种技术的改进提供基础性数据。

1 材料与方法

供试材料共含31个甘蔗栽培品种的无性系植株（见表1），均为杂交产生的高代后代。2014年3月10—12日新植于云南省农业科学院甘蔗研究所试验基地。试验地为壤土旱地，采用大田随机区组设计，3次重复，每小区种植4行，行长6.5 m，行距1 m。大田管理同一般生产管理。

2015年1月15日于各小区中间行中部位置，选择成熟挺直、无病害、长势一致、具代表性的甘蔗主茎，紧贴地面进行砍收，每小区取样6株。样本移至水平地面，调查节间数，并以皮尺测量株高，节间长度=株高/节间数。自基节起，连续量取10个节间长度。所有测量均重复3次，方法参照文献[1]。蔗株首节未完全伸出地面，故从第2段节间开始，将第2～4、5～7、8～10段节间区域分别定义为蔗株下部、中下部和中部，各部位节间长度为相应节间长度的均值。

使用Excel和SPSS 19.0软件整理和分析数据。

2 结果与分析

2.1 甘蔗品种间的株高表型差异

如表1所示，所测31个甘蔗品种，平均株高为174.8 cm，平均节间数为14.4，平均节间长度为11.9 cm。下部、中下部、中部节间长度均值分别为13.0 cm、13.7 cm和12.0 cm。各品种在株高相关表型方面表现各异。株高最高的柳城05-136同最矮的福农1110间的差距可达1.5倍多。节间数最多的为云蔗03-258，最少的为云蔗06-416，两者差距近1.7倍。节间长度最长的为闽糖02-205，为最短的粤糖55的1.8倍。下部节间长度最长的为闽糖02-205，超过最短的粤甘39近1.7倍。中下部节间长度最长的仍为闽糖02-205，最短的为云蔗06-416，前者为后者的近2.1倍。中部节间长度最长的为福农40，超出最短的ROC10近1倍。总体而言，不同甘蔗品种在各株高相关表型性状上的差异明显，已达到极显著水平。

表1 甘蔗品种间株高表型差异

表2 甘蔗株高表型性状相关系数

2.2 甘蔗株高表型性状间相关分析

Pearson相关分析结果如表2所示。根据Cohen提出的相关程度判断标准，Pearson相关系数的绝对值小于0.2、在0.2～0.5之间和大于0.5时，相关关系强度分别为弱、中和强[9]。由表2可知，甘蔗节间数和节间长度均与株高呈极显著正相关，前者与株高的正相关仅为中等，而后者与株高间具有强的正相关关系；同时，节间数和节间长度间还存在着极显著的中等负相关关系。

不同部位的节间长度同蔗株平均节间长度均具有较强的相关关系，它们同株高的相关程度却不尽相同。中部节间长度同株高的相关系数高达0.723，显示出极强的正相关关系，下部节间长度与株高的相关系数为0.332，为中等强度的正相关。不同部位的节间长度间存在极显著正相关关系，但强度不一。中部和下部间关系为中等，而中下部同二者的关系均达较强水平。甘蔗各节间相关程度可能与位置关系有关。

表3 甘蔗各段节间的长度差异

表4 甘蔗不同段位节间长度的相关系数

2.3 不同段位节间长度的关系

表3为甘蔗节间的长度差异的方差分析结果。单因素方差分析结果表明，不同品种间首段节间长度差异不显著，其余9段节间的长度均随品种不同存在极显著差异。多因素方差分析结果显示，品种和节序各自均对节间长度具有极显著影响，而它们的不同组合间差异不显著。

表4显示了不同段位甘蔗节间长度的相关性。首段是较为特殊的一段节间，同其他部位的节间长度上无显著相关。其余9段的节间长度间，往往存在极显著相关，其相关强度均在中等以上，部分甚至可达极强水平。同时，可以发现，位置相近的段位间，相关系数较大，而位置较远的段位间，相关系数较小。

总体而言，甘蔗不同段位节间的长度差异显著，其相关性具有随距离增加而减弱的趋势。

3 结论与讨论

表型差异是植物基因型差异的体现。甘蔗株高相关性状存在极显著的表型分化，这些差异将为具有优良株高形态的甘蔗新基因型的选育提供充分的可能性。

甘蔗株高由节间数和节间长度这两大要素构成。相关分析结果提示，与新节形成相比，节间伸长是甘蔗株高增长更为主要的方式。玉米的株高研究[10]中也取得了与之一致的结论。因而，有关甘蔗株高形态建成的研究，应适当侧重于节间伸长过程。在3个不同部位，中部节间的长度与株高间相关程度最高。这可能是因为该部位（第8～10段）节间完成伸长的时期正是株高整体增长的关键阶段。我们推测这一结果在选种过程中具有实用价值：种性发挥受限时，表型株高相同的材料，中部节间较长者可能具有更好的潜在株高形态。

不同甘蔗品种首段节间长度差异不显著，可能因为首段节间形成的时间较早，该时期31个基因型材料均未充分发育而具有较为一致的长势。甘蔗各段节间相关性具有随距离增加而减弱的趋势。这说明不同节间的伸长具有一定的一致性。在成熟蔗茎上，空间距离实际体现的是茎节先后出现的时间顺序。因而可以认为，一定时期内，环境因子和生长发育水平的相对稳定，是这种一致性的来源。但这种一致性是有限的，当两个节间形成的时间间隔足够长时，如第2段和第10段，其伸长是较为独立的。由此我们认为，节间长度可作为甘蔗不同时期生长状况的表征。

[1]李杨瑞.现代甘蔗学[M].北京：中国农业出版社，2010.

[2]陆中华.甘蔗产量构成因素与产量的关系[J].种子，2002（3）：38-39.

[3]赵俊，吴才文，赵培方，夏红明，等.引进甘蔗种质工艺与农艺性状的相关性及聚类分析[J].湖南农业大学学报（自然科学版），2012，38（5）：476-481.

[4]郭伟.不同行距与下种量对甘蔗生长及光合特性的影响研究[D].福州：福建农林大学，2011.

[5]吴才文.澳大利亚甘蔗家系选择技术简介[J].甘蔗糖业，2007（1）：6-9.

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[9]Cohen J.Statistical power for the social sciences[M].Hillsdale,NJ:Laurence ErlbauMand Associates,1988.

[10]Foumier C,Andrieu B.Dynamics of the elongation of internodes inmaize(Zeamays L.):Analysis of phases of elongation and their relationships to phytomer development[J].Annals of Botany,2000,86(3):551-563.

A Quantitative Study on Plant Height Relative Traits in Sugarcane

LIChun-jia,XU Chao-hua,QINWei,YANG Kun,LIFu-qin,LIU Xin-long
(Yunnan Sugarcane Research Institute,Y unnan Academy of Agricultural Sciences; Yunnan Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement,Kaiyuan 661699)

A study was carried out to characterize quantitatively plant height correlated traits with 31 clones of sugarcane cultivars.Results showed that there were extremely significant differences between clones in these traits including plantheight,internode number,average internode length,length of the bottoMinternode,themidbottoMinternode,and the middle internode.There was a significant negative correlation between the internode length and internode number.Correlation parameter of plant height with internode length was higher than that with internode number.Length ofmiddle internode turned out to have the highest correlation among internodes in the three positions.The difference between clones in the internode length was found to be extremely significant except for the first one.A trend was observed that themore distant,the less correlation between internodes.These resultsmay have practical implications and could accumulate beneficial data for sugarcane breeding.

sugarcane;plant height;internode number;internode length;correlation;quantitative analysis

S566.103

A

1007-2624（2015）03-0001-03

10.13570/j.cnki.scc.2015.03.001

2015-04-15

云南省农业科学院青年科技人才培养专项：甘蔗GA3ox2基因对其株高的调控作用研究；国家自然科学基金地区项目（31360359）。

李纯佳（1985-），男，湖北省十堰人，硕士，研究实习员，研究方向：甘蔗分子生理学，E-mail：welsper@126.com。

刘新龙，男，博士，副研究员，研究方向：甘蔗分子生物学，E-mail：lxlgood868@163.com。