甘蔗生长中后期品种(系)对螟虫抗性稳定性分析

林兆里，傅华英，高三基，许莉萍，徐金汉

(1福建农林大学国家甘蔗产业技术研发中心，福建福州350002；2福建农林大学植物保护学院，福建福州350002；3农业部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室，福建福州350002)

甘蔗生长中后期品种(系)对螟虫抗性稳定性分析

林兆里1,3，傅华英1,3，高三基1,3，许莉萍1,3，徐金汉2,3*

(1福建农林大学国家甘蔗产业技术研发中心，福建福州350002；2福建农林大学植物保护学院，福建福州350002；3农业部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室，福建福州350002)

以螟蛀节率为甘蔗生长中后期抗螟性指标，应用AMMI模型对19个甘蔗品种(系)在3个试验点的螟虫抗性进行稳定性分析。结果表明：甘蔗品种(系)对螟虫的抗性存在显著的环境效应、基因型效应和环境与基因型的互作效应，其中以环境对总体的变异影响最大。综合甘蔗品种(系)对螟虫的抗性水平和稳定性，粤糖60号和粤甘42号在供试品种(系)中属于对螟虫抗性较高且稳定的品种，柳城03-1137在供试品种(系)中属于对螟虫高感且稳定的品种。

甘蔗；生长中后期；抗螟性；稳定性

0 引言

植物抗虫性是在一定环境条件下植物与害虫相互作用的表现[1-2]，因此植物的抗虫性并非一成不变的。植物的抗虫性常因气候、栽培、生物和人为等因素直接或间接的作用，影响害虫或通过植物影响害虫的发生为害[1]。在对害虫的影响方面，环境条件的变化会导致害虫的种群密度出现波动，害虫种群密度的高低会直接影响作物抗虫性等级的划分。在对作物的影响方面，环境条件会影响作物的生育期，进而影响作物的形态特征、生理生化状况的变

化，影响作物抗虫性的强弱[3]。抗螟性甘蔗品种的推广与利用已成为螟虫综合防控的重要组成部分。而抗螟性品种的推广与利用不仅应考虑抗螟性水平高低，还应注意抗螟性稳定性。任大方等[4]研究认为应根据不同的栽培条件和不同的地理环境具体分析甘蔗品种抗螟性的具体表现。为了准确鉴定和评价甘蔗品种的抗螟性水平，进行抗螟性的环境效应、基因型效应以及基因型和环境间的互作效应研究是非常有必要的。

AMMI模型(Additive Main Effects and Multiplicative Interaction Mode)是目前分析作物品种区域试验中数据处理应用非常广泛的一类模型，将主成分分析和方差分析将结合，不仅能够进行交互作用的显著性分析，还能对交互作用进一步分解[5]。AMMI模型现已被广泛应用于研究基因型和环境的互作效应[6-9]。作物的抗虫性也存在基因型和环境的互作，因此吴碧球等[10]和吴元奇等[11]引入AMMI模型分别对水稻抗褐飞虱、抗虫棉抗棉铃虫进行环境与基因型互作、抗虫性稳定性分析，分析结果也较为理想。为筛选适应性广，抗螟性稳定的甘蔗品种，本研究在3个试验点，采用螟虫田间自然侵染的方式，对19个甘蔗品种(系)的抗螟性进行鉴定，采用AMMI模型分析其抗螟性同环境、基因间的互作关系，并在此基础上评价供试甘蔗品种(系)对螟虫的抗性稳定性。

1 材料和方法

1.1 材料

供试甘蔗品种(系)：国家甘蔗产业技术体系第3、4轮集成示范品种(系)，柳城03-1137、柳城05-136、云蔗99-596、云蔗01-1413、云蔗03-258、云蔗05-49、福农07-0335、福农07-1110、福农38号、福农40号、粤甘24号、粤甘39号、粤甘42号、粤糖60号、桂糖29号、桂糖30号、桂糖31号、桂糖32号，共18个甘蔗品种(系)和生产对照种ROC22。供试甘蔗品种(系)分别由广西省柳城县甘蔗研究中心、云南省农业科学院甘蔗研究所、福建农林大学甘蔗综合研究所、广州甘蔗糖业研究所和广西省农业科学院甘蔗研究所提供。

1.2 方法

1.2.1 试验地概况

试验地选择有代表性的3个试验点：①广东省湛江市遂溪县甘蔗产业技术遂溪综合试验站，地处我国甘蔗主产蔗区之一的粤西蔗区，土壤类型为砂壤土，属亚热带气候；②广西省来宾市兴宾区甘蔗产业技术来宾综合试验站，地处我国甘蔗主产区之一的桂中南蔗区，土壤类型为红壤土，属亚热带气候；③福建省漳州市长泰县甘蔗产业技术漳州综合试验站，土壤类型为红壤土，属南亚热带气候。

1.2.2 试验设计

供试甘蔗品种(系)于2013年1～2月进行新植，田间试验设计、栽培管理参照国家甘蔗品种区域试验实施方案进行。

通过螟虫田间自然侵染，于甘蔗收获季，调查各试验点甘蔗品种(系)的螟虫为害情况。每个供试甘蔗品种(系)共调查3个小区，每小区随机调查1点，每点连续调查10株蔗茎总节间数及螟蛀节数，统计在甘蔗生长中后期植株螟蛀节率。

螟蛀节率(%)=螟蛀节数/总节间数×100%。

1.3 数据统计分析

利用DPS(Data Processing System) 7.05 统计软件对数据进行统计分析。

1.3.1 AMMI模型

在螟蛀节率稳定性分析中所采用的AMMI模型[6,9,12]如下：

式中yij为j环境中i基因型的螟蛀节率，µ代表总体平均值，αi是基因型的平均偏差(基因型主效应)，βj为环境的平均偏差(环境主效应)，λn为第n个交互效应主成分分析轴(Interaction Principal Component Axis, IPCA)的特征值，γin为第n个主成分的基因型主成分得分，δjn是第n个主成分的环境主成分得分，N是主成分因子轴的总个数，θij为残差。

1.3.2 稳定性参数

特定基因型在IPCA的k维空间中图标离原点的欧式距离公式[9]：

k=1，2，……m

式中Di为品种稳定性参数，m为显著的IPCA个数，Di为第i个基因型在第m个IPCA上的得分。式中的Di距离的大小是衡量第i个基因型的相对稳定性，基因型Di值越小越稳定。

2 结果与分析

2.1 甘蔗不同品种(系)和不同地点对螟虫抗性差异

甘蔗品种(系)对螟虫抗性的变异分析结果见表1。3个试验地点中，以遂溪试验点的平均螟蛀节率最高，达到22.85%；其次为广西来宾试验点和福建漳州试验点，分别为5.49%和3.72%。3个试验点间的螟蛀节率差异达到了极显著水平，说明不同试验点(环境)对螟虫的发生为害有极显著影响作用。从各个试验点甘蔗品种(系)的抗螟性指标变异系数可以看出，广西来宾试验点和福建漳州试验点的甘蔗品种(系)间螟蛀节率较低，但变异系数较高，分别达到了69.86%和52.82%，具有较为丰富的变异度；广东湛江试验点的螟虫为害率在3个试验点中最高，但变异系数最低，只有16.11%，说明在进行甘蔗品种对螟虫抗性鉴定时，并非虫口密度越高越好，过高的虫源压力会影响甘蔗品种(系)对螟虫的抗性差异。由表2中方差分析可知，3个试验点的螟虫为害率均值在甘蔗品种(系)间存在极显著差异，说明不同基因型甘蔗存在对螟虫抗性差异。

2.2 AMMI模型分析

表1 不同甘蔗品种(系)对螟虫的抗性变异分析

表2 甘蔗不同品种(系)对螟虫抗性的多重比较

由表3可知，螟蛀节率在不同的基因型和环境间均达到极显著水平，在基因型和环境间互作也存在极显著的互作效应。其中环境即试验点间的变异平方和占整个处理的总平方和的88.02%，基因型即品种(系)间的变异平方和占5.99%，环境和基因型间的交互作用的变异平方和占5.99%，以环境所占的比例最高，说明环境的变异在主体变异中起主导作用，供试甘蔗品种(系)间的螟蛀节率差异较大，主要是由环境因素所引起的。环境和基因的交互作用效应显著，说明基因型和环境互作影响甘蔗品种(系)

对螟虫抗性表达。利用AMMI模型对基因型和环境互作进一步分析。甘蔗品种(系)对螟虫抗性显著的IPCA值的平方和占交互作用平方和的74.70%，说明IPCA1能够解释大部分的交互作用。

表3 甘蔗品种(系)对螟虫抗性的AMMI模型分析

2.3 甘蔗品种(系)对螟虫抗性稳定性分析

甘蔗品种(系)在显著交互效应主成分轴上的得分(IPCA)及稳定性参数(Di)见表4。甘蔗品种(系)对螟虫的抗性稳定性由强到弱依次是：粤甘42号＞ROC22＞粤糖60号＞柳城03-1137＞桂糖32号＞福农40号＞福农07-0335＞云蔗05-49＞福农38号＞福农07-1110＞粤甘24号＞桂糖30号＞云蔗01-1413＞桂糖29号＞桂糖31号＞柳城05-136＞云蔗99-596＞云蔗03-258＞粤甘39号。

以Di值作为纵轴，以螟蛀节率作为横轴，做双标图(见图1)。越靠近纵坐标说明其品种(系)的螟蛀节率越低，品种(系)对螟虫抗性越高，越靠近横坐标说明品种(系)对螟虫的抗性稳定性越好。由图1中所见，A1柳城03-1137在供试甘蔗品种(系)中属于对螟虫高感且抗性稳定品种，A2粤甘24号和A3福农38号在供试甘蔗品种(系)中属于对螟虫高感且抗性中稳品种，A17粤糖60号和A18粤甘42号在供试甘蔗品种(系)中属于对螟虫高抗且抗性稳定品种，A19桂糖30号在供试甘蔗品种(系)中属于对螟虫高抗且抗性中稳品种。

表4 各甘蔗品种(系)螟蛀节率在显著交互效应主成分轴上的得分的稳定性参数

3 结论与展望

本试验在螟虫田间自然侵染条件下，采用AMMI

模型对广西来宾、福建漳州、广东湛江3个试验点的19个甘蔗品种(系)对螟虫抗性稳定性进行分析。甘蔗品种(系)对螟虫的抗性存在极显著的基因型效应、环境效应和二者间的交互效用。其中以环境效应占主导作用，说明环境因素是影响生长中后期螟虫发生为害的最主要因素。根据一个地点的抗性鉴定结果评价品种的抗性水平，可能会导致部分品种的评价结果产生较大偏差，因此采用多点的抗性鉴定结果进行综合评价，能够消除环境因素的干扰，结果更为准确可靠。

图1 螟蛀节率的AMMI双标图

不同甘蔗品种(系)对螟虫的抗性稳定性程度是不一样的，各甘蔗品种(系)的对螟虫抗性的稳定性由强到弱依次是：粤甘42号＞ROC22＞粤糖60号＞柳城03-1137＞桂糖32号＞福农40号＞福农07-0335＞云蔗05-49＞福农38号＞福农07-1110＞粤甘24号＞桂糖30号＞云蔗01-1413＞桂糖29号＞桂糖31号＞柳城05-136＞云蔗99-596＞云蔗03-258＞粤甘39号。通过分析AMMI模型和双标图，我们可以较为直观地看到各甘蔗品种(系)的螟虫的发生程度及抗螟性稳定性，在供试品种(系)中粤糖60号和粤甘42号属于对螟虫高抗且抗性稳定的品种，柳城03-1137属于对螟虫高感且抗性稳定的品种，桂糖30号和柳城05-136虽然属于高抗品种，但抗性稳定性较弱。

抗虫性品种鉴定的最终目的是为了在生产中得到应用，只有那些在田间自然环境条件下具有综合经济性状且具有优良且稳定抗虫性的品种，才能为生产者所接受[13]。具有较高且稳定的抗螟性甘蔗品种不仅可以作为抗虫性亲本的优良材料，而且可作为抗性鉴定的参考对照种。甘蔗品种的抗螟性表现同环境间存在复杂的互作关系，尚不清楚随着环境条件的变化，甘蔗品种的形态特征、生理生化指标中的哪些特征随之改变，进而影响甘蔗对螟虫抗性的表达，有待进一步研究。

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(本篇责任编校：李金玉)

The Stability Analysis of Sugarcane Resistance to Borers at the Middle and Late Sugarcane Growth Stages

(Lin Zhao-li1,3, FU Hua-ying1,3, GAO San-ji1,3, XU Li-ping1,3, XU Jin-han2,3)
(1National Research and Development Centre for Sugarcane Industrial Technology, Fujian Agricultural and Forestry University, Fuzhou, Fujian 350002;2College of Plant Protection, Fujian Agricultural and Forestry University, Fuzhou, Fujian 350002;3Key Laboratory of Sugarcane Biology and Genetic Breeding, Fujian Agriculture and Forestry University, Ministry of Agriculture, Fuzhou, Fujian 350002)

The percentage of bored internodes was used as borer resistance index at the middle and late sugarcane growth stages, and the borer resistance stability was analyzed with 19 clones at 3 pilots by AMMI model. The results indicated that environment effect, the genotype effect and the interaction effect had highly significant effects on the resistance of sugarcane clones to borers, and the environmental effect on the overall variation was the largest. Base on the resistance level and stability of the sugarcane clones resistant to borers, the YT60 and YG42 were the most stable borer-resistant varieties among the tested sugarcane clones, and the LC03-1137 was the most stable borer-susceptible among the tested clones.

Sugarcane; The middle and late sugarcane growth stages; Borer resistance; Stability

S566.1

A

1005-9695(2015)05-0011-06

2015-05-26；

2015-10-10

国家现代农业产业技术建设专项资金(CARS-20)，国家自然科学基金(No.31271782)

林兆里(1987-)，男，本科，助理实验师，研究方向：甘蔗病虫害防控

*通讯作者：徐金汉，教授，主要从事昆虫生态与害虫综合治理；E-mail：xujinhan@126.com

林兆里，傅华英，高三基，等. 甘蔗生长中后期品种(系)对螟虫抗性稳定性分析[J]. 甘蔗糖业，2015(5)：11-16.