云南省甘蔗品种区域化试验基因与环境互作研究

2015-12-19 10:55陈学宽昝逢刚刘家勇赵俊赵培方
中国糖料 2015年2期
关键词:蔗区临沧德宏

陈学宽,昝逢刚,刘家勇,赵俊,赵培方

(云南省农业科学院甘蔗研究所,开远661699)

云南省甘蔗品种区域化试验基因与环境互作研究

陈学宽,昝逢刚,刘家勇,赵俊,赵培方

(云南省农业科学院甘蔗研究所,开远661699)

以云南省第十一轮甘蔗品种区域化试验15个品种5个参试点2年新植、1年宿根的甘蔗产量、甘蔗含糖为研究对象进行基因与环境互作研究。通过方差、相关性和聚类分析表明,甘蔗品种(基因)与环境互作效应最大,其次是甘蔗品种效应值;相关性分析和聚类分析为云南蔗区的品种引进和布局提供了依据。

蔗茎产量;甘蔗含糖分;基因与环境互作;相关性分析;聚类分析

随着生产条件的改善,甘蔗种植区生物或非生物因素对甘蔗生产的影响,蔗区甘蔗新品种的更新换代,推广应用产量高、糖分高、抗病、耐旱、适应性广的甘蔗新品种是蔗糖产业可持续发展的首要保障。甘蔗育种单位的主要任务就是要筛选和选育出适于蔗区不同时期、不同生产条件下能够获得较高经济效益和社会效益的甘蔗新品种[1-3]。甘蔗品种区域化试验是甘蔗新品种选育、推广及科技成果转化为生产力的重要技术环节。通过甘蔗品种区域化试验,可有效地鉴定甘蔗新品种(系)的丰产性、稳定性、抗逆性和适应性。为提高蔗农及蔗糖企业的经济效益,蔗区推广应用的作为甘蔗品种更新换代的新品种应具备产量糖分高、宿根性好,且产量糖分稳定、抗逆性好等特点[1-3]。

云南是全国第二大甘蔗种植与蔗糖生产基地。云南蔗区也是我国作物生态类型最为丰富的区域[3]。作为作物新品种选育的重要组成部分,甘蔗的环境与基因互作研究在云南蔗区尤重要[5-9,11-17]。种植区域与年份(新植和宿根)是影响甘蔗品种产量的主要环境因素。通过区域化试验,研究和评价甘蔗品种的产量和糖分与环境的相互关系,有利于科学地评价甘蔗新品种的区域适应性,对蔗区因地制宜选用甘蔗新品种具有指导意义。

本文利用云南省的甘蔗品种区域化试验结果,分析了试验甘蔗品种、甘蔗品种与环境及其互作效应、试验区域相关性等。为蔗区引进甘蔗新品种并进行科学的区域布局提供依据。

1 材料和方法

1.1 参试材料

参试云南省第十一轮甘蔗品种区域化的材料共15个。包括云蔗01-1413、云蔗04-6、云蔗04-621、云蔗04-622、云蔗05-197、云蔗06-102、云蔗06-267、Q124、VMC88-354(云南省农业科学院甘蔗研究所提供),云瑞05-596、云瑞05-704(云南省农业科学院甘蔗研究所瑞丽育种站提供),德蔗04-1、德蔗05-77(云南省德宏州甘蔗研究所提供),云农01-104(云南农业大学提供)和对照ROC22。

1.2 参试地点、年份、试验设计及数据收集

1.2.1 参试地点与参试年份试验在代表云南省甘蔗主产蔗区的开远、德宏、保山、临沧、勐海5点实施。于2011年进行第1次新植,2012年进行第2次新植并试验研究第1次宿根(源自2011年新植),共3次试验。

1.2.2 区域化试验设计各参试点均采用随机区组设计,5行区,3次重复,小区面积33.3m2。下芽为双芽双行接顶(8000芽/667m2左右),地膜覆盖种植。试验各项田间管理按当地大田栽培管理措施进行。

1.2.3 数据收集及方法试验严格按“云南省甘蔗品种区域化试验示范规程”[10]进行各环节的试验、调查、测试和数据收集。本文数据分析仅采用甘蔗产量、甘蔗含糖分两个指标。

农艺性状包括出苗率、分蘖率、株高、茎径、有效茎及3月份甘蔗收获产量等。甘蔗锤度及含糖分:11月中旬开始调查锤度,并用SDS220旋光仪二次旋光法采样测定分析甘蔗含糖分。甘蔗含糖分测定至3月份收获,共5次。

1.3 数据整理与分析方法

利用5个点2年新植、1年宿根3次试验(每次试验3次重复)的实际收获产量进行方差分析、遗传相关分析和聚类分析。甘蔗含糖分的相关性分析为11月至第2年3月5个月的平均甘蔗含糖分值。其中,新植甘蔗含糖分为2年新植的平均数。

数据分析采用数据分析系统软件(DPS)的多年多点分析方差分析模型进行[18]。其模型为:

模型中μ代表群体的平均值,τi代表品种i的效应值,νj代表地点j的效应值,(τν)ij代表品种×地点互作效应,ωk代表年份k的效应值,(νω)ik代表品种×年份的互作效应,(τνω)ijk代表品种×地点×年份的互作效应,ρkjl代表品种×地点×年份×区组的互作效应,εijkl代表随机误差。

遗传相关系数rg模型为:rg=covxy/(σgx2.σgy2)。式中,covxy为年份间的协方差效应值,σgx2和σgy2为新植、宿根的遗传方差。

2 试验结果与分析

2.1 参试点基因与环境效应

2年新植1年宿根5个试验点蔗茎产量方差分析结果如表1。表中,变异来源包括参试品种(G)、参试地点(E)、参试年份(CY)及其互作效应。蔗茎产量分析结果表明,基因与环境互作的效应值最大,占总效应值的40.1%。其中,品种×地点(G×E)互作效应占17.1%,品种×地点×年份(G×E×CY)互作效应占11.8%。其次是品种效应值,占总效应值的24.2%。再次是地点效应值,占总效应值的12.3%。而G×CY互作效应、CY效应值、E×CY的互作效应相对较小,分别占总效应值的4.3%、6.3%和6.9%。方差分析同时表明,除地点效应值达到显著水平外,其他效应值都达到极显著水平。

表1 蔗茎产量方差分析结果

2.2 各参试点遗传相关性分析

参试点遗传相关性分析结果如表2。表中,P为2年新植平均值,R为宿根。从表2可以看出,就甘蔗产量而言,试点相关性极显著的有,开远P与开远R、德宏P、勐海P;开远R与保山P;德宏P与德宏R、临沧P、勐海P;保山P与保山R;临沧P与临沧R。试点相关性显著的有,开远P与德宏R、保山P、保山R;开远R与德宏P、保山R、勐海P;德宏P与临沧R;德宏R与临沧P。其他试点相关性很小或负相关。但均未达显著标准。

甘蔗含糖分方面,试点相关性极显著的有,开远P与开远R;开远R与临沧P;德宏P与德宏R、临沧P及R、勐海P;德宏R与临沧P及R、勐海P及R;保山P与保山R;临沧P与临沧R、勐海P;临沧R与勐海P。试点相关性显著的有,开远R与德宏P、R;德宏P与勐海R;保山R与勐海R;临沧P与勐海R;临沧R与勐海R;勐海P与勐海R。其他试点间相关性较小或少数负相关,但均未达到显著水平。参试点相关性分析的结果可为蔗区甘蔗品种引进和种植提供依据。

表2 蔗茎产量、甘蔗含糖分在各试点间的遗传相关分析

图1 甘蔗产量的试点聚类分析图

2.3 参试点聚类分析

研究表明,蔗茎产量的基因×环境互作效应都比甘蔗糖分大[4-8]。因此,本文仅以参试点的3年蔗茎产量平均为依据进行聚类分析(图1)。聚类分析表明,德宏试点为单独一类,其他试点聚合为一类。德宏试点从土壤、水肥及管理水平等方面比其他试点高。聚类分析还表明,开远、保山及临沧试点聚为一类,区别于德宏试点。聚类分析有利于蔗区进行品种区域布局。

3 讨论

甘蔗区域化试验基因与环境互作关系可通过遗传方差分析得到明晰。本试验研究表明,甘蔗品种(基因)与环境的互作效应是最大的。其次是甘蔗品种的效应值。进一步表明云南蔗区类型的多样性[3]。再次是试点的效应值。年份间、品种与年份间、试点与年份间的效应值相对较小。表明试点选择能充分表达甘蔗品种的稳定遗传性。

遗传相关分析帮助蔗区进行品种引进和布局上提供依据。参试品种多源自云南省农业科学院甘蔗研究所(开远),从分析结果看,该试点在甘蔗产量方面与其他参试点(除临沧试点外)多具有相对较高的遗传相关性。分析表明,各蔗区从育种单位(开远)引种种植是可行的。

本轮试验聚类分析表明,德宏试点成为单独的蔗区类型。分析结果与以往报道有一定偏差[12]。有待于进一步研究。

致谢:各区试点对本文提供了详实的研究数据。

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Genotype x Environment Interactions in Yunnan Sugarcane Regional Trial

CHEN Xue-kuan,ZAN Feng-gang,LIU Jia-yong,ZHAO Jun,ZHAO Pei-fang
(Sugarcane Research Institute,Yunnan Academy of Agricultural Sciences,Kaiyuan 661699)

Data of cane yield and sugar content from fifteen sugarcane varieties at five sites in Yunnan regional trials with 2 year planting and 1 year ratoon were evaluated by ANOVA,and genetic correlation and cluster for genotype(G)and environment(E)interactions were analyzed.The results showed that G and E interaction was as the main source of trials;genetic correlation and cluster analysis provided the basis of introduction and distribution for the sugarcane planting areas in Yunnan.

sugarcane yield;sugar content;genotype and environment interaction;correlation analysys;cluster analysis

S566.103

A

1007-2624(2015)02-0007-03

10.13570/j.cnki.scc.2015.02.003

2014-08-08

高产高糖强宿根甘蔗新品种选育及产业化开发(2012BB014);云南省现代农业甘蔗产业体系岗位专家。

陈学宽(1964-),男,云南曲靖人,研究员。研究方向:甘蔗新品种选育与示范推广。E-mail:chxk_ysri@163.com

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