不同生态环境下甘蔗组合的生长表现和适应性

唐仕云，杨荣仲，杨祖丽，卢文，周会，经艳，王南通，谭宏伟

不同生态环境下甘蔗组合的生长表现和适应性

唐仕云1，杨荣仲1，杨祖丽2，卢文3，周会1，经艳1，王南通3，谭宏伟4

(1.广西壮族自治区农业科学院甘蔗研究所，广西 南宁 530007；2.广西来宾市兴宾区经济作物推广站，广西来宾 546100； 3.广西崇左市扶绥县农业科学研究所，广西 崇左 531000；4.广西壮族自治区农业科学院，广西 南宁 530007)

以2017­­—2018年组配的119个甘蔗组合为材料，分别在广西的南宁、崇左、来宾同时开展组合评价试验，基于锤重性状进行联合方差分析和遗传参数估计，并采用回归分析和AMMI模型对组合进行稳定性分析。结果表明：不同的组合、环境及组合与环境互作在锤重间的差异均达到了极显著水平(<0.01)；3个试验点锤重的广义遗传率均属于中等偏低水平；崇左、来宾试验点的锤重变异系数较大，南宁试验点的锤重变异系数较小；643、404、575、972、636、144、YC95、1470、755、409、701、832、YC37、579等组合表现出高产、稳产和适应性广的特性；结合锤重和组合入选率综合分析，组合449、YC127、796、YC44、533、570、YC123、391、546、403、YC90、252在南宁试验点的表现为锤重和组合入选率较高；组合643、212、YC61、432、903、YC95、YC44、368、YC83、YC127、YC112、701、411、YC90、YC123在崇左试验点的表现为锤重和组合入选率较高；组合643、404、449、144、403、YC48在来宾试验点的表现为锤重和组合入选率较高。

甘蔗；组合；锤重；稳定性；适应性

甘蔗是中国最重要的糖料作物，对保障国家的食糖安全具有重要作用。甘蔗新品种的选育和推广，为甘蔗的种植生产提供了重要的物质基础。目前，国内外通过大量的甘蔗家系试验，对甘蔗的常用亲本和组合进行评价，筛选出大量优良的亲本和组合，显著提高了甘蔗育种的效率[1–4]。高产和高糖聚合育种是甘蔗育种的主要目标[5]。在甘蔗育种的实生苗阶段，锤重综合了甘蔗产量和锤度2个因素，是反应甘蔗含糖量大小的综合性状之一，也是衡量甘蔗有性世代综合表现的重要指标[6]，常作为分析甘蔗实生苗群体[5]和家系评价[7]的重要目标性状。

利用作物基因型与环境互作，进行品种稳定性及广泛适应性育种，已成为提高作物生产力的重要途径之一[8]。研究人员对甘蔗新品种与环境的互作进行了大量的研究[9–12]，普遍认为甘蔗品种与环境的互作广泛存在。邓祖湖等[13]采用稳定性分析方法，研究不同生态环境对甘蔗产量和品质性状的反应，预测了基因型的生产能力和推广范围。但在广西的不同生态环境条件下，甘蔗组合的遗传表现、组合与环境的互作及组合的适应性研究，尚少见报道。本研究中，在广西的3个不同甘蔗主产区进行甘蔗组合的联合试验，研究组合与环境的互作关系，旨在为筛选适宜广西不同甘蔗主产区的优良的组合及甘蔗分区育种提供依据。

1　材料与方法

1.1　材料

供试材料为2018年广西农业科学院甘蔗研究所配制的实生苗，共选取了119个组合。组合代号为纯阿拉伯数字的组合为广西农业科学院甘蔗研究所海南甘蔗育种基地配制的组合；组合代号以YC开头的组合是委托海南甘蔗育种场配制的组合。所用亲本以桂糖系列新品种(系)为主，同时涵盖了来自广东、云南、福建、台湾及国外的系列亲本。组合及亲本信息详见表1。

表1　参试组合的组合代号及亲本信息

表1(续)

1.2　试验地点

3个试验地点：广西南宁市隆安县丁当镇广西农业科学院甘蔗研究所丁当基地(E1)、广西崇左市扶绥县昌平乡扶绥农科所基地(E2)、广西来宾市兴宾区桥巩乡兴宾区农科所基地(E3)。试验点的基本情况如表2，表中年降水量和年平均温度由当地气象部门提供。

表2　试验地点的基本情况

1.3　试验设计

于2018年3月9日播种实生苗，4月27日进行实生苗假植移栽，6月14—20日，将119个组合的实生苗分别运往崇左、来宾和南宁试验点进行大田移栽。随机区组试验设计。3次重复。每个处理种植1行，行长7 m，行距1.2 m，每行种植23个单株。待苗成活后，按常规方法进行施肥、培土等田间管理。

分别于2019年1月23—25日在来宾点、2019年2月1—3日在扶绥点、2019年2月14—17日在南宁点进行组合调查。每小区调查15丛实生苗的株高、茎径、丛有效茎数和锤度等性状，参照徐良年等[14]的方法计算每丛甘蔗的锤重。各试验点的组合锤重以3次重复的平均值表示。在对甘蔗组合进行性状调查后，按甘蔗常规实生苗选种方法，对试验区进行选种。以入选单株数除以总单株数的百分数计算组合入选率；以小区为单位，统计组合入选率，结果以3次重复的平均值表示。

1.4　统计分析

对各试验点的组合锤重，先进行单个试验点的方差分析和LSD多重比较，按刘来福等[15]的方法，估算锤重的表型和遗传变异系数、广义遗传率。再利用DPS 17.10对3个试验点的锤重进行联合方差分析、回归分析和AMMI模型分析[16]。以回归系数b和AMMI模型中基因型相对稳定性定量指标g值分别对组合进行稳定性评价。

对各试验点组合的锤重效应按从高至低进行排序，结合各试验点的组合入选率，筛选各试验点中锤重和组合入选率较高的组合。

2　结果与分析

2.1　各试验点组合的锤重表现及遗传参数估计

对各试验点组合的锤重进行单因素随机区组方差分析及遗传参数估计。由表3可知，3个试验点的锤重在组合间的差异均达极显著水平，平均锤重从高至低依次为E1、E2、E3，表明在性状调查时，南宁点的甘蔗锤重最高，其次是崇左点，来宾点的甘蔗锤重最低。从变异系数来看，E1的甘蔗锤重表型变异系数和遗传变异系数均最小，E3的甘蔗锤重遗传变异系数最大，E2的甘蔗锤重表型变异系数最大，来宾点和崇左点的锤重变异系数较大，有利于筛选出优异组合和无性系。从广义遗传率来看，3个试验点的遗传率均属于中等偏低的水平，E3的遗传率最高，E2的最低。

表3　各试验点甘蔗的锤重及遗传分析

“**”示0.01水平差异显著。

2.2　组合锤重的联合方差分析、回归分析及AMMI方差分析

从表4可以看出，在联合方差分析中，锤重在不同组合、环境及组合与环境互作间的差异均达到了极显著水平(<0.01)。从方差分量可以看出，环境所占的方差分量为8.1%，组合的方差分量为36.3%，组合×环境互作的方差分量为16.2%。可见，组合×环境互作的因素对组合表现型的变异影响很大，对不同区域进行分区育种，显得尤为重要。

表4　组合锤重的联合方差分析、回归分析和 AMMI模型的方差分析结果

“*”示0.05水平差异显著，“**”示0.01水平差异显著。在联合方差分析中，分量为各项平方和占总平方和的百分比；在回归分析和AMMI模型分析中，分量为各项平方和占互作平方和的百分比。

从回归模型的方差分析可以看出，组合回归的显著性=0.054 1，比较接近显著水平，组合回归平方和占互作平方和的49.5%。从AMMI模型方差分析可以看出，基因型与环境第1主成分轴(IPCA1)的显著性达到了极显著水平，并且IPCA1的平方和占互作平方和的57.9%。

2.3　组合锤重的稳定性分析

将锤重效应为正效应的组合按锤重平均表型值及效应值(各组合的平均锤重与所有组合锤重平均值的差值)从高至低进行排列(表5)，排在越前面的组合，其丰产性越好。

在回归分析中，b大于1，表示组合的稳定性低于平均稳定性；b小于1，表示组合的稳定性高于平均稳定性。本试验中，174、643、404、575、240、972、636、144、YC95、1470、755、409、701、832、YC37、579、316等组合锤重的平均值和效应值较高，b值小于1，具有丰产性强、增产效应大、稳定性好等优点，这些组合为适宜3个试验点种植的组合。

在AMMI模型中，基因型稳定性参数g越小，表示基因型越稳定。从AMMI模型分析结果可以看出，本研究中，组合643、404、575、449、972、636、YC127、144、YC95、1470、373、YC112、755、533、838、253、409、411、701、51、570、YC123、832、1074、291、600、YC37、579的锤重平均值和锤重效应值较高，基因型稳定性参数g值较低，这些组合具有丰产和稳产特性。

进一步对回归分析和AMMI模型分析进行归纳，可以看出，643、404、575、972、636、144、YC95、1470、755、409、701、832、YC37、579等组合为丰产稳定和适应性广的组合。

表5　组合锤重的稳定性分析结果

表5(续)

表中只列出了锤重效应为正效应的组合。

2.4　各试验点组合的锤重及组合入选率分析

将3个试验点组合的锤重效应(此处组合的锤重效应是指各组合的锤重值与该试验点中所有组合平均值的差值)与组合入选率相结合，进行综合分析。从表6可以看出，在南宁点共有57个组合锤重效应为正值，其中组合449、YC127、796、YC44、533、570、YC123、391、546、403、YC90、252的组合入选率超过10%，这些组合在南宁试验点锤重较高，入选的优良组合后代较多。在崇左试验点共有62个组合锤重效应为正值，其中组合643、212、YC61、432、903、YC95、YC44、368、YC83、YC127、YC112、701、411、YC90、YC123具有较高的锤重和较高的组合入选率。在来宾点，共有59个组合锤重效应为正值，其中组合643、404、449、144、403、YC48具有较高的锤重和组合入选率。

表6　各试验点组合锤重及组合入选率

表表6(续)

表中只列出了各试验点中锤重效应为正值的组合。

3　结论与讨论

本研究中，对3个不同试验点的组合锤重进行联合方差分析，结果表明组合间的锤重差异达极显著性水平。崇左、来宾试验点实生苗锤重的表型变异和遗传变异均较大，南宁试验点实生苗锤重的表型变异和遗传变异系数均较小。群体变异系数的降低，增加了选择判断的难度。

目前有多种进行作物基因型稳定性分析的方法，回归分析和AMMI模型是较常用的方法，但均有自身的优缺点[11]。本研究中，回归分析和AMMI模型分别能解释互作平方和的49.5%和57.9%，因而，回归分析和AMMI模型对本次组合稳定性评价的效果大体上相同，但效果均略显偏低。为保证本次组合稳定性评价的可靠性，本研究进一步对2种稳定性分析结果进行了综合，认为643、404、575、972、636、144、YC95、1470、755、409、701、832、YC37、579等组合是属于高产、稳产、适应性广的组合，可适应广西3大主产区的生态环境，在南宁、崇左、来宾均可种植利用，有望选育出更多性状优良、适应性广的甘蔗新品种。

培育高产高糖且稳定性好的品种是甘蔗育种的重要目标[10]。作物性状的表现型并非基因型效应与环境效应的简单相加，还有基因型与环境互作在起作用[17]。作物的许多性状都存在基因型与环境互作，它是基因型稳定性产生的根源[18]。在推广优良组合时，应充分利用基因型与环境的交互作用，为特定的环境选择特定的杂交组合[19]。本试验中，组合449、YC127、796、YC44、533、570、YC123、391、546、403、YC90、252在南宁试验点具有较高的锤重和较高的组合入选率，产糖量高，较适宜南宁试验点的环境，可在南宁重点加以利用。组合643、212、YC61、432、903、YC95、YC44、368、YC83、YC127、YC112、701、411、YC90、YC123在崇左试验点具有较高的锤重和较高的组合入选率，较适宜崇左试验点的环境，可在崇左重点加以利用。组合643、404、449、144、403、YC48在来宾试验点具有较高的锤重和较高的组合入选率，较适宜来宾试验点的环境，可在来宾重点加以利用。

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Growth performance and adaptability of sugarcane combinations under different ecological environments

TANG Shiyun1, YANG Rongzhong1, YANG Zuli2, LU Wen3, ZHOU Hui1, JING Yan1, WANG Nantong3, TAN Hongwei4

(1.Sugarcane Research Institute of Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanning, Guangxi 530007, China; 2.Xingbin Economic Crop Promotion Station, Laibin, Guangxi 546100, China; 3.Fusui Agricultural Science Research Institute, Chongzuo, Guangxi 531000, China; 4.Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanning, Guangxi 530007, China)

The experiments of sugarcane combination evaluation with 119 combinations from 2017 to 2018 crossing season were conducted in Nanning, Chongzuo and Laibin of Guangxi province. The complex variance analysis and evaluation of genetic parameters in brix weight were took into account as well as the combination stability was analyzed by the regression analysis model and AMMI model. The results showed that differences of brix weight among combinations, environments and interaction between environments and combinations were both highly significant (<0.01), and the broad-sense heritability of brix weight belonged to medium level or slightly lower in 3 sites. In both Chongzuo and Laibin, variation coefficients of brix weight were large, but that in Nanning was small. The combinations, 643, 404, 575, 972, 636, 144, YC95, 1470, 755, 409, 701, 832, YC37 and 579 performed high yield, high genetic stability and stronger adaptability. The result of comprehensive analysis in both brix weight and selection rate of combination showed that the combinations 449, YC127, 796, YC44, 533, 570, YC123, 391, 546, 403, YC90 and 252 performed high brix weight and high selection rate of combination in Nanning. The combinations 643, 212, YC61, 432, 903, YC95, YC44, 368, YC83, YC127, YC112, 701, 411, YC90 and YC123 demonstrated high brix weight and high selection rate of combination in Chongzuo. The combinations, 643, 404, 449, 144, 403 and YC48 had high brix weight and high selection rate of combination in Laibin.

sugarcane; combination; brix weight; stability; adaptability

S566.103.7

A

1007-1032(2020)04-0393-09

10.13331/j.cnki.jhau.2020.04.003

唐仕云，杨荣仲，杨祖丽，卢文，周会，经艳，王南通，谭宏伟．不同生态环境下甘蔗组合的生长表现和适应性[J]．湖南农业大学学报(自然科学版)，2020，46(4)：393–401．

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http://xb.hunau.edu.cn

2019–09–02

2019–10–06

广西创新驱动发展专项(桂科AA17202042–4)；国家甘蔗产业技术体系建设专项(CARS_17015)；国家现代农业产业技术体系广西甘蔗创新团队建设专项(gjnytxgxcxtd–03–01)

唐仕云(1978—)，男，广西资源人，博士，副研究员，主要从事甘蔗新品种选育研究，tangshiyunok@163.com

责任编辑：毛友纯

英文编辑：柳正