基于主成分对9个赣南系列甘蔗种质工艺性状综合评价

田 江，赵 勇，昝逢刚，赵培方，陈学宽，毛 钧，吴才文，杨 昆*

(1云南省农业科学院甘蔗研究所，云南开远 661699；2云南省农业科学院国际农业研究所，云南昆明650205)

0 引言

杂交组合的科学选配是甘蔗杂交育种获得成功的基础，选择优良的甘蔗种质作为亲本进行杂交，是提高甘蔗育种效率的重要保障[1]。甘蔗种质收集、评价与鉴定是获得甘蔗优良杂交组合的前提，因此开展甘蔗种质评价利用具有重要意义。高糖是甘蔗杂交育种最重要目标之一，赣南系列甘蔗种质具有高糖特征，在我国甘蔗育种历史中具有重要地位，为培育甘蔗优良新品种作出应有的贡献[2]。开展赣南系列种质评价，是为今后更好利用该系列种质，培育高糖甘蔗新品种打下基础。

目前甘蔗种质资源的评价利用主要集中在3个方面。一是表型评价，通过对种质资源表型性状的实际测量，实现对种质的评价与分类。赵勇等[3]通过对86份甘蔗种质资源的5个重要甘蔗工艺性状品质进行了评价，筛选出了10份工艺性状优良的CP和Q型种质作为高糖亲本加以利用。俞华先等[4]通过主要农艺性状对大茎野生种血缘F1和F2进行了分析和综合评价，发现11份大茎野生种血缘后代种质的7个农艺性状具有丰富变异性，其中以单茎重和单产的变异系数最大。田春艳等[5]对云瑞系列甘蔗种质资源梢腐病田间抗性评价及农艺性状分析，发现CP×云瑞类型组合具有较好的梢腐病抗病性和高产高糖育种潜力。表型评价在甘蔗种质评价利用中占有重要地位，前人已做了大量研究[6-8]。二是基于不断完善的分子标记技用，采用SSR[9]、AFLP[10]、SRAP[11]、TRAP[12]、RAPD[13]、STMS[14]等技术对甘蔗种质进行评价利用。庞新华等[15]对35份甘蔗种质的遗传多样性分析及DNA指纹图谱构建；徐志军等[16]研究了甘蔗F1群体构建及主要农艺性状遗传变异分析等。三是通过对甘蔗种质基因的遗传效应进行评价分析。曾巧英等[17]对6个粤糖系列甘蔗亲本及其杂交组合的育种价值评价后发现，粤糖94-128作为母本的蔗茎产量的一般配合力效应值和经济育种值最高，适宜作高产的母本，而粤糖93-159作为父本的含糖量的一般配合力效应值最高，经济育种值也较高，适宜作高糖父本；桃联安等[18]对云南甘蔗细茎野生种82-114测交后代主要性状遗传分析等。

本研究基于赣南系列甘蔗种质在甘蔗杂交育种的应用，以赣南系列种质早熟高糖的特征为基础，开展甘蔗种质系列工艺品质性状综合评价分析。通过对赣南系列种质工艺性状进行综合评价，以筛选出工艺性状品质优良的甘蔗种质作为甘蔗亲本杂交组合，通过与早熟高产种质进行杂交，培育早熟、高产、高糖甘蔗新品种在生产中进行推广应用。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参试的甘蔗种质资源共9份，分别为：赣南00-27、赣南00-8、赣南01-112、赣南03-223、赣南79-216、赣南81-871、赣南82-660、赣南89-131、赣南91-2。

1.2 试验设计

试验于2016年12月在云南省农业科学院甘蔗研究所第一科研基地(开远市)对9份种质资源安排田间试验(新植)。试验采用随机区组、2重复试验设计，行长4 m，行距1 m。每行种植50芽。四周设保护行，田间管理同一般大田。

1.3 试验地气候条件

试验地点位于云南省红河州开远市(23.7°N，103.29°E)，海拔1117 m，年平均日照时数1970 h，年平均气温20.29℃，最高气温37.7℃，最低气温6.8℃，年平均降雨量780.1 mm，年潜在蒸发量1860 mm，无霜期330天左右。

1.4 数据采集方法

于2017年11月至2019年3月，共计采取2年试验数据。分别为2017年11月至2018年3月(每月1次，共计5次)，2018年11月至2019年3月(每月1次，共计5次)，合计10次。每份种质每次随机选取6条蔗茎，每个重复2条。参考刘家勇等[19]的一次旋转光法，检测甘蔗锤度、甘蔗蔗糖分、蔗汁蔗糖分、甘蔗纤维分和甘蔗简纯度等共计5个工艺性状指标。

1.5 数据处理与分析

运用Excel 2013对试验数据整理及图表处理，参考赵培方等[20]对收集的工艺性状数据采用asin函数对数据反正弦转化处理；运用DPS v14.10版进行方差、主成分分析。

2 结果分析

2.1 9份甘蔗种质工艺性状差异分析

方差分析结果表明(见表1)，9份甘蔗种质间甘蔗锤度、甘蔗蔗糖分、蔗汁蔗糖分、甘蔗纤维分和甘蔗简纯度5个工艺性状间均存在极显著差异(P＜0.01)，变异系数在3.27%～16.15%之间。这说明了种质间各性状存在着显著差异，则有必要对种质进行进一步综合评价分析。

表1 工艺性状方差和变异系数分析

2.2 主成分分析

对5个工艺性状指标进行主成分分析(表2)。得到5个主成分因子，分别为第1主成分因子1、第2主成分因子2到第5主成分因子5。其中第1主成分y1=0.46x1+0.47x2+0.41x3+0.45x4+0.44x5。式中各个指标的系数均为正，即为各个指标所占权重，故第1主成分代表了各项指标的大小水平，因此是反映“种质工艺品质好坏”的综合指标。

表2 各性状的主成分因子分析

结合表3也可以看出，第1主成分方差贡献率为90.82%，特征值为4.54。第2～5主成分的方差贡献率分别为6.89%、2.27%、0.01%和0.00%。综合特征值和主成分贡献率，第1主成分显著高于其他因子贡献率，特征根同样显著高于其他因子。因此第1主成分是反映种质评价的综合指标，可以保留原始数据中的大部分信息，故选择第1主成分得分值作为综合评价指标。

表3 各性状的特征向量和贡献率

2.3 各甘蔗种质的主成分得分

利用DPS统计分析软件对9个种质进行主成分 分析，得到各种质主成分得分值，其中赣南01-112得分最高为2.22，依次为赣南89-131得分为1.71和赣南00-8(1.28)，最低的为赣南91-2(-4.73)，然后为赣南82-660(-1.87)和赣南00-27(-0.25)。其他居中。因此综合品质表现最好的为赣南01-112和赣南89-131，表现最差的为赣南91-2和赣南82-660(图1)。

图1 9份种质主成分综合得分图

2.4 工艺性状优良种质比较筛选

通过主成分分析，得到各种质主成分综合得分值，根据综合得分对种质进行排名(表4)，赣南01-112综合得分最高，排名第一。对比综合工艺性状指标值也可以看出，赣南01-112综合性状优良，依次为赣南89-131和赣南00-8。其他品种的各项指标的具体表现详见表4。因此，9个赣南系列种质中赣南01-112最好，11月至翌年5月(新植和1年宿根)平均蔗糖分达到16.24%，甘蔗纤维分为18.67%，甘蔗简纯度为87.71%，可以作为高糖亲本进行甘蔗杂交育种的利用。

表4 9份种质实测性状平均值分析

3 讨论

选择综合性状优良的亲本配制杂交组合是甘蔗杂交育种选配组合的原则之一[21]。甘蔗蔗糖分是甘蔗品种或种质最重要的工艺性状指标，也是评价甘蔗品种优良与否最重要的指标之一，在品种选育阶段多以甘蔗锤度来反映。甘蔗蔗糖分等工艺性状作为种质能否成为甘蔗杂交育种高糖亲本的重要考量指标。赣南系列甘蔗种质普遍具有高糖特征[22-24]，可以作为甘蔗杂交组合尝试，进行培育早熟高糖后代。本试验中，通过对9份赣南系列甘蔗种质工艺性状的方差分析发现，各种质主要工艺性状之间还是存在显著差异(P＜0.01)，各性状指标的变异系数范围在3.27%～16.15%之间，说明9份种质工艺性状差异较大，需要进一步评价筛选，选择品质最好的种质作为亲本利用。种质评价筛选，前人做了大量研究，欧克纬等[25]对广西引进甘蔗品种(系)进行了比较筛选与综合评价；齐永文等[26]对我国大陆甘蔗种质资源利用进展进行评价和分析。本课体组成员也对大量种质进行了综合评价筛选[27-29]，这些都为育种亲本和杂交组的配制提供了大量的研究基础。赣南系列甘蔗种质曾是中国大陆的重要甘蔗品种，

其作为亲本也育成了许多优良品种。如早期以赣南65-542为母本培育了赣南76-567(江西15号)和赣糖78-335(江西1号)。本试验中筛选的赣南01-112、赣南89-131、赣南00-8这3个种质平均蔗糖分超过15%，可以作为高糖亲本进一步加强利用，以评价其育种潜力。

4 结论

工艺性状是甘蔗种质评价的重要指标，通过对工艺性状指标的主成分分析得出，9个赣南系列种质中赣南01-112最好，11月至翌年5月(新植和第1年宿根)平均蔗糖分达到16.24%，甘蔗纤维分为18.67%，甘蔗简纯度为87.71%，可以作为高糖亲本进行甘蔗杂交育种的利用。