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。

[1]陈如凯.现代甘蔗育种的理论与实践[M].北京：中国农业出版社，2003.

[2]李奇伟，陈子云，梁洪，等.现代甘蔗改良技术[M].广州：华南理工大学出版社，2003.

[3]范源洪，陈跃，杨清辉.云南甘蔗新品种的示范与推广[J].甘蔗，2004（3）：59-65.

[4]Xuekuan Chen,Phillip Jackson,Shen Wankuan.Genotype x environment interactions in sugarcane between China and Australia[J]. Crop&Pasture Science,2012,63:459-466.

[5]Jackson,P.A and Hogarth,DM.Genotype x environment interactions in sugarcane.I.Patterns of response across sites and cropyears in North Queensland[J].Australian Journal of Agricultural Research,1992,43:1447-1459.

[6]Jackson P,Chapman S,Rattey A,Wei X,Cox M Genotype x region interactions,and implications for sugarcane breeding programs [J].Sugar Cane International,2007,25:3-7.

[7]Ramburan S,Zhou M,Labuschangne.M Interpretation of genotype x environment interactions of sugarcane:Identifying significant environmental factors[J].Field Crops Research,2011,124:392-399

[8]Rattey A.R,Kimbeng CA.Genotype by environment interactions and resource allocation in final stage selection trials in the Burdekin district[J].Proceedings of the Australian Society of Sugar Cane Technologists,2001,23:136-141.

[9]Gauch H G.Moddel selection and validation for yield trials with interaction[J].Biometrics,1988,44:705-715.

[10]陈学宽，符菊芬.云南省甘蔗品种区域化试验栽培与管理[J].云南农业科技，2002（1）：56-59.

[11]陈学宽，范源洪，杨洪昌，等.品种稳定性参数和高稳系数在甘蔗区试中的应用和分析[J].西南农业学报，2004（17）：241-245.

[12]陈学宽，刘家勇，范源洪.甘蔗品种的区试蔗茎产量和蔗糖分与环境互作效应分析[J].西南农业学报，2009（22）：1292-1296.

[13]郭天财，马冬云，朱云集，等.冬播小麦品种主要品质性状的基因型与环境及其互作效应分析[J].中国农业科学，2004，（37）7：948-953.

[14]殷延勃，朱美静，马洪文，等.基因型和环境互作对宁夏稻米整精米率的影响[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2001，29（6）：34-38.

[15]邓祖湖，林彦铨，陈如凯.甘蔗新品种适应性分析[J].福建农业大学学报，2000，29（2）：117-119.

[16]高三基，陈如凯，徐良年，等.甘蔗经济性状的因子分析及品种聚类分析[J].福建农林大学学报，2006，35（2）：113-116.

[17]陈如凯，张木清，林彦铨，等.8个甘蔗新品种的高产与稳产分析[J].福建农学院学报，1993，22（2）：13-16.

[18]唐启义，冯明.实用统计分析及其计算机处理平台[M].北京：中国农业出版社，1997.

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