杨荣仲 ，周会 ，雷敬超 ，段维兴 ，唐仕云 ，李文教 ，杨翠芳 ，高轶静 ，周珊

（1.广西农业科学院甘蔗研究所/农业部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室/广西甘蔗遗传改良重点实验室/中国农业科学院甘蔗研究中心，南宁 530007；2.蔗糖产业省部共建协同创新中心,南宁 530004；3.广西农业科学院百色分院，广西百色 533612）

0 引言

从国内甘蔗生产成本制约因素看，提高甘蔗机械化水平将是目前降低甘蔗生产成本的有效途径[1]，实现甘蔗生产机械化首先需选育适应机械化甘蔗品种；它不仅要求甘蔗品种高产高糖、抗倒伏、宿根性强，而且要求叶片及叶鞘易于脱落、叶片数适中、蔗茎梢部较小、收获指数高，中至中小茎等[2-3]，同时要求无秋冬笋等[4]。试验表明，不同甘蔗品种收获指数存在差异[5-6]。收获指数高的甘蔗品种，不仅能有效降低机械化收获原料甘蔗的含杂率，提高蔗糖回收率；而且因具有更有效的同化物分配特点，更易于实现高产高效栽培。因此开展甘蔗收获指数的遗传与性状相关研究，将有助于甘蔗机械化新品种选育。已有的研究表明，甘蔗的收获指数既受甘蔗基因型的影响，也受栽培环境的影响。Kapur等[7]发现甘蔗商业品种的收获指数在66%～81%之间，甘蔗属内种间杂交对提高收获指数具有积极的影响，目前商业品种的收获指数都比其亲本热带种、印度种、中国种和割手密高；在适宜的条件下甘蔗收获指数可高达90%[8]。在不同的栽培条件下，施用氮肥、合理的有机肥与NPK配施和施用促熟剂都能明显提高甘蔗收获指数[9-11]；在不施氮肥条件下，甘蔗收获指数与田间持水量呈二次回归关系；然而灌水方式却对甘蔗收获指数没有影响[9，12]。同一甘蔗品种不同收获方式（机械收获和人工收获）存在差异[5-6]。其它作物研究发现收获指数具有较高的遗传力，同时也受环境条件的制约[13-14]；甘薯高产品种的收获指数显著高于中、低产品种，且与块根分配率、块根产量呈极显著正相关[15]；甘蓝型杂交油菜的收获指数差异较大，且与单株产量、角粒数、单株角果数等性状呈极显著正相关，并可利用性状相关进行间接选择[16]。国内外对甘蔗收获指数的研究相对较少，特别是如何通过收获指数选育甘蔗品种的研究更少；同时在育种实践中，育种家也很少有针对性地开展甘蔗收获指数直接或间接选择。我们选用20个国内外甘蔗品种连续2年在干旱胁迫条件下测试甘蔗收获指数及相关农艺性状，分析其性状遗传力与性状相关，明确可用于甘蔗收获指数间接选择的相关性状，为机械化甘蔗新品种选育提供技术支持。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为国内外甘蔗栽培品种，蔗种取自于广西农业科学院甘蔗研究所海南甘蔗杂交育种基地，名录详见表1。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计与处理

试验于2014年7月至2015年4月，2015年7月至2016年4月在广西农业科学院海南省乐东县南繁基地实施。设计为随机区组3次重复，并设灌水与干旱胁迫处理，灌水与干旱胁迫处理重复间设2 m宽隔离区，隔离区内挖排水沟，覆盖塑料薄膜预防干旱胁迫处理时灌水区的水渗透至干旱胁迫处理区。试验小区为4行区，行长7 m，行宽1.2 m。甘蔗进入拔节盛期后进行干旱胁迫处理，为便于实施干旱胁迫，分别于2014年7月与2015年7月进行甘蔗种植，每行种植70个芽。当干旱胁迫处理区耐旱性较差的甘蔗品种+1叶呈现重度干旱胁迫症状时，恢复正常灌水停止干旱胁迫处理，于2015年4月和2016年4月中旬进行数据收集。

1.2.2 数据收集与分析

甘蔗收获时，调查10株甘蔗的绿叶数、枯叶数、株高、锤度、+6叶向下10个节间的节间长和茎径；小区有效茎数和地上部总生物量（生物量）；并随机抽样5株，测定其生物量，收集+5叶所属蔗茎之上的梢部与所有叶片重量（叶梢重）；计算总叶数、绿叶比、节间体积、甘蔗产量和收获指数。

收获指数=小区蔗茎产量/小区生物量×100

用小区平均值进行数据分析，数据分析前对收获指数进行反正弦转换，用R软件的asreml、agricolae和psych程序包进行数据计算，其中，asreml为付费程序包；按Aitken[14]方法计算广义遗传力。

2 结果与分析

2.1 甘蔗收获指数

表1列出了20个参试品种的甘蔗收获指数。结果表明ROC22的收获指数最高（75.0%），而ROC10的收获指数最低（60.0%），所有甘蔗品种的收获指数为58%～77%，平均为68.5%。较Kapur[7]的甘蔗收获指数66%～81%低，可能与我们试验收获时甘蔗还处于成熟初期有关。

表1 甘蔗品种的收获指数Table 1 Harvest index of sugarcane varieties

从表1还看出，甘蔗的收获指数在年份间存在较大差异，2016年的甘蔗收获指数明显较2015年的高（除F172和CP72-1210外）。除ROC10、Ke5和YT94-128三个品种外，干旱胁迫处理与正常灌水相比，其甘蔗收获指数均略有提高。但两者间相差极小，可能与停止干旱胁迫处理后进行了复水有关。说明甘蔗干旱后恢复灌水能有效降低干旱胁迫处理对甘蔗收获指数带来的影响。

2.2 甘蔗收获指数的影响因素与品种间差异

为了解甘蔗收获指数受到哪些因素影响，通过方差分析发现（表2），甘蔗收获指数受到了品种、试验年份、品种与年份互作、水分胁迫与年份互作等因素的显著影响。而重复、干旱胁迫处理及复水等对甘蔗收获指数的影响较小。从变异来源大小看，甘蔗品种是收获指数最重要的影响因素，占了总变异的45.34%；其次是年份间变异和品种与年份互作变异，分别占了7.20%和7.07%，它们约为品种变异的1/6；试验误差约占总变异的30%。

表2 甘蔗收获指数方差分析Table 2 Variance Analysis on the harvest index of sugarcane

表3 品种间收获指数差异比较Table 3 The difference comparison of harvest index among varieties

不同甘蔗品种的收获指数差异比较发现（表3），ROC22的收获指数最高且极显著高于其它19个参试品种。 虽然 CP72-1210、ROC1、CP80-1827、Ke5、LC03-182、FN39、YT94-128、GZ18、GT31、ROC16、GT32、GT21、YZ89-159和GT11甘蔗品种的收获指数较高且它们之间存在差异，然而从统计上看，其差异未达到极显著；只有ROC16、GT32、GT21、YZ89-159和GT11品种的收获指数显著低于CP72-1210品种。YT00-236、GT29、F172和ROC10则是收获指数较低的品种，其收获指数比ROC22低10%左右。同时除F172外，其它3个品种都是目前甘蔗育种的常用杂交亲本，因此开展甘蔗机械化品种选育时，用这些收获指数相对较低的亲本进行杂交时，一定应考虑另一个亲本的收获指数应相对较高。

2.3 甘蔗收获指数遗传力与性状相关

按固定模型分解方差，计算的甘蔗收获指数广义遗传力极高，达96.2%，而用线性混合模型且将品种作为随机变量分解方差，计算的广义遗传力亦较高（65.0%）。表明不论用何种模型分解方差，甘蔗收获指数都属广义遗传力较高的性状。因此进行甘蔗杂交组合选配时，若两个亲本的收获指数都偏低，将较难获得高收获指数的杂交后代。在甘蔗育种中，收获指数是较少直接测定的性状，了解收获指数与其它性状的相关将有助于甘蔗收获指数的间接选择。相关分析结果（表4）表明，除甘蔗锤度、节间长、茎径、节间体积和总生物量等性状与收获指数不存在显著相关外，其它8个调查性状均与收获指数存在显著或极显著的相关。与收获指数存在正相关，按相关系数值从高到低相关显著的性状有枯叶数、株高、蔗茎产量和总叶数4个性状；与收获指数存在负相关，按相关系数绝对值从高到低相关显著的性状有叶梢重、绿叶比、绿叶数和有效茎数4个性状。

表4 收获指数与其它性状相关Table 4 The correlation between harvest index and other traits

为利用这些相关性状进行收获指数间接选择，按随机模型分解方差的方法，通过增减相关显著性状后的随机模型变化来判断对收获指数是否存在显著影响。结果发现甘蔗叶梢重、甘蔗产量、株高和绿叶比4个性状对甘蔗收获指数有极显著的影响，枯叶数对甘蔗收获指数有显著的影响；其它3个性状虽然存在显著相关但对甘蔗收获指数没有显著的影响。表明进行甘蔗收获指数选择时，可考虑利用这5个性状对杂交后代进行间接选择。

3 结论与讨论

试验结果表明不同甘蔗品种的收获指数差异较大且受到试验年度、品种与年份互作和干旱胁迫与年份互作的显著影响，而干旱胁迫处理及复水对其影响极小。甘蔗收获指数属遗传力较高的性状，与枯叶、株高、蔗茎产量和总叶数存在显著或极显著正相关，与叶梢重、绿叶比、绿叶数和有效茎数存在极显著负相关。可利用甘蔗叶梢重、甘蔗产量、株高、绿叶比和枯叶数等性状对甘蔗收获指数进行间接选择。选配机械化品种的杂交组合时，致少一个亲本应具有较高的甘蔗收获指数。

实施甘蔗机械化生产对甘蔗品种有一定的要求，通过近年来的研究与育种实践[17-18]，对选育甘蔗机械化品种已有一定的认识，并注意到甘蔗机械化品种选育最重要的环节是在机收的条件下进行甘蔗宿根选择。育种家在选育人工收获的甘蔗品种时，因甘蔗收获劳动力成本高，都比较注重选择中至中大茎、易脱叶的甘蔗品种；选育机械化品种时对脱叶性的选择可能有所放宽；但是从机收要求具有较高的甘蔗收获指数看，选择易脱叶的甘蔗品种仍是必要条件之一。

在育种实践中，很少直接选择甘蔗收获指数，通过性状相关分析及混合模型分析发现，可通过选择叶梢部较小、蔗茎产量高、植株相对较高和较低绿叶比等进行间接选择。然而为提高机械化甘蔗品种宿根性和耐旱性，又要求甘蔗品种中至中小茎、有效茎数多、梢部绿叶数较多等，而有效茎数、绿叶数又与收获指数呈极显著负相关，因此，选择中小茎耐旱甘蔗品种时尤其应注意对收获指数的选择。

虽然通过适宜的栽培措施可提高甘蔗收获指数，但性状广义遗传力分析表明甘蔗收获指数属广义遗传力较高的性状，因此选育收获指数高的甘蔗机械化品种时，应注意在组合选配时选用收获指数较高的亲本，至少当中的一个亲本的甘蔗收获指数较高，在双亲收获指数均较低的组合中将较难获得较高收获指数的杂交后代。