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十个不同生态型香蕉品种在云南主产区的田间评价及综合排名

2022-04-05王永芬杨宝明何平曾莉王永斌郑泗军

热带农业科学 2022年2期
关键词:农艺性状香蕉

王永芬 杨宝明 何平 曾莉 王永斌 郑泗军

摘要    為了筛选适合云南本地种植的抗病香蕉品种,对10个国内主栽香蕉品种在云南西双版纳枯萎病病区的田间表现进行了综合评价。根据不同香蕉品种田间发病情况进行综合排名。结果表明,排名第1的品种是热科2号,具有假茎相对粗壮、叶柄和叶片最长、病毒病发病率较低等优良性状;排名第2的品种是桂蕉2号,具有假茎相对粗壮、叶柄最粗、净光合速率较大和枯萎病表现为抗性等优良性状;排名第3的品种是中蕉4号,具有假茎较粗壮、功能叶片数最多、气孔导度较大、蒸腾速率较大、叶绿素相对含量最大等优良性状。本试验得到适宜在该试验地区种植的最优品种,为香蕉栽培和育种的深入开展提供依据。

关键词    香蕉;农艺性状;田间评价;综合排名

中图分类号    S668.1    文献标识码    A    DOI:10.12008/j.issn.1009-2196.2022.02.001

Field Evaluation and Comprehensive Ranking of 10 Different Ecotype Banana Varieties in the Main Producing Areas of Yunnan

WANG Yongfen1,2    YANG Baoming1    HE Ping1    ZENG Li1    WANG Yongbin4    ZHENG Sijun1,3

(1. Yunnan Key Laboratory of Green Prevention and Control of Agricultural Transboundary Pests / Agricultural Environment and Resources Institute,Yunnan Academy of Agricultural Sciences,Kunming,Yunnan 650205,China;2. Institute of Tropical and Subtropical Economic Crops,Yunnan Academy of Agricultural Sciences,Baoshan,Yunnan 678000,China;3. Bioversity International,Kunming,Yunnan 650205,China;4. Tea and Characteristic Biological Industry Development Center,Lancang County,Pu'er city,Pu'er,Yunnan 665600,China)

Abstract    In order to select disease resistant banana varieties suitable for local commercial production in Yunnan,the field performance of 10 domestic main banana varieties in the banana producing area with severe infection of Fusarium wilt in Xishuangbanna,Yunnan Province was comprehensively evaluated. According to the comprehensive ranking of the banana varieties,banana variety Reke 2 was ranked the first with such desirable traits as relatively thicker pseudostem,the longest petiole and leaf,and lower incidence of Fusarium wilt disease. Guijiao 2,which ranked the second,is relatively thicker in pseudostem,the thickest in petiole,higher in net photosynthetic rate and resistant to Fusarium wilt. Zhongjiao 4,ranking the third,is thick in pseudostems,the highest in number of functional leaves,higher in stomatai conductance and transpiration rate,and the highest in relative content of chlorophyll. This experiment clearly demonstrated these three banana varieties were the best varieties suitable for planting in the experimental area,which will provide a guideline for banana cultivation and breeding.

Keywords    banana;agronomic traits;field evaluation;comprehensive rankingB7214327-C520-434F-92DB-CDAE10C8551A

香蕉是发展中国家继水稻、小麦、玉米之后的第四大粮食作物[1]。目前有130多个国家种植,主要分布于亚洲、非洲、南美洲等地。全球有近5亿人口以香蕉作为粮食作物。联合国粮农组织(FAO Stat)统计,2019年全球香蕉种植面积515.86万hm2,年产量11 678.17万t。目前主要进行香蕉种植和生产的有印度、中国、菲律宾、巴西、印度尼西亚等国[2]。

香蕉种植地区大部分都集中在热带及亚热带。2019年,中国香蕉产量达到了1 165.5万t,居世界产量第二位[3]。广东、广西、海南、福建、云南和台湾等省区为中国香蕉主产区。云南得天独厚的自然资源条件,不仅是中国香蕉主产区之一,也是中国野生香蕉遗传多样性最丰富的地区[4]。近年来云南的香蕉产业发展迅猛,2015年种植面积历年最高,为10.23万hm2,产量258.23万t。云南香蕉主产区集中在红河流域的金平、河口、新平、屏边等;怒江流域的隆阳区、瑞丽市和盈江等地及其澜沧流域的西双版纳、临沧和普洱等地。云南的香蕉生产90%都选用组培苗,品种主要是海外引入的巴西蕉、威廉斯等。在云南巴西蕉和威廉斯2个品种的栽培面积占云南总栽培面积的80%以上。云南的地貌和气候条件与众不同,阳光照射充裕、昼夜温差大,有益于高质量香蕉的生长[5]。香蕉假茎是香蕉贮藏营养物质的器官和部位,也是支撑香蕉果实的器官。粗大、健康的茎秆有益于香蕉主茎支撑数十千克的梳果。高宽比适度好的茎秆不但能够有效利用空间,且不会造成茎部的徒长和耗费营养物质,也有利于收获。叶片作为香蕉的主要光合器官和营养器官,其功能叶的光合产物是香蕉整个生命周期有机营养的主要来源,叶面积的大小直接影响光能和水分利用的效率以及作物产量[3]。

光合作用是植物生长发育的基础,不仅与植物遗传特性有关,还受到诸多环境因素如光照、温度、水分等环境因素的影响,植物对环境的适应能力直接或间接与光合能力相关[7-9]。光合作用测定在植物生理特性的研究中一直占有重要地位。光合速率是衡量绿色植物光合能力大小的重要指标。在植物引种驯化中常以光合强度作为评价植物适应性强弱的指标[10]。因此,在云南香蕉主产区对不同香蕉品种光合特性进行测定,筛选出适合本地区推广种植的品种,以期为香蕉的引种、栽培和应用提供参考。

香蕉病虫害,特别是香蕉枯萎病对香蕉产业的影响是毁灭性的,严重限制了香蕉产业的健康发展,目前尚没有完全有效的控制香蕉枯萎病及病毒病的方法。抗病品種的选育和种植是目前防治香蕉枯萎病的最经济有效的方式之一,因地理位置、气候条件不同,不同香蕉品种的枯萎病、病毒病的发病情况有所差异。因此,本研究选择目前国内主栽香蕉品种作为试验材料,将其种植于云南香蕉枯萎病发病地区,调查统计香蕉病害发生率、农艺性状等主要指标,并开展田间抗性评价,以期为云南本地抗病品种的种植推广提供依据。

1    材料与方法

1.1    材料

1.1.1    供试品种    供试香蕉品种由云南省农业科学院农业环境资源研究所农业生物多样性与香蕉研究室扩繁。品种具体信息见表1。

1.1.2    试验区概况    试验区位于云南省西南部西双版纳州景洪市嘎洒镇曼金龙村(N 21°54′13″E 100°48′25″),属于北亚热带高原季风性气候,海拔为623.5 m,年平均气温21.8 ℃,雨量充沛,年平均降雨量1 067.9 mm,雨季集中在6—9月,阳光充足,年均日照1 800.2 h。

试验地土壤以赤红壤、砖红壤为主,土层深厚,自然肥力高。该试验区前茬种植作物为巴西蕉,枯萎病发病率为40%,在该地区生长周期约为11个月。

1.2    方法

1.2.1    田间管理    2020年6月9日进行移栽,蕉苗均为6~7叶龄健康脱毒苗。每个品种36~56株,个别品种由于扩繁困难仅有17、18株。设置3个重复,每重复12~18株。每重复调查3株,每个品种调查9株。肥水供给采用滴灌系统,常规供水。基肥(底肥)施肥:过磷酸钙282 kg/亩,生物有机肥700 kg/亩,三元复合肥(15:15:15)70 kg/亩(1亩≈667 m2)。每15 d供水一次,施加追肥[环施史丹利三元复合肥(15:15:15)]75 g/株。

1.2.2    香蕉生长状况调查    于2021年6月选择健康的香蕉植株进行生长性状调查,参照国家农作物种质资源平台、国家作物科学数据中心《香蕉种质资源描述规范》中的方法进行,主要调查性状包括假茎高、假茎粗、叶片长、叶片宽、叶柄长、叶柄粗、叶距、叶片数等。

1.2.3    净光合速率等光合参数的测量采用    LI-COR 6400型号的植物光合测定仪(美国LI-COR公司生产)测量净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)。

1.2.4    叶绿素相对含量的测量    采用Phyll Meter Model SPAD-502 Plus测定仪测量植株的叶绿素相对含量(SPAD)。

1.2.5    香蕉枯萎病和病毒病的调查    2021年6月对供试香蕉品种的枯萎病、病毒病发生情况进行调查统计;计算发病率,并评价香蕉植株的田间枯萎病抗性(表2)。B7214327-C520-434F-92DB-CDAE10C8551A

枯萎病田间诊断:香蕉枯萎病的植株可以通过下层老叶明显黄化和植株萎焉程度结合假茎开裂情况来识别。

1.2.6    主成分分析及基于主成分分析进行综合排名    在实际生产中,由于变量多,且变量之间存在一定的相关性,反映的信息具重叠性,评价指标较复杂且主次难分,对分析造成了极大的困难,因此,有必要对多个指标进行分类简化,以提高综合评价的效率,同时提高统计信息的准确性。

根据前5个主成分的得分情况,以各自的方差贡献率为权重,二者相乘求和构建综合评价得分函数,计算出各品种的综合得分及排名。

F=0.340 9F1+0.220 6F2+0.150 3F3+O.O91 9F4+ 0.072 2F5

其中,F为每份材料的综合得分,F1~F5分别为每个主成分得分。

1.2.7    统计分析    运用Microsoft Excel收集整理数据,对不同香蕉品种的枯萎病、病毒病发病率进行统计作图;用SPSS 20.0软件对不同香蕉品种的生长量、光合参数进行单因素方差分析,分析不同香蕉品种Pn、Gs、Ci、Tr、SPAD的差异。

2    结果与分析

2.1    不同香蕉品种的生长状况

为了评价试验香蕉品种在田间的生长状况,2021年6月调查了供试香蕉不同品种植株的生长性状。结果(表3)表明:热科4号、热科2号、宝岛蕉、桂蕉2号假茎高均达260.00 cm以上,其中热科4号最高,为283.56 cm,显著高于其它香蕉品种(热科2号、宝岛蕉、桂蕉2号除外);最矮的是桂蕉1号,为162.00 cm,显著低于其它品种(河口2号除外)。假茎最粗的是桂蕉2号,为78.86 cm,显著高于其它香蕉品种(中蕉4号、宝岛蕉、热科2号、热科4号除外);假茎最细的是桂蕉1号,为53.24 cm,显著低于其它品种(佳丽蕉和河口2号除外)。叶柄最长的是热科2号,除佳丽蕉外,显著高于其它品种;叶柄最短的是热科4号,为20.00 cm,除宝岛蕉和桂蕉1号外,以其他品种差异显著;叶柄最粗的是桂蕉2号,为34.04 cm,显著高于佳丽蕉、桂蕉1号、桂蕉6号和河口2号,與其他品种差异不显著;叶柄最细的是佳丽蕉,为12.83 cm,除桂蕉1号、桂蕉6、河口2号外,显著低于其它品种。叶片最长的是热科2号,为205.22 cm,除与热科4号、宝岛蕉外,显著高于其它品种;叶片最短的是河口2号,为141.22 cm,除桂蕉1号、巴西蕉和佳丽蕉外,显著低于其它品种。叶片最宽的是热科4号,为87.11 cm,除宝岛蕉外,显著高于其它品种;叶片最窄的是佳丽蕉,为42.33 cm,显著低于其它品种。叶距最大的是桂蕉2号,平均为17.72 cm,显著高于其它品种;叶距最小的是河口2号,为8.22 cm,除巴西蕉、桂蕉1号、桂蕉6号、中蕉4号外,显著低于其它品种。功能叶片数最多的是中蕉4号,为11.11片,除桂蕉2 号、桂蕉6号外,显著高于其他品种;叶片数最少的是河口2号,平均为7.33片,除巴西蕉、佳丽蕉、桂蕉1号、热科4号、热科2号、宝岛蕉外,显著低于其它品种。茎形比最大的是佳丽蕉,平均为1.62,除桂蕉1号、桂蕉6号和巴西蕉,显著高于其它品种,整株表现为瘦高型;茎形比最小的是宝岛蕉,平均为1.20,除热科4号和中蕉4号外,显著低于其它品种,表现为矮壮型。叶形比最大的为佳丽蕉,平均为3.72,显著高于其它品种,叶形表现为瘦长型;叶形比最小为中蕉4号,平均为2.26,除巴西蕉、桂蕉1号、热科4号、宝岛蕉和桂蕉2号,显著低于其它品种,叶形表现为短宽型,见表3。

2.2    不同香蕉品种光合差异分析

对不同品种的光合特性进行测定发现,不同香蕉品种的净光合速率存在较大差异,其中桂蕉6号最大,为13.62 μmol/(m2·s)(图1),显著高

于其它品种,净光合速率由大到小的顺序是:桂蕉6号>宝岛蕉>桂蕉2号>佳丽蕉>中蕉4号>热科4号>热科2号>巴西蕉>河口2号>桂蕉1号,桂蕉1号最小,为7.51μmol/(m2·s),显著低于其它品种。不同品种的气孔导度存在较大差异,其中最大的是佳丽蕉,为0.66mol/(m2·s),显著高于其它品种(中蕉4号除外)。由大到小的顺序是:佳丽蕉>中蕉4号>热科4号>河口2号>热科2号>宝岛蕉>桂蕉2号>巴西蕉>桂蕉6号>桂蕉1号,桂蕉1号最小,为0.16 mol/(m2·s),显著低于其它品种。不同香蕉品种的胞间CO2浓度存在较大差异,其中最大的是热科2号,为395.75μmol/mol,显著高于其它品种,由大到小的顺序是:热科2号>中蕉4号>河口2号>佳丽蕉>热科4号>巴西蕉>宝岛蕉>桂蕉6号>桂蕉2号>桂蕉1号,桂蕉1号最小,为335.45 μmol/mol,显著低于其它品种。不同香蕉品种的蒸腾速率存在较大差异,其中最大的是佳丽蕉,为10.39 mmol/(m2·s),显著高于其它品种,蒸腾速率由大到小的顺序是:佳丽蕉>巴西蕉>桂蕉2号>热科4号>中蕉4号>热科2号>河口2号>宝岛蕉>桂蕉6号>桂蕉1号,桂蕉1号最小,为4.29 mmol/(m2·s),显著低于其它品种。

2.3    不同香蕉品种的SPAD值B7214327-C520-434F-92DB-CDAE10C8551A

不同香蕉品种的SPAD值存在较大差异,其中最大的是中蕉4号,为64.41(图2),除热科2号、桂蕉1号、热科4号外,显著高于其它品种,由大到小的顺序是:中蕉4号>热科2号>桂蕉1号>热科4号>桂蕉2号>宝岛蕉>桂蕉6號>河口2号>佳丽蕉>巴西蕉,巴西蕉最小,为50.38,显著低于其它品种。

2.4    不同香蕉品种枯萎病发病情况

供试10个香蕉品种均未表现高抗(HR)香蕉枯萎病,仅桂蕉2号表现为抗(R),发病率为15.79%(图3);热科4号、河口2号、宝岛蕉和中蕉4号表现为中抗(MR),发病率分别为30.43%、23.81%、26.92%、33.33%;佳丽蕉、桂蕉1号和热科2号表现为感病(S),发病率分别为54.17%、51.85%、43.48%;巴西蕉和桂蕉6号表现为高感(HS),发病率分别为66.68%、77.27%。

2.5    不同香蕉品种病毒病发病情况

对香蕉病毒病发生情况调查可知,田间主要发生的是香蕉束顶病,偶见有花叶心腐病和香蕉条斑病;此外,还有混合发病的症状。其中病毒病发病率最高的是河口2号,为52.38%(图4),发病率由高到低的排列顺序是:河口2号,热科2号>桂蕉1号>中蕉4号>宝岛蕉>热科4号>桂蕉2号>桂蕉6号>佳丽蕉>巴西蕉,发病率最低的是巴西蕉,为4.76%。

2.6    不同香蕉品种各性状的主成分分析

对香蕉各数量性状进行主成分分析,结果见表4。由表4可知,前5个主成分的特征值均大于1,累计方差贡献率达到87.59%。主成分1的贡献率为34.09%,主成分1代表指标为假茎高、假茎粗、叶柄粗、叶片长、叶片宽、叶距、叶片数、茎形比及枯萎病发病率;主成分2方差贡献率为22.06%,代表指标为叶柄长、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、叶形比、SPAD值及病毒病发生率;主成分3方差贡献率为15.03%,代表指标为叶片净光合速率Pn、胞间CO2浓度;主成分4与主成分5方差贡献率仅为9.19%和7.22%。

2.7    基于主成分分析的香蕉品种评价及排名

前5个主成分特征值均大于1,累积方差贡献率达到87.59%,说明这5个主成分很好地反映了17个性状的大部分信息,说明各性状的贡献率较集中,累计贡献率增长明显。综合得分排在前3的品种分别是热科2号、桂蕉2号和中蕉4号,得分越高,表明该份材料的田间综合表现越好,见表5。

3    讨论与结论

表型性状的观察结果直观、经济、实用,表型性状多样性分析已在许多作物中得到应用。表型性状是结构基因的功能表现,是长期自然和人工选择的结果,容易受到时间和环境因素的影响[11]。种质资源农艺性状评价的最佳方法是主成分分析[12-13],目前在粮食作物、蔬菜、经济果树上应用较多[14-20]。通过对不同香蕉品种进行综合排名可知,结果与田间表现基本一致,排在前3的品种分别是热科2号、桂蕉2号和中蕉4号,排名越靠前,说明该品种在试验当地的田间表现越好,但对所得结论还需要多年不同生态点试验的重复验证。从假茎高壮的角度考虑,热科4号等品种具有叶片较大的优点,可作为景观、饲料、织布造纸或者烧灰制碱的材料,青叶还可作为包裹食物的材料;从光合的角度考虑,净光合速率最高的是桂蕉6号,可作为遗传育种的优良种质资源,综合光合特性性状,桂蕉6号在生产上还可用于套间种植;从抗枯萎病角度考虑,本研究引种的10个香蕉品种第一年在枯萎病重病区表现的抗病效果并不理想,仅桂蕉2号表现为抗性(R),发病率为15.79%,综合排名第2,通过加强有益菌肥投入和田间管理能否在以后几造中减轻发病程度,还有待于进一步的观察。从病毒病的角度考虑,10个品种田间都有病毒病发生,发病率最高的是河口2号,为52.38%,发病率最低的是巴西蕉,为4.76%。从近几年蕉园的发病情况来看,病毒病有逐年加重的趋势,这是否与香蕉品种特性及香蕉交脉蚜取食特性有关,需要进一步研究。

本试验只评价了供试香蕉品种在同一地点、一个生育期的农艺性状表现,各品种农艺性状和抗病性的评估数据的重现性可能存在不足,今后还需结合气候、土壤等环境因素进行多点多年的持续跟踪观察和系统研究。本研究在香蕉枯萎病重病地初筛出已有部分优良性状的单株,为进一步深入持续研究该抗病品种奠定了基础,从而为今后选育出适合生产需求的稳定性、统一性、一致性优良的新品种创造条件。

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