CP系列甘蔗亲本及杂交组合育种潜力分析

姚丽，覃伟，赵培方，刘家勇，赵俊，武晋宇，吴才文



CP系列甘蔗亲本及杂交组合育种潜力分析

姚丽，覃伟，赵培方，刘家勇，赵俊，武晋宇，吴才文*

(云南省农业科学院甘蔗研究所/云南省甘蔗遗传改良重点实验室，云南 开远 661699)

选用15个CP 系列甘蔗亲本与国内育成的21个亲本选配的42个杂交组合为材料，借助R软件对F1群体的株高、茎径、锤度、丛有效茎、丛重、丛含糖量等主要性状的变异系数、遗传力、配合力及经济育种(遗传)值进行分析。结果表明：6个性状的平均变异系数皆表现为表型变异系数()大于遗传变异系数()，其中丛有效茎、丛重及丛含糖量变异较大，株高、茎径及锤度变异较小；平均遗传力表现为组合最高(42.53%)，其次是母本(34.35%)，最后是父本(27.07%)；除株高、茎径受父本影响大于母本外，其余4个性状皆是受母本影响较大；除组合的锤度、丛有效茎介于双亲之间外，其余4个性状均表现为组合高于双亲；综合一般配合力()和经济育种值()分析，表现较好的CP亲本有HoCP95–988(父母本)、CP72–1210(母本)、CP85–1491(母本)、HoCP92–648(母本)、CP72–2086(父本)、CP84–1198(父本)、CP93–1382(父本)、CP94–1100(父本)；综合特殊配合力()和经济遗传值()分析，表现较好的组合有CP72–1210×ROC24、CP85–1491×ROC22、HoCP92–648×桂糖92–66、福农95–1702×HoCP95–988、粤糖91–976×HoCP95–988。

CP系列甘蔗亲本；遗传力；配合力；经济育种值；经济遗传值

甘蔗(L.)是世界上重要的糖料作物和能源作物[1]。甘蔗新品种培育是解决品种单一化、种性退化、病虫害加重、产量及品质下降的主要措施，且98%的甘蔗新品种都是通过有性杂交育成[2]。利用国外引进的优良品种(系)与国内优良品种杂交是扩大血缘遗传基础和培育突破性品种的有效途径[3]。在中国自育的通过鉴定或审定的175个品种中，有66.29%是以国外品种作亲本而育成[4]。美国拥有世界上保存数量最大、最全的甘蔗种质资源圃，运河点杂交的CP系列甘蔗亲本大部分具有高产、高糖、抗逆性强等特性，是中国引进国外品种数量较多、应用较广的亲本[4–6]。然而，经过育种工作者多年观察及杂交利用后却发现，CP系列甘蔗亲本虽然具有高产、高糖的特性，但茎径偏细的问题也较突出。笔者选用15个CP系列甘蔗亲本与21个国内主要品种(系)杂交的42个组合为材料，研究F1群体株高、茎径、锤度、丛有效茎、丛重及丛含糖量等6个主要性状的遗传力、配合力及经济育种(遗传)值，评价CP系列亲本的遗传特点及育种潜力，以期为CP系列亲本的高效利用提供参考依据。

1　材料与方法

1.1　材料

供试材料为15个CP系列甘蔗亲本与21个国内育成的主要品种(系)杂交的42个组合，具体详见表1。

表1　供试材料

1.2　方法

2012—2013年杂交季，在海南甘蔗育种场完成42个组合的杂交；2013年5月下旬，将实生苗移栽至云南省农业科学院甘蔗研究所试验基地。试验采用随机区组设计，每个小区种植2行，每行20苗。3次重复。行长6.0 m，行距1.0 m。田间栽培按常规管理进行。

1.3　调查项目和方法

2014年11月20日，各小区调查10丛蔗茎的株高、茎径、有效茎及锤度等指标。计算丛质量[7]、每公顷有效茎、蔗茎产量、含糖量等。丛质量=单茎质量×丛有效茎数；丛含糖量=(含糖量/有效茎数)×丛有效茎数。

采用R软件中的混合线性模型来分别计算母本、父本及组合的方差、遗传力、配合力、亲本的经济育种值()及家系的经济遗传值()[2]。表型变异系数()和遗传变异系数()按唐仕云等[8]的方法进行计算。

1.4　数据处理

采用Excel 2007整理数据；采用R–3.2.0进行遗传力分析、配合力及经济育种(遗传)值等参数的估算。

2　结果与分析

2.1　主要性状的遗传变异分析

由表2可知，CP系列甘蔗亲本及选配的42个组合6个性状的变异系数皆表现为表型变异系数大于遗传变异系数。丛含糖量的表型变异系数最大，其次为丛重，锤度的表型变异系数最小，而遗传变异系数除丛有效茎受母本、父本及组合的变异影响最大外，其余性状变化趋势与基本一致，皆是丛含糖量的最大，丛质量的次之，锤度的最小，说明丛含糖量变异较大，锤度变异最小。另外，除锤度和丛有效茎的变异皆为母本最大、组合介于双亲之间外，其余4个性状的变异皆是组合最大，其中父本株高和茎径的变异大于母本，母本丛质量和丛含糖量的变异则大于父本。

表2　亲本及组合主要性状的遗传变异

2.2　CP系列甘蔗亲本及选配组合F1群体主要性状的遗传力分析

由表3可以看出，CP系列甘蔗亲本及选配组合主要性状的平均遗传力表现为茎径的遗传力最大，接近60%，其次是丛有效茎和锤度的，这3个性状的遗传力均超过平均值(34.65%)，说明它们受环境的影响较小；除父本的遗传力小于平均值外，组合与母本的遗传力大于或与平均值相当，说明组合及母本的选配对F1群体的影响较大，父本的影响则较小。另外，6个性状中除株高和茎径的遗传力是父本大于母本外，其余4个性状的遗传力均是母本大于父本，说明在这些组合中，父本的株高和茎径更容易遗传给后代，而母本的锤度、丛有效茎、丛质量、丛含糖量更容易遗传给后代；因此，利用CP系列亲本选配组合时，建议选用株高、茎径较好的亲本作父本，锤度高、丛有效茎多且质量大的亲本作母本。

表3　亲本及组合主要性状的遗传力

2.3　CP系列甘蔗亲本F1群体主要性状的一般配合力及经济育种值分析

由表4可知，50%及以上亲本的6个性状效应值皆为负值，说明大部分CP系列甘蔗亲本不适合作母本。其中，CP85–1491除茎径的效应值为负值外，其余性状的皆为正值，且排名第2，表明其是易把高产、高糖传递给后代的亲本；HoCP95–988、CP67–412虽然排名前4，锤度、丛有效茎的皆为正值，但其余性状都为负值，说明用作母本时除易把锤度高、有效茎多传递给后代外，其余性状皆不理想；CP72–1210正好相反，除锤度、丛有效茎的效应值为负值外，其余4个性状的皆为正值，是不可多得的易把大茎、高产性状传递给后代的亲本，但其锤度、丛有效茎的配合力较差。另外，CP84–1198的6个性状皆为负值，不适合用作母本。

表4　CP系列甘蔗亲本作母本主要性状的一般配合力效应相对值

由表5可知，株高、茎径、锤度、丛质量、丛含糖量的效应值大部分为正值，而丛有效茎的大部分为负值，说明CP系列甘蔗作父本时，易获得大茎、高产、高糖的后代，但丛有效茎相对较少。其中，CP93–1382作父本，6个性状值皆为正效应，且排名第2，表明其是不可多得的大茎、高产、高糖父本；HoCP95–988除茎径的为负值外，其余5个性状的皆为正值，且丛有效茎、丛质量、丛含糖量的皆为最大，排名第1，表明其是高产、高糖父本；CP72–2086除丛有效茎的为负值外，其余5个性状的皆为正值，排名第5，表明其是一个大茎、高糖配合力较好的父本；CP94–1100除株高、丛有效茎的为负值外，其余4个性状的皆为正值，且锤度、茎径的最大，排名第3，表明其作父本时易选出茎粗的高糖F1群体；CP84–1198因为丛有效茎、丛质量的为负值，排名倒数第1，但其余性状的都较大(特别是株高)，作父本时易获得大茎、植株高、糖分高的F1群体；CP72–1210作父本，茎径、丛质量、丛含糖量的为正值，说明其作父本易获得大茎、高糖的F1群体；HoCP93–750除株高值较大外，其余性状值皆较小，不适合用作父本。

表5　CP系列甘蔗亲本作父本主要性状的一般配合力效应相对值

2.4　CP系列甘蔗亲本选配组合F1群体主要性状的特殊配合力及经济遗传值分析

由表6可看出，42个组合中，株高特殊配合力()表现为正效应的组合有20个，其中含CP72–1210的有4个(皆作母本)，含HoCP95–988(皆作父本)、CP84–1198(2个作父本)的各有3个，含CP85–1491(皆作母本)、CP72–2086(皆作父本)的各2个；茎径值为正效应的有19个，其中含有CP72–1210的有6个(5个作母本)，含CP89–2143(2个作母本)、CP72–2086(2个作父本)的各有3个，含CP94–1100(皆作父本)、CP93–1382(1个作父本)的各2个；锤度值是正值的组合有22个，说明用CP系列亲本配的组合甘蔗糖分皆较高，其中含HoCP95–988(2个作父本)、CP84–1198(2个作父本)、CP92–1666(皆作母本)、CP72–2086(2个作母本)的组合各有3个，含CP72–1210(皆作母本)、CP89–2143(皆作母本)的各2个；丛有效茎为正值(包括0，下同)的组合有19个，其中含HoCP95–988的组合有5个(3个作父本)，含CP72–1210(皆作母本)、CP85– 1491(皆作母本)、CP93–1382(1个作父本)的各2个；丛质量值为正值的有22个组合，含CP72–1210的5个(4个作母本)，HoCP95–988的4个(3个作父本)，CP72–2086(皆作父本)、CP84–1198 (皆作父本)、CP94–1100(皆作父本)、CP89–2143(1个作母本)、CP93–1382(1个作父本)的各2个，CP85–1491的1个(作母本)；丛含糖量为正效应的组合有23个，其中含CP72–1210的5个(4个为母本)，HoCP95–988的4个(3个作父本)，含CP72–2086的3个(2个作父本)，含CP93–1382(1个作父本)、CP94–1100(皆作父本)、CP84–1198(皆作父本)的各2个。根据6个性状的，综合性状较好的10个组合为第6、7、15、22、25、31、34、35、38、39号。

42个组合中，为正值的组合有21个，其中含HoCP95–988的组合有5个(2个母本、3个父本)，约占所有正值组合的24%，含CP89–2143的有3个(2个作母本)，含CP85–1491(皆作母本)、HoCP92– 648(皆作母本)、CP94–1100(皆作父本)、CP84–1198 (1个作父本)的各2个，含CP67–412(作母本)、CP72–1210(作母本)、CP72–2086(作母本)、CP89–1509(作母本)、CP93–1382(作父本)的各1个。根据值排名前10的组合是第1、7、15、16、19、25、28、31、39、42号。

综合6个性状的值及值，2种评价皆好的有第7、15、25、31、39号组合。相反，第3、14号组合6个性状的及值皆为负值，说明这2个组合的综合性状皆不太理想。

表6　42个组合主要性状的特殊配合力效应相对值

表6(续)

3　结论与讨论

本研究结果表明，参试的大部分CP系列甘蔗用作母本时，6个性状的效应值几乎皆为负值(特别是茎径、丛质量及丛含糖量)；作父本时，除丛有效茎几乎全部为负值外，其他性状的效应值几乎全部为正值，说明大部分CP系列甘蔗较适宜作父本，选配茎粗、丰产的优良亲本与之杂交，较易获得高产、高糖的大茎F1群体。当然也有例外，如CP72–1210、CP85–1491及HoCP92–648等CP甘蔗亲本就较适合作母本。

仅通过传统的遗传力、配合力分析，存在试验设计复杂、依赖经验、评价不够客观及准确等问题。目前，国际上动(植)物育种应用最广泛的线性无偏预测模型估算的或是一种可以克服不完全双列杂交设计缺点，并兼顾主要经济性状的遗传效应与经济权重形成的可分析不平衡数据的先进遗传评价方法[9]，是澳大利亚甘蔗试验总局(BSES)用于评价亲本、组合及品系的统一方法[3,10–12]，但此方法在国内甘蔗上的运用还在初步阶段[13–16]。邓祖湖等[13]研究表明，在选择性状时必须根据不同阶段选择对经济重要的数量性状，且它们不能是包容关系。研究[14–16]表明，对于主要性状的选择及权重的分配应随育种目标的改变而作相应的调整。本研究中选用的是株高、茎径、有效茎及锤度4个性状来计算()，结果表明，虽然大部分亲本、组合的、与、的分析结果基本一致, 但仍有少部分两者之间存在差异，这可能是由于国内外育种目标不同、选择的性状及其权重的不同而造成的，也可能与本研究部分亲本使用次数较少有关。如何高效的将该评价方法运用于中国甘蔗实生苗阶段的选种有待进一步研究。

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责任编辑：尹小红

英文编辑：梁 和

Analysis on breeding potential of series of CP parents and their cross combinations in sugarcane

YAO Li, QIN Wei, ZHAO Peifang, LIU Jiayong, ZHAO Jun, WU Jinyu, WU Caiwen*

(Sugarcane Research Institute of Yunnan Academy of Agricultural Sciences/Yunnan Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement, Kaiyuan, Yunnan 661699, China)

42 cross combinations, which come from the crossing with 15 parents of CP series and 21 varieties clones developed in China, were used as materials. The coefficient of variation (), heritability, combining ability and economic breeding or genetic values of the main characters, such as plant height, stalk diameter, brix, millable stalk per stool, cluster weight, sugar yield per stool of F1populations were analyzed by R software. The results showed that: the coefficients of phenotype variation () were larger than the coefficients of genetic variation () in the coefficients of average variation of six traits, and the variations of millable stalk per stool, cluster weight and sugar yield per stool were larger than the variations of plant height, stalk diameter and brix; the average heritability of six traits was the highest (42.53%) in the combinations, 34.35% in female parent and 27.07% in male; all traits were more affected by female except plant height and stalk diameterall traits of combinations were higher than those of their parents except the traits of brix and millable stalk per stoolwhich were between the male and the female. The parents of CP, HoCP95–988 (as female and male), CP72–1210 (as female), CP85–1491 (as female), HoCP92–648 (as female), CP72–2086 (as male), CP84–1198 (as male), CP93–1382 (as male), CP94–1100 (as male) had better general combining ability () and economic breeding value () than the others. The combinations, CP72–1210×ROC24, CP85–1491×ROC22, HoCP92– 648×Guitang92–66, Funong95–1702×HoCP95–988, Yuetang91–976×HoCP95–988 had better special combining ability () and economic genetic value () than the others.

series of CP parents; heritability; combing ability; economic breeding value; economic genetic value

S566.1

A

1007-1032(2017)06-07

2017–03–28

2017–11–02

国家现代农业产业技术体系专项(CARS–170101)；云南省甘蔗遗传改良重点实验室开放课题(2015DG015–07)；云南省科技创新人才计划项目(2014HC015)；云南省重大科技专项(2015ZA001)；云南省科技惠明计划(农业)项目(2014RA059)

姚丽(1984—)，女，云南金平人，硕士，助理研究员，主要从事甘蔗遗传育种研究，yaoli84714@163.com；

通信作者，吴才文，研究员，主要从事甘蔗遗传育种研究，gksky_wcw@163.com

投稿网址：http://xb.hunau.edu.cn