新台糖系列品种后代实生苗甘蔗黑穗病抗性研究

夏红明，胡鑫，姚丽，赵俊，昝逢刚，刘家勇，赵丽萍，吴才文，杨昆，覃伟，赵勇，陈学宽，吴转娣，赵培方

（云南省农业科学院甘蔗研究所/云南甘蔗遗传改良重点试验室，云南开远661699）

0 引言

中国是世界第三大蔗糖生产国，蔗糖产量占中国食糖总产的90%以上[1-2]。广西和云南分别是我国第一和第二大蔗糖生产地区，两个蔗区的主栽甘蔗品种中，新台糖系列品种占有重要地位，有的品种是全国性主栽品种，有的是区域性品种。据云南糖网报道[3]，我国主栽品种中ROC22种植面积依然最大，尽管面积占比从2016/2017年榨季的55.54%下降至2018/2019年榨季的39.89%，但面积占比仍然高于其后排名前10位的甘蔗品种种植面积占比之和39.31%，新台糖系列品种的ROC25和ROC79-29排名第五和第十，另外新台糖系列的其它品种在某些蔗区也占有重要地位。新台糖品种同时被作为重要亲本杂交利用，如利用ROC10作为母本育成重要甘蔗亲本云蔗94-343和云瑞05-292，利用云蔗94-343育成了早熟高糖甘蔗新品种云蔗08-1609[4]，利用ROC22育成了柳城03-182和柳城03-1137等，利用ROC23育成云蔗05-51[5]，利用ROC25育成了抗旱甘蔗品种云蔗03-194和云蔗03-258。利用主栽品种作亲本选育新品种，既可保持亲本大多数优良性状，还有利于性状的积累，易于培育出更为优良的杂交后代，是提高甘蔗育种效益的重要途径与手段[6]。

甘蔗黑穗病是甘蔗的重要病害之一，威胁着世界主要植蔗国家和地区的蔗糖产业安全，选育抗病品种是防治该病最有效手段[7-8]。国内各主要育种单位对选育抗黑穗病品种非常重视，在抗黑穗病品种的选育中，夏红明等[9]在“五圃制”品种选育程序的早期阶段鉴定圃进行抗黑穗病鉴定筛选，能尽早发现和淘汰感病材料，就可避免品系材料在选育过程中带有不良感病性状而入选的风险。夏红明等[10]对大田移栽前甘蔗实生苗进行黑穗病接种胁迫，将假植的甘蔗实生苗沿土表剪去主茎后，用黑穗病菌悬浮液浇入实生苗分蘖芽，待分蘖芽萌发感病后，淘汰感病的实生苗单株及大量感病的组合。莫周美等[11]对11个杂交组合的实生苗及其F1代材料进行人工接种黑穗病菌和自然感病处理，对其杂交组合进行黑穗病抗性鉴定，结果显示人工接种处理比自然感病处理对组合的黑穗病抗性选择效果更明显。

本文利用新台糖系列甘蔗品种与不同类型的甘蔗品种杂交，对后代实生苗进行人工接种黑穗病菌胁迫，根据后代的抗黑穗病表现，研究新台糖系列亲本及所选配组合的抗病特点和育种潜力，以期为新台糖系列亲本的使用及组合的选配提供科学依据，尽早发现和淘汰感病材料及组合，提高抗黑穗病育种效率，缩短抗黑穗病品种育种年限。

1 材料与方法

1.1 亲本来源

中国台湾不同时期培育的新台糖系列甘蔗亲本或品种7个，分别为ROC10、ROC22、ROC23、ROC24、ROC25、ROC26和ROC28。

1.2 组合选配及杂交

利用不同类型亲本与新台糖系列甘蔗品种进行杂交，根据亲本种性表现和血缘基础对组合进行选配，杂交季节根据亲本的开花情况同时在海南甘蔗育种场、所本部和瑞丽甘蔗育种基地对所选配的组合进行杂交，成功获得种子并培育出足够苗量的组合20个，参试组合见表1。

1.3 实生苗接种病菌

甘蔗实生苗种植大田前人工接种黑穗病菌，配制黑穗病病菌浓度为5×106孢子/mL的悬浮液，将参试组合的实生苗放入悬浮液中浸渍接种1 min，接种后推入25～30℃的温室过夜，次日定植于大田。接种黑穗病病菌孢子为上一年大田采集的混合孢子。

1.4 试验设计

20个组合核心评价试验区完全安排在本所(开远)试验基地的同一试验地内,各组合实生苗均采用随机区组，3次重复设计。行长6 m，行距1 m，每小区种植1行，株距0.4 m，每行栽种15苗。试验中除11、14、19和20号组合栽种两重复30苗外，其余每个组合核心试验皆栽种45苗。试验地为壤土，前作为甘蔗，肥力中等且均匀，生产管理水平同大田种植。

1.5 试验数据收集及分析

由于种植时间晚，当年不进行调查，次年1月将甘蔗幼茎沿地表割出，进行宿根管理，试验于拨节后期调查每行的总丛数、感病丛数和感病丛的总茎数、感病丛的感病茎数等数据。计算每行的丛感病率及茎感病率。统计分析软件为SPSS 21。

2 结果与分析

2.1 参试组合平均丛感病率及平均茎感病率相关性分析

将各组合3个重复的平均丛感病率与平均茎感病率（见表1）进行相关性分析，Pearson系数为0.923**，两者关系达极显著正相关,说明两种感病率指标在反映组合的抗病表现上相一致。

表1 参试组合的抗黑穗病表现Table1 Theincidenceof smutin thetested sugarcanefamilies

2.2 参试组合抗病性表现方差分析

对试验各组合3个重复的丛感病率及茎感病率数据进行方差分析（见表1），结果显示，组合间丛感病率和茎感病率均为差异显著，说明人工接种胁迫试验能够将抗病性强、中、弱的组合鉴别出来，从而将感病严重的组合进行淘汰。

2.3 参试组合抗病性表现聚类分析

用平均丛感病率进行聚类分析（见图1），聚类分析采用平均Euclidean距离法分类。从图1中可以看出，当聚类距离为5时，20个组合抗病性可分为3种类型，3和12号为一类；7、10、11和13号聚为二类；其余组合聚为三类。对比表1可知，第一类发病最重为感病，第二类发病为中等，第三类发病较轻为抗病。

图1 参试组合发病率的聚类图Fig.1 Clustering map based on the smut incidence of tested families

实生苗选育时结合表1，参试的20个组合全部发病，发病最重的第一类组合3和12号，即ROC22×内江03-218和科5×ROC28，平均丛感病率、平均茎感病率分别为24.74%、11.5%和28.48%、18.44%，根据对黑穗病抗病品种的选育目标，可以进行淘汰；发病中等的第二类组合7、10、11和13号，即ROC28×粤糖91-976、福农99-20169×ROC28、桂糖00-122×ROC28和柳城07-500×ROC22，平均丛感病率在12%～18%间，平均茎感病率在3%～15%间，在甘蔗选育时可控制入选数量，只入选不感病或丛发病茎数少的优良材料；发病较轻的第三类组合，可根据品种选育目标，放宽材料入选数量。

3 讨论

3.1 新台糖系列甘蔗亲本抗黑穗病特点及亲本的选配

新台糖系列品种是中国大陆重要的甘蔗品种，很多学者对新台糖系列品种的黑穗病抗性水平做过研究，如ROC22为6级感病[12]和8级高感[13]、ROC10为7级感病[13]和5级中感[14]、ROC16为5级中感[12，15]、ROC25为4级中抗[13]、ROC20为7级感病[13]、ROC24为4级中抗[14]、ROC23为6级感病[15]、ROC1为1级高抗[15]，由于试验环境不同，材料的抗性表现可能会有所差异，在参试的ROC10、ROC22、ROC23、ROC24、ROC25中，抗病性都为中等以上，为了利用其生产上的优异性状，可选用抗病亲本以其杂交，在亲本选配时要考虑对黑穗病抗性的遗传力、配合力等遗传特性。ROC22在生产上感黑穗病，在本试验中，ROC22做母本与内江03-218配制组合3，ROC22做父本分别与德蔗93-88、柳城07-500、内江97-128和云瑞09-1011配制组合9、13、14和19号，其中3号组合感病重，13号组合感病中等，其余组合感病轻，因此，通过良好的亲本选配，仍然可以获得抗病的组合。以ROC28为母本分别与粤糖91-976和云蔗02-588配制7和8号组合，组合7为中等，组合8为抗病，其中亲本云蔗02-588为抗病；以ROC28为父本分别与6个亲本配制6个组合1、10、11、12、16和18号，其中12号组合为感病，10和11号组合为中等，1、16和18号组合为抗病，ROC28配制的组合，感病和中等抗性的组合占一半，尽管没有公开的鉴定试验报道，估计ROC28的抗性水平不会是抗病。其它参试新台糖系列品种配制的组合都为抗病，但ROC23、ROC24和ROC25在本试验中只做母本，ROC10和ROC26只做父本，因此亲本配制组合抗病性评价不完善，但说明上述新台糖系列亲本能配制抗病类型组合。

3.2 新台糖系列品种后代组合和单株抗病性筛选

杂交后代1株实生苗就是一个品系，入选后扩大繁殖，经品种登记后就成为品种。进行品种抗病性鉴定一般需要45～60个芽，而在前期实生苗阶段进行抗病性筛选，1株实生苗的抗性表现会受到环境或偶然因素的影响，但如果1株实生苗发育为1丛甘蔗后，并且有多条分蘖茎感病，那么这株实生苗扩繁后，进行抗病性鉴定，其感病率将会较高，因此，对于有多条分蘖茎感病的实生苗可以淘汰。对于组合的筛选，需要组合有一定的苗量，在进行病菌接种后，结合丛感病率和茎感病率两个指标，就能减少环境或偶然因素的影响对感病组合进行淘汰。