徐良年，鄧祖湖，黃潮華，林兆里，趙新旺，黃國(guó)強(qiáng)

（1.福建農(nóng)林大學(xué)國(guó)家甘蔗產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)中心/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部福建甘蔗生物學(xué)與遺傳育種實(shí)驗(yàn)室，福州 350002；2.廣西大學(xué)廣西蔗糖產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，南寧 530004）

0 引言

世界主要蔗糖生產(chǎn)大國(guó)都已基本實(shí)現(xiàn)甘蔗生產(chǎn)機(jī)械化[1-4]，而我國(guó)甘蔗生產(chǎn)機(jī)械化水平較低，特別是甘蔗收獲環(huán)節(jié)基本上還處于手工作業(yè)階段。隨著農(nóng)村勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移和人們生活水平的提高，從事高負(fù)荷的田間勞動(dòng)的勞動(dòng)力成本還將不斷提高，而人工栽培甘蔗的勞動(dòng)強(qiáng)度大，用工量大，勢(shì)必造成甘蔗生產(chǎn)成本和蔗糖生產(chǎn)成本的提高。甘蔗收獲機(jī)械化滯后已成為我國(guó)甘蔗生產(chǎn)的瓶頸問(wèn)題，如不進(jìn)行機(jī)械化生產(chǎn)，我國(guó)的蔗糖產(chǎn)業(yè)將失去國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，也將在作物的比較效益中處于劣勢(shì)，因而甘蔗生產(chǎn)機(jī)械化將是我國(guó)甘蔗產(chǎn)業(yè)存在和發(fā)展的必由之路[5-7]。這也將對(duì)甘蔗新品種選育提出新的要求，育種者的育種思路和品種選擇目標(biāo)也將隨之改變。在高產(chǎn)高糖的基礎(chǔ)上，將由原先手工生產(chǎn)最突出的要求：大莖、中大莖，易剝?nèi)~、不開(kāi)花，分蘗力中等，轉(zhuǎn)變?yōu)檫m宜機(jī)械化生產(chǎn)的要求：出苗率高，分蘗力強(qiáng)，生長(zhǎng)整齊，抗倒伏，砍收不破裂，全程機(jī)械生產(chǎn)后宿根發(fā)株率高，對(duì)除草劑不敏感等[8]。國(guó)外雖有適宜機(jī)械化的品種，但由于地理和生態(tài)的差異，從國(guó)外引進(jìn)的品種往往在國(guó)內(nèi)的表現(xiàn)都不盡人意，但引進(jìn)品種可以作為親本利用。當(dāng)品種選育從手工生產(chǎn)轉(zhuǎn)為機(jī)械化生產(chǎn)時(shí)，對(duì)親本、家系和無(wú)性系選擇評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)必然要調(diào)整。目前，我國(guó)對(duì)機(jī)械化生產(chǎn)條件下，選育適宜機(jī)械化生產(chǎn)的甘蔗品種的親本評(píng)價(jià)、家系選配與評(píng)價(jià)，新品(系)篩選的系統(tǒng)研究較少。

本研究的目的是通過(guò)親本的表現(xiàn)選配適宜機(jī)械化生產(chǎn)的家系，研究甘蔗實(shí)生苗家系在機(jī)械化作業(yè)下甘蔗主要產(chǎn)量、品質(zhì)、分蘗力、脫葉、抗倒伏和宿根性等表現(xiàn)，采用R 軟件的混合線性模型，估算甘蔗經(jīng)濟(jì)遺傳值[9-11]，并采用對(duì)機(jī)械化生產(chǎn)影響較大的其他重要性狀對(duì)經(jīng)濟(jì)遺傳值進(jìn)行修正，進(jìn)而指導(dǎo)親本評(píng)價(jià)和家系選擇，為選育適宜機(jī)械化生產(chǎn)的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效甘蔗新品種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

2016年冬委托海南甘蔗育種場(chǎng)，以全程機(jī)械化生產(chǎn)國(guó)家美國(guó)、澳大利亞，我國(guó)臺(tái)灣及大陸育成的甘蔗32個(gè)親本，成功雜交了33個(gè)家系。其中作母本利用21個(gè)，父本利用19個(gè)，而同時(shí)作為母本和父本利用的親本8個(gè)（表1）。2017年3月22日播種，4月28—30日假植，6月1日從每個(gè)組合中隨機(jī)取90株實(shí)生苗，并將其定植于福建農(nóng)林大學(xué)白沙科教試驗(yàn)基地，2018年3月用割鋪機(jī)砍收后留根。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，重復(fù)間步道寬0.6 m，每小區(qū)為雙行區(qū)，行長(zhǎng)5 m，行距1.1 m，每行種植15苗。

表1 親本名稱(chēng)及使用次數(shù)Table 1 Parental clones and their times of hybridization

1.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集

1.2.1 產(chǎn)量性狀調(diào)查

分別于2018 年1 月9 日和2019 年1 月20 日，每小區(qū)連續(xù)調(diào)查10 叢，分別調(diào)查每叢的有效莖（條）、莖徑（cm）、株高（cm），并分別按以下公式來(lái)估算甘蔗單莖重、叢重。公式：?jiǎn)吻o重=[0.785×莖徑2(cm)×株高(cm)×1.0(kg/cm3)]/1000，叢重=單莖重×有效莖(條/叢)。將所得的數(shù)據(jù)結(jié)果取小區(qū)平均值并在Excel 整理，進(jìn)行有關(guān)統(tǒng)計(jì)分析。

1.2.2 品質(zhì)性狀化驗(yàn)

分別于2018 年1 月9 日和2019 年1 月20 日，每小區(qū)連續(xù)選取10 叢主莖作為樣本，送農(nóng)業(yè)部甘蔗及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心蔗檢室檢測(cè)。用近紅外在線檢測(cè)系統(tǒng)檢定甘蔗蔗糖分、甘蔗纖維分。

1.2.3 校正性狀的調(diào)查

在調(diào)查產(chǎn)量性狀的同時(shí)對(duì)每小區(qū)家系的抗倒伏、脫葉性、整齊度及黑穗病進(jìn)行調(diào)查，依據(jù)表4 校正性狀的標(biāo)準(zhǔn)記載數(shù)據(jù)。

1.3 適宜機(jī)械化生產(chǎn)的性狀選擇及其權(quán)重

借鑒澳大利亞甘蔗育種機(jī)構(gòu)（SRA）經(jīng)驗(yàn)，用經(jīng)濟(jì)遺傳值評(píng)價(jià)甘蔗無(wú)性系，選用蔗產(chǎn)量（TCH）、甘蔗蔗糖分（CCS）和甘蔗纖維分（Fbr），結(jié)合性狀權(quán)重與遺傳值，按選擇指數(shù)的方法計(jì)算經(jīng)濟(jì)遺傳值（EGV），再用抗病性、抗倒能力、脫葉性和生長(zhǎng)整齊度對(duì)EGV 進(jìn)行校正。

1.3.1 權(quán)重估算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

參考國(guó)外蔗糖產(chǎn)業(yè)，結(jié)合國(guó)內(nèi)近年來(lái)的實(shí)際情況，經(jīng)濟(jì)權(quán)重計(jì)算基礎(chǔ)見(jiàn)表2。

表2 經(jīng)濟(jì)權(quán)重計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)Table 2 Basic data for economic weight calculation

1.3.2 實(shí)生苗世代經(jīng)濟(jì)權(quán)重的計(jì)算

(1)甘蔗蔗糖分：若甘蔗蔗糖分由13.22%升高1%，即14.22%，則原生產(chǎn)噸糖的8.7 t原料可增加糖的效益為8.7 t×1%×87.00%×5 000.00元/t=378.45元。

（2）纖維分：纖維分對(duì)產(chǎn)業(yè)的影響主要表現(xiàn)為增加蔗渣的重量，但同時(shí)纖維要帶走部分的糖。纖維分增加1%，8.7 t甘蔗增加的蔗渣產(chǎn)值為8.7 t×1%×200.00元/t=17.40 元，蔗渣帶走蔗糖值為8.7 t×1%×2.2%×5 000.00元/t=9.57（元），產(chǎn)生總的效益為17.40-9.57=7.83元。

（3）蔗產(chǎn)量：不同的量綱對(duì)蔗產(chǎn)量的權(quán)重影響較大，權(quán)重會(huì)隨小區(qū)面積而變。本研究采用公頃蔗產(chǎn)量。在同等生產(chǎn)條件下，蔗莖增產(chǎn)所增加的收入對(duì)生產(chǎn)管理成本的增減可以不予考慮，只增加部分機(jī)收成本，（甘蔗增產(chǎn)，噸蔗砍收成本下降，按75%計(jì)），則當(dāng)公頃蔗產(chǎn)量增加一噸時(shí)，增加效益為1.0 t×500.00 元/t×0.193 3-1.0×0.193 3×（120.00×0.75）=79.235元。

1.3.3 校正性狀的調(diào)查及標(biāo)準(zhǔn)

適宜機(jī)械化生產(chǎn)的品種不僅要滿足傳統(tǒng)的良種評(píng)價(jià)目標(biāo)要求，亦即高產(chǎn)、高糖、抗逆(病、蟲(chóng)、旱、寒、風(fēng)、鹽、瘠)、強(qiáng)宿根，還應(yīng)注意適宜機(jī)械作業(yè)的形態(tài)學(xué)特征。對(duì)機(jī)械化種植而言，要求芽體不暴凸，生長(zhǎng)帶不過(guò)分鼓脹，芽體陷入芽溝，芽翼等保護(hù)蔗芽避免機(jī)械損傷的有益性狀；對(duì)機(jī)械化中耕管理來(lái)說(shuō)，要求分蘗性強(qiáng)，先促蘗，后伸長(zhǎng)，主莖、分蘗整齊均勻的品種，避免使用主莖伸長(zhǎng)較早，分蘗出生較晚的品種，以保證中耕培土的作業(yè)適期和作業(yè)質(zhì)量；機(jī)械收獲則要求甘蔗品種抗倒伏、易脫葉，脫葉性不好會(huì)導(dǎo)致機(jī)收雜率較高，中小莖，株高不整齊等。因而選用以下幾個(gè)性狀做為校正參數(shù)。

但因?qū)嵣缛后w較特殊，每個(gè)家系內(nèi)單株表現(xiàn)都不一樣，對(duì)家系評(píng)價(jià)，我們只能選擇家系群體的綜合表現(xiàn)，本研究只暫對(duì)影響機(jī)械化生產(chǎn)作業(yè)較大的性狀（抗倒伏、脫葉性、整齊度）及重要病害（黑穗?。┻M(jìn)行調(diào)查(表3）。

表3 經(jīng)濟(jì)遺傳值的校正值Table 3 Correction of economic genetic values

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel2010及R軟件的相關(guān)程序用親本模型法進(jìn)行育種值和遺傳值估算。

2 結(jié)果與分析

2.1 家系的平均表現(xiàn)

各性狀的平均值綜合反映了家系的總體水平。表4 為33 個(gè)家系一年新植一年宿根7 個(gè)性狀的平均值。從表4中可看出：33個(gè)家系間蔗莖產(chǎn)量的變幅為：54.38～88.57 t/hm2，其中有16個(gè)家系超過(guò)總平均值（71.92 t/hm2），粵糖91-976×CP94-1100 最高，福農(nóng)0712×福農(nóng)05-0230 最低。甘蔗蔗糖分的變幅為：14.36%～16.85%，有17 個(gè)家系超過(guò)總平均值（15.74%），粵糖91-976×CP94-1100 甘蔗蔗糖分最低，HoCP07-613×德蔗93-88最高；甘蔗纖維分的變幅為：12.70%～14.91%，有19 個(gè)家系超過(guò)總平均值（13.94%），粵糖93-159×德蔗03-83 甘蔗纖維分最低，CP94-1100×CP72-1210 最高。從變異系數(shù)上看，甘蔗7 個(gè)性狀中蔗產(chǎn)量變異系數(shù)最大（12.72%），甘蔗蔗糖分變異系數(shù)最小（3.64%），有效莖、株高、莖徑和甘蔗纖維分的變異系數(shù)分別為：9.90%、6.54%、5.73%、3.75%。

表4 33 個(gè)家系7 個(gè)性狀的平均值Table 4 Average values of 7 traits in 33 families

2.2 適宜機(jī)械化生產(chǎn)的親本評(píng)價(jià)

2.2.1 適宜機(jī)械化生產(chǎn)的母本

母本校正經(jīng)濟(jì)育種值反映了母本的育種經(jīng)濟(jì)效益，從母本的育種值及校正經(jīng)濟(jì)育種值表5 可知，粵糖00-319、HoCP07-613、粵糖93-159、HoCP01-564、粵糖92-1287 校正經(jīng)濟(jì)育種值為正且較高，為適宜選育機(jī)械化生產(chǎn)的母本。進(jìn)一步從各性狀育種值看，粵糖00-319和HoCP01-564的蔗產(chǎn)量、甘蔗蔗糖分育種值均為正，表明其家系后代多高產(chǎn)和高糖；HoCP07-613則表現(xiàn)為甘蔗蔗糖分育種值較高，可提高后代的糖分；粵糖93-159主要是甘蔗產(chǎn)量育種值較高，抗倒伏和易脫葉。桂糖02-901、桂糖00-245、福農(nóng)0712、CP94-1100、粵糖00-236、粵糖91-976 校正經(jīng)濟(jì)育種值為負(fù)且最低，為不適宜選育機(jī)械化生產(chǎn)的甘蔗親本。其中桂糖02-901 和桂糖00-245 主要是甘蔗蔗糖分育種值低，脫葉性差。福農(nóng)0712 為澳大利亞引進(jìn)的親本，其性狀均為負(fù)效應(yīng)。CP94-1100主要為蔗產(chǎn)量育種值低。

表6 19 個(gè)父本3 性狀的育種值及校正經(jīng)濟(jì)育種值Table 6 Breeding value and corrected economic breeding value for 3 traits in 19 male parents

2.2.2 適宜機(jī)械化生產(chǎn)的父本

從父本的校正經(jīng)濟(jì)育種值和各性狀育種值（表6）可知，ROC22、德蔗93-88、德蔗03-83、HoCP00-1142校正經(jīng)濟(jì)育種值為正且較高，為適宜選育機(jī)械化生產(chǎn)的父本。桂糖92-66經(jīng)濟(jì)育種值雖較高，產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成育種值也均為正，但脫葉性差、感黑穗病，并不適合做機(jī)械化生產(chǎn)的父本；粵糖01-71 因后代群體不整齊，不利機(jī)收。HoCP91-555、崖城07-71、崖城06-61 的校正經(jīng)濟(jì)育種值為負(fù)且最低，為不適宜選育機(jī)械化生產(chǎn)的甘蔗親本。其中HoCP91-555雖為美國(guó)機(jī)械化生產(chǎn)國(guó)選育的品種，其后代在甘蔗蔗糖分上有所提高，群體也較整齊，但產(chǎn)量低。

2.3 適宜機(jī)械化生產(chǎn)的家系

由表7 可知，33 個(gè)家系的校正經(jīng)濟(jì)遺傳值變幅為-257.489～169.411 元，有15 個(gè)家系的經(jīng)濟(jì)遺傳值為正值。家系粵糖93-159×德蔗03-83表現(xiàn)最突出，其遺傳值169.411元為最高，且抗倒伏，易脫葉，為適宜機(jī)械化生產(chǎn)的家系。其次ROC22×桂糖92-66、粵糖00-319×ROC22 和崖城06-61×ROC22 校正經(jīng)濟(jì)遺傳值較高，抗倒伏能性較強(qiáng)，同樣為適宜機(jī)械化生產(chǎn)的家系；粵糖92-1287×HoCP00-1142校正經(jīng)濟(jì)遺傳值也較高，易脫葉，整齊度好，同樣可做為適宜機(jī)械化生產(chǎn)的家系。ROC22×崖城06-66 雖校正經(jīng)濟(jì)育種值較高，但難脫葉，整齊度差，不宜做選育機(jī)械化生產(chǎn)的甘蔗親本。桂糖02-901×桂糖03-8 抗倒伏，但難脫葉；HoCP01-564×粵糖01-71 植株不整齊，均不適宜做機(jī)械化生產(chǎn)的家系。福農(nóng)0712×福農(nóng)05-0230、粵糖00-236×HoCP91-555、ROC22×桂糖03-8、CP94-1100×CP72-1210、ROC26×崖城06-61、桂糖02-901×崖城06-61家系的蔗產(chǎn)量遺傳值低，校正經(jīng)濟(jì)遺傳值為-109.86～-257.49 元，這些家系有的表現(xiàn)為難脫葉，有的易感黑穗病，建議淘汰這些不適宜機(jī)械化生產(chǎn)的家系。

表7 家系校正經(jīng)濟(jì)遺傳值Table 7 Corrected economic genetic value of families

3 結(jié)論與討論

本研究利用校正經(jīng)濟(jì)遺傳值從33 個(gè)家系試驗(yàn)中篩選出4 個(gè)母本粵糖00-319、HoCP07-613、粵糖93-159、HoCP01-564和3 個(gè)父本ROC22、德蔗93-88、HoCP00-1142 為適宜機(jī)械化生產(chǎn)的親本，粵糖93-159×德蔗03-83、ROC22×桂糖92-66、粵糖00-319×ROC22、崖城06-61×ROC22 和粵糖92-1287×HoCP00-1142五個(gè)為適宜機(jī)械化生產(chǎn)的重點(diǎn)家系，2019年2月從這5個(gè)重點(diǎn)家系中選育了30個(gè)品系進(jìn)入選種圃，繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行跟蹤評(píng)價(jià)。對(duì)選育出的適宜機(jī)械化生產(chǎn)的親本，已于2018年12月至2019年3月在海南甘蔗育種場(chǎng)依據(jù)花期開(kāi)展雜交試驗(yàn)，獲得7 個(gè)家系的花穗，2019 年4 月播種于福建農(nóng)林大學(xué)校內(nèi)，進(jìn)行評(píng)價(jià)效果驗(yàn)證。從澳大利亞引進(jìn)的親本中，福農(nóng)0712為母本時(shí)，蔗產(chǎn)量、甘蔗蔗糖分、甘蔗纖維分3性狀均為負(fù)效應(yīng)。從美國(guó)引進(jìn)的CP94-1100，主要為蔗產(chǎn)量育種值低，甘蔗蔗糖分高，可見(jiàn)機(jī)械化生產(chǎn)大國(guó)選育的品種做親本利用時(shí)還須進(jìn)行多年與不同品種雜交進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以提高評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。

適宜機(jī)械化生產(chǎn)的親本、家系評(píng)價(jià)是一項(xiàng)長(zhǎng)期工作。本研究?jī)H為33 個(gè)家系的試驗(yàn)，有關(guān)利用適宜機(jī)械化生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)遺傳值評(píng)價(jià)方法的重演性和實(shí)用性及其對(duì)無(wú)性系的評(píng)價(jià)，有待今后在廣西、云南主產(chǎn)區(qū)全程機(jī)械化生產(chǎn)實(shí)踐中對(duì)經(jīng)濟(jì)權(quán)重、性狀的選擇及校正值的不斷調(diào)整、修正和完善，以期提高評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。