王倫旺，廖江雄，譚 芳，唐仕云，李 翔，王宇萍，鄧宇馳，吳才文，吳轉(zhuǎn)娣

（1.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所/中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究中心/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部廣西甘蔗生物技術(shù)與遺傳改良重點實驗室/廣西甘蔗遺傳改良重點實驗室，廣西 南寧 530007；2.蔗糖產(chǎn)業(yè)省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，廣西 南寧 530004；3.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所，云南 開遠(yuǎn) 661600）

0 引言

甘蔗是中國最主要的糖料作物，種植面積占85%以上，產(chǎn)糖量占比達90%以上。蔗糖業(yè)是廣西重要的特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，廣西的糖料蔗種植面積、產(chǎn)蔗量、產(chǎn)糖量已經(jīng)連續(xù)30年穩(wěn)居中國第一位，蔗、糖產(chǎn)量均占全國的60%以上，肩負(fù)著保障國家食糖安全的重任。但是自2003年起，ROC22取代桂糖11號成為主栽品種，長期占廣西甘蔗種植面積的60%以上，部分蔗區(qū)甚至達到90%以上［1］。由于ROC22存在宿根性弱、抗寒及抗病能力差、早期蔗糖分低、易倒伏、不適合機收等不足，且品種長期單一種植后原有優(yōu)良種性明顯退化，病蟲害日趨嚴(yán)重，產(chǎn)量下降，導(dǎo)致甘蔗生產(chǎn)成本高，種植效益低，制約了蔗糖業(yè)的發(fā)展。因此本育種團隊把育種目標(biāo)調(diào)整為早熟、高糖、高產(chǎn)、強宿根性、抗逆及適合機械化生產(chǎn)的甘蔗品種。同時廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所近年來加強了國內(nèi)外甘蔗種質(zhì)資源收集與利用，建成國內(nèi)保育甘蔗野生種質(zhì)資源最多的資源圃，目前保存了4個屬12個種的甘蔗種質(zhì)3852份，并對新收集的650份野生種質(zhì)進行鑒定評價，獲得優(yōu)異種質(zhì)355份［2］。在創(chuàng)制挖掘了桂糖9266、ROC22、ROC1、CP81125、桂糖00122、桂糖041045、桂糖061215等優(yōu)異骨干親本［1］的基礎(chǔ)上，通過有性雜交途徑，聚合高產(chǎn)、高糖、耐寒、抗旱、抗倒、強宿根性及適合機收等優(yōu)良性狀，并在育種早期進行組合家系評價和性狀指數(shù)選擇，通過五圃系選育和區(qū)試，培育出優(yōu)良新品種桂糖42號和桂糖44號；針對新品種特性，研究建立了良種健康種苗生產(chǎn)技術(shù)和高產(chǎn)、高效配套栽培技術(shù)并集成示范推廣，促進了蔗糖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本文對此進行總結(jié)分析，為今后的糖料蔗育種、栽培及良種推廣應(yīng)用提供參考。

1 遺傳背景與親本選配

桂糖42號、桂糖44號兩個甘蔗品種的親本組合分別為ROC22×桂糖9266［3］和ROC1×桂糖9266［4］，它們的親系組合中都把自主創(chuàng)制的桂糖9266作為父本，母本分別是從中國臺灣省引進的ROC22和ROC1。從表1可知，這3個骨干親本的親系、主要優(yōu)異性狀及其作親本利用的效果，具體如下。

表1 三個骨干親本的親系、血緣、利用的主要性狀及育成的品種（系）情況

1.1 桂糖9266

自主創(chuàng)制的特早熟、高糖親本，含有3個割手密野生種和熱帶種拔地拉的血緣，10月份的蔗糖分可達14.0%以上，曾創(chuàng)下12月份蔗糖分19.21%的國內(nèi)外同期最高記錄；抗旱，宿根性好，高抗花葉病，花粉量大，可育率高［5］，桂糖9266的錘度、蔗產(chǎn)量、產(chǎn)糖量三個主要性狀的一般配合力和育種值都比較高［6］，一般配合力作母本時分別為0.33、0.49、0.54，作父本時分別為0.36、0.17、0.23；親本育種值作母本時分別為0.77、1.79、0.66，作父本時分別為0.86、0.28、1.14×10-8。以桂糖9266為親本已經(jīng)選育出了桂糖42號、桂糖44號等7個品種和桂糖081045等5個品系，成為中國利用頻率較高的骨干親本，為優(yōu)良的高糖基因源親本［6］。

1.2 ROC22

ROC22是廣西蔗區(qū)2003～2017年的主栽品種，同時也是使用頻率最高、育成品種最多的優(yōu)異骨干親本，它具有高產(chǎn)、高糖、抗旱、易脫葉及適應(yīng)性廣等優(yōu)異性能，以它為親本已育成了桂糖42號等24個品種和桂糖09439等10個新品系，它含有2個割手密種、1個大莖野生種的血緣，作母本其錘度一般配合力為0.05；作父本綜合表現(xiàn)好，蔗產(chǎn)量、錘度、錘重、株高、莖徑、叢有效莖數(shù)等主要性狀的一般配合力都為正值，分別為0.08、0.06、0.09、0.12、0.02、0.15［7］，屬高產(chǎn)高糖類親本［8］。

1.3 ROC1

ROC1是早熟、高糖、高產(chǎn)、植株高、抗倒伏及耐寒的優(yōu)異親本，其含1個印度種、3個割手密種、1個大莖野生種質(zhì)血緣；作母本時其株高、莖徑、蔗產(chǎn)量等性狀的一般配合力高，分別為0.37、0.21、0.06；特點是其早熟、高糖、高產(chǎn)的性能易傳遞給后代。以它作親本已經(jīng)培育了桂糖44號、桂糖23號等12個品種和桂糖112011等5個品系。

本育種團隊通過多年雜交和組合家系配合力分析和評價，創(chuàng)制和篩選出桂糖9266、ROC22、ROC1等優(yōu)異骨干親本［1］，為選育桂糖42號、桂糖44號等優(yōu)異品種提供了親本材料基礎(chǔ)。這些不同類型的親本不僅拓寬了甘蔗遺傳血緣，且主要性狀的配合力較高，育種值高，可根據(jù)育種目標(biāo)，有針對性地選配親本，提高雜交育種效率。

2 選擇方法與選擇效果

2.1 采用性狀指數(shù)早期選擇技術(shù)縮短育種年限

2.1.1 宿根指數(shù)選擇技術(shù)

在同等土壤及栽培管理條件下，第1年宿根蔗產(chǎn)量與新植蔗產(chǎn)量的比值為宿根指數(shù)，該指數(shù)越大宿根性越強，指數(shù)1以上者即為強宿根性。

2.1.2 抗倒伏指數(shù)（LRI）與抗倒伏系數(shù)選擇技術(shù)［9］（LRC）

先按倒伏程度劃分等級即倒伏角度60°以上為1級、30～60°為2級、30°以下為3級。調(diào)查統(tǒng)計甘蔗各倒伏等級的株數(shù)，各倒伏級別數(shù)與其相應(yīng)株數(shù)的乘積相加后除以調(diào)查總株數(shù)為抗倒伏指數(shù)，該指數(shù)越大抗倒性越強。經(jīng)試驗研究發(fā)現(xiàn)，采用生長期滿8個月后的甘蔗植株基部莖徑和中部莖徑的比值即抗倒伏系數(shù)（LRC）也能準(zhǔn)確反映抗倒伏能力的強弱，系數(shù)越大，抗倒伏能力越強；當(dāng)LRC＞0.98時，甘蔗的抗倒伏能力強。

2.1.3 耐機收指數(shù)選擇技術(shù)

在同等土壤及栽培施肥管理條件下，機收后的宿根蔗產(chǎn)量與人工砍收后的宿根蔗產(chǎn)量的比值為耐機收指數(shù)，該指數(shù)越大，耐機收能力越強，指數(shù)為1及以上者為耐機收能力強。

本育種團隊在發(fā)明了甘蔗親本組合宿根性快速評價和抗倒伏、耐機收等性狀指數(shù)選擇方法的基礎(chǔ)上，創(chuàng)立了強宿根性、抗倒性、耐機收等性狀指數(shù)早期選擇的適合機收的甘蔗育種技術(shù)體系［1］，即篩選適合機收的親本及組合，從實生苗雜種圃階段就引入機械收割碾壓的選擇壓力，在機收后的宿根蔗中進行組合家系評價和株系指數(shù)選擇，在后續(xù)的各育種圃中繼續(xù)在機收條件下選擇優(yōu)異品系，其特點是增加了對育種材料宿根性、抗倒性和耐機收的早期選擇壓力，突破了在鑒定圃之后才進行宿根性評價及在育成品種后才使用機收適應(yīng)性評價的傳統(tǒng)技術(shù)，提高了親本組合和育種材料鑒定評價的準(zhǔn)確性、可靠性和品種選育的效率。育種年限由原來的11～12年減少到9年左右，縮短了2～3年。

2.2 選擇效果

育成了兩個突破性的品種桂糖42號、桂糖44號，取代ROC22成為新一代主栽甘蔗品種，打破了ROC22長期壟斷的地位，實現(xiàn)了甘蔗良種的多元化。其種性特點分述如下。

2.2.1 桂糖42號

2004年以ROC22×桂糖9266為親本組合進行雜交，利用了抗倒伏、耐機收等性狀指數(shù)早期選擇技術(shù)，于2013年育成［3］。該品種傳承了雙親的優(yōu)異性能，聚合了早熟、高糖、高產(chǎn)、抗旱、抗倒伏、適合機收及適應(yīng)性廣等優(yōu)良性狀，克服了母本宿根性弱，早期糖分低、易倒伏、不適合機收和父本不易脫葉等的不足。

第一，高產(chǎn)、早熟、高糖。在2011～2012年廣西區(qū)試中的平均蔗產(chǎn)量為101.70 t/hm2，比對照ROC22增產(chǎn)9.26%；平均蔗糖分為14.77%，比對照高0.66個百分點，其中11月份早期平均蔗糖分為13.68%、12月份的為14.84%，均比對照高0.47個百分點［3］，可提早20 d以上開榨。在中試示范中的平均蔗產(chǎn)量為115.50 t/hm2，比對照ROC22增產(chǎn)16.7%，蔗糖分為15.53%，比對照高0.71個百分點。

第二，宿根性和穩(wěn)產(chǎn)性較好。在廣西區(qū)試中的平均宿根蔗發(fā)株率為157.6%，宿根蔗有效莖數(shù)為65424條/hm2，比對照高46.8個百分點，有效莖數(shù)多1083條/hm2；平均宿根蔗產(chǎn)量為103.52 t/hm2，比對照增產(chǎn)13.24%［3］。在2013～2016年連續(xù)4年新植3年宿根的多年多點生產(chǎn)性試驗中，桂糖42號平均產(chǎn)量為95.32 t/hm2，比對照ROC22增產(chǎn)18.38%，其中第1年、第2年、第3年宿根蔗的平均產(chǎn)量分別為95.16 t/hm2、98.10 t/hm2、80.02 t/hm2，比對照分別增產(chǎn)28.86%、62.93%、60.55%，4年新植3年宿根的高穩(wěn)系數(shù)為93.22%，比ROC22的高38.27個百分點；宿根蔗指數(shù)為0.97，比ROC22高0.17；宿根蔗年限可達3年，比ROC22延長了2年［10］。

第三，株型好、抗倒性強、適合機械化生產(chǎn)。桂糖42號植株高大直立、莖基部比中上部大；平均莖徑為2.69 cm，比對照ROC22大0.1 cm。其抗倒伏系數(shù)為1.05，比對照ROC22高0.14；抗倒伏指數(shù)為2.96，比對照高0.8，抗倒性明顯強于對照。在2019～2020年機械化栽培示范中，利用聯(lián)合收割機收獲后，桂糖42號的宿根蔗發(fā)株率為137.8%，比對照ROC22的102.2%高35.6個百分點；宿根蔗產(chǎn)量為95.05 t/hm2，比ROC22增產(chǎn)21.1%；蔗糖分為16.52%，比ROC22高1.39個百分點；耐機收指數(shù)為0.93，比ROC22高0.16。按原料蔗收購價520元/噸，扣除砍運費150元/噸計，可增收7420.5元/hm2。

第四，抗病、耐寒能力強。在廣西區(qū)試中的梢腐病和黑穗病田間發(fā)病率分別為1.53%和5.87%，均低于對照ROC22；2019～2020年3次溫室條件下人工接種黑穗病的平均發(fā)病率為10.36%，比對照ROC22（12.30%）低。廣西隆安育種基地在2008年1～2月份遭受歷史罕見的低溫雨雪冰凍災(zāi)害［11］后，桂糖42號的平均蔗株節(jié)間傷害率為15.1%，比ROC22低35.2個百分點；平均蔗糖分為14.22%，比ROC22的10.75%高3.47個百分點。

第五，抗旱能力強。2020年6～7月廣西桂南蔗區(qū)遭受連續(xù)40 d無降雨的嚴(yán)重夏旱，桂糖42號的平均株青葉數(shù)6.35片，比ROC22的多2.82片。2013年抗旱性試驗結(jié)果證明，桂糖42號為抗旱品種，其植株枯葉率、葉片電導(dǎo)率、葉綠素含量、丙二醛含量及脯氨酸含量等各項抗旱指標(biāo)和綜合表現(xiàn)都優(yōu)于ROC22［12］。

第六，耐常用除草劑，適合在廣西、云南和廣東的旱地和水田蔗區(qū)種植［3］。

2.2.2 桂糖44號

親本組合為ROC1×桂糖9266，均為骨干親本。利用了抗倒伏、耐機收、強宿根性等性狀指數(shù)早期選擇技術(shù)進行評價，于2014年育成［4］。該品種繼承了雙親特早熟高糖的性狀，聚合了高產(chǎn)、宿根性強、抗病、抗倒伏及耐機收的性狀，克服了父本易倒伏和母本宿根性弱的不足。

第一，早熟、高糖、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。廣西區(qū)試中，桂糖44號平均蔗產(chǎn)量為109.77 t/hm2，比對照ROC22增加6.86%；平均蔗糖分為15.50%，比對照高0.87個百分點，其中11、12月份分別為14.46%、15.28%，比對照分別高0.93和0.97個百分點［4］，可提早20 d以上開榨。桂糖44號3年多點試驗1年新植2年宿根的高穩(wěn)系數(shù)為99.4%，比ROC22高39.5個百分點［13］。

第二，宿根性強。連續(xù)3年宿根蔗的平均發(fā)株率為133.6%，有效莖數(shù)為84853條/hm2，蔗產(chǎn)量為120.10 t/hm2，分別比對照ROC22高40.1個百分點，多32445條/hm2，增產(chǎn)34.5%［4］；宿根蔗指數(shù)為1.11，比對照高0.22，可以留4年以上的宿根，比對照多3年以上。

第三，抗病、耐寒能力強。區(qū)試中，桂糖44號的黑穗病和梢腐病自然發(fā)病率分別為1.39%、0.84%，低于對照ROC22，人工接種黑穗病的平均發(fā)病率為2.60%，遠(yuǎn)低于對照ROC22（14.24%），為抗級［4］。2008年遭受歷史罕見的低溫雨雪冰凍災(zāi)害后，桂糖44號的平均蔗株節(jié)間傷害率為8.2%，比ROC22低42.1個百分點；蔗糖分為15.25%，比ROC22高4.5個百分點，抗病、耐寒性優(yōu)于ROC22。

第四，抗倒能力強。經(jīng)2019年測定，桂糖44號的抗倒伏系數(shù)為0.95，比對照ROC22的高0.04，抗倒伏指數(shù)為2.99，比對照高0.83，抗倒能力強于ROC22。

第五，適合全程機械化生產(chǎn)，耐機收能力強。2013～2014年利用全程機械化技術(shù)生產(chǎn)的桂糖44號蔗產(chǎn)量為108.75 t/hm2，與傳統(tǒng)人工種植為主的相當(dāng)，但噸蔗人工成本費比傳統(tǒng)人工種植為主的減少58.6元/噸，可節(jié)本增效6663元/hm2［4］。聯(lián)合收割機收獲后對其宿根蔗的發(fā)株、分蘗和株高、莖徑、有效莖數(shù)和蔗產(chǎn)量的影響很小，機收后的宿根蔗產(chǎn)量為110.2 t/hm2，與人工砍收的109.6 t/hm2相當(dāng)；耐機收指數(shù)為1.0，比對照ROC22的高0.2。

第六，耐常用除草劑，適合在廣西、云南和廣東等地種植，尤其在喀斯特蔗區(qū)表現(xiàn)突出［13］。

3 優(yōu)化良種莖尖脫毒健康種苗生產(chǎn)技術(shù)

針對桂糖42號、桂糖44號的不同組培性能特點，優(yōu)化了甘蔗莖尖培養(yǎng)中適宜的培養(yǎng)基、激素配比及培養(yǎng)環(huán)境，莖尖誘導(dǎo)率達到85.3%以上，繼代繁殖系數(shù)達到2.61倍/次以上，組培苗生根率達98.1%以上，比優(yōu)化前莖尖誘導(dǎo)率提高30個百分點以上，繁殖系數(shù)提高0.6倍以上，生根率提高5.5個百分點以上；經(jīng)田間試驗，明確了桂糖42號、桂糖44號的健康組培苗適宜的定植密度分別為2.1萬株/hm2、1.5萬株/hm2，定植8個月后的繁殖倍數(shù)分別為74.6、86.9倍，比常規(guī)種莖繁殖分別高59.6、64.7倍，顯著提高了繁殖效率，促進了良種的繁殖與示范推廣應(yīng)用，見表2。

表2 甘蔗莖尖培養(yǎng)中最適宜的培養(yǎng)基激素配比、定植密度及組培苗繁殖生產(chǎn)效率

4 良種配套栽培技術(shù)試驗與示范

針對品種的不同性能特點，在廣西不同類型蔗區(qū)設(shè)立中試試驗與示范點，對桂糖42號、桂糖44號分別進行了不同植期、種植密度、施肥量、機種機收、病蟲草害防治及宿根性等栽培生產(chǎn)性試驗，分別建立了與桂糖42號、桂糖44號配套的高產(chǎn)高效栽培技術(shù)［1，3-4，14-15］，并結(jié)合健康種苗技術(shù)進行集成示范與推廣，甘蔗宿根年限延長2年以上，抗倒伏指數(shù)提高0.8以上，主要病害危害降低1～2個等級，蟲害防控效果達85%，甘蔗增產(chǎn)19.4 t/hm2，節(jié)本增效7137元/hm2，有效解決甘蔗生產(chǎn)成本高、效益低的問題，見表3。

表3 桂糖42號、桂糖44號的高產(chǎn)高效配套栽培關(guān)鍵技術(shù)

5 良種栽培推廣效果

采用了“良種+健康種苗+配套栽培技術(shù)”和“育種科研機構(gòu)+管理部門和糖廠+種苗企業(yè)+農(nóng)場和合作社”的新型推廣模式，由育種科研機構(gòu)提供桂糖42號、桂糖44號的原種和健康種苗繁殖技術(shù)及高產(chǎn)高效配套栽培技術(shù)，并開展培訓(xùn)和指導(dǎo)，政府管理部門和糖廠提供政策支持和引導(dǎo)，種苗企業(yè)、農(nóng)場和合作社負(fù)責(zé)良種健康種苗繁殖和示范，同時向各蔗區(qū)輻射推廣，在廣西甘蔗良種繁育體系和糖料蔗“雙高”基地建設(shè)［16］的助推下，實現(xiàn)了良種和技術(shù)的快速推廣應(yīng)用。

桂糖42號、桂糖44號都入選了《廣西甘蔗良種繁育推廣體系建設(shè)品種推薦目錄》和廣西糖料蔗加價收購的良種，成為廣西33.33萬公頃“雙高”糖料蔗基地建設(shè)的主推品種（桂“雙高”蔗辦發(fā)［2015］4號）。根據(jù)廣西糖業(yè)發(fā)展辦公室統(tǒng)計，自2014年起先后在廣西各蔗區(qū)推廣應(yīng)用了豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、早熟、高糖、抗風(fēng)、抗倒伏、抗旱，適應(yīng)性廣，既可人工砍收又適合機械收獲的桂糖42號和桂糖44號品種及配套的高產(chǎn)高效栽培技術(shù)，歷年累計應(yīng)用面積110.07萬公頃，自2019年起連續(xù)2年，桂糖42號成為廣西種植面積最大的糖料蔗品種，2021年桂糖42號、桂糖44號等桂糖品種種植面積占廣西糖料蔗總面積比率達到45.59%，使ROC22種植面積占廣西的比率由2015年的60.84%下降到2021年的5.12%，促進了廣西2019/2020年榨季產(chǎn)糖率達到了13.11%，創(chuàng)歷史最高記錄。

據(jù)全國甘蔗糖業(yè)信息中心的統(tǒng)計，桂糖42號2019～2020年連續(xù)2年成為國內(nèi)種植面積最大的單一品種，占全國糖料蔗種植總面積的22.1%以上，2021年桂糖42號占比達到27.13%，比ROC22的8.03%多了19.1個百分點，徹底改變了生產(chǎn)上品種結(jié)構(gòu)長期以ROC22為主的單一局面，成為新的主栽品種，實現(xiàn)了品種的多元化，品種結(jié)構(gòu)得到進一步優(yōu)化，良種比例大幅度提升［17］，促進了蔗農(nóng)增收，企業(yè)增效，取得了巨大的社會經(jīng)濟效益。2022年桂糖42號、桂糖44號被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部種植業(yè)管理司列為糖料蔗主推品種向全國各蔗區(qū)推介［18］。桂糖44號作為國內(nèi)第一個耐機收、早熟、高糖、強宿根性的品種，2019年被廣西農(nóng)業(yè)機械化服務(wù)中心列為廣西標(biāo)準(zhǔn)化機械種植的首推品種，2021年在廣西應(yīng)用面積為2.04萬公頃，比上年增長了116%。今后隨著適應(yīng)復(fù)雜地況、不同氣候環(huán)境的各種類型收割機的研發(fā)成功和糖廠制糖壓榨系統(tǒng)的逐步改進，以及甘蔗生產(chǎn)農(nóng)機農(nóng)藝融合技術(shù)［18］的進一步完善和應(yīng)用，桂糖42號、桂糖44號等適合機械化生產(chǎn)的良種還將得到更大面積的應(yīng)用，將更充分地發(fā)揮其增產(chǎn)、增糖和節(jié)本增效的作用。