甘蔗新品種綜合選擇的遺傳基礎(chǔ)及抗寒性評(píng)價(jià).pdf

1、甘蔗（Saccharum spp.）為禾本科甘蔗屬作物，屬高光效的碳四植物，生物產(chǎn)量高，是生產(chǎn)蔗糖和酒精的重要原料。甘蔗雜交育種是育成甘蔗新品種的最主要手段，研究甘蔗親本、組合和無(wú)性系的選擇技術(shù)，可提高甘蔗育種的效率?？购允瞧贩N的重要性狀，低溫寒害常引起甘蔗生產(chǎn)中大量的經(jīng)濟(jì)損失，選育抗寒性強(qiáng)的品種是降低損失的重要措施。在以五圃制為基礎(chǔ)的甘蔗抗性育種中，一般前期以產(chǎn)量性狀為主，后期才輔以抗性選擇。本研究從雜種圃的親本選擇、組合配制、家系

2、選擇、高級(jí)圃的無(wú)性系選擇及品種抗寒性鑒定、抗寒性相關(guān)基因發(fā)掘進(jìn)行系統(tǒng)研究，目的是通過(guò)綜合選擇技術(shù)，獲得高產(chǎn)高糖的優(yōu)異品系，再對(duì)優(yōu)異品系進(jìn)行抗寒性鑒定及抗寒分子機(jī)制分析，為培育高產(chǎn)、高糖和抗寒性強(qiáng)品種提供理論依據(jù)和參考。所獲得的主要結(jié)果如下。
　　1.在雜種圃階段，選取70個(gè)母本，51個(gè)父本，配制134個(gè)雜交組合，調(diào)查新植和宿根蔗的農(nóng)藝、錘度、產(chǎn)量等性狀，分析母本、父本及組合的配合力。結(jié)果表明:ROC11、CP70-1133、CP7

3、2-1210、HoCP94-806、湛蔗92-126、桂糖92-66、ROC24、桂糖93-102、桂糖00-122、德蔗93-88等母本的錘重一般配合力較高，適宜做高產(chǎn)高糖的母本。粵糖91-976、云瑞05-649、粵糖96-86、ROC11、CP84-1198、云瑞05-872、CP82-1592、ROC26、云瑞05-628、云瑞99-113等父本的錘重一般配合力較高，適宜做高產(chǎn)高糖父本。ROC25×云瑞05-649、ROC11×

4、粵糖91-976、粵糖91-976×ROC11、CP70-1133×桂糖92-66、CP72-1210×ROC22、桂糖00-122×粵糖91-976、HoCP94-806×ROC25、ROC26×ROC22、桂糖92-66×CP84-1198、湛蔗92-126×CP84-1198等組合的錘重特殊配合力較高。
　　2.對(duì)134個(gè)雜交組合的農(nóng)藝、錘度、產(chǎn)量等性狀進(jìn)行了遺傳分析，并進(jìn)行家系綜合指數(shù)選擇。結(jié)果表明:所測(cè)性狀在家系間均存在

5、極顯著差異。新植蔗的株高、莖徑、叢有效莖數(shù)的廣義遺傳力、遺傳變異系數(shù)和相對(duì)遺傳進(jìn)度均高于宿根蔗的株高、莖徑、叢有效莖數(shù)的廣義遺傳力、遺傳變異系數(shù)和相對(duì)遺傳進(jìn)度。性狀相關(guān)分析中，只有錘重與叢重之間，表型和遺傳相關(guān)達(dá)到了極顯著水平;通過(guò)綜合指數(shù)選擇，選出了19個(gè)優(yōu)良家系，入選家系的叢重和錘重的遺傳增益較大。
　　3.在品比圃階段，調(diào)查27個(gè)新品系和2個(gè)對(duì)照品種的農(nóng)藝、工藝、產(chǎn)量等性狀，對(duì)各性狀進(jìn)行遺傳分析，并進(jìn)行無(wú)性系多性狀指數(shù)選擇。

6、結(jié)果表明:除新植枯心苗率之外，所測(cè)性狀在試驗(yàn)材料間均具有顯著或極顯著的差異。公頃有效莖數(shù)、公頃蔗莖產(chǎn)量、公頃產(chǎn)糖量和公頃可發(fā)酵糖量的遺傳變異系數(shù)較大且廣義遺傳力較高，株高、莖徑、田間錘度的遺傳變異系數(shù)較小且廣義遺傳力較低。公頃有效莖數(shù)與公頃蔗莖產(chǎn)量、公頃產(chǎn)糖量、公頃可發(fā)酵糖量的表型和遺傳相關(guān)性達(dá)顯著水平。用指數(shù)選擇法進(jìn)行綜合選擇，13個(gè)新品系入選，且有8個(gè)入選材料的新宿平均公頃產(chǎn)糖量和新宿平均公頃可發(fā)酵糖量均超過(guò)雙對(duì)照，指數(shù)選擇法能獲得

7、較高的遺傳增益，可用于糖能兼用甘蔗新品種的評(píng)價(jià)選擇。
　　4.為揭示低溫脅迫對(duì)甘蔗光合作用的影響和光合參數(shù)在甘蔗抗寒性鑒定中應(yīng)用的可能性，在預(yù)備品比圃階段，選取田間表現(xiàn)較好的7個(gè)新品系和2個(gè)主栽品種為研究對(duì)象，在甘蔗苗期進(jìn)行低溫脅迫處理，研究了各基因型甘蔗形態(tài)特征的冷害指數(shù)、葉綠素含量及光合特性相關(guān)指標(biāo)。結(jié)果表明:隨著低溫脅迫處理時(shí)間的延長(zhǎng)，冷害指數(shù)不斷增大。甘蔗葉片葉綠素含量均降低。葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度在低溫處理與常溫處理間

8、具有顯著差異。低溫脅迫處理顯著降低了各基因型甘蔗最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)、PSⅡ?qū)嶋H光能轉(zhuǎn)化效率(ΦPSⅡ)、光適應(yīng)下PSⅡ反應(yīng)中心的最大光能轉(zhuǎn)化效率(Fv'/Fm')、光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)、電子傳遞速率(ETR)，低溫脅迫下初始熒光(Fo)、穩(wěn)態(tài)熒光(Fs)、非光化學(xué)猝滅系數(shù)(qNP)顯著升高。相關(guān)性分析表明整個(gè)測(cè)定時(shí)期各指標(biāo)間相關(guān)顯著，F(xiàn)v/Fm、Fv'/Fm'、ΦPSⅡ與冷害指數(shù)Ⅰ之間的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.800以上。應(yīng)用隸屬

9、函數(shù)進(jìn)行抗寒性綜合評(píng)價(jià)，甘蔗新品系GT08-1092、GT08-1180、GT08-297的抗寒性優(yōu)于對(duì)照ROC22。葉綠素含量、光合參數(shù)、熒光參數(shù)具有簡(jiǎn)單快速、準(zhǔn)確、無(wú)損傷、所需樣品材料少等特點(diǎn)，特別適合于甘蔗雜交育種，可以作為甘蔗基因型抗寒性鑒定的重要參考指標(biāo)。
　　5.為發(fā)掘抗寒性相關(guān)基因，采用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)，以桂糖08-1180和主栽品種ROC22為研究材料，進(jìn)行了低溫脅迫處理和常溫對(duì)照處理，通過(guò)測(cè)定基因表達(dá)譜，分析差異表

10、達(dá)基因。結(jié)果表明:8個(gè)樣品測(cè)序產(chǎn)生382684356條cleanreads，clean bases大小為57.41 G。進(jìn)行從頭拼接后，獲得360404個(gè)transcripts，183515個(gè)unigenes。將所有unigenes在NR、NT、KOG/COG、Swiss-Prot、PFAM、KEGG、GO共7個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，有110021個(gè)unigenes至少在7個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的1個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)顯著匹配?；虿町惐磉_(dá)分析表明，低溫脅迫與常溫處

11、理相比，桂糖08-1180有16145個(gè)基因的表達(dá)發(fā)生了變化，ROC22有20317個(gè)基因的表達(dá)發(fā)生了變化，其中ROC22與桂糖08-1180有13113個(gè)差異表達(dá)基因相同，7204個(gè)差異表達(dá)基因只在ROC22品種中出現(xiàn)，3032個(gè)差異表達(dá)基因只在桂糖08-1180品種中出現(xiàn)。低溫脅迫下ROC22和桂糖08-1180均表現(xiàn)為上調(diào)表達(dá)基因多于下調(diào)表達(dá)基因。差異表達(dá)基因的GO富集分析表明，在低溫脅迫下，桂糖08-1180所有差異表達(dá)基因的富

12、集分別分布在生物學(xué)過(guò)程、細(xì)胞組分、分子功能三大類的20、20、14個(gè)功能小類中;ROC22所有差異表達(dá)基因的富集分別分布在生物學(xué)過(guò)程、細(xì)胞組分、分子功能三大類的20、20、20個(gè)功能小類中。差異基因KEGG富集分析結(jié)果表明，桂糖08-1180所有差異表達(dá)基因富集到了121條pathway，ROC22所有差異表達(dá)基因富集到了121條pathway。對(duì)桂糖08-1180和ROC22的共有差異表達(dá)基因進(jìn)行功能富集分析，在對(duì)寒害逆境反應(yīng)、膜系統(tǒng)