經濟遺傳值在甘蔗選育種應用研究系列（Ⅵ）甘蔗第九輪國家區域試驗品種評價

趙新旺，黃潮華，黃國強，徐良年，鄧祖湖

（1.福建農林大學國家甘蔗工程技術研究中心/農業農村部甘蔗生物學與遺傳育種重點實驗室，福州 350002；2.廣西大學廣西蔗糖產業協同創新中心，南寧 530004）

0 引言

甘蔗是最重要的糖料作物之一，也是重要的可再生能源作物。甘蔗產業的可持續發展直接關系著我國的食糖安全、邊疆民族地區的社會與經濟穩定和鄉村振興。新品種是甘蔗產業中最基礎，也是最重要的核心技術。2017 年國家頒布實施《非主要農作物品種登記辦法》，甘蔗被列為第一批29 種非主要農作物之一，采用品種登記制度[1]。鑒于對新品種客觀、全面評價的需要，國家糖料體系甘蔗育種研發室聯合各試驗站與全國各甘蔗育種單位進行甘蔗聯合區試，為甘蔗新品種利用前景、適應性和布局提供基礎數據。

甘蔗品種區域試驗是評價品種穩產性、豐產性和適應性的重要手段，也是品種鑒定推廣、合理布局的重要依據。對參加區試的品種進行客觀、綜合評價更是育種工作的重要環節。甘蔗區試中，對各農藝性狀、品質性狀、抗病蟲害性及環境適應性進行全面的鑒定，考察蔗莖產量、甘蔗蔗糖分、有效莖、株高、錘度和甘蔗纖維分等多個性狀，這些性狀之間本身存在復雜的交互關系，但用單個性狀無法對品種進行客觀、全面的評價。隨著育種科學的發展和工業效率的提高需求，育種者需要對甘蔗品種進行綜合、直觀、高效的評價。

經濟遺傳值（EGV）是在遺傳值的基礎上，結合各性狀的經濟權重發展起來的一種評價甘蔗品種、品系、親本及家系等材料的方法[2]。其最先在澳大利亞廣泛應用，并且效果良好，以此為指導選育的諸多新品種頗受工農界認可和歡迎。在我國，鄧祖湖等[3]介紹了經濟育種值在甘蔗中的應用前景，描述了各性狀的經濟權重及經濟育種值的估算方法。徐良年[4-7]等分別對不同甘蔗親本、家系、適宜機械化生產的家系和品種（系）進行篩選與評價，為我國甘蔗材料評價和育種選擇提供了一定的思路。此外，海南育種場對我國甘蔗育種常用親本及雜交組合、‘崖城’系列甘蔗親本及組合、含‘斑茅’血緣的甘蔗親本及組合經濟育種值進行評價分析，篩選出易獲得高經濟效益的親本、組合及特異種質[8-10]。楊昆等利用云南18家糖企數據對云南甘蔗經濟權重進行了分析，構建了相關性狀經濟權重模型，為云南甘蔗品種選育和推廣提供參考[11]。這些研究說明了經濟育種值能夠對甘蔗親本、組合、品種（系）等進行高效、客觀的評價，為甘蔗育種及特殊基因型材料的應用提供了理論依據，但在品種區域試驗中的應用尚未見報道。

本研究利用R 軟件的混合線性模型對國家甘蔗第九輪區試參試品種的經濟遺傳值進行分析，采用花葉病和黑穗病抗性鑒定結果對經濟遺傳值進行修正，對第九輪區試材料進行綜合評價，以期為我國甘蔗新品種選育、區域試驗及甘蔗新品種綜合評價的改進提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設計

參試材料為來源于全國各育種單位提供的10 個甘蔗品種及兩個對照品種（表1），其中廣東2 個為‘粵甘40’（后更名為‘粵糖05-267’）和‘粵甘42’（后更名為‘粵糖05-541’）；福建3 個為‘福農1110’（后更名為‘福農41號’）、‘福農0335’（后更名為‘福農42號’）和‘閩糖01-77’；廣西1個為‘柳城05-136’；云南4個為‘云蔗05-49’、‘云蔗06-80’、‘云瑞06-189’和‘德蔗03-83’；對照為‘新臺糖22號’（CK1）和‘新臺糖16號’（CK2）。

表1 第九輪國家區域試驗參試品種及來源Table 1 Varieties and sources of the ninth national regional test

承試單位為我國華南蔗區5 省14個試點，其中福建省2個試點，廣東省2個試點，廣西壯族自治區5個試點，云南省4個試點，海南省1個試點。甘蔗抗性測定由農業部甘蔗及制品質檢中心負責。參試品種采用完全隨機區組排列，3次重復。行距1.2 m，種植密度為9.75萬芽/hm2～11.25萬芽/hm2，小區面積不小于33.3 m2。試驗分為2新1宿進行，其中2012年、2013年2年新植，2013年1年宿根。其他田間管理按常規方式進行。

1.2 試驗數據采集

1.2.1 性狀調查

產量性狀調查：12月中旬理論估產后，各試點應在收獲前進行實收測產。方法：每個小區將中間1 行全部收獲進行稱重實收，測量實收甘蔗樣點面積，計數砍收樣點內有效莖數，按以下公式計算樣點的有效莖數。

有效莖數（條/hm2）=[樣點有效莖數（條）/樣點面積（m2）]×1 000

樣點單產（kg/hm2）=樣點產量（kg）/樣點有效株數（條）×有效莖數（條/hm2）

（1）甘蔗蔗糖分和甘蔗纖維分：從11月15日開始至翌年3月15日止，每一個月在取樣區取6 條有代表性的蔗莖化驗甘蔗蔗糖分和甘蔗纖維分；（2）含糖量：根據各小區平均蔗產量和平均甘蔗蔗糖分計算含糖量。

1.2.2 校正性狀的調查

本研究采用品種抗花葉病性和抗黑穗病性作為校正性狀。采用人工接種方法對各品種的抗花葉病性和抗黑穗病性進行鑒定，花葉病為甘蔗花葉病毒（SCMV）、甘蔗線條花葉病毒（SCSMV）、高粱花葉病毒（SrMV）混合接種；黑穗病為混合生理小種浸種。依據徐良年等[7]的校正性狀的標準記載數據。

1.2.3 經濟遺傳值的估算及校正

借鑒澳大利亞甘蔗育種經驗，選用蔗產量（Cane yield,CY）、甘蔗蔗糖分（Sugar content,SC）和甘蔗纖維分（Fiber content,Fbr）按選擇指數權重的方法計算經濟遺傳值。再利用花葉病、黑穗病抗性結果對EGV 進行校正。經濟遺傳值估算模型為：

其中，EGV為經濟遺傳值，Gi為性狀i的遺傳值，Wi為性狀i的經濟權重。遺傳值估算參考徐良年等[4]。權重估算的基礎數值及校正表值參考徐良年等[7]。

1.3 數據統計與分析

采用Excel2016及R軟件進行經濟遺傳值的估算和統計矯正。

2 結果與分析

2.1 各品種蔗莖產量表現

以各品種的蔗莖產量均值表現為準進行評價。以‘新臺糖22 號’為對照（CK1），蔗莖產量表現為增產的品種有‘德蔗03-83’和‘福農1110’，其中‘德蔗03-83’增產10.89%；以‘新臺糖16號’為對照（CK2），蔗莖產量表現為增產的品種有‘云蔗06-80’、‘粵甘42 號’、‘粵甘40 號’、‘閩糖01-77’、‘柳城05-136’、‘福農1110’、‘福農0335’和‘德蔗03-83’，其中‘德蔗03-83’增產23.83%，‘福農1110’增產14.93%，‘福農0335’增產10.27%，‘柳城05-136’增產8.59%，‘粵甘42號’增產8.12%，‘云蔗06-80’增產4.07%（表2）。

表2 參試品種的性狀表現Table 2 Performance of the tested varieties

2.2 各品種的含糖量表現

以各品種的含糖量均值表現進行評價。以‘新臺糖22 號’為對照（CK1），含糖量表現為增產的品種有：‘福農1110’增產7.60%，‘福農0335’增產3.15%，‘德蔗03-83’增產2.37%，‘柳城05-136’增產1.65%；以‘新臺糖16 號’為對照（CK2），含糖量表現為增產的品種有‘福農1110’增產18.00%，‘福農0335’增產13.13%，‘德蔗03-83’增產12.26%，‘柳城05-136’增產11.48%，‘云蔗06-80’增產4.87%、‘粵甘42 號’增產4.25%，‘閩糖01-77’和‘粵甘40號’分別增產0.39%、0.16%（表2）。

2.3 各品種的甘蔗纖維分含量表現

在以往國內甘蔗品種研究中，很少有評價纖維分含量的，但甘蔗纖維分不僅是對品種抗性有關的性狀，也是一個很重要的經濟性狀，對整個產業也產生效益。以各品種的纖維分含量均值表現進行評價，以‘新臺糖22 號’為對照（CK1），纖維分含量表現較對照高的品種有：‘粵甘42 號’、‘粵甘40 號’、‘閩糖01-77’、‘福農1110’、‘福農0335’，但與對照間均未達到顯著差異；以‘新臺糖16 號’為對照（CK2），纖維分含量表現較對照高的品種有‘福農1110’和‘福農0335’，均未到到顯著水準（表2）。

2.4 各品種的抗病性

采用人工接種鑒定方法，對甘蔗花葉病、黑穗病進行鑒定。結果（表3）表明：花葉病抗性方面，‘德蔗03-83’表現為免疫，抗病等級為1級；‘閩糖01-77’、‘粵甘42 號’、‘云瑞06-189’及‘云蔗06-80’表現為高抗，抗病等級為2；‘福農0335’、‘福農1110’、‘柳城05-136’、‘粵甘40 號’表現為中抗，抗病等級為3 級；‘云蔗05-49’表現為感病，抗病等級為4 級。黑穗病抗性方面，‘福農0335’和‘云蔗06-80’表現為高抗，抗病等級為1級；‘福農1110’和‘云瑞06-189’表現為抗，抗病等級為3級；‘柳城05-136’、‘閩糖01-77’、‘粵甘40號’、‘云蔗05-49’表現為中抗，抗病等級為5 級；‘德蔗03-83’表現為感病，抗病等級為6 級，‘粵甘42 號’表現感病，抗病等級為7級。

表3 參試品種的抗病性Table 3 The disease resistance performance of tested varieties

2.5 各品種經濟遺傳值

以三大經濟性狀為基礎估算經濟遺傳值，以花葉病抗性和黑穗病抗性作為校正，最終獲得各品種實際經濟遺傳值。結果（表4）表明，‘福農1110’和‘柳城05-136’表現最佳，分別為165.86 元和145.24元；‘閩糖01-77’和‘德蔗03-83’表現較好，分別為57.27元和36.88元；其余品種均表現為負。

3 討論與結論

本研究利用經濟遺傳值對甘蔗第九輪國家區試品種進行了評價，篩選出‘福農1110’、‘柳城05-136’、‘閩糖01-77’和‘德蔗03-83’4 個品種經濟遺傳值為正，表現為增加經濟收益，其中‘福農1110’和‘柳城05-136’表現突出，分別為165.86 元和145.24 元。若以蔗莖產量為準，超過雙對照的品種有‘德蔗03-83’和‘福農1110’；超過‘新臺糖16號’但低于‘新臺糖22 號’的有‘云蔗06-80’、‘粵甘42 號’、‘粵甘40 號’、‘閩糖01-77’、‘柳城05-136’和‘福農0335’。以含糖量為準，超過雙對照的品種為‘福農1110’、‘福農0335’、‘德蔗03-83’和‘柳城05-136’；超過‘新臺糖16號’但低于‘新臺糖22號’的品種有‘云蔗06-80’、‘粵甘42號’、‘粵甘40 號’和‘閩糖01-77’。經濟遺傳值的評價結果與產量評價結果基本一致。經濟遺傳值評價結果與含糖量性狀評價結果基本相符，不同的是利用經濟遺傳值評價的結果只有一種，直接對準產業最終產值，省去了中間諸多繁瑣環節，且消除了由于對照種不同造成的干擾和混亂，對品種的評價簡單明了，提高了整個產業運行工作效率。因此認為，經濟遺傳值可以做為甘蔗品種的評價指標。

食糖是我國重要的戰略物資，我國耕地面積有限，加之近年來其他作物的競爭，甘蔗種植面積逐年縮小。因此，創制推廣應用優良品種，提高甘蔗單產、含糖量及出糖率等成為育種重點工作，也是保證我國食糖安全最有效、最經濟安全的途徑。截至目前，我國甘蔗品種區域試驗仍然是以性狀表現為基準進行評價，各性狀相對獨立，很難對一個品種進行準確、一致的評價。本研究利用經濟遺傳值對第九輪國家甘蔗區域試驗進行評價，其結果在一定程度上與表型性狀評價相符，但從結果的差異可以看出來，主要是由于更測重了糖分和抗性方面而引起的，而這正是制糖企業在品種推廣中所最為重視的。評價較好的兩個甘蔗品種‘福農1110’（‘福農41號’）和‘柳城05-136’，后續的推廣面積也相對較大，對我國甘蔗品種的更替起到了一定推動作用。這說明，經濟遺傳值評價在甘蔗品種區域試驗中具有一定潛力。

蔗糖產業是一個動態過程，從品種選擇、栽培種植到收獲加工、出廠銷售等每一個環節都不是固定不變的，新的目標對性狀的權重值也產生新的要求。因此，在保持性狀權重相對穩定的同時，需要根據不同目標適當調整權重，保證準確評價，合理布局，達到效益最大化。