甘蔗新品種綜合選擇的遺傳基礎及抗寒性評價.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)濟損失，選育抗寒性強的品種是降低損失的重要措施。在以五圃制為基礎的甘蔗抗性育種中，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、高級圃的無性系選擇及品種抗寒性鑒定、抗寒性相關(guān)基因發(fā)掘進行系統(tǒng)研究，目的是通過綜合選擇技術(shù)，獲得高產(chǎn)高糖的優(yōu)異品系，再對優(yōu)異品系進行抗寒性鑒定及抗寒分子機制分析，為培育高產(chǎn)、高糖和抗寒性強品種提供理論依據(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個母本，51個父本，配制134個雜交組合，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134個雜交組合的農(nóng)藝、錘度、產(chǎn)量等性狀進行了遺傳分析，并進行家系綜合指數(shù)選擇。結(jié)果表明:所測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)和相對遺傳進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)和相對遺傳進度。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)達到了極顯著水平;通過綜合指數(shù)選擇，選出了19個優(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個新品系和2個對照品種的農(nóng)藝、工藝、產(chǎn)量等性狀，對各性狀進行遺傳分析，并進行無性系多性狀指數(shù)選擇。

6、結(jié)果表明:除新植枯心苗率之外，所測性狀在試驗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)性達顯著水平。用指數(shù)選擇法進行綜合選擇，13個新品系入選，且有8個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)酵糖量均超過雙對照，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價選擇。
　　4.為揭示低溫脅迫對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用的可能性，在預備品比圃階段，選取田間表現(xiàn)較好的7個新品系和2個主栽品種為研究對象，在甘蔗苗期進行低溫脅迫處理，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。結(jié)果表明:隨著低溫脅迫處理時間的延長，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效率(Fv/Fm)、PSⅡ?qū)嶋H光能轉(zhuǎn)化效率(ΦPSⅡ)、光適應下PSⅡ反應中心的最大光能轉(zhuǎn)化效率(Fv'/Fm')、光化學猝滅系數(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)、非光化學猝滅系數(shù)(qNP)顯著升高。相關(guān)性分析表明整個測定時期各指標間相關(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)達到了0.800以上。應用隸屬

9、函數(shù)進行抗寒性綜合評價，甘蔗新品系GT08-1092、GT08-1180、GT08-297的抗寒性優(yōu)于對照ROC22。葉綠素含量、光合參數(shù)、熒光參數(shù)具有簡單快速、準確、無損傷、所需樣品材料少等特點，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。
　　5.為發(fā)掘抗寒性相關(guān)基因，采用轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)，以桂糖08-1180和主栽品種ROC22為研究材料，進行了低溫脅迫處理和常溫對照處理，通過測定基因表達譜，分析差異表

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

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

12、集分別分布在生物學過程、細胞組分、分子功能三大類的20、20、14個功能小類中;ROC22所有差異表達基因的富集分別分布在生物學過程、細胞組分、分子功能三大類的20、20、20個功能小類中。差異基因KEGG富集分析結(jié)果表明，桂糖08-1180所有差異表達基因富集到了121條pathway，ROC22所有差異表達基因富集到了121條pathway。對桂糖08-1180和ROC22的共有差異表達基因進行功能富集分析，在對寒害逆境反應、膜系統(tǒng)