甜高粱主要農藝性狀遺傳參數分析

閆 鋒

（黑龍江省農業科學院齊齊哈爾分院，齊齊哈爾 161041）

甜高粱[Sorghum bicolor L.（Moench）]又叫蘆粟、甜稈等，是普通粒用高粱的一個變種，具有抗逆性強、生物產量高、光合效率高及適應性廣等優良的生物學特性，具有“高能作物”之稱[1]。甜高粱在我國各地均有零星種植，栽培歷史悠久，但是很少作為大田作物進行生產。近些年來，隨著社會經濟的發展和科學技術的進步，甜高粱的利用價值被逐步發掘出來，廣泛用于飼料，燃料乙醇，制糖等產業[2]。種質資源是培育新品種重要的物質基礎，想要有效地利用種質資源，就必須了解其性狀表現，應對種質資源進行全面系統的鑒定[3]。本研究估算了來自國內外7個地區的64份甜高粱種質9個主要農藝性狀的多樣性指數、遺傳力、遺傳進度及相關系數等遺傳參數，以期為甜高粱種質資源利用及新品種選育提供一定的理論依據，提高育種效率。

1 材料與方法

1.1 供試材料

參試材料為64份甜高粱品種（系），來自國內外7個地區，其中美國14份、黑龍江42份、北京3份、吉林1份、遼寧1份、日本1份、澳大利亞2份。

1.2 試驗設計

試驗于2007年春季在中國農業科學院甜菜研究所試驗地進行，前作大豆，秋起壟，播前噴灌，5月6日播種，公頃施種肥磷酸二銨150kg，及時間苗、定苗、掰蘗、防蟲、鏟趟。試驗采用隨機區組設計，3次重復，5行區，行長3m，行距70cm，株距18cm。

1.3 試驗方法

性狀調查：從每小區中間3行選取10株有代表性的植株進行調查，調查單株鮮重、莖稈鮮重、株高、節數、全生育期、莖粗、穗長、榨汁率、錘度9個農藝性狀。調查標準參照《高粱種質資源描述規范和數據標準》[4]。

榨汁率測定：對10株取樣植株去葉及葉鞘后稱莖稈重量，使用三輥式甘蔗壓榨機榨汁1次，榨汁率（%）=汁液重量÷莖稈重量×100%。

錘度測定：用蒸餾水將日本產DBx-55A錘度計調零，吸取甜高粱汁液500μL測定汁液錘度。

統計方法：利用DPS、Eexcel軟件對上述性狀進行統計分析，并估算其相關系數、多樣性指數、遺傳力、遺傳進度等遺傳參數。

2 結果與分析

2.1 農藝性狀及其遺傳多樣性

參試的64份甜高粱種質主要農藝性狀的多樣性指數（表1）都比較高，差異不大，多樣性指數最高的性狀是全生育期，為1.99，其次是單株鮮重和莖粗，均為1.95，榨汁率的多樣性指數最小，為1.58。這表明參試甜高粱種質在各個農藝性狀上差異較大，具有豐富的遺傳多樣性。

全生育期：是指從出苗次日到籽粒成熟期的天數。供試材料全生育期最短的88d，最長146d。按照全生育期將甜高粱成熟期劃分為極早熟（≤110d）、早熟（111～125d）、中熟（126～140d）、晚熟（141～155d）和極晚熟（＞155d），參試材料中早熟資源較多。

穗長和節數：穗長的變異幅度在9～36.3cm之間。穗長與穗形有很大關系，一般短穗多為杯形或牛心形，長穗則多為帚形。節數平均值為12.4節，變異幅度在8.9～16.3節之間，在節數的分布中，以10～14節的材料最多，有47份，占73.44%。

株高和莖粗：參試甜高粱種質株高的變異范圍在116.3～346.9cm之間，平均值為270.0cm。莖粗平均值為1.78cm，變異幅度在1.43～2.27cm之間，在莖粗的分布中，以1.6～1.9cm的材料最多，占81.25%，莖粗小于1.6cm的材料有4份，占6.25%，莖粗大于1.9cm的材料有8份，占12.5%。莖稈是甜高粱最主要的收獲器官，株高和莖粗對莖稈產量具有重要影響，株高和莖粗的多樣性指數比較多，說明這兩個性狀遺傳變異較為豐富。

莖稈鮮重和單株鮮重：甜高粱主要收獲莖稈，甜高粱的莖稈是其能量的儲存庫，所以，莖稈鮮重和單株鮮重是甜高粱非常重要的兩個性狀。參試甜高粱的單株鮮重和莖稈鮮重的多樣性指數和變異系數都是所有性狀中較高的，說明參試的甜高粱種質具有豐富的變異，改良潛力較大。

錘度和榨汁率：錘度和榨汁率是甜高粱重要的品質性狀，是甜高粱重要的育種目標。參試材料的錘度平均值為16.70%，變異幅度在10.51%～19.98%之間。平均榨汁率為38.8%，變異幅度在4.2%～52.9%之間，與趙香娜[5]的研究結果相近。

表1 甜高粱主要農藝性狀的基本統計數據

2.2 農藝性狀遺傳力與遺傳進度的分析

遺傳力的高低反映了該性狀表型由遺傳因素和環境因素決定的程度，根據性狀遺傳力的大小，制定適當的選擇方案，可以提高選擇效果，提高育種效率。由表2可以看出，株高、全生育期、節數、穗長的遺傳力較高，均達到了90%以上，說明這些性狀受環境影響較小，可在早世代進行選擇。莖稈鮮重、單株鮮重、榨汁率的遺傳力中等，這3個性狀應做一定的連續選擇。錘度和莖粗的遺傳力最低，不宜在早代選擇。

遺傳力不能完全作為選擇效果的指標，通過遺傳進度的估測，可以進一步明確選擇的預期效果。表2中列出了在選擇強度5%下各性狀的遺傳進度，可見，莖稈鮮重、榨汁率、單株鮮重、穗長的相對遺傳進度較大，其子代從親代獲得的遺傳增量分別是0.229kg、17.11%、0.267kg和11.93cm，這表明通過連續多代定向選擇，這4個性狀可以獲得理想的改良效果。莖粗的相對遺傳進度最低，為13.1%，可以獲得0.233cm的遺傳增量。

遺傳變異系數是遺傳變異潛力大小的標志，表示群體中直接選擇的范圍。按變異系數劃分變異程度，從0%～10%為較低、11%～20%為中等、21%以上為較高。莖稈鮮重、穗長、單株鮮重、榨汁率的遺傳變異系數較高，而株高、節數、全生育期、錘度的變異程度中等，莖粗為最低。

表2 甜高粱主要農藝性狀的遺傳參數

表3 甜高粱主要農藝性狀間的相關性

2.3 農藝性狀間的相關分析

通過對甜高粱9個農藝性狀的相關分析（表3）表明：榨汁率與株高、莖粗、節數、莖稈鮮重、單株鮮重、全生育期呈極顯著的正相關，與穗長和錘度相關不顯著；株高與所有的農藝性狀呈極顯著正相關；莖粗與榨汁率、株高、節數、莖稈鮮重、單株鮮重、全生育期呈極顯著正相關，與錘度和穗長相關不顯著；莖稈鮮重和單株鮮重都與穗長相關不顯著，都與其它性狀呈顯著或極顯著正相關；全生育期與榨汁率、株高、莖粗、節數、莖稈鮮重、單株鮮重呈極顯著正相關，與穗長和錘度相關不顯著，說明了全生育期越長越有利于物質積累，產量越高。

3 結語

種質資源遺傳多樣性是利用基因資源的基礎，植物種內所有個體的所有遺傳性狀的基因構成了該物種的基因庫，其中可能蘊藏豐富的已知或未知的有用基因。種質資源遺傳多樣性的研究將為評估基因資源的開發前景提供重要的信息。遺傳多樣性的研究手段經歷了形態水平、細胞水平、生化水平和分子水平4個階段。形態學水平上進行遺傳多樣性研究具有簡單、易行等特點，但易受環境影響，隨著分子生物學和生物技術的迅猛發展，分子標記已廣泛應用于種質資源研究[6]，但利用非靶標分了標記方法研究遺傳多樣性，難以與具體性狀結合起來，所以有必要將形態性狀、農藝性狀與分子標記技術相結合，以準確把握遺傳多樣性的本質。

本研究對64份國內外甜高粱種質資源的主要農藝性狀進行了初步研究，結果表明這些種質資源的遺傳多樣性豐富，品種間存在較大差異，其中莖粗、莖稈鮮重、全生育期、穗長和單株鮮重遺傳多樣性指數較大，都超過了1.9。株高、全生育期、節數和穗長的遺傳力較高，都達到了90%以上，說明這些性狀受環境影響小，可在早世代選擇。莖稈鮮重、單株鮮重、榨汁率的遺傳力中等，這3個性狀應做一定的連續選擇。莖稈鮮重和穗長的遺傳進度較高，獲得的遺傳增量大，直接選擇效果較為理想。莖稈鮮重是甜高粱一個重要的產量性狀，但是莖稈鮮重的遺傳力不是很高，可以通過和莖稈鮮重達到極顯著正相關且遺傳力很高的全生育期和株高這兩個性狀來進行輔助選擇。

目前，對于莖稈榨汁率的實驗室測定還沒有統一的標準，工業生產上為提高汁液的產率，都是對甜高粱莖稈進行二次壓榨，本研究設備條件有限，使用簡易三輥式甘蔗榨汁機只進行了一次壓榨，得出的榨汁率低于朱翠云[7]報道的60%～70%。由于本研究得出的榨汁率偏低，并不能代表真正的榨汁率，只可用作不同參試材料相比較。

［1]Reddy BVS,Sanjana Reddy P.Sweet sorghum:Characteristics and potential[C].International Sorghum and Millets Newsletter,2003,44:26-28.

［2]趙凱，馬龍彪，耿貴，等.能源作物甜高粱的綜合開發與利用[J].中國糖料，2008（3）：67-68.

［3]曹文伯.我國甜高粱種質資源鑒定及利用概況[J].植物遺傳資源學報，2001，2（1）：58-62.

［4]陸平.高粱種質資源描述規范和數據標準[M].北京：中國農業出版社，2006.

［5]趙香娜，李桂英，劉洋，等.國內外甜高粱種質資源主要性狀遺傳多樣性及相關性分析[J].植物遺傳資源學報，2008，9（3）：302-307.

［6]Ayana A,Bryngelsson T,Bekele E.Gengtic variation of Ethiopian and Eritrean sorghum （Sorghum bicolor（L.）Moench）germplasm assessed by random amplified polymorphic DNA （RAPD）[J].Genetic Resources and Crop Evolution,2000,47（5）:471-482.

［7]朱翠云.甜高粱—大有發展前途的作物[J].雜糧作物，1999，19（2）：29-32.