不同蔗叶生物炭施用量对甘蔗产量及养分吸收利用的影响

【目的】研究蔗叶源生物炭不同施用量对甘蔗产量及氮磷钾养分吸收利用的影响,以期为蔗叶生物炭在甘蔗生产中的科学施用及实现养分高效利用提供理论依据。【方法】于2021—2022年开展田间试验和15N同位素示踪桶栽试验,以桂柳05136和桂糖42为供试品种,设CK(对照,不施蔗叶生物炭)、T1(蔗叶生物炭用量2.7 t/ha)、T2(蔗叶生物炭用量5.4 t/ha)和T3(蔗叶生物炭用量10.8 t/ha)4个处理,对比分析不同蔗叶生物炭用量对甘蔗收获期蔗茎和蔗叶产量、氮磷钾养分含量和吸收累积量、氮肥吸收量及氮肥利用率的影响。【结果】与CK相比,施入不同用量的蔗叶生物炭对蔗叶产量无显著影响(P>0.05,下同),但均可不同程度提高甘蔗蔗茎产量,且随蔗叶生物炭施用量增加,蔗茎产量呈先升高后降低的变化趋势,在T2处理达最高,且差异达显著水平(P<0.05,下同)。施用蔗叶生物炭,蔗茎与蔗叶氮、磷含量及地上部氮、磷吸收累积量均无显著变化,T2处理显著提高2022年大田试验蔗叶磷吸收累积量及桶栽试验蔗茎氮、磷吸收累积量。大田试验下,施用蔗叶生物炭较CK显著提高蔗茎钾含量,2021年和2022年增幅分别为31.3%~38.2%和10.5%~29.5%。蔗茎钾含量T2处理与T1处理相当,并在2022年显著高于T3处理。但在桶栽试验下,施用蔗叶生物炭对蔗茎、蔗叶及尾梢钾含量均无显著影响。施用蔗叶生物炭提高了大田试验蔗茎及地上部钾吸收累积量,其中,蔗茎增幅18.2%~45.6%,地上部增幅13.5%~32.8%,且以T2处理最高。施用蔗叶生物炭对甘蔗氮、磷养分生理利用效率无显著影响,但大田试验的钾养分生理利用效率显著降低14.7%~23.1%(2021年)和6.0%~19.5%(2022年)。15N同位素示踪进一步表明,蔗茎的氮肥吸收量最高,占总吸收量的46.5%~54.2%,蔗叶和尾梢的氮肥吸收量相当,分别占总吸收量的23.3%~27.5%和22.6%~28.0%。施用不同用量蔗叶生物炭,蔗叶与尾梢的氮肥吸收量差异不显著。T2处理较其他处理显著提高蔗茎氮肥吸收量36.5%~37.5%及氮肥利用率18.1%~24.2%。【结论】施用不同用量蔗叶生物炭对氮、磷的吸收因不同年份有所差异,但有利于提高甘蔗产量及蔗茎对钾的吸收,5.4 t/ha生物炭用量下蔗茎产量及钾吸收量最高,且显著促进蔗茎对氮肥的吸收及提高氮肥利用率,可作为推荐的适宜施用量。

脉冲标记下甘蔗^(13)C富集及氮磷钾含量变化

^(13)C示踪是精准量化植物碳源贡献土壤碳的有效途径。为建立经济适用的甘蔗^(13)C脉冲标记方法,同时获得^(13)C富集蔗叶,本研究采用自制全密闭标记室进行标记试验,供试甘蔗品种为桂糖58号,设置0(CK)、0.32(T1)、0.64(T2)和1.28 g·m-(3 T3)4个Na2^(13)CO3标记浓度,每隔7 d进行6 h的^(13)CO_(2)脉冲标记,共标记6次。于第6次脉冲标记开始及结束后采集标记室内气体,测定CO_(2)浓度和δ^(13)C-CO_(2)。并于第2、第4和第6次标记7 d后破坏性采集植株,测定蔗叶和根系δ^(13)C值及全碳和N、P、K含量,计算蔗叶和根系^(13)C标记效率。结果表明,在密闭标记时间内,外源释放的^(13)CO_(2)95%以上被甘蔗光合作用利用。蔗叶δ^(13)C值和F值随着标记次数和Na2^(13)CO3标记浓度的增加而增加。标记4次和6次后,蔗叶^(13)C平均标记效率分别为25.2%和36.6%。总体来看,每次以0.32 g·m^(-3) Na2^(13)CO3标记6 h,每隔7 d标记1次,标记4次即可获得经济适用的^(13)C富集蔗叶。养分含量结果表明,T1和T2浓度标记的蔗叶N、P、K含量均显著高于或相当于未标记蔗叶。标记4次后,除T2浓度标记的根系P含量外,标记根系的N、P、K含量均较未标记根系降低7.9%~32.9%、0.9%~20.7%和21.9%~47.9%。蔗叶N、K含量与根系N、K含量呈显著或极显著负相关。可见^(13)C脉冲标记影响了甘蔗体内N、P、K的吸收与分配,促进了根系N、K向蔗叶迁移。本研究结果可为甘蔗同位素的高效标记以及标记期间甘蔗的养分管理提供参考依据,并为进一步研究甘蔗秸秆碳在大气-植物-土壤中的周转提供科学材料。

引进国外甘蔗种质资源检疫及田间抗病和农艺性状观察

为筛选健康优良的引进甘蔗新种质,丰富甘蔗杂交亲本资源及获得具有直接推广应用价值的优良甘蔗品种,本研究通过法国农业国际合作研究发展中心(CIRAD)下属负责不同国家甘蔗种质资源引进、提供和检疫的机构Visacane引进法国、美国、巴巴多斯、伯利兹、牙买加、罗马尼亚、圭亚那等国家的甘蔗种质资源41份,在广西甘蔗引种检疫室进行2个甘蔗生长周期的隔离种植检疫,期间对甘蔗白条病、斐济病和流胶病等检疫性病害进行监测,确定无检疫性有害生物发生后出圃,通过大田试验进行田间自然发病、农艺性状、产量、锤度等调查。结果表明,引进的41份国外甘蔗种质均无检疫性病虫害;大田自然发病试验筛选出抗病优良甘蔗种质B03-224、B03-876、FG08-057、FG08-757、FG09-128、FG09-331、FG09-367、FG09-538和FR89-746共9份,可考虑作为抗病亲本;筛选出高糖甘蔗种质B03-224、BBZ88-343、BJ99-32、BR08-004、CP04-1844、CP05-1526、FG06-691和FG09-367共8份,锤度评价为1等级,可作为高糖亲本;筛选出高产甘蔗种质BZ93-855、CP00-1446、FG09-124、FG09-346和FR90-881共5份,产量评价为1等级,可用作高产亲本;筛选出农艺性状整体评价优良种质B03-224、BBZ93-855、BJ99-106、CP00-1446、CP05-1526、FG04-333、FG06-691、FG07-338、FG09-124、FG09-128和FG09-367共11份,其综合性状较好,产量潜力较大,拟进入下一轮比较试验继续筛选;并综合抗病性、高产、高糖等农艺性状评价,从中筛选出B03-224、FG09-128、FG09-367和CP05-1526综合表现优良的4份甘蔗种质进入下一步品种比较试验,以期筛选出能适应广西生态环境的高产、高糖、抗病的甘蔗种质进行推广种植。以上甘蔗种质已全部进入广西南宁甘蔗种质资源圃和广西农业科学院三亚甘蔗杂交育种基地保存,将进一步开展抗旱性和抗寒性等评价及后续杂交利用研究。本研究可为引进国外甘蔗种质的利用提供参考依据。

甘蔗常用亲本的田间抗旱指标筛选及抗旱性评价

【目的】筛选甘蔗田间抗旱指标,并对甘蔗常用亲本进行抗旱性评价,为后续甘蔗种质资源抗旱鉴定和甘蔗抗旱评价标准制定提供理论依据,同时也为甘蔗抗旱新品种选育及抗旱机制研究提供种质保障。【方法】以20份甘蔗常用亲本为材料,包括3个国外引进亲本和17个国内亲本,设正常灌水对照和干旱胁迫处理,调查与抗旱性相关的农艺性状指标。采用显著性和相关分析筛选出与甘蔗抗旱性关系密切的指标,结合抗旱系数、隶属函数值、抗旱性综合评价值(D值)和聚类分析结果,综合评价甘蔗常用亲本的抗旱性。【结果】从48个农艺性状指标中,筛选出中度干旱时期绿叶率、重度干旱时期绿叶率、重度干旱时期株高、复水时期株高、第4节节间长、第4节茎径、第4节茎重和蔗茎产量8个适宜评价甘蔗抗旱性的指标;结合抗旱系数、隶属函数和D值评价了20份甘蔗常用亲本的抗旱性,由强到弱排序为桂糖31号(GT31)>桂糖32号(GT32)>新台糖22号(ROC22)>云蔗89-159(YZ89-159)>Ke5>粤糖00-236(YT00-236)>台糖172(F172)>CP72-1210>粤糖94-128(YT94-128)>柳城03-182(LC03-182)>福农39号(FN39)> CP80-1827>粤糖93-159(YT93-159)>桂糖11号(GT11)>新台糖10号(ROC10)>桂糖29号(GT29)>新台糖16号(ROC16)>赣蔗18号(GZ18)>新台糖1号(ROC1)>桂糖21号(GT21)。通过聚类分析和田间缺水性状相结合,将20份甘蔗常用亲本的抗旱性分为五大类,其中CP72-1210、YT00-236、Ke5、ROC22、YZ89-159、GT31和GT32为高抗旱品种,F172、GT11、ROC1和ROC10为抗旱品种,LC03-182、FN39、CP80-1827、GT29和ROC16为中等抗旱品种,YT93-159为不抗旱品种,GZ18和GT21为极不抗旱品种。【结论】筛选获得8个适宜评价甘蔗抗旱性的指标可用于甘蔗种质资源抗旱鉴定和甘蔗抗旱评价标准制定。7个高抗旱品种可作为甘蔗抗旱性育种的重要亲本加以利用。

甘蔗亲本农艺性状评价与分析

亲本是甘蔗常规杂交育种的物质基础,分析评价甘蔗亲本将有助于提高甘蔗育种效率。为了解广西甘蔗亲本特点,在广西农科院甘蔗研究所丁当试验基地对383个甘蔗亲本实施了两轮一年新植二年宿根评价试验。试验结果表明茎径、有效茎和锤度是相对较为稳定的性状,机械化收获的茎径、有效茎、甘蔗产量和锤重的性状均值、变异系数下降,调查性状亲本方差占比下降;随着种植年限延长,亲本方差占比有逐渐下降的趋势。广义遗传力分析表明锤度、茎径和有效茎属高遗传力性状,宿根发株数、甘蔗产量和锤重属中等偏高遗传力性状,株高属中等偏低遗传力性状。数据联合分析对高遗传力性状的广义遗传力提升更多。性状显著性影响因子查找发现亲本对所有性状产生显著影响,作物季、年度、试验对部分性状产生显著影响,月份主效应不存在;6个一级互作项对性状产生显著影响,其中亲本×试验对所有性状产生显著影响,主效应不存在的月份将通过亲本×月份和试验×月份对锤度产生显著影响。选育年代分析表明甘蔗亲本的宿根发株数、茎径和锤重不受影响;株高和有效茎从70年代至00年代呈现下降的趋势,导致甘蔗产量同样呈现下降趋势;锤度是分析性状中唯一从50年代以来随着选育年代递增而呈现明显上升的性状。宿根发株数、茎径、有效茎和锤度极显著地受到了亲本来源影响,而株高、甘蔗产量和锤重没有受到显著影响。不同来源亲本中,桂糖亲本和台糖亲本具有宿根发株少、有效茎数少、锤度较高的特点,粤糖亲本具有宿根发株数多、有效茎多的特点,CP亲本和Ho亲本具有宿根发株数相对较多、有效茎较多、茎径小和锤度高的特点。聚类分类表明测试亲本中以高糖中产类亲本和较高糖较高产类亲本为主;育种利用效果相对较好的是高糖中产类亲本。广西将来的育种工作需加强蔗糖分适中的高产材料选育和适应广西生态环境的高糖材料选育。

河八王转录组SSR和SNP序列特征及系统发育分析

【目的】对甘蔗野生种河八王转录组SSR和SNP序列特征及系统发育进行分析,为深入研究甘蔗属植物分子标记开发、种质资源利用、种群遗传结构和分化历史动态提供参考。【方法】基于河八王转录组数据,利用MISA和SOAPsnp软件对获得的Unigenes进行SSR和SNP位点发掘及序列特征分析,并从JGI数据库下载二穗短柄草、水稻、谷子、高粱、玉米物和拟南芥转录组数据,采用最大似然(ML)方法构建系统发育进化树,并估算物种分歧时间。【结果】通过河八王转录组测序共获得171000000条Raw reads,经过数据过滤获得156800000条Clean reads,经进一步组装后获得130393条Unigenes,其中有14233条Unigenes含有16372个SSR位点,发生频率为12.56%。含有1个以上SSR位点的Unigenes有1839条,复合型SSR位点有656个。SSR重复基元类型丰富,从单核苷酸到六核苷酸重复均有分布,共有612种SSR重复基元种类,数量最多的类型为三核苷酸重复类型(49.16%),其次是二核苷酸重复(25.54%)和单核苷酸重复(18.30%)。在所有的核苷酸重复类型中,重复基元占SSR位点总数比例<0.50%的类型有14种,出现频率较高的3种重复基元分别为CCG/CGG、A/T和AG/CT。SSR序列长度为12~191 bp,其中长度≤25 bp的SSR位点共有15123个,占SSR位点总数的96.23%,其中长度为15 bp的数量最多,占SSR位点总数的32.16%。SSR重复基元的重复次数为4~24次,且以5、6和7次重复为主。河八王转录组序列共有222106个SNP位点,平均每条Unigenes上有1.70个SNP位点,核苷酸转换类型的比例(65.92%)明显高于颠换类型(34.08%),6种单核苷酸变异类型中,A/G发生频率最高(33.07%),其次是C/T(32.84%)。系统发育分析和物种分化时间估算结果显示,河八王与高粱的亲缘关系最近,分化时间为14.6百万年(Ma)。【结论】河八王转录组中SSR和SNP位点非常丰富,具有较高的遗传多态性,说明利用转录组测序开发甘蔗SSR和SNP分子标记是一种切实可行的方法。利用转录组数据构建系统发育进行树的方法可用于其他缺乏基因组数据的物种系统发育研究。

跨代干旱锻炼对甘蔗渗透调节物质、抗氧化酶活性和内源激素含量的影响

探究跨代干旱锻炼对甘蔗渗透调节物质、抗氧化酶活性和内源激素含量的影响,为甘蔗抗旱性研究提供理论基础和科学依据。以台糖172和桂糖31号为试验材料,采用桶栽试验,进行连续3代干旱锻炼,以正常浇水的相同甘蔗品种为对照,测定对照组及干旱锻炼组第3代甘蔗的渗透调节物质含量、抗氧化酶活性和内源激素含量。结果表明:渗透调节物质方面,与对照组相比,经跨代干旱锻炼后,台糖172的丙二醛(MDA)含量显著增加22.0%(P<0.05,下同),桂糖31号的MDA含量略有升高但无显著差异(P>0.05,下同);台糖172和桂糖31号的脯氨酸含量显著增加,增幅分别达83.6%和149.6%,二者可溶性蛋白含量无显著差异。抗氧化酶活性方面,经跨代干旱锻炼后,2个甘蔗品种的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性与对照组相比均无显著差异;台糖172的过氧化氢酶(CAT)活性显著增加66.7%,桂糖31号显著降低50.18%。内源激素方面,经跨代干旱锻炼后,台糖172和桂糖31号的吲哚乙酸(IAA)和赤霉素(GA3)含量显著降低;检测的6种细胞分裂素中,台糖172的6-苄氨基腺嘌呤(6-BA)含量显著降低,其他5种细胞分裂素无显著差异;桂糖31号的反式玉米素核苷(TZR)、N6-异戊烯基腺苷(IPA)和6-BA含量与对照组相比显著增加,异戊烯基腺嘌呤(IP)、反式玉米素(TZ)和激动素(KT)含量无显著差异;2个甘蔗品种的脱落酸(ABA)和1-氨基-环丙烷羧酸(ACC)含量显著增加。可见,经跨代干旱锻炼的甘蔗再次受到干旱胁迫时能产生相应的生理反应来提高自身的耐旱能力。

生物炭对旱坡地宿根甘蔗土壤养分、酶活性及微生物多样性的影响

【目的】分析旱坡地宿根甘蔗生长、土壤养分和微生物群落对生物炭的响应,揭示生物炭改良宿根甘蔗土壤的微生态机制,为缓解甘蔗连作障碍、宿根蔗病害及生物炭在甘蔗栽培中的应用提供科学依据。【方法】以旱坡地宿根甘蔗(种植第4年,1年新植3年宿根)为试验材料,设2个处理:不施用生物炭对照(CK)和施用生物炭处理(3 t/ha),分析生物炭对宿根甘蔗土壤养分、酶活性、微生物多样性和甘蔗生长的影响。【结果】与CK相比,施用生物炭可显著增加土壤碱解氮、速效钾和有机质含量(P<0.05,下同),显著提高蔗糖酶和酸性磷酸酶活性。施用生物炭还可改变土壤细菌和真菌分类单元(OTUs)总数,对土壤中各优势细菌门、细菌属相对丰度影响不大,但降低了真菌子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)及淀粉藻(Amyloflagellula)和镰刀菌属(Fusarium)相对丰度,增加了接合菌门(Zygomycota)及毛壳菌属(Chaetomium)和被孢霉属(Mortierella)的相对丰度。在甘蔗生长方面,施用生物炭可显著降低甘蔗梢腐病发病率,使甘蔗产量显著提高5.2%。【结论】施用生物炭可改良甘蔗土壤,改变土壤微生物群落结构,增强宿根甘蔗抗梢腐病能力,提高旱坡地宿根甘蔗第4年产量。

甘蔗叶片多糖的提取及体外抗氧化作用

应用正交试验优选甘蔗叶片多糖的热水浸提工艺,并进行叶片多糖体外抗氧化作用研究。结果显示最优条件为浸提温度80℃,料液比1∶40,提取4次,每次浸提3 h;在11月甘蔗生长后期,甘蔗叶片有较高的多糖含量;甘蔗叶片多糖具有较强清除.OH的能力,对.OH致DNA损伤具有良好的保护作用。

甘蔗不同部位的固氮酶活性检测

比较巴西2个固氮甘蔗品种‘B1’、‘B8’的叶片、主脉、叶鞘、茎、根和根际周围固氮酶活性的结果表明:茎、根、根际周围的固氮酶活性较高。

干旱及复水条件下甘蔗的生理响应与抗旱性简易鉴定

测定了20个不同甘蔗品种在不同程度的水分胁迫及旱后复水条件下的叶片水分饱和亏、叶绿素含量和丙二醛含量,先通过单一生理指标初步判定甘蔗的抗旱性,并给出分数,然后统计总分,最终判定甘蔗的抗旱性,通过此方法判定的不同甘蔗品种抗旱性结果具有一定的可靠性。

甘蔗各家族SPS基因表达特性分析

【目的】通过时空表达特性分析,初步推测甘蔗各家族蔗糖磷酸合成酶（SPS）基因在甘蔗蔗糖积累途径中的功能,为研究甘蔗各家族SPS基因的生物学功能奠定基础。【方法】采用荧光定量PCR分析甘蔗4个家族SPS基因在高、中、低糖甘蔗品种未成熟叶片、成熟叶片和茎中的时空表达特性。【结果】在甘蔗伸长期、蔗糖积累前期和蔗糖积累后期,Sof SPSDⅢ基因在所有甘蔗品种的未成熟叶片、成熟叶片和茎中均高水平稳定表达,相对表达量在5.3-8.1;Sof SPSB基因在成熟叶片中几乎不表达,而以茎中表达量最高。在伸长期,Sof SPSC和Sof SPSA基因表达较强,相对表达量分别为7.3-14.2和1.5-4.4;在蔗糖积累前期,Sof SPSC基因表达稍有降低,但仍处于较高水平,相对表达量达为4.6-8.9,而Sof SPSA基因表达加强,相对表达量达3.8-6.9;在蔗糖积累后期,Sof SPSC基因在成熟叶片中的表达量比蔗糖积累前期下降4.0-7.2倍,且均比未成熟叶和茎中下降约6.0倍,而Sof SPSA基因在不同组织中的表达量比蔗糖积累前期下降1.8-5.7倍。各家族SPS基因在不同糖分甘蔗品种间的表达趋势一致。【结论】甘蔗D家族SPS基因维持甘蔗蔗糖合成的基本功能,通过调控C、A家族SPS基因的表达来调控蔗糖合成的强度,B家族SPS基因不参与甘蔗源叶中蔗糖合成而参与蔗糖的积累与利用。

基于CGE技术的甘蔗SSR-PCR反应体系优化

【目的】优化基于毛细管凝胶电泳（CGE）技术的甘蔗SSR-PCR反应体系,为甘蔗遗传多样性和亲缘关系研究、分子辅助育种及遗传图谱构建提供技术支持。【方法】基于CGE技术,采用正交试验设计,选择dNTPs浓度、DNA聚合酶量、引物浓度和DNA模板量为考察因素进行优化,确定最佳SSR-PCR反应体系,并用于8个甘蔗种质资源材料的遗传多样性分析。【结果】最佳SSR-PCR反应体系（20μL）：dNTPs浓度0.15 mmol/L,DNA聚合酶1.5U,引物浓度0.50μmol/L,DNA模板量25 ng。利用该体系对8份来自不同国家地域的甘蔗种质材料进行遗传多样性分析,发现8对SSR引物共扩增出101个片段,其中多态性片段为93个,多态性比率为92.1%。聚类分析结果表明,参试材料间的遗传相似性系数为0.521-0.871,在相似性系数为0.614处,所有参试材料可分为两大类,3份国外种质材料PINDAR、CP72-1210、CP84-1198与ROC20、GT69-156聚为一类;而ROC26、GT02-237和GT97-69聚为另一类。【结论】基于CGE技术的SSR-PCR反应体系检测结果稳定,重复性好,适用于甘蔗的遗传分析及遗传作图。

轻型基质网袋在甘蔗组培苗上的应用

选用3个甘蔗品种‘桂糖42号’、‘桂糖58号’和‘桂果蔗1号’组培苗,通过轻型基质网袋(T)和传统塑料穴盘加黄泥土(CK)2种种植方式,假植后对苗的生长、大田种植初期抗干旱时间、大田移栽成活率以及2种种植方式的优缺点进行对比。结果表明,轻型基质网袋育苗能提高‘桂果蔗1号’组培假植苗成活率,比CK提高1.94个百分点;利用轻型基质网袋育苗,3个甘蔗品种的绿叶数比CK多1~2片,株高增加了22.00%~27.10%;‘桂糖42号’、‘桂糖58号’和‘桂果蔗1号’的根重分别增加了46.5%、36.90%和22.54%。将‘桂糖42号’假植苗种植到大田,在未浇定根水的条件下,对比CK,轻型基质网袋育苗3、4月份抗干旱时间能力提高了3~4倍,在温度较高、阳光较强的6、7月,抗干旱时间能力提高了8倍。大田种植下,轻型基质网袋育苗成活率约为100%,成活率提高了3.26~3.68个百分点。轻型基质网袋育苗具有重量轻、根系发育好、根量多、缩短假植时间、大田种植无缓苗期、运输方便和适合机械化种植等优点,值得在甘蔗组培育苗上大力推广。

机械化收获对甘蔗宿根发株的影响

为了解机械化收获对甘蔗宿根发株的影响,筛选适应机械化收获的甘蔗杂交组合,通过2年5组家系试验发现,在甘蔗机械化收获过程中,收割机和收集车碾压对宿根蔗发株造成了明显的不良影响,不仅宿根蔗发株减少,而且生长势变差,当碾压程度超过4级时,其不良表现尤为突出。通过相关、线性回归分析发现,组合、时间、碾压是影响机械化收获宿根蔗发株的重要因素,评价机械化收获对宿根蔗发株的影响不仅需要调查宿根蔗发株数,还需要调查新植蔗有效茎数、宿根蔗成活情况、碾压程度和长势等性状,更重要的是选用适宜的数据分析方法才能作出有效的评价。通过计算甘蔗杂交组合耐碾压值,并选取碾压等级、宿根发株和耐碾压值进行聚类分类,从363个试验组合中筛选出11个耐碾压值高、宿根发株多的适应甘蔗机械化收获的组合。

甘蔗家系农艺性状遗传力分析

【目的】了解甘蔗亲本农艺性状的遗传特点,为甘蔗亲本选择和杂交组合配制提供参考和指导。【方法】对2008~2014年17组甘蔗家系试验的参试亲本及组合主要农艺性状进行调查,并采用3种不同方差分解方法对其农艺性状的遗传方差比率和遗传力进行分析。【结果】甘蔗不同农艺性状的遗传方差比率、加性遗传方差比率和遗传力在不同试验间表现不同。茎径和锤度是遗传方差比率、加性遗传方差比率和遗传力较高的性状;蔗茎产量和蔗糖产量是遗传方差比率、加性遗传方差比率和遗传力较低的性状;有效茎数的遗传方差比率、加性遗传方差比率和遗传力属中等;株高是遗传力中等、加性遗传方差比率最低的性状。对于不同分析方法,在分别计算时采用固定模型计算的参数值最高,随机模型最低,随机＋家系比随机模型略高;在联合计算时,采用随机＋家系计算的参数值最高,固定模型最低,而随机模型的参数值高于固定模型。【结论】数据进行联合分析时宜选用随机＋家系分析方法,通过增加家系信息,可明显提高分析精度;甘蔗主要农艺性状遗传方差比率、加性遗传方差比率和遗传力均受性状及试验的影响;在亲本及后代按不同原则和标准对蔗茎产量和蔗糖产量、茎径和锤度、株高、有效茎数等性状进行选择,可提高选择效率。

甘蔗B家族蔗糖磷酸合成酶基因SofSPSB的克隆及原核表达

【目的】克隆甘蔗B家族SofSPSB基因并进行原核表达,为进一步研究甘蔗SPS酶学特性及SPS活性调控机制奠定基础。【方法】在进化分析的基础上,通过同源克隆获得甘蔗SofSPSB基因部分序列,再结合RACE技术获得全长cDNA序列。扩增SofSPSB基因ORF并连到原核表达载体pETBlue-2上,导入大肠杆菌BL21(DE3)中表达。【结果】通过比对B家族中进化关系很近的玉米(Zea mays)ZmSPS1和水稻(Oryza sativa)OsSPS1基因序列,并在保守区设计一对引物扩增获得甘蔗B家族SPS基因(SofSPSB)2330bp序列。结合5'-RACE和3'-RACE技术获得3481 bp SofSPSB基因全长cDNA序列,该序列包含一个3225bp的开放阅读框(ORF);起始密码子(ATG)位于转录起始位点后56bp处,终止密码子(TGA)后有一段201bp的非编码序列,并带有真核生物典型的polyA尾巴;编码1074个氨基酸,SofSPSB与Zm-SPS1、OsSPS1的核苷酸序列同源性分别为94.7%和81.3%,氨基酸序列同源性分别为96.0%和83.9%;其理论分子量Mw=118.96kDa,等电点pI=6.30。经原核表达后纯化获得带6×His标签的融合蛋白。【结论】克隆获得甘蔗B家族Sof-SPSB基因全长cDNA序列,成功构建了SofSPSB基因原核表达载体,使其在大肠杆菌BL21(DE3)中表达。

广西近40年甘蔗种质资源引进及利用

【目的】对近40年广西引进甘蔗种质资源利用情况进行分析,为提高甘蔗引种利用效率及推动甘蔗产业健康可持续发展提供参考。【方法】统计1982—2020年广西引进的甘蔗种质资源,分析引进种质资源的直接利用、育种利用、育成后代的应用及研究利用情况,总结引种过程中存在的问题并提出建议。【结果】1982—2020年,广西农业科学院甘蔗研究所从20多个国家和地区及国内其他省(市)引进甘蔗种质资源共1044份(包括花穗238份),其中1993年以来引进甘蔗种质资源751份(包括花穗26份);引进甘蔗种质资源作为亲本配置了杂交组合2771个,进入区试且亲本含有引进种质资源血缘的品系有43个;广西农业科学院甘蔗研究所育成的58个桂糖系列甘蔗品种中有40个含有引进种质资源血缘,其中美国CP系列亲本占37.9%,我国台湾ROC系列亲本占34.5%,美国CP系列和我国台湾ROC系列甘蔗种质资源在广西甘蔗育种中发挥了非常重要的作用。引进的甘蔗种质资源在抗病育种及分子育种方面也逐步开展研究。但目前广西甘蔗引种过程中也存在一些问题:(1)引进甘蔗种质在适应性上普遍存在较大问题;(2)引进别国或地区优良甘蔗种质的同时有可能会带来新的病虫害,给甘蔗产业的安全生产增加风险。(3)引进的种质资源未能在国内育种单位间充分共享。【建议】应加强优异甘蔗种质资源的引进;规范甘蔗引种程序,严格遵守引种检疫规程;重视引进种质资源数据库的构建及共享利用。

甘蔗种质资源自然条件下耐寒性评价

为了解广西农业科学院甘蔗研究所种质资源圃(南宁)保存的400份甘蔗种质材料的耐寒性表现,在2008年初低温灾害的自然条件下,以蔗茎节间受害指数和节间生长点受害指数为基础,通过系统聚类方法将参试材料分为不同耐寒性表现类群。结果表明,2008年初的低温灾害属于阴雨霜冻类型,400份甘蔗种质材料可分为5个耐寒性表现类群,耐寒性强的材料有226份(56.50%),耐寒性较强的材料有103份(26.75%),耐寒性一般的材料有53份(13.25%),耐寒性较差的材料有7份(1.75%),耐寒性差的材料有7份(1.75%)。可构建甘蔗耐寒性指数(CTI):CTI=0.3×节间受害指数+0.7×节间生长点受害指数。节间生长点对低温伤害的敏感性高于蔗茎节间组织,建议作为耐寒性评价的重要指标之一;甘蔗耐寒性指数可以用于评价阴雨霜冻灾害下甘蔗种质材料的耐寒性。

甘蔗施用保水剂后效研究初报

【目的】探讨不同剂型保水剂残留后效对两年宿根蔗的持续影响。【方法】采用田间试验,新植蔗下种时设施用胶体型保水剂,颗粒型保水剂和不施用保水剂处理,各处理宿根蔗期均不再施保水剂。观测调查宿根蔗的发株、分蘖和株高等生长指标,分区验收各处理产量。【结果】施用保水剂处理在两年宿根蔗中仍表现增产,胶体型保水剂和颗粒型保水剂与对照相比,宿根第1年分别增产6.97%、8.01%,宿根第2年分别增产3.20%、3.96%。【结论】两种剂型保水剂在土壤中的残留后效对宿根蔗均具有增产作用,其增产效果随施入土壤时间的延长而降低。