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作物杂志,2025, 第3期: 23–29 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2025.03.004

• 遗传育种·种质资源·生物技术 • 上一篇    下一篇

斑茅割手密复合体与甘蔗杂交后代F1改良效率分析

黄玉新(), 张革民, 周珊, 段维兴, 杨翠芳, 高轶静, 张保青()   

  1. 广西壮族自治区农业科学院甘蔗研究所/农业农村部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室/广西甘蔗遗传改良重点实验室，530007，广西南宁
  • 收稿日期:2024-09-03 修回日期:2024-12-02 出版日期:2025-06-15 发布日期:2025-06-03
  • 通讯作者: 张保青，主要从事甘蔗种质资源评价和创新利用研究，E-mail：zbqsxau@126.com
  • 作者简介:黄玉新，主要从事甘蔗遗传育种及种质资源创新利用研究，E-mail：huangyuxin13@163.com
  • 基金资助:
    国家重点研发计划项目(2022YFD2301100);广西自然科学基金项目(2023GXNSFAA026088);广西自然科学基金项目(2023GXNSFAA 026354);广西农业科学院基本科研业务专项项目(桂农科2021YT004)

Analysis of the Improvement Efficiency of F1 Hybrids between Intergeneric Hybrid (Tripidium arundinaceum×Saccharum spontaneum) and Sugarcane

Huang Yuxin(), Zhang Gemin, Zhou Shan, Duan Weixing, Yang Cuifang, Gao Yijing, Zhang Baoqing()   

  1. Sugarcane Research Institute, Guangxi Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Sugarcane Biotechnology and Genetic Improvement (Guangxi), Ministry of Agriculture and Rural Affairs / Guangxi Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement, Nanning 530007, Guangxi, China
  • Received:2024-09-03 Revised:2024-12-02 Online:2025-06-15 Published:2025-06-03

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摘要：

甘蔗近缘属/种植物斑茅和割手密含有丰富的抗逆性、强宿根性和广适应性等育种需求的优异基因。通过远缘杂交将斑茅和割手密血缘渗入甘蔗品种，为拓宽甘蔗遗传基础、提高其抵御重要病虫害能力和产量奠定基础。利用2对EST-SSR引物对甘蔗与斑茅割手密复合体杂交F1群体进行真实性鉴定，并对F1的农艺性状进行变异分析和聚类分析。结果表明，杂种F1表型和农艺性状均发生分离；F1群体株高、茎径、单茎重、有效茎数和锤度5个农艺性状变异范围在13.76%~33.51%；F1群体有效茎数平均值超越双亲，株高和茎径平均值分别大于或等于亲本平均值，单茎重和锤度平均值低于亲本平均值。聚类分析将68份真实的杂种F1分为4个类群，其中类群Ⅲ的221-79、221-103等11份材料在锤度、有效茎数等农艺性状上的综合表现优于其他类群。

关键词: 甘蔗, 斑茅, 割手密, 杂种鉴定, 聚类分析

Abstract:

The exploration of stress-resistant, strong ratooning ability, and wide adaptability in related sugarcane species such as Tripidium arundinaceum and Saccharum spontaneum renders these species valuable genetic resources for sugarcane breeding. The incorporation of genes from T.arundinaceum and S.spontaneum into sugarcane cultivars via outcrossing promises to expand the genetic diversity of sugarcane, enhance resistance to key pests and diseases, and improve yield. This investigation employed two pairs of EST-SSR primers to confirm the authenticity of the F1 progeny resulting from the cross between sugarcane and the intergeneric hybrid (T.arundinaceum×S.spontaneum), and further analyzed the agronomic characteristics of their F1 generation. The F1 hybrids demonstrated segregation in both phenotypic and agronomic traits. The analysis revealed variability in five agronomic traits - plant height, stalk diameter, single stalk weight, millable stalk number, and brix ranged from 13.76% to 33.51% in the F1 population. The average millable stalk number in the F1 population exceeded that of both parents, while mean plant hight was greater than and stalk diameter equal to the parental averages. The mean single stem weight and brix value were lower than that of the parental average. A total of 68 genuine hybrid F1 were divided into four groups through cluster analysis. Among them, 11 materials such as 221-79 and 221-103 in Group Ⅲ showed better comprehensive performance in agronomic traits such as brix and millable stalk number compared with other groups.

Key words: Sugarcane, Tripidium arundinaceum, Saccharum spontaneum, Hybrid identification, Cluster analysis

表1

68份真实的杂种F1名称

编号
Code		 名称
Name		 编号
Code		 名称
Name		 编号
Code		 名称
Name		 编号
Code		 名称
Name
1 221-2 18 221-30 35 221-68 52 221-94
2 221-5 19 221-31 36 221-71 53 221-95
3 221-9 20 221-35 37 221-74 54 221-96
4 221-10 21 221-36 38 221-76 55 221-98
5 221-12 22 221-38 39 221-77 56 221-99
6 221-13 23 221-42 40 221-79 57 221-100
7 221-15 24 221-45 41 221-80 58 221-103
8 221-16 25 221-46 42 221-81 59 221-104
9 221-18 26 221-48 43 221-82 60 221-106
10 221-19 27 221-49 44 221-83 61 221-107
11 221-22 28 221-50 45 221-85 62 221-108
12 221-23 29 221-51 46 221-86 63 221-110
13 221-25 30 221-52 47 221-87 64 221-113
14 221-26 31 221-62 48 221-88 65 221-114
15 221-27 32 221-63 49 221-89 66 221-115
16 221-28 33 221-66 50 221-90 67 221-119
17 221-29 34 221-67 51 221-93 68 221-120

图1

部分F1后代引物ESTC50鉴定结果 M：600 bp DNA marker；♀：YT93-159；♂：GXAS07-6-1，1~72为F1后代。下同。

图2

部分F1后代引物ESTC95鉴定结果

图3

亲本及F1后代形态学差异比较 (a) 叶片，(b) 蔗茎，(c) 花粉染色率。

表2

亲本与F1后代农艺性状比较

性状
Trait		 亲本Parent F1群体F1 population
YT93-159 GXAS07-6-1 平均值Mean 范围Range 平均值±标准差Mean±SD 变异系数CV (%)
株高Plant height (cm) 275.4 172.0 223.7 162.0~282.0 230.0±33.0 14.36
茎径Stalk diameter (cm) 2.87 0.82 1.85 1.41~2.38 1.84±0.26 13.76
单茎重Single stalk weight (kg) 1.43 0.09 0.76 0.30~1.10 0.63±0.21 33.51
有效茎数Millable stalk number 28.0 35.0 31.5 16.3~59.7 35.6±11.2 33.10
锤度Brix (%) 20.4 10.7 15.6 8.6~16.6 11.6±2.3 19.85

图4

F1群体聚类分析

表3

4个类群主要农艺性状表现

性状
Trait		 类群Group
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅴ
株高Plant height (cm) 215.0 249.0 245.0 218.0
茎径Stalk diameter (cm) 1.66 2.05 1.75 1.91
单茎重Single stalk weight (kg) 0.47 0.83 0.59 0.63
有效茎数Millable stalk number 39.5 33.6 44.9 26.7
锤度Brix (%) 10.5 11.4 13.1 12.4
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