全 文 ：第 10卷
19 9 5年
第 1期
3 月
云南农业大学学报
J oa u n rlof Ya u n n nA g ric u l tu ra lU ni ve r si ty
Vo l
.
10 N o
.
l
M a f
.
199 5
甘蔗 x斑茅杂种及其双亲的农艺 、
工艺 、 植物学性状和染色体观察 ’
萧凤迥 1李奇伟 2戴耀波“
( !云南农业大学农业科学技术学院 , 昆明 650 20 1)
(2 轻工业部甘蔗糖业研究所 , 广州 ) (3 美国农业部甘蔗试验站 , 佛州运河点 )
摘要 本研究对甘蔗 (C P 6 5一 357) x 斑茅的杂种及其父母本进行了植物学性状 、 农艺性状
观察 ; 锤度 、 含糖量 、 纤维含量以及染色体数 目与减数分裂染色体动态也进行了观察和分
析 , 对甘蔗与斑茅远缘杂交后代的性状遗传 、 染色体传递和育种利用等方面提出了一些看
法 .
关键词 甘蔗 ; 斑茅 ; 杂种 ; 性状 ; 染色体
中图分类号 5 334
斑茅 〔 rE ia n rh u 、 a r u n idn a e e u 、 ( R e t z
.
) J e s w i e t〕 是 与甘 蔗属 近缘的蔗茅属 野生
种 〔” . 因其抗病虫性强 、 抗旱耐痔 、 宿根性好 、 分孽多生长快 、 具有广泛的适应性 ,
故近十几年来颇受国内外甘蔗育种界的重视 〔 2 一 ’ 0〕 . 国内外已报道过以甘蔗 x 斑茅的杂
种为亲本选育出具有斑茅血缘的甘蔗 品种 (系 ) (2, ’ , 4 , ’ , ” 〕 . 然而 , 目前国内外对甘
蔗 x 斑茅杂种的性状遗传表现和染色体传递的综合研究尚少 〔’ 〕 , 尽管国外对甘蔗属与
蔗茅属其它种的杂交和遗传研究 已有报道 〔 ’ 2 , ” , . 为进一步开发斑茅在甘蔗育种中的
利用潜力 , 有必要了解甘蔗 x 斑茅杂种的遗传动态 , 从而提高育种的准确性 、 有效性 ,
减少盲 目性
材料与方法
1
.
1 材料 母本 C P 65 一 35 7 为美国甘蔗商业品种 , 父本 15 7 6一 178 为原产印度尼西亚的
大型斑茅 , 杂种一代 ( F I) 编号为 U S 8 一 or l7 . 以上无性系均种植 (新植 ) 于美国佛
州运河点农业部甘蔗试验站 .
L Z 方法
L .2 1 植物学和农艺性状观 察 在甘蔗 6 月龄生长期至抽穗开花期 , 分别对供试材料
的茎 、 叶 、 花穗和小穗的有关性状进行观察和测量 . 其中 , 小穗性状在体视显微镜下观
察 ; 茎杆中部节间葺皮硬度用手持式硬度计在甘蔗 1 个月龄进行测量 , 重复 20 次 , 取
* 本文系作者磁盘投稿 19 9 4一 08 一 26 收稿
云南省科委国际合作处基金资助项目 ; 本研究全部在美国农业部甘蔗试验站进行
DOI : 10. 16211 /j . i ssn. 1004 -390x ( n) . 1995. 01. 006
0 3云南农业大学学报 第 10 卷
平均值 ; 茎节长根速度在 7 月龄时取有效茎进行水培后观察测量 , 重复 3 次 , 每重复测
量 3 个单节 .
L .2 2 工艺性状测量 在甘蔗生长 12 月龄时 , 每个材料各取 3 个重复 , 每重复 10 条
有效茎 , 进行称重 、 压榨 , 测量蔗汁的观察锤度和旋光度 、 计算蔗汁含糖量和纤维含
量 , 方法按 《 s p e n e e r一m e a d c e a n e s u g a : H a n d b o o k》 〔 ’ 4〕 . 每吨甘蔗的理论产糖量按
A r c e n e a u x 修正的公式计算 〔” 〕 .
L .2 3 减数分裂的染色体观察 在 花穗 尚未抽 出之前 , 于早上 9 : o 一 1 1 : o 剪取花
药还未变黄的花穗枝梗 , 置于卡诺氏 B 固定液 (乙 醇 : 冰乙酸 : 氯仿 = 6 : 3 : l) 中 ,
放人冰箱中备用 . 染色体制片前 , 先用镊子取 出花药置于载片上 , 滴 1一 2 滴丙酸洋红
染色 , 再用镊子挤出花药 内含物去掉残渣进行压片 . 然后在显微镜下观察和统计减数分
裂染色体的配对和构型及其数目 .
2 结果与讨论
.2 1 减数分裂的染色体行为
从表 1 可 见 , 母 本 C P 65 一 357 花 粉母细胞 的染色体数为 2n = 10 4一 1 14 , 其中
Z n = 1 10 为众数 ( 4 7 . 1% ) : 父本 15 7 6一 17 8 的染色体数 Z n = 5 8一 6 1 , 其中 Z n = 6 0 为众
数 ( 8 4 . 6% ) ; 杂种 F I U S 8 8一 10 1 7 的染色体数为 Z n = 8 0 一 9 2 , 其中 Z n = 84 一 8 6 为众
数 ( 54 . 5% ) , 为其父母本染色体总和的一半 . 根据中期 工或终变期各种染色体构型的
出 现 平 均 数 可 以 推算 出 材 料 的 细 胞 染 色 `体 数 ( Zn) . 母 本 2n 一 108 4 6 , 父 本
2n 二 59
.
9
,
F , 2n 二 86
一
45
, 这 3 个推算值与实际观察到的 Z n 众数基本符合 . 从染色体
配对的构型看 , 双亲和 F ,都出现 单价体 , 其中 F l 平均每个细胞出现近 3 个单价体 , 略
高于双亲 , 但与其它二倍体植物的属间或种间杂种 比较 , 其单价体的出现频率是非常低
的 . 这是 因为前者的双亲均为多倍体植物 , 这一点可从母本和父本都出现三价体和四价
体得到证实 . 在 F l 中还出现微核 , 多者一个细胞 内达 4 个 . 这种现象在甘蔗属物种中
时有发现 阴 .
表 l 花粉母细胞减数分裂染色体构型观察和统计
T a b
.
1 O b s e vr a t io n s a n d s t a t i s t i e s o n e h
r o m o s o m e pe for mr
a n c e d u r in g m e i o s is
o f P o lle n m o t h e r e e l ls
材 料 观 察 细 Z n 的变 中期 工 / 终变期染色体构型 (平均数 ) 推算的
胞数 (个 ) 化范围 Zn 值单价体 二价体 三价体 四价体 微核
C P 65一 35 7 (王 ) l 7 10 4一 1 14 1. 64 50 4 1 0 . 12 1. 4 1 0 10 8 . 4 6
15 76一 17 8 (鑫) l 3 58一6 1 1. 15 28 . 2 2 0 . 0 8 0 . 54 0 59 . 9 9
U S8 8一 10 17 (F ! ) 22 80一9 6 2 . 9 】 4 1 . 7 7 0 0 1 . 0 86 . 4 5
母本 C P 6 5一3 5 7 的染色体数以前已有报道 〔” 〕 : Z n = 10 8一 1 14 , 父本 15 7 6一 17 8 的
染色体数尚未见报道 , 但与其地理分布相近的其它斑茅无性系 15 76 一 172 , 15 76 一 174 和
15 7 6一 179 的染色体数均报道为 2n 二 60 〔 ’ 8〕 , 无其他染色体类型 . 所以 , 本研究对亲本
的染色体观察结果与前人报道基本一致 . F , 的染色体数 2n 二 84 一 86 , 刚好为双亲染色
体数之和的一半 , 说明亲本的染色体以 “ n + n ” 方式传递给杂种 , U S 8 一 10 17 是真正的杂
第 1期 萧凤迥等 : 甘蔗 x斑茅杂种及其双亲的农艺 、 工艺 、 植物学性状和染色体观察 3 1
种 .目前不少研究机构开展甘蔗 x斑茅的属间杂交基础育种研究 , 但很少对所谓 “杂种 ”
进行可靠的鉴定 . 从理论 上讲 , 利用属间或种间杂种一定要充分了解杂种的真实性 , 才
能提高育种利用的有效性 . 如果误把母本的 自交种当成杂种来对待 , 那就劳民伤财了 .
本研究表明 , 从染色体水平上来鉴定杂种是可靠的办法之一 通过花粉母细胞来观察和
鉴定染色体并不困难 .
表 2 茎 、 叶的植物学性状
T a b
.
B o ta n ic a l e h a r a e t e r s i n s te m s a n d le a v e s
性 状 C P 55一 35 7 (丰 ) 15 7 6一 17 8 比 ) U S 88一 10 1 7 ( F l )
株 型 直立 倒伏 倒伏
根带形状 倒圆锥型 圆柱型 圆柱型
根带宽 (m m ) 11 . 4 6 3 9 3
根眼列数 4 1 2
生长带形状 外凸 扁平 扁平
茎皮硬度 17 4 0 26 名5 22 . 3 5
剥 叶 易 难 较难
肥 厚 带 发达 无 发达
叶 耳 明显 无 明显
叶 舌 长 极短 长
叶缘锯齿 钝 锋利 钝
57 号毛群 有 无 无
表 3 花德的植物学性状
T a b
.
3 B o ta n ie a l e h a r a e t e r s o f fl o w e r s P i k e s
C P 6 5一 3 57 (早 ) 15 76一 17 8 (色) U S 88一 10 17 ( F l )
抽穗期 (月 / 日 )
穗轴表面
分枝次数
开花习性
小穗长度 (m m )
基盘毛长 (m m )
花药长 (m m )
柱头长 (m m )
第 4 颖
12 / l
多毛
2一 3
边抽穗边开花
5
.
1
15
.
0
2
.
0
2
.
0
无
11 / 20
光滑
4
抽穗后开花
4
.
0
< 4
.
0
1
.
5
1
.
2
有
1 1 / 19
基部少许毛
3
边抽穗边开花
4
.
4
1 3
.
0
2
.
0
2
.
3
有
.2 2 植物学 、 农艺和工艺性状表现
.2 .2 1 茎和叶的性状 在表 2 所列的 12 个茎 、 叶性状中 , 株型 、 节部的根带形状和生
长带形状以及叶鞘的 57 号毛群均表现为父本斑茅的性状 , 其它性状表现为母本甘蔗的
性状 , 或表现为父母本的中间型而较偏于母本 .
.2 .2 2 花穗的性状 从表 3 可见 , 斑茅的性状只有抽穗期 、 小穗第 4 颖两个性状在 lF
2 3云南农业大学学报 第 0 1卷
中得 以表现 ;柱头长度表现为超亲遗传 , 长于父母本 ; 而其它性状则表现为母本的性状
或双亲的中间型 , 较偏母本 .
.2 .2 3 茎节长根速度 由于斑茅抗旱耐痔 , 宿根性强 , 这 与其根系特性可能有关 . 故特
地对供试材料作 了根生 长能力的观察 , 通过水培后发现 : 母本甘蔗长根速度快 , 在水培
12 天后长根速度 为每天 10 m m 多 ; 根量多 , 单位茎节的根干重较大 . 父本斑茅发根
慢 , 长根速度在水培 12 天后仍不到 t犷蔗的 1 / 5 , 以后虽有所加快 , 但仍比较慢 . 不过
斑茅的根比甘蔗的根粗壮 , 含水率较低 , 虽然单节的发根量较少 , 但在同等根量下干物
质要比甘蔗大 . F l 的长根速度处 于双亲的中问 , 更偏母本甘蔗 . 其根总干重表现负优
势 , 这是它综合了父本根量少 , 母本干物质低的短处的结果 . 见表 .4
表 4 茎段水培的长根速度
T a b 4 R a t e o f r o o t in i t ia t i o n fr o m s t e m s e g m e n t s 一n w a t e r e u lt u r e
材 料 根长 (m m ) / 长根速度 (m m / l ] ) 27 天根于 2 7 天根
重 ( g ) 长 / 干重0 天 5 天 8 天 1 2 天 27 天
C P 6 5一 3 57 ( ) 0 12
.
50 / 2
.
5 70
.
7 5 / 8
.
84 1 24
.
7 5 / 10
.
4 0 2 8 2
.
50 / ! 0 4 6 0
.
97 5 28
.
97
15 7 6一 17 8 ( 仓 ) 0 !
.
0 0 / 0
.
2 2
.
50 / 0
.
3 1 24
.
2 5 / 2
.
0 2 12 7
.
50 / 4
.
72 0
.
30 8 4 1
.
39
U S 88一 10 17 ( F I ) 0 5
.
75 / 】. 】5 5 】. 7 5 / 7 . 7 2 10 6 . 50 / 8 . 8 8 23 7 . 50 / 8 . 8 0 0 . 22 8 ! 04
.
1 7
注 : 室温约 28 ℃ ; 用自来水培养 , 梅 3 天换水 l 次 ; 旬茎段只有 1个茎节插人水中.
.2 .2 4 农艺和工艺性状 从表 5 可见 , 斑茅的纤维含量高 J二甘蔗 , 其它性状 的测量值
均低于甘蔗 . F I 的表现 , 除单茎 重和茎粗呈负优势外 , 其它性状都表现为双亲的中间
型 , 其中观察锤度和蔗汁纯度偏母本 , 蔗汁蔗糖分和产糖量偏父本 .
表 5 农艺和工艺性状测 t
T a b
.
5 M e a s u r e m e n r s o n a g r o n o m ie a n d m il lin g c h a
r a e t e r s
单茎重 ( k g )
茎径 (m m )
观察锤度 (% )
蔗汁蔗糖分 (% )
理论产糖量 (k g / T )
纤维含量 (% )
C P 6 5一 3 57
】. 8 3
2 7
.
5
2 1
.
7
19
.
2 2
12 2
.
9 3
12
.
16
15 7 6一 17 8
0
.
9 3
2 2
.
0
5
.
8 7
0
.
4 1
2 7
.
9 7
U S 88一 10 17 (F ! )
0
.
86
1 8
.
4
14
.
2 3
8
.
06
37
.
39
19
.
8 3
总 上所述 , 甘蔗 x 斑茅的第 一代杂交种许多性状都表现为双亲的中间型 , 其中偏母
本甘蔗的较多 , 一些性状 只表现 }l一蔗的性状 , 这可能 与 11` 蔗为杂交种提供的染色体较多
以及存在一些显性基 因有关 . 不过仍有少数性状表现为斑茅的性状 , 如株型 、 根带和生
长带的形状以及 57 号毛群的有无 . R u m ke ( 19 34) 曾报道 〔 ’ 9〕 : 与斑茅同属的孟加拉
蔗茅 (.E as ar = .E be gn “ le ns 。 ) 与甘蔗热带种 的杂种 , 出现第 4 颖 , 表现为蔗茅属的性
状 . 本研究与之相符 , 看来蔗茅属的第 4 颖对甘蔗属为 显性 , 具有相对的普遍性 . 至于
其它几个性状是否肯定表现为显性 尚待进一步研究核实 . 建议甘蔗界同行在实践中给予
第 l期 萧凤迥等 : 甘蔗 x 斑茅杂种及其双亲的农艺 、 工艺 、 植物学性状和染色体观察 3
重视和验证 .
从甘蔗育种角度看 , 甘蔗 x 斑茅的第一代杂种 , 农艺性状和工艺性状都明显劣于甘
蔗 , 因此无法在选种时直接利用 , 只能作为基础育种材料或中间亲本 , 通过 回交或其它
手段加以利用 . 从本研究看 , 斑茅的生育期 、 茎皮硬度 、 纤维含量等性状都可遗传给杂
种 , 在育种中可以加以利用 .
甘蔗与斑茅有性杂交的染色体传递方式为 “ n + n ” , 至今 尚未见 “ 2n + n ” 的传递方式报
道 . 后者在甘蔗 x 割手密 (S . sP on tan eu m ) 和甘蔗 x 芒属 (M is ca nt h us ) 的杂交中均 已
发现 〔 8 , ’ 7 , 加〕 , 如果甘蔗与斑茅杂交也能出现 。 Z n + n ” 的染色体传递 , 那么斑茅在甘蔗
育种上的利用效果会更好 , 开发潜力更大 .
参 考 文 献
1 D a n ie l s J a n d B T R o a e h
.
A t a x o n o n i c li s t i n g o f S a a e h a r u m a n d r e la te d g e n e r a
.
S u g a r C a n e
,
S P ir n g s u P P t
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197 8 : 16一 20
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6 M i lle r J n a n d P T P T a i
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I n U s e o f
P la n t I n t r o d u e ti o n s in C u lt i v a r D e v e lo P m e n t
,
P a r t Z
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C SS A Spe e ie l P u b li c a t i o n n o
·
20
,
19 92
,
137 一 14 9
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I n D
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J
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H e i n z
(e d
.
) A n n u a l R e p o
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E
x
pe r i m e
n t S t a t io n o f H a w a ii n s u g a r e a n e P la n t e r
` s A s s o e ia t i o n
.
19 83
,
9
~ 10
8 S r e e n iv a s a n T V e t a l 二 C y r o g e n e t ie s
,
I n D
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J
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H e i n z ( e d
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) S u g a r e a n e lm P r o
v e m e n t t h r o u g h
B r e e d e n g
.
E ls e v ie r
,
N e w Y o r k
.
19 87
,
2 1 1一 2 53
9 T a i p Y p a n d J o M i lle r
.
P h e n o t y p i e e h a r a e t e r is t ic s o f t h e h y b ir d s o f s u g a r c a n e x r e l a t e d
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J
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A S S C T
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(8 ) : 5一 11
10 W
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M a n i p u la ti n g th e g e n t ic b a s e o f s u g a r c a n e
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I n C o沐 r s u e a r I n te rn a ti o n a l S u g a r c a n e
B r e e d in g W o r k s h o P
.
C o pe r s u c a r T e c n o l o g y C e n t
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19 87
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32 1一 33 4
1 1 S r e n iv a s a n T V
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S u g a r e a n e g e n e t ie r e s o u r c e s a c t i v i t ie s i n I n d ia a n d in v i t r o g e rm P l
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-
t i o n
.
I n K
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M
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N a i d u e t a l
.
( e d
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) S u g a r e a n e V a r ie ta l I m P r o
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.
S u g a r c a n e B r e e d i n g I n s t i t u te
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C o im b a t o r e
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19 89
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17 7~ 19 4
12 Ja n a k i一A m m a l E K
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I n te r g e n e ir c h y b r i d s o f S a e c h a r u m
.
J
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G e n e t ic s
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194 1
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X L I ( 2一 3 ) : 2 17一
25 3
13 R a o K 5 5 e t a l
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C y t o g e n e t ie a l s t u d ie s o n e r t a i n S a c h a r u m一 E ir a n t h u s h y b ir d s
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I n d ia n J
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S u g a r
C a n e D e v
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196 3
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7 (4 ) : 2 13~ 2 18
34 云南农业大学学报 第 10 卷
l 4
l 5
l 6
l 7
l 8
l9
20
M e a d e G P
.
Sep n e r一M e a d e C a n e S u ga r Ha n d b o o k ( s t h e d
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)
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J o h o n Wi le y a n d S o n s I n e
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N ew Y o r k
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19 63
A r e n e a xu G
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I n t
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S u g a r J
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193 5
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B u nr e r D M
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C y t o g e n e t ie a n a ly s e s o f s u g a r c a n e r e la t iv e s ( A n d r o Po g o n e a e : S a c h a ir n a e )
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G i l l B 5 a n d C 0 G r a s s l
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P a t h w a y s o f g e n e ti c t r a n s fe r i n i n t e r g e n e ir e h y b ir d s o f s u g a r c a n e
·
S u g a r
C a n e
,
19 86
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2 : l一 6
M o h a n N a n d T V S
r e e n i v a s a n
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D i s t ir b u t io n a n d N u m be
r i n t h e g e n u s E ir a n t h u s
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S u g a re a n e
B r e e d i n g N ew s l e t te r
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) S y g
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H y b ir d s be tw
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S a c h a ru m o if e i n a ru m
,
M i s e a n th u s j
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.
B o ta n ie a l B u lle t i n o f
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(2 ) : 14 7一 160
O b s e r v a it o n s o n t h e A g r o n o m i c
,
M im n g
a n d B o t a n i C a l C h s r a e t e r S a n d t h e
C h r o m o s o m e i n C o m m e r e i a l C a n e
X E
.
A r u n d in a e e u s H y b r id a n d I t s P a r e n t s
x ia o F e n g h u i ’ L i Q i w e i , P
.
Y
.
P
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T a i ,
( 1 F a c u l t y o f A g r ic u l t u r a l S c ie n e e a n d T e c h n o lo g y o f Y A U
,
K u n m i n g 650 20 1 )
(2 S u g a r e a n e I n d u s t r y R e s e a r e h I n s r it u t e
,
L i g h t l n d u s t r y M in i s t r y o f P
.
R
.
C h in a
,
G u a n g z o u )
( 3 U S D A 一A R S S u g a r c a n e F i e ld s ta t io n , C a n a l p o in t , F lo ir d a )
A加 tr a e t T h e P a pe r P r e s e n t s t h e o b s e vr a t io n s o n th e b o t a n ie a l a n d a g r o n o m i e e h a r a e t e r s , B ir x , c o n -
t e n t s o f s u e r o se a n d if b r e i n e a n e
, a n d t h e n u m be r a n d pe orf rm
a n ce o f c h r o m o s o m e s in t h e PM C d u 卜
i n g t h e m e io s is i n t h e h y b ir d o f e o m m e r c i a l c a n e X E
.
a r u n
idn
a e e u s
.
S o m e i d e a s a b o u t t h e e h a r a c te r i n
-
h e ir t a n e
, e h r o m o s o m e t r a n sm i s s io n a n d b r e e d i n g u t i liz a t io n o f d is ta n t h y b ir d o f s u g a r e a n e x
E
.
a r u n d in a e e us a r e ig v e n
·
K e y w o r ds Su g a r c a n e ; rE ia n th u s
.
a r u n
idn
a e e u s : H y b ir d ; C h a r a e t e r ; C h r o m o s o m e