全 文 ：书收稿日期:2013 － 08 － 03 修回日期:2013 － 09 － 30
基金项目:国家自然科学基金(30671329);国家甘蔗产业体系专项资金资助(CAＲS － 20 － 1 － 5)
作者简介:吴嘉云(1982 －)，男，博士研究生．研究方向:甘蔗遗传育种。Email:jiayunng@ 163． com通讯作者林彦铨(1948 －)，男，研究员，博
士生导师．研究方向:甘蔗遗传育种． Email:zwlinyq@ 163． com
甘蔗与斑茅若干杂交后代抗性初步评价
吴嘉云1，2，刘少谋2，邓祖湖1，杨川毓1，廖振阳1，符 成2，黄忠兴2，黄永吉1，林彦铨1，陈如凯1
(1．福建农林大学农业部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室，福建 福州 350002;
2．广州甘蔗糖业研究所，广东 广州 510316 )
摘要:本研究以甘蔗与斑茅杂交后代为材料，利用人工接种花叶病毒和黑穗病菌，人工水分胁迫，初步评价甘蔗和斑茅杂交
后代的抗花叶病、抗黑穗病和抗旱性表现．结果表明:不同的甘蔗与斑茅杂交后代抗黑穗病、抗花叶病和抗旱表现分离．初
步评价出了甘蔗与斑茅杂交后代 BC1YCE01-134 和 YCE01-116，其对花叶病和黑穗病表现“0”感染率且抗旱性生理指标良
好，有望成为供甘蔗育种利用的高抗的抗源亲本．
关键词:甘蔗;斑茅;抗病;抗旱;评价
中图分类号:S326;S332．1 文献标识码:A 文章编号:1671-5470(2013)06-0565-05
Preliminary evaluation for resistance of some progenies from
Saccharum and Erianthus arundinaceus
WU Jia-yun1，2，LIU Shao-mou2，DENG Zu-hu1，YANG Chuan-yu1，LIAO Zhen-yang1，FU Cheng2，
HUANG Zhong-xing2，HUANG Yong-ji1，LIN Yan-quan1，CHEN Ｒu-kai1
(1． Key Laboratory of Sugarcane Biology and Genetic Breeding，Ministry of Agriculture，Fujian Agriculture
and Forestry University，Fuzhou，Fujian 350002，China;2． Guangzhou Ｒesearch Institute
for Sugarcane Industry，Guangzhou，Guangdong 510316，China)
Abstract:Some progenies from Saccharum and Erianthus arundinaceus were preliminaryly evaluated for resistance to smut，SCMV
and drought through artificial inoculation of smut and SCMV，as well as drought stress． The results showed that performance of re-
sistance to smut，SCMV and drought segregated in different progenies from Saccharum and Erianthus arundinaceus． YCE01-134 and
YCE01-116 (BC1 of Saccharum and Erianthus arundinaceus)were screened in preliminary evaluation of resistance，whose infection
rate of smut and SCMV was zero and physiological indexes of drought resistance were good． They would be high resistant parents for
utilization of germplasm resource of Erianthus arundinaceus in sugarcane breeding program．
Key words:sugarcane;Erianthus arundinaceus;disease-resistance;drought-resistance;evaluation
抗性育种是甘蔗育种的重要方向，野生种质是抗逆性的来源． 斑茅［Erianthus arundinaceus (Ｒetz．)
Jeswiet］作为甘蔗近缘属植物，具有高抗逆性、强宿根性和适应性等优异性状［1］．一直是甘蔗育种者所青睐
的野生种质之一，育种者希望通过基因渗透的方式将斑茅的抗逆特性转育到甘蔗中，育成具有高产高糖抗
逆强宿根的甘蔗新品种．斑茅在甘蔗育种的利用可以追溯到 1985 年，由于 F1 花粉不育，较长一段时间停
留在 F1，直至 2001 年才有新进展，陆续得到斑茅的回交后代
［2］．育种家们通过对斑茅回交后代经济性状
不断评价筛选［3，4］，获得一些经济性状不断“高贵化”的材料，但是种质抗性评价工作相对落后．甘蔗品种
的抗花叶病、抗黑穗病和抗旱性是我国最为重要的抗逆指标．因此，对创新的甘蔗和斑茅的杂交后代种质
进行抗病性和抗旱性评价，可以提高斑茅抗源利用效率．筛选高抗逆性的抗源材料，为选育含斑茅血缘的
品种奠定基础．
国内外对甘蔗和斑茅杂交后代包括抗病和抗旱的种质评价工作进展缓慢，鲜有报道．本研究对不同世
代的甘蔗与斑茅杂交后代种质的抗性进行初步鉴定评价，以获得不同世代甘蔗和斑茅杂交后代对花叶病
和黑穗病的抗性，并使用模糊隶属函数对其进行抗旱性评价，为进一步的斑茅抗源亲本利用提供依据．
DOI:10.13323/j.cnki.j.fafu(nat.sci.).2013.06.013
1 材料方法
1．1 抗性评价试验材料
所有甘蔗和斑茅杂交后代无性系均来自广州甘蔗糖业研究所海南甘蔗育种场，并保育在福建农林大
学甘蔗综合研究所资源圃．
表 1 参试材料及评价1)
Table 1 Involved materials and evaluation information
杂交世代 材料 母本 父本
抗黑穗
病评价
抗花叶
病评价
抗旱性
评价
－ “ＲOC”22* － － √ √ √
F1 YCE96-40 Badila* 海南 92-77 √ √ √
F1 YCE96-66 Badila* 海南 92-105 √ √ √
BC1 YCE01-116 YCE96-40 CP84-1198* √ √ √
BC1 YCE01-134 YCE96-40 CP84-1198* √ √ √
BC1 YCE01-36 YCE96-40 CP84-1198* √ √ √
BC1 YCE01-69 YCE96-66 CP84-1198* √ √ √
BC2 YCE03-06 YCE01-116 内江 57-416* √ √ √
BC2 YCE03-249 YCE01-69 粤农 73-204* √ √ √
BC2 YCE05-179 “ＲOC”20 YCE01-134 √ √ √
BC3 YCE07-42 YCE05-179 “ＲOC”25* ○ ○ √
BC3 YCE06-140 YCE03-218 “ＲOC”10* √ ○ ○
1)“ －”代表不属于甘蔗与斑茅的杂交世代;“√”代表有参与该部分试验;“○”代表不参与该部分试验;“* ”代表不含斑茅血缘的甘蔗
栽培种．
1．2 方法
1．2．1 抗黑穗病评价方法 甘蔗黑穗病孢子用自来水(加少量吐温 20 作为表面活化剂)调配成孢子浓度
约为 5 × 106 cfu·mL －1的悬浮液，在显微镜(60 ×)下观察，一个视野约有 40 个孢子，且孢子活力 ＞ 80% ．
将种茎置于孢子悬浮液 10 min，于 25 － 28 ℃的条件下保湿 24 h ± 2 h，促进孢子萌发并侵入蔗芽．保湿结
束后，种植于田间，常规管理．本试验于福建农林大学甘蔗综合研究所试验田进行． 试验采用随机区组设
计，单行区，行长 4．0 m，行距 1．2 m，设 2 个重复，每小区每品种 50 个芽．苗长齐后，调查基本苗数;分蘖基
本结束后，调查总茎蘖数;待第 1 个黑穗病鞭子长出后，每隔 14 d调查 1 次新长出的鞭子数，直到 10 月底
为止．
1．2．2 抗花叶病评价方法 在春季气温回升至 20 ± 2 ℃，采集带有甘蔗花叶病的病叶，用剪刀把叶片剪
碎，于研钵中，加接种用缓冲液［0．01 mol·L －1 PBS (pH 8．0)1000 mL，Na2SO3 1．0 g］和石英砂进行研磨，
经过 3 － 5 min研磨，双层纱布过滤榨汁，滤液即为带有病毒的接种物．采用涂抹接种法，对带有 2 － 4 片完
全展开叶的甘蔗小苗进行接种，方法是:洒少量石英砂于甘蔗植株心叶基部，以拇指和食指在接种物中沾
湿，在心叶外侧紧捏心叶基部，加压轻轻搓 2 － 3 次，至擦伤叶表皮，毎小区接种全部株数(包括分蘖) ，接
种共进行 3 次，每次间隔 6 d．接种在潮湿天气或阴天为佳，若是晴天，则在傍晚进行，且保持土壤湿润．待
接种的甘蔗小苗应是无花叶或嵌纹症状．从发病开始累计感染株数，每隔 15 d调查 1 次，直到发病基本稳
定为止．
1．2．3 抗旱性评价方法 试验设计与测定参数:采用盆栽土培方式，每个盆钵装土 23 kg，每盆种植 2 株
对照材料“ＲOC”22 和甘蔗与斑茅杂交后代无性系材料．于 2012 年 4 月种植于福建农林大学甘蔗综合研
究所大棚进行常规管理．于 7 月 15 日将材料分成 2 组，其中一组继续正常供水，另一组停止供水，并取样
进行抗旱指标测定． 12 d后(7 月 27 日) ，当断水组甘蔗叶片中度缺水症状(叶片整天处于卷缩状态部分叶
尖开始枯萎时) ，采样进行抗旱指标测定，每组数据 3 次重复．过氧化氢酶(catalase，CAT)活性测定参照章
骏德方法测定［5］;过氧化物酶(peroxidase，POD)活性的测定采用愈创木酚氧化法［6］，叶绿素含量采用丙
酮浸提法［7］．丙二醛(malonyldialdehyde，MDA)含量采用硫代巴比妥酸法测定［8］．
抗旱指标数据处理:VCK = FCK /PCK，VD = FD /PD，VＲ = VD /VCK，ＲI = VＲS /VＲCK． FCK指正常浇水对照在胁
迫组出现中度缺水胁迫时(即 7 月 27 日时，以下同)的指标值，PCK指正常浇水对照在 7 月 15 日时的指标
·665· 福建农林大学学报(自然科学版) 第 42 卷
值． FD 指胁迫组出现中度胁迫后的指标值，PD 指胁迫组干旱胁迫前的指标值． VCK指正常浇水对照各个抗
旱指标相对系数，VD 指胁迫组中度干旱胁迫下各个抗旱指标的相对系数，VＲ 是指无性系抗旱指标的相对
值． VＲS和 VＲCK分别指同一盆栽的试验材料和对照“ＲOC”22 抗旱指标的相对值． ＲI 是指每个无性系与
“ＲOC”22 各个抗旱指标的相对值比较得到的相对抗旱指数．斑茅与甘蔗杂交后代抗旱性的综合评价采用
模糊数学中的隶属函数法，所有试验数据应用 Microsoft Excel 2010 和 DPS V3．01 完成．
隶属函数 =(Xi － Xmin)/(Xmax － Xmin)
式中，Xi 为指标测定值，Xmax、Xmin为某一指标的最大、最小值．如果某一指标与抗旱性成负相关，则采
用反隶属函数．反隶属函数 = 1 －(Xi － Xmin)/(Xmax － Xmin)
2 结果与分析
2．1 斑茅与甘蔗杂交后代抗花叶病和黑穗病评价
实验结果如表 2，黑穗病人工接种试验中，甘蔗与斑茅的后代 YEC96-40、YCE01-116、YCE01-134、
YEC01-36 和 YEC05-179 均未感染黑穗病，而“ＲOC”22、YCE96-66、YCE01-69、YCE03-06 、YCE03-249 和
YCE06-140 均感染黑穗病，其中 YCE03-06 和 YCE03-249 发病丛感染率达到 38．89%和 39．13%;花叶病人
工接种试验中，甘蔗与斑茅的后代 YCE96-66、YCE01-116、YCE01-134、YCE01-69、YCE03-06 和 YCE05-179
均未感染花叶病，YCE96-40 和 YCE01-36 花叶病发病率达到 22．22%和 25．58% ．参试的 10 个甘蔗与斑茅
的杂交后代无性系中，BC1 YCE01-116、YCE01-134、BC2 YEC05-179 既未感染黑穗病也未感染花叶病．
表 2 甘蔗和斑茅杂交后代黑穗病和花叶病侵染感染率
Table 2 Infection rate of smut and SCMV in progenies from Saccharum and Erianthus arundinaceus
杂交世代 材料
黑穗病丛感染率
%
黑穗病株感染率
%
花叶病感染率
%
－ “ＲOC”22 19．44 11．29 3．23
F1 YCE96-40 0 0 22．22
F1 YCE96-66 2．44 0．76 0
BC1 YCE01-116 0 0 0
BC1 YCE01-134 0 0 0
BC1 YCE01-36 0 0 25．58
BC1 YCE01-69 9．68 3．85 0
BC2 YCE03-06 38．89 14．58 0
BC2 YCE03-249 39．13 23．68 7．89
BC2 YCE05-179 0 0 0
BC3 YCE06-140 4．00 4．55 －
2．2 甘蔗与斑茅杂交后代抗旱评价
统计分析采用 Duncan新复极差法，依据甘蔗与斑茅杂交后代在干旱胁迫下的生理指标进行多重比较
(图 1)． YCE01-134 在 CAT和 POD相对系数分析中，显著高于对照品种“ＲOC”22，MDA 的含量低于对照
品种“ＲOC”22，并达到极显著水平，这表明 YCE01-134 与目前生产上大规模种植品种“ＲOC”22 相比较，
具有较好的抗旱性，利用模糊数学隶属函数法对甘蔗与斑茅杂交后代进行综合评价排名(表 3) ，F1
YCE96-40 和 YCE96-66 分别位于第 4 和 9 位，BC1 YCE01-116、YCE01-134、YCE01-36、YCE01-69 分别位于
第 2、1、3、10 位，BC2 YCE03-06、YCE03-249、YCE05-179 分别位于第 5、6、8 位，BC3 YCE07-42 位于第 7 位．
BC1 出现抗旱性的分离，YCE01-116、YCE01-134 和 YCE01-36，排名为前 3 位，YCE01-69 为第 10 位，甘蔗
与斑茅杂交 BC1 抗旱性差异最大．
3 讨论
3．1 抗逆性亲本的发掘利用
斑茅或其与甘蔗杂交后代对多种病害表现高抗或免疫，如对花叶病表现为免疫［9］，对赤腐病［10，11］、黑
穗病表现高抗［9］．花叶病是影响甘蔗产量质量的重要病害之一［12］，本试验部分甘蔗和斑茅杂交后代高抗
花叶病或免疫，特别是 YCE96-66 的感染率为“0”，由于其母本是热带原种 Badila对花叶病表现高感，因而
·765·第 6 期 吴嘉云等:甘蔗与斑茅若干杂交后代抗性初步评价
YCE96-66 的抗花叶病的基因应是来源于斑茅．
小写字母表示 P ＜ 0．05，大写字母表示 P ＜ 0．01．
图 1 甘蔗与斑茅杂交后代干旱胁迫下生理指标多重比较分析
Fig． 1 LSD Duncan analysis of physiological indexes of the drought stress for progenies from Saccharum and Erianthus arundinaceus
表 3 甘蔗与斑茅杂交后代相对抗旱指数的模糊隶属函数值分析1)
Table 3 Evaluation of the relative drought-resistance index by fuzzy membership function value analysis
杂交世代 材料 Ｒ(1) Ｒ(2) Ｒ(3) Ｒ(4) S(1) 排名
F1 YCE96-40 0．0000 0．6434 0．5474 0．4301 0．4052 4
F1 YCE96-66 0．0428 0．0000 0．4868 0．0838 0．1534 9
BC1 YCE01-36 0．1150 0．1950 1．0000 0．6456 0．4889 3
BC1 YCE01-69 0．0876 0．1198 0．1552 0．0695 0．1080 10
BC1 YCE01-116 1．0000 0．0579 0．5393 0．4149 0．5030 2
BC1 YCE01-134 0．4746 0．5810 0．9922 0．4241 0．6180 1
BC2 YCE03-06 0．0511 0．1364 0．3387 1．0000 0．3815 5
BC2 YCE03-249 0．1484 0．5248 0．4363 0．2564 0．3414 6
BC2 YCE05-179 0．1108 1．0000 0．0000 0．0000 0．2777 8
BC3 YCE07-42 0．2380 0．5223 0．4166 0．0303 0．3018 7
1)表中 Ｒ(1)、Ｒ(2)、Ｒ(3)、Ｒ(4)分别代表 CAT、POD、MDA、叶绿素，S(1)代表隶属函数平均值．
本试验初步评价出黑穗病“0”感染的几个甘蔗和斑茅杂交后代的无性系，说明甘蔗和斑茅杂交后代
对甘蔗的黑穗病菌具强的抗性，杨李和曾对云南甘蔗与斑茅杂交后代 7 份材料进行黑穗病抗性鉴定，结果
表明斑茅杂交后代对黑穗病的抗性较强，7 份材料有 6 份达到 1 级高抗，1 份材料达到 3 级抗性［13］．这些
·865· 福建农林大学学报(自然科学版) 第 42 卷
结果表明斑茅在抗黑穗病上有良好的表现，但是斑茅对甘蔗黑穗病的抗源种质没有得到很好的发掘，所以
育种者很有必要对现有甘蔗和斑茅杂交的后代对黑穗病抗性进行系统的鉴定，发掘高抗黑穗病亲本．
3．2 抗旱评价的盆栽试验设计
传统的抗旱评价盆栽试验设计，一般对照品种单独种植一盆，本试验在设计上使用的是每个盆栽都种
植有对照种，这样参试无性系就能和对照种进行比较，得出相对的抗旱系数，比传统对照种独立盆栽设计
更合理．每个试验材料单独种植，同时断水的设计，往往试验结果与生产实际有较大差异，因为对于早生快
发的试验材料，生物量大、单位时间耗水量大，当盆栽断水后，更易表现出干旱性状，更快达到水分临界期，
表现出较差的生理生化指标，常得出生长快的无性系抗旱性差的结论，而大田生产结果，生长快的材料往
往由于根系强大，会表现更为抗旱．所以本试验在设计上采用每盆都种植有对照种的方法，可有效地消除
植株生物量不同的影响，让对照与试验材料在一致的土壤水分条件下竞争，得到的结果更合理．
3．3 甘蔗与斑茅 BC1 抗性高度分离与染色体遗传
本试验甘蔗与斑茅 BC1 表现为抗性高度分离，这与陈勇生对甘蔗和斑茅杂交后代生理性状差异研究
结果相似［14］．甘蔗与斑茅 F1 传递到 BC1 的染色体遗传方式是 2n + n 的遗传方式
［15，16］，2n 来自甘蔗与斑
茅杂交 F1，2n配子的组成尚未有明确的报道，含有斑茅染色体的 2n配子可能是导致 BC1 抗性表现高度分
离的主要原因之一．
4 结论
本研究通过人工接种花叶病毒和黑穗病菌及盆栽的干旱胁迫方式对甘蔗和斑茅杂交后代的几个无性
系进行抗病性及抗旱性评价，结果表明不同的甘蔗与斑茅杂交后代黑穗病抗性、花叶病抗性和抗旱性表现
分离．评价出了 BC1 的 2 个无性系 YCE01-134 和 YCE01-116，其对花叶病和黑穗病表现“0”感染率并在抗
性生理指标分析中表现突出．建议对这 2 个无性系进行深入研究．
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(责任编辑:吴显达)
·965·第 6 期 吴嘉云等:甘蔗与斑茅若干杂交后代抗性初步评价