野生割手密种质资源的考察与收集

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摘要：为丰富我国甘蔗（Saccharum L.）育种基因资源库和发掘新型能源植物，对我国野生割手密（Saccharum spontaneum L.）种质资源进行系统的考察与收集具有重大意义。本次考察采用居群采集法，涉及我国7省71县，涵盖了我国野生割手密分布的大部分区域，共收集到33个居群、304份野生割手密材料，并对割手密野生状态下的形态特征、地理分布特点进行了初步调查。结果表明，野生割手密在我国东经101°11′02″～111°02′29″、北纬18°33′47″～34°09′32″、海拔-11～2 155 m范围内都有分布;与其近缘种相比较，割手密生境丰富，野生状态下的形态特征差异明显，具有干旱、湿生环境的良好适应性，株高出现了1～4 m不等的变异，具有丰富的遗传多样性，其研究与利用将有广泛的前景。

关键词：割手密（Saccharum spontaneum L.）;种质资源;考察;收集

中图分类号：S566.1;S502.4 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）02-0377-05

DOI：10.14088/ki.issn 0439-8114.2015.02.030

Investigation and Collection of Wild Germplasm Resources of Saccharum spontaneum

ZHANG Yu1，2，YAN Jia-jun1，BAI Shi-qie1，2，PENG Yan2，DAO Zhi-xue1，ZHANG Jian-bo1，3，

ZHANG Jin1，ZHANG Chang-bing1

（1.Sichuan Grassland Science Academy， Chengdu 611731， China; 2.Department of Grassland， Sichuan Agricultural University， Ya′an 625014， Sichuan， China; 3.Guizhou Grassland Science Institute， Guiyang 550006， China）

Abstract： In order to enrich the wild germplasm resources of sugarcane（Saccharum L.） in China and discover new species of wild plant， investigation and collection of wide germplasm resources of Saccharum spontaneum L. was of very importance. Using the method of populations collection， 304 wild recources， 33 populations of S. spontaneum were collected from 71 counties or cities in seven provinces. The morphological characteristics and distribution characteristic of wild S. spontaneum in detail were investigated. Results showed that wild resources of S. spontaneum were widely distributed in China， mainly in the east longitude of 101°11′02″ to 111°02′29″， north latitude of 18°33′47″ to 34°09′32″， with altitude of -11 to 2 155 m. Compared with its relatives， S. spontaneum had abundant habitats and different shapes in the wild. It had good adaptability under drought and wet environment. Its plant height varied from 1 m to 4 m， with abundant genetic diversity and extensive prospect for further study and application.

Key words： Saccharum spontaneum L.; germplasm resources; investigation; collection

割手密（Saccharum spontaneum L.）又名甜根子草，即甘蔗细茎野生种，是禾本科（Gramineae）甘蔗属（Saccharum L.）多年生草本植物，具有分蘖多、抗逆性强、适应性广等优良特性。是甘蔗属野生种质资源中用于甘蔗杂交育种最早且最有价值的种质资源[1]，早在一个世纪前，Jesweit发现的名为Kassoer的甘蔗即为一个热带种（Saccharum officinartm L.）与割手密的天然杂交种[2]，其对萎缩病与嵌纹病免疫的强大根系便遗传自割手密，该材料的发现为1885～1895年印度尼西亚肆虐的甘蔗萎缩病带来了希望;历史上甘蔗育种在印度尼西亚的爪哇与印度广大地区取得了巨大成就，其原因就与割手密与印度种（Saccharum baraeri Jes.）先后导入热带种后而创造了富有成效的育种方法有关，当时育成了一系列POJ与CO等优良商用品种，并为有性杂交育种创造了许多优良亲本[3];中国海南省甘蔗育种场通过种属间杂交，也获得了一批割手密的优良后代，并在甘蔗育种上起到了重要的作用[4]。割手密因其生物量大、抗逆性强、高光合效率而成为一种新兴的能源植物，进而在近几年受到了广泛关注。常丹[5]的研究发现，与世界公认的能源草柳枝稷（Panicum virgatum L.）和芒（Miscanthus sinensis Anderss.）相比，割手密具有较高的生物质能转化潜力;印度的Chandel等[6]认为，割手密生长速度快、经济投入少，是生产燃料乙醇的理想能源植物，并已经进行了相关研究。

植物种质资源是育种的重要物质基础，世界各国甘蔗界对割手密野生种质资源的收集工作非常重视。印度于1948～1957年便成立名为S.E.S.的割手密考察队，对割手密及其近缘种进行了多次考察与收集，共收集到500多份无性系材料[7]。中国的何顺长等[8]于1982～1993年收集了144份割手密无性系材料;刘洋等[9]于2011年在海南省采集到26份割手密及其他甘蔗属的野生资源。由于割手密植株高大、根系发达，收集无性系的工作量很大，所以前期的收集以一个居群收集一个无性系的方式为主，这样的收集方式降低了收集的难度，但是易遗漏该居群内优良的材料，同时在研究割手密遗传多样性时缺乏该居群的代表性，也无法完成割手密遗传结构的研究，所以局限性比较明显。而利用居群收集的方式能有效地避免以上问题[10]，但目前采用居群收集法收集割手密资源的报道仅见常丹等[11]对四川省种质资源的收集，而这种收集方法已经广泛运用在割手密近缘种斑茅（Saccharum arundinaceum Retz.）[12-14]、芒[15]、五节芒[Miscanthus floridulu（Labnll.）Warb.][16]等物种上。为此，在前期工作的基础上，本课题组将割手密资源收集的范围扩大到国内若干个省，初步考察了我国野生割手密的地理分布、形态特征和生态适应性，旨在摸清我国野生割手密的生长状况及地理分布规律;同时利用居群收集法对考察地割手密的种质资源进行了较为系统的收集保存，以期为割手密的开发利用及进一步的研究提供基础材料。

1 材料与方法

1.1 野生割手密种质资源考察路线

主要依据《中国植物志》对我国割手密分布的描述[17]、结合割手密生物学特征确定考察路线，以尽量覆盖野生割手密种质资源的生态分布区域。本次考察收集工作由四川省草原科学研究院能源草课题组主持完成，涉及四川、贵州、陕西、甘肃、广东、广西、海南7个省（自治区）的71个市（县）。考察区以秦岭、淮河以南的大部分热带、亚热带地区为主，同时包括了暖温带地区的陕西、甘肃2个省。具体路线见图1。

1.2 采集方法

严格按照居群采集法[10]进行采集，居群采集点分布如图2。在每个居群取10个单株，单株间隔大于10 m。由于自然条件下野生割手密种子发芽率低，为保障采集材料能成功在资源圃保存，此次采集以割手密无性系为主。操作上将待采集的无性系连根挖出，剪去地上多余的茎节，挂以标签，并在根际四周填满新鲜苔藓，以保湿根系、提高定植后的成活率，捆扎后放于编织袋内。为确保采集的无性系存活，每次采集的时间一般控制在10 d左右。

1.3 材料信息

利用GPS记录收集居群的海拔高度及经纬度信息，记录居群的采集地点、分布区域、优势种、生境等情况，测量每个单株的株高。同时对每一采集点进行照相记录，包括采集地的生境、地形及居群照，单株照等。

1.4 数据处理

用SPSS14.0软件对各居群野生割手密株高的数据进行方差分析（ANOVA），差异显著性运用LSD检验法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 考察与采集地概况

此次考察以秦岭为界，向南考察了陕西、四川、贵州、广西、广东、海南6个省（自治区），向北考察了甘肃省。共覆盖我国7个省（自治区）71个市（县），总行程约13 000 km。共收集到33个居群、304份割手密材料，各居群分布情况见表1。其中陕西省有6个居群，共56份材料;四川省有18个居群，共157份材料，其中四川盆地9个居群，干热河谷9个居群;海南省有6个居群，共61份材料;贵州省、广西壮族自治区、广东省各有1个居群，各10份材料。甘肃省属山地型高原地貌，因其地形复杂、气候干燥、海拔与纬度偏高，此次采集在甘肃省境内未见到割手密野生资源的分布。

2.2 采集地生境及群落组成

考察范围的GPS定位显示，割手密主要分布在东经101°11′02″～111°02′29″，北纬18°33′47″～34°09′32″，分布最北端的是秦岭以北的陕西省周至县，最南端的是海南省崖城县，横跨了6°的纬度。分布的海拔高度从-11～2 155 m，最低点在海南省崖城县，海拔处在海平面以下;最高点在四川省盐源县的大凉山上，具体分布见表1。通过表1可以看出，野生割手密生境多种多样，大多生长在阳光和水分充足的江河两岸、灌丛、田边与丘陵处;也有在高纬度、高海拔处生长的野生材料，如四川省盐源县采集地海拔在2 155 m;尤其是在降雨量极少的沙石地、河漫滩等土壤贫瘠处（如四川省天全县、陕西省留坝县）采集到了抗逆性强的材料，更有甚者发现了生长于绝壁石缝中的野生材料。可见割手密适应性强，能够忍受干旱，可在沙地、岩石缝里生存。

在有割手密自然种群分布的植物群落中还发现有不少优势种，如芦苇（Phragmites communis Trin.）、芒、斑茅、狗尾草[Setaira viridis（L.）Beauv]、地瓜藤（Ficus tikoua Bur.）、狗牙根[Cynodon dactylon（L.）Pers]、白茅[Imperata cylindrical（L.）Beauv]、水花生[Alternanthera philoxeroides（Mart.）Griseb.]、紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum Spreng）、鬼针草（Bidens bipinnata L.）、辣蓼（Polygonum bungeanum Turcz.）等。在河漫滩地、江河两旁与割手密伴生的物种主要有芦苇、芒等;田边、路边荒地、山坡则主要为鬼针草、紫茎泽兰、斑茅、白茅、狗牙根等。其中最常见的群落组成为：割手密+芦苇+水花生、割手密+芒+斑茅+狗尾草、割手密+鬼针草+地瓜藤+草[Humulus scandens（Lour.）Merr.]。