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甘蔗种质资源

泛指可用于甘蔗育种的植物遗传资源

甘蔗种质资源（sugarcane germplasm resources）：广义上的甘蔗种质资源是：“泛指一切可用于甘蔗育种的植物遗传资源”，是所有甘蔗属及其近缘属种。狭义上通常是指甘蔗属某一具体物种而言的。

定义介绍
甘蔗种质资源（sugarcane germplasm resources）：广义上的甘蔗种质资源是泛指一切可用于甘蔗育种的植物遗传资源，是所有甘蔗属及其近缘属种，如，甘蔗复合体的蔗茅、斑茅、滇蔗茅、芒、河八王等植物的总和。狭义上的通常是指甘蔗属某一具体物种而言的，包括栽培种（栽培原种和杂交商业种）、野生种（细茎野生种，大茎野生种）和中间材料（杂交后代）等在内的所有可利用的遗传资源。
能源甘蔗
快速生长的高光效植物是发展生物能源最理想的作物。甘蔗生长于热带、亚热带地区，是高效的C4植物，具有较强的光合速度和干物质积累能力。它的光饱和点比其它作物高，CO2补偿点低，呼吸作用少，因此光合作用效率高，能把大量的太阳能转化成化学能，以碳水化合物的形式贮藏。据测定，甘蔗每立方米叶片每小时吸收CO2为42-49mg，比其它植物如水稻、小麦等高出约1倍以上；大田甘蔗每平方米每周干重增加50g，也多于水稻和小麦的1倍（陈子云，2003）。能源甘蔗中的蔗糖、果糖和葡萄糖都可转化为燃料乙醇，并且蔗渣中的纤维也能转化成乙醇。能源甘蔗的种植和发展不会减少制糖原料，不会减少食糖产量，其原料成本、加工成本和占用的土地都远远低于其它作物（谭显平，2004）。因此，甘蔗不仅是高生物量的植物，而且还是最佳的能源植物。
能源甘蔗的选育种始于1997年，美国植物生理学家Alexander利用甘蔗和热带能源草本植物进行杂交育种。它的生物产量比糖料甘蔗高1倍左右，乙醇发酵量高达23-26t/(年.hm)（Alexander AG.,1997）。能源甘蔗的糖份含量虽然与蔗糖的差不多，但由于能源甘蔗主要用于生产燃料乙醇，其蔗茎中的蔗糖、果糖和葡萄糖都可通过发酵转化成乙醇；且能源甘蔗的蔗茎产量远高于糖蔗，故其单位面积土地上的可发酵糖产量不仅远远高于其它乙醇原料作物，而且也远高于糖蔗和水果型甘蔗（何炎森，2005）。因此，收集和评价能源甘蔗的种质资源有着很大的应用前景。粗生、高产、耐旱、宿根性强、省工等应是能源蔗应具备的特性（陈子云，2003）。并且目前已有国家开展用廉价的方法试图从蔗渣的纤维素中提取酒精。因此，在选育能源甘蔗时，以单位面积上获得最大的能源产出及能源投入产出比为育种目的，在育种上主要强调生物产量高，可燃物质纤维和以生产酒精为目的的可发酵碳水化合物产出高；具体选育能源甘蔗品种时以干、鲜生物产量和总糖份为育种目的（周会，2003）。
1、国外能源甘蔗发展概况
由于能源资源和地理自然条件等方面的差异，世界各国，如巴西、美国、法国、爱尔兰、英国等国家在生物能源利用方面的研究各不相同。各国经过几十年的努力从不同的农作物研究制造酒精作为动力燃料产生的效果也不一样。到目前为止，巴西在甘蔗能源上的研究及生产应用方面处于国际领先地位。
巴西是利用能源甘蔗生产无水酒精作为汽车燃料最成功的一个国家。上个世纪70年代中期，就投资39.6亿美元实施“生物能源计划”，成立了全国酒精开发署，育成了SP71-6163和SP76-1143等能源甘蔗品种（张华，2002）。目前，巴西不仅是全球最大的食糖生产国和出口国，而且还是全球仅次于美国的第2大酒精生产国，其酒精出口量位居全球第1位。其国内甘蔗用于制糖和酒精的比重大约是45：55。美国1979年制定了“UPR”计划，开展了高生物量为目标的再生能源甘蔗育种，育成生长期25.9个月、甘蔗产量508t/hm的泰国割手密BC1后代H69-9103和纤维量质量分数27.9%、干物质量66.6t/hm的L79-1002；80年代中期，印度和美国联合实施IACRP计划，育成了纤维质量分数26.85%的高纤维品种IA3132和蔗汁蔗糖分21.65%-22.27%，且可发酵糖高、酒精发酵量达1.2万L/hm的2个品种EMS145、EMS245（A lexander A G,1997）。
目前，国外已有科研人员在开展高生物量甘蔗种质资源的收集。
2、国内能源甘蔗发展状况
我国在能源甘蔗研究方面起步较晚，福建农林大学甘蔗研究所在国家“九五”甘蔗育种科技攻关期间，利用甘蔗复合体的遗传多样性和高光效特性，通过甘蔗属种间远缘杂交，创建高度分离的育种群体，采用先进的光合效能活体早代测定技术、分子标记技术和细胞工程技术与常规育种相结合，以总生物量、总可发酵量为育种目标，创造能源甘蔗新材料，并通过一系列中间试验和技术经济指标的评价，优化选育能源甘蔗新品种的技术路线。育成了“福农91-4710”、福农“94-0403” 2个能糖兼用甘蔗新品种和6份特异的能源甘蔗育种材料，其生物量高达177-201t/hm，可发酵糖含量达到25.7%-29.2%。近几年，广西甘蔗研究所也加大对能源甘蔗的研究力度，并育成了 “能糖兼用”的甘蔗新品种――桂糖22号和桂辐97-18，其中桂辐97-18的最高生物产量达188.1t/hm，可发酵糖量48.92 t/hm。
目前，我国糖能兼用型甘蔗品种的选育和研究力度相对巴西等国家而言相对滞后，相关的研究报道极少。还未开展专门针对能源甘蔗及其近缘种的种质资源进行全面和系统的收集、评价和保存的工作。
收集
主要通过对哥伦比亚国际热带农业中心、巴西糖与酒精生产合作中心甘蔗育种站、印度甘蔗研究所、海南、云南、广西、广东、四川、福建等不同生境的甘蔗种质资源进行调查和收集。
保存
1.将收集到的所有种质资源先采用茎尖分生组织进行脱毒培养，使其幼态化，然后通过低温保存各种质的组培材料。
2.建立种质圃：为了进行性状考察，在大田按照随机区组设计种植各种质幼态化的组培苗，2行区，每行定植20株，行长7m，行距1m，3次重复，进行严格的田间管理。
评价
除了对能源甘蔗利用价值的最重要的指标是“经济产量、总含糖量、总生物量和光合能力大小”进行测定，同时还应对能源甘蔗的重要农艺性状进行调查，进行综合评价。
1.蔗糖糖分形成相关的一些生理生化指标：
①+1叶片硝酸还原酶活性的测定（体内法）；
②+1叶酸性转化酶活性的测定，+1叶中性转化酶活性的测定（参考叶振邦，1987）；
③蔗糖-6-磷酸酶活性的测定（参考叶振邦，1987）；
④淀粉酶活性的测定（参考叶振邦，1987）；
⑤不同时期多酚氧化酶活性的测定（杨丽涛，1990）；
⑥不同时期+3叶可溶性糖含量的测定，不同时期+3叶鞘可溶性糖含量的测定，不同时期+3茎可溶性糖含量的测定（参照《现代植物生理学实验指南》，1999）；
⑦不同时期的单株干物质积累的测定（梁海福，2004）；
⑧水溶性蛋白质含量的测定（采用考马斯亮蓝G-250法）；
⑨ATP－酶活性的测定（参照李杨瑞，1987）
2.经济性状的测定：
①产量性状包括：茎长、茎径、单茎重、有效茎（参照《甘蔗育种学》的方法，1987）；
②蔗茎产量（参照《甘蔗育种学》的方法，1987）；
③蔗茎品质（参照《甘蔗制糖工业分析》的方法）包括了：蔗汁锤度（比重计法）、甘蔗蔗糖分、蔗汁蔗糖分（二次旋光法）、甘蔗纤维分（常压干燥法）、蔗汁重力纯度、蔗汁还原糖（四甲基蓝法）。
3.生物量性状的测定（参照《甘蔗育种学》方法，1987）：丛有效茎数、株高、茎径、丛重、地上部鲜重等。
4.光合能力性状的测定（参照梁海福，2004）：叶片叶面积（叶面积指数法）、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶绿素含量的测定。
5.抗旱性指标的测定：脯氨酸、细胞膜透性、丙二醛、切叶失水速度、过氧化物酶活性（李杨瑞，1990）。
6.相关农艺性状：分蘖率、伸长速度、倒伏率等（参照《中国甘蔗品种志》的方法，1980）。
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