蔗茎机械强度精准评价及机制解析

作者：沈银娟; 马富民; 王茂瑶; 李欣茹; 张木清; 黄江锋

来源：热带作物学报, 2022, 43(01): 207-215.

• 甘蔗
• 茎秆机械强度
• 穿刺力
• 折断力
• 评价体系

倒伏是限制我国糖料蔗生产的核心问题之一。茎秆机械强度是决定蔗茎抗倒伏性能的重要性状,由于缺乏精准评价甘蔗机械强度的有效方法,甘蔗抗倒伏研究进展严重受阻。本研究针对甘蔗倒伏、折断的问题,分别建立一套基于穿刺力和折断力的蔗茎力学表型测定方法,对117份甘蔗品系蔗茎机械强度精准评价,并对茎秆抗倒伏差异品种(‘桂糖42号’和‘柳城05-136号’)的茎秆生物学特性和细胞壁成分进行分析,探究蔗茎机械强度形成的生物学机制。结果显示:(1)各力学参数在不同试验小区间呈极显著正相关关系(P<0.001),茎秆力学性状测定对甘蔗自然群体茎秆的评价具有可靠性与准确性;(2)甘蔗成熟节间的穿刺力与未成熟节间的折断力呈极显著正相关(P<0.001),暗示成熟节间与柔嫩节间力学性状存在内在联系;(3)‘桂糖42号’蔗茎穿刺力显著高于‘柳城05-136号’,尤其中部节间差异达最大化,但二者茎髓穿刺力无显著差异,表明蔗茎穿刺力大小取决于茎皮组织,与髓无关;(4)分析茎皮组织细胞壁成分,发现‘桂糖42号’的纤维素、半纤维素和木质素含量均显著高于‘柳城05-136号’,其中纤维素含量与穿刺力呈极显著正相关(r=0.925,P<0.001),半纤维素和木质素与穿刺力无显著相关性,表明茎皮纤维素含量是决定茎秆机械强度的内在因素。因此,本研究针对甘蔗生产中"茎倒"和"茎折"的生物学问题,在建立蔗茎机械强度精准评价体系的基础上,初步探究了甘蔗不同品种、节间茎秆机械强度的变化规律,并揭示了其内在决定机制。该研究方法及结果可为甘蔗抗倒伏优良品种选育提供参考。

• 单位
  亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室; 广西大学