甘蔗的根系研究进展

一、研究的最新进展

1. 气象因素空间分布的不均匀性导致作物蒸发蒸腾量（ET0）和作物需水量（ETc）的空间分布不均，进而导致灌溉定额的空间分布差异，其中以降水的影响最明显。全区多年平均日均有效降水量全区相对差异达65%，东兴和百色分别为全区最大值和最小值点，分别为5.37 和1.94 mm/d。滴灌、小管出流、微喷灌和沟灌4 种灌水方式下日均ETc 分别为3.48、3.48、3.59 和3.52 mm/d，北海为全区峰值点，田东为区域性峰值点。全区多年平均灌溉定额在滴灌、小管出流、微喷灌和沟灌灌水方式下分别为135、135、354 和457 mm。不同灌水方式下全区糖料蔗灌溉定额呈现出相同的空间分布规律，即桂林至田东一带为灌溉定额的高值区，田东为全区的峰值点（郭长强等，2016，广西糖料甘蔗需水量和灌溉定额空间变异）。

2. 对目前易倒伏期甘蔗的基本参数匮乏、甘蔗的倒伏动力学机理和相关的数值模拟研究无法顺利开展等问题，采用物理试验和随机抽样的方法，对易倒伏期新台糖22号和柳城03 / 1137号品种甘蔗的几何参数和物理特性参数进行测量，且进行了相关的分析。不同品种甘蔗的物理特性参数存在差异性，柳城03 / 1137号品种甘蔗比新台糖22号的强度大，且相同品种不同甘蔗的个体其物理特性参数差别也较大；分别测定了新台糖22号和柳城03 / 1137 号品种甘蔗的叶片、叶中肋、根须、蔗皮轴向、蔗皮径向、蔗芯轴向、蔗芯径向的拉伸强度和茎秆轴向、径向压缩强度、茎秆轴向、径向剪切强度及茎秆抗弯强度，为开展甘蔗倒伏动力学机理和抗倒伏技术措施的研究提供依据（杨望等，2016，易倒伏期甘蔗基本参数的试验研究）。

3. 甘蔗不同农艺性状的遗传方差比率、加性遗传方差比率和遗传力在不同试验间表现不同。茎径和锤度是遗传方差比率、加性遗传方差比率和遗传力较高的性状；蔗茎产量和蔗糖产量是遗传方差比率、加性遗传方差比率和遗传力较低的性状；有效茎数的遗传方差比率、加性遗传方差比率和遗传力呈中等；株高是遗传方差比率、加性遗传方差比率和遗传力最低的性状。数据进行联合分析时宜选用随机+家系分析方法，通过增加家系信息，可明显提高分析精度；甘蔗主要农艺性状遗传方差比率、加性遗传方差比率和遗传力均受性状和试验的影响；在亲本和后代按不同原则和标准对蔗茎产量和蔗糖产量、茎径和锤度、株高和有效茎数等性状进行选择，可提高选择效率（杨荣仲等，2016，甘蔗家系农艺性状遗传力分析）。

二、根系研究情况

1. 云南省农科院

以5个组合的实生苗为实验材料，采用盆栽方法，实验设置3次重复，营养液培养。90天后，将实验材料移出，根系清洗干净后，将根、茎分开，分别对根系性状、植株性状进行测量。汇总成群体株系为单位根系性状表型数据。分析的根系性状包括: 总根长、根表面积、根平均直径、根体积、根尖数、根分枝数、根交叉数，不同直径范围内根长。

2.广西农业科学院

采用水培系统培养甘蔗幼苗，并于人工气候室在4 ℃下进行低温处理，以25 ℃培养为对照。在处理0、1、3、5、7 d等5个时间点测定根系线粒体的各项生理生化指标。采集不同处理天数甘蔗根系样品分离提取线粒体，进行超微结构观察及生理生化分析。

3.广州甘蔗糖业研究所

以2个主栽甘蔗品种粤糖60号(YT60）和ROC2为实验材料，采用组培方法，先将未出根的组培苗在促根培养基上进行促根，待根长出 0.5 cm 左右时挑选生长一致的组培苗进行试验。试验设置4个不同的培养基 K+浓度，每个浓度重复6次。培养基根据MS培养基配方进行调整，除钾离子外其他养分与MS培养基浓度一致。测定根冠比、钾利用指数。

三、根系研究展望

1.研究甘蔗根系性状与需水量的关系，为广西地区糖料蔗的灌溉行为包括灌溉方式和灌溉定额的选择提供理论指导。

2. 甘蔗基本参数包括地上植株、地下根系两部分，综合进行研究，为开展甘蔗倒伏动力学机理和抗倒伏技术措施的研究提供依据。

3. 结合根系等外在表现性状，分析甘蔗的遗传特征，为亲本评价和有效利用提供参考依据。

四、根系研究方法概述

1. 传统根系研究方法

传统的根系研究方法，大多采用挖掘法、钻土芯、网袋法、分根移位法等，将根系分离出来，通过洗根、扫描的方式进行根系信息的收集。传统方法虽然简单易行、直观性强，但是取样后期需要做的工作较多，如洗根等，且在取样过程中，会因为人工、机械等因素导致根系的损失，降低了实际测量的精度和可靠性，使同一生长作物的全程连续观测无法实现，在一定程度上限制了根系研究的进行。

2. 根系监测系统的优势

恩奈瑟斯根系原位监测系统，是一种破坏性较小、定点原位野外观察细根生长动态状况的方法。利用微根管方法可以在多个时段对根系进行原位重复观测，克服了仅依靠对根系进行物理取样所带来的诸多缺陷。Analysis根系原位监测系统最大优点是对根系的观测研究是非破

坏性的，在不影响根系生长过程的前提下，长期监测某个根系片断或单个根系生长发育的变化趋势；实时追踪记录同一根系的生长、死亡动态和物候等特征，而且省时、省工、省力。