摘要
倒伏是限制甘蔗产量的重要因素，与茎秆机械强度具有一定联系。本研究针对茎秆倒伏是限制我国糖料蔗产量的实际问题，开展甘蔗茎杆机械强度精准评价和机制解析的研究，旨在为甘蔗抗倒伏品种培育提供参考。 本研究首先以2019年117份甘蔗种质为供试材料，对材料进行力学性状测定，结果表明中部节间的穿刺力和幼嫩节间的折断力相关性为极显著正相关（p＜0.001），各力学参数在不同试验小区之间亦呈现极显著正相关关系（p＜0.001），方法可实现甘蔗茎秆机械强度的精准评价。在此基础上，收集2019年、2020年一共721份甘蔗种质群体茎秆力学性状，结合近红外光谱技术（NIRS）建模策略进行校准，通过校正、内部交叉验证和外部验证生成了较高相对分析误差（RPD）和定标系数（R2）的方程，特别是穿刺力方程，RPD高达17.7，R2达到1.0。所有方程的预测值和真实值展现出色的线性相关关系，具有良好的预测性能。利用2021年收集的300份材料茎秆穿刺力对所生成的穿刺力方程进行验证，结果表明茎秆穿刺力实测值与方程预测值呈现显著相关性。总体来说，所生成的穿刺力、折断力方程可实现甘蔗茎秆机械强度高通量分析。其次，将建立的方法应用于甘蔗种质群体评价中，发现群体材料茎秆机械强度变异幅度大，相同品系的材料在不同试验小区之间茎秆机械强度相关性显著，进一步筛选出茎秆机械强度极端差异材料。结合抗倒伏指数对材料进行茎秆抗倒伏性评价，发现茎秆机械强度与甘蔗茎秆抗倒伏性具有一定的内在联系。 最后，对茎秆机械强度极端差异材料、抗倒伏性差异材料（桂糖42号和柳城05-136）进行力学精细分析，结果表明茎秆机械强度差异大小与茎皮组织相关，与茎髓无关，不同品种茎皮组织的机械强度大小是甘蔗茎秆抗倒伏性的影响因素之一；细胞学水平上分析发现，甘蔗茎秆机械强度高的品系细胞壁主要成分（纤维素、半纤维素和木质素）含量相对较高，其中，纤维素含量和茎秆机械强度的相关性表现出极显著相关（相关系数r达0.9以上）。进一步研究发现茎秆机械强度极高材料纤维素结晶度、聚合度亦较高，结晶度、聚合度同茎秆机械强度均具有显著相关性，研究初步揭示了甘蔗茎秆机械强度内在机制。 综上所述，本研究首次开展甘蔗茎秆机械强度精准评价及建立相应高通量分析方法，并将其应用于甘蔗种质群体的评价中。通过对甘蔗茎秆力学精细分析与细胞学分析，初步解析甘蔗茎秆机械强度的内在影响机制，研究为甘蔗抗倒伏品种的培育提供理论与技术支撑。
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