甘蔗種質資源（sugarcane germplasm resources)：廣義上的甘蔗種質資源是：“泛指一切可用於甘蔗育種的植物遺傳資源”，是所有甘蔗屬及其近緣屬種。狹義上通常是指甘蔗屬某一具體物種而言的。
基本介紹
- 中文名：甘蔗種質資源
- 外文名：sugarcane germplasm resources
- 定義類別：植物遺傳資源
定義介紹,能源甘蔗,收集,保存,評價,
定義介紹
甘蔗種質資源（sugarcane germplasm resources)：廣義上的甘蔗種質資源是泛指一切可用於甘蔗育種的植物遺傳資源，是所有甘蔗屬及其近緣屬種，如，甘蔗複合體的蔗茅、斑茅、滇蔗茅、芒、河八王等植物的總和。狹義上的通常是指甘蔗屬某一具體物種而言的，包括栽培種（栽培原種和雜交商業種）、野生種（細莖野生種，大莖野生種）和中間材料（雜交後代）等在內的所有可利用的遺傳資源。
能源甘蔗
快速生長的高光效植物是發展生物能源最理想的作物。甘蔗生長於熱帶、亞熱帶地區，是高效的C4植物，具有較強的光合速度和乾物質積累能力。它的光飽和點比其它作物高，CO2補償點低，呼吸作用少，因此光合作用效率高，能把大量的太陽能轉化成化學能，以碳水化合物的形式貯藏。據測定，甘蔗每立方米葉片每小時吸收CO2為42-49mg，比其它植物如水稻、小麥等高出約1倍以上；大田甘蔗每平方米每周乾重增加50g，也多於水稻和小麥的1倍（陳子云，2003）。能源甘蔗中的蔗糖、果糖和葡萄糖都可轉化為燃料乙醇，並且蔗渣中的纖維也能轉化成乙醇。能源甘蔗的種植和發展不會減少製糖原料，不會減少食糖產量，其原料成本、加工成本和占用的土地都遠遠低於其它作物（譚顯平，2004）。因此，甘蔗不僅是高生物量的植物，而且還是最佳的能源植物。
能源甘蔗的選育種始於1997年，美國植物生理學家Alexander利用甘蔗和熱帶能源草本植物進行雜交育種。它的生物產量比糖料甘蔗高1倍左右，乙醇發酵量高達23-26t/(年.hm)（Alexander AG.,1997）。能源甘蔗的糖份含量雖然與蔗糖的差不多，但由於能源甘蔗主要用於生產燃料乙醇，其蔗莖中的蔗糖、果糖和葡萄糖都可通過發酵轉化成乙醇；且能源甘蔗的蔗莖產量遠高於糖蔗，故其單位面積土地上的可發酵糖產量不僅遠遠高於其它乙醇原料作物，而且也遠高於糖蔗和水果型甘蔗（何炎森，2005）。因此，收集和評價能源甘蔗的種質資源有著很大的套用前景。粗生、高產、耐旱、宿根性強、省工等應是能源蔗應具備的特性（陳子云，2003）。並且目前已有國家開展用廉價的方法試圖從蔗渣的纖維素中提取酒精。因此，在選育能源甘蔗時，以單位面積上獲得最大的能源產出及能源投入產出比為育種目的，在育種上主要強調生物產量高，可燃物質纖維和以生產酒精為目的的可發酵碳水化合物產出高；具體選育能源甘蔗品種時以乾、鮮生物產量和總糖份為育種目的（周會，2003）。
1、國外能源甘蔗發展概況
由於能源資源和地理自然條件等方面的差異，世界各國，如巴西、美國、法國、愛爾蘭、英國等國家在生物能源利用方面的研究各不相同。各國經過幾十年的努力從不同的農作物研究製造酒精作為動力燃料產生的效果也不一樣。到目前為止，巴西在甘蔗能源上的研究及生產套用方面處於國際領先地位。
巴西是利用能源甘蔗生產無水酒精作為汽車燃料最成功的一個國家。上個世紀70年代中期，就投資39.6億美元實施“生物能源計畫”，成立了全國酒精開發署，育成了SP71-6163和SP76-1143等能源甘蔗品種（張華，2002）。目前，巴西不僅是全球最大的食糖生產國和出口國，而且還是全球僅次於美國的第2大酒精生產國，其酒精出口量位居全球第1位。其國內甘蔗用於製糖和酒精的比重大約是45：55。美國1979年制定了“UPR”計畫，開展了高生物量為目標的再生能源甘蔗育種，育成生長期25.9個月、甘蔗產量508t/hm的泰國割手密BC1後代H69-9103和纖維量質量分數27.9%、乾物質量66.6t/hm的L79-1002；80年代中期，印度和美國聯合實施IACRP計畫，育成了纖維質量分數26.85%的高纖維品種IA3132和蔗汁蔗糖分21.65%-22.27%，且可發酵糖高、酒精發酵量達1.2萬L/hm的2個品種EMS145、EMS245（A lexander A G,1997）。
目前，國外已有科研人員在開展高生物量甘蔗種質資源的收集。
2、國內能源甘蔗發展狀況
我國在能源甘蔗研究方面起步較晚，福建農林大學甘蔗研究所在國家“九五”甘蔗育種科技攻關期間，利用甘蔗複合體的遺傳多樣性和高光效特性，通過甘蔗屬種間遠緣雜交，創建高度分離的育種群體，採用先進的光合效能活體早代測定技術、分子標記技術和細胞工程技術與常規育種相結合，以總生物量、總可發酵量為育種目標，創造能源甘蔗新材料，並通過一系列中間試驗和技術經濟指標的評價，最佳化選育能源甘蔗新品種的技術路線。育成了“福農91-4710”、福農“94-0403” 2個能糖兼用甘蔗新品種和6份特異的能源甘蔗育種材料，其生物量高達177-201t/hm，可發酵糖含量達到25.7%-29.2%。近幾年，廣西甘蔗研究所也加大對能源甘蔗的研究力度，並育成了 “能糖兼用”的甘蔗新品種――桂糖22號和桂輻97-18，其中桂輻97-18的最高生物產量達188.1t/hm，可發酵糖量48.92 t/hm。
目前，我國糖能兼用型甘蔗品種的選育和研究力度相對巴西等國家而言相對滯後，相關的研究報導極少。還未開展專門針對能源甘蔗及其近緣種的種質資源進行全面和系統的收集、評價和保存的工作。
收集
主要通過對哥倫比亞國際熱帶農業中心、巴西糖與酒精生產合作中心甘蔗育種站、印度甘蔗研究所、海南、雲南、廣西、廣東、四川、福建等不同生境的甘蔗種質資源進行調查和收集。
保存
1.將收集到的所有種質資源先採用莖尖分生組織進行脫毒培養，使其幼態化，然後通過低溫保存各種質的組培材料。
2.建立種質圃：為了進行性狀考察，在大田按照隨機區組設計種植各種質幼態化的組培苗，2行區，每行定植20株，行長7m，行距1m，3次重複，進行嚴格的田間管理。
評價
除了對能源甘蔗利用價值的最重要的指標是“經濟產量、總含糖量、總生物量和光合能力大小”進行測定，同時還應對能源甘蔗的重要農藝性狀進行調查，進行綜合評價。
1.蔗糖糖分形成相關的一些生理生化指標：
①+1葉片硝酸還原酶活性的測定（體內法）；
②+1葉酸性轉化酶活性的測定，+1葉中性轉化酶活性的測定（參考葉振邦，1987）；
③蔗糖-6-磷酸酶活性的測定（參考葉振邦，1987）；
④澱粉酶活性的測定（參考葉振邦，1987）；
⑤不同時期多酚氧化酶活性的測定（楊麗濤，1990）；
⑥不同時期+3葉可溶性糖含量的測定，不同時期+3葉鞘可溶性糖含量的測定，不同時期+3莖可溶性糖含量的測定（參照《現代植物生理學實驗指南》，1999）；
⑦不同時期的單株乾物質積累的測定（梁海福，2004）；
⑧水溶性蛋白質含量的測定（採用考馬斯亮藍G-250法）；
⑨ATP－酶活性的測定（參照李楊瑞，1987）
2.經濟性狀的測定：
①產量性狀包括：莖長、莖徑、單莖重、有效莖（參照《甘蔗育種學》的方法，1987）；
②蔗莖產量（參照《甘蔗育種學》的方法，1987）；
③蔗莖品質（參照《甘蔗製糖工業分析》的方法）包括了：蔗汁錘度（比重計法）、甘蔗蔗糖分、蔗汁蔗糖分（二次旋光法）、甘蔗纖維分（常壓乾燥法）、蔗汁重力純度、蔗汁還原糖（四甲基藍法）。
3.生物量性狀的測定（參照《甘蔗育種學》方法，1987）：叢有效莖數、株高、莖徑、叢重、地上部鮮重等。
4.光合能力性狀的測定（參照梁海福，2004）：葉片葉面積（葉面積指數法）、淨光合速率、蒸騰速率、氣孔導度、葉綠素含量的測定。
5.抗旱性指標的測定：脯氨酸、細胞膜透性、丙二醛、切葉失水速度、過氧化物酶活性（李楊瑞，1990）。
6.相關農藝性狀：分櫱率、伸長速度、倒伏率等（參照《中國甘蔗品種志》的方法，1980）。
