《BMC Plant Biology》：Identification of promising sweet sorghum advanced lines for bioenergy production under Mediterranean conditions
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本研究为筛选适用于地中海气候的生物能源用甜高粱优良品系，针对“Erdurmus”（甜高粱）与“Ogretmenoglu”（粒用高粱）杂交衍生的重组自交系（RIL）群体，在2021-2022年生长季进行了表型评估。研究鉴定了包括株高（PH）、茎秆直径（SD）、鲜生物量产量（FBY）、茎秆产量（SY）、糖度（Brix, BX）和汁液含量（JC）在内的关键性状遗传变异，并计算了其遗传力。通过主成分与聚类分析，揭示了品系在生物量与糖分生产能力上的差异，并成功筛选出Srg174、Srg334、Srg351等多项性状优于对照品种的优异品系。这些品系为在地中海条件下培育高产、可持续的生物能源高粱品种提供了宝贵的遗传材料。
随着全球对可再生能源需求的日益增长，寻找可持续、高效的生物能源作物已成为农业和能源领域的研究热点。甜高粱（Sorghum bicolor L. Moench）因其生长迅速、生物产量高且茎秆中富含可发酵糖，被视为一种极具潜力的生物能源原料作物。然而，作物的生产性能高度依赖于其生长环境，在特定的气候区域（如地中海气候区）筛选和培育表现优异的品种，是推动甜高粱商业化、实现可持续生物能源生产的关键。目前，针对地中海条件下甜高粱的专用优良遗传资源筛选和系统性评估研究仍有待深入。为此，研究人员开展了一项旨在从遗传群体中鉴定出在地中海条件下具有更高生物能源生产潜力的甜高粱优良品系的研究。
本研究发表在《BMC Plant Biology》。研究人员为开展此项研究，主要应用了以下几个关键技术方法：首先，构建了由甜高粱亲本“Erdurmus”与粒用高粱亲本“Ogretmenoglu”杂交衍生的重组自交系（RIL）群体作为遗传材料。其次，在2021年和2022年的生长季，于地中海田间条件下，对该RIL群体中的24个基因型（品系）进行了田间试验评估。核心的评估技术包括对关键生物能源相关性状的测量，具体有：株高（PH）、茎秆直径（SD）、鲜生物量产量（FBY）、茎秆产量（SY）、茎秆汁液的糖度（Brix, BX）以及植株汁液含量（JC）。最后，利用这些表型数据进行了遗传力估算、性状间相关性分析、主成分分析（PCA）和聚类分析，以综合评估品系的性能并进行分类筛选。
结果
基因型变异与遗传力
评估的24个基因型在所有测量的生物能源相关性状上均存在显著的基因型差异。这些性状的遗传力估计值范围较广，从汁液含量（JC）的0.17到株高（PH）的0.91。其中，株高（PH）和糖度（BX）表现出很高的遗传力值，表明这些性状受强烈的遗传效应控制。
性状相关性
相关性分析揭示了多个性状之间存在显著的正相关关系。株高（PH）与鲜生物量产量（FBY）以及茎秆产量（SY）均呈正相关。这表明，在育种中选择较高的植株可能同时有益于生物量产量的提升。
多变量分析与基因型分类
通过主成分分析和聚类分析，研究人员能够对基因型进行基于性状的综合分类。这些分析成功地区分出了具有更高生物量和糖分生产潜力的基因型组群，揭示了不同品系在性状组合上的明显差异。
优良品系鉴定
与对照品种相比，数个品系在一个或多个生物能源相关性状上表现更优。其中，品系Srg174、Srg334和Srg351在本研究的地中海条件下表现尤为突出。
结论与讨论
本研究的结论指出，从“Erdurmus”和“Ogretmenoglu”杂交衍生出的重组自交系群体中，成功鉴定出了多个在地中海田间条件下具有优异生物能源潜力的甜高粱品系。研究证实了关键性状（如株高和糖度）存在广泛的遗传变异和较高的遗传力，为通过育种进行遗传改良奠定了坚实基础。性状间的正相关关系（如PH与FBY、SY）提示，在育种项目中可以对这些性状进行协同选择以提高整体表现。通过多变量分析方法筛选出的优异品系，特别是Srg174、Srg334和Srg351，其综合表现优于对照品种，证明了该筛选策略的有效性。
这项研究的意义在于，它不仅为在地中海气候区开展甜高粱生物能源生产提供了可直接利用的优良遗传材料（Srg174, Srg334, Srg351等），而且建立了一套结合多性状评估与多变量分析的品系筛选流程。这些品系可用于进一步培育高产、适应地中海环境的高性能甜高粱品种，从而推动该地区可持续生物能源生产系统的发展。此外，该研究也为其他生物能源作物的区域性品种选育提供了可借鉴的评价框架和方法学参考。总之，该工作通过连接遗传资源筛选与特定环境适应性的育种目标，为甜高粱作为可再生生物能源作物的商业化应用贡献了关键的科研进展。
