本发明涉及甘蔗育种相关，具体为一种基于光合能力的高光效甘蔗品种早期快速筛选方法。
背景技术：
1、甘蔗是重要的糖料作物，占据食糖来源的90%。高光效是甘蔗高产与高糖两个关键经济性状形成的基础，综合考虑甘蔗产区多年光合有效辐射分布背景，通过光合效率与光合面积计算光合能力，与收获期估算的产糖能力建立回归模型，进而在甘蔗生长前中期利用光合能力反演不同甘蔗品种的产糖能力，实现早期快速的筛选高光效甘蔗品种，相较于传统的采收期产量测定与化学分析，能够缩短从大量杂交实生苗中筛选优质高产甘蔗品种的时间，大幅度降低育种成本，对于高产、高糖甘蔗新品种选育具有重要意义。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种基于光合能力的高光效甘蔗品种早期快速筛选方法，该方法通过在甘蔗生长前中期对不同甘蔗品种光合效率与光合面积的快速无损检测，计算光合能力并反演其产糖能力，实现高光效甘蔗新品种的早期快速筛选评价。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于光合能力的高光效甘蔗品种早期快速筛选方法，包括以下步骤：
3、（1）单叶光合潜力计算：于上午6:00~12:00采用叶绿素荧光仪测定供试甘蔗拔节初期（9~11片真叶）功能叶片（上部第一片全展叶）中上部叶位不同光强下光合电子流（ j）并绘制光响应曲线，根据拟合曲线分别求取不同光合有效辐射范围内 j的积分面积作为不同光强下单叶光合潜力 jp。
4、（2）光合有效辐射分布确定：利用农田小气候监测系统获取的分钟数据集，分别计算过去5年中不同光强范围内 par的占比（ ppty）。
5、（3）光合面积测定：测量不同甘蔗品种功能叶片的叶长（ l）和叶宽（ w），并用手持式激光叶面积仪测定叶面积，计算叶长宽与叶面积换算的经验系数（θ）；每个品种选择田间平均的单株，逐叶测量能够提供光合面积的叶片的长和宽，根据θ计算总叶面积；进而根据种植密度（ ρ）和田间统计的单位面积有效分蘖数（ n）计算叶面积指数（ lai）。
6、（4）光合能力计算：将不同光强范围内单叶光合潜力与光合有效辐射占比的乘积累加，再乘以叶面积指数获得不同甘蔗品种光合能力。
7、（5）产糖能力估算：于收获期调查3行甘蔗（每行连续10株）单茎重（ ssw）、田间糖锤度（ brix）和有效茎数（ es），利用平均锤度估算蔗糖分（ sc），利用平均单茎重和有效茎数计算理论产量（ yield），进而通过理论产量和蔗糖分计算不同甘蔗品种产糖能力（ spc）。
8、（6）采用线性方程描述不同甘蔗品种光合能力与产糖能力的关系，计算回归模型对数据的拟合程度 r2；另选不同甘蔗品种进行验证，采用光合能力估算产糖能力与采收期计算的产糖能力基于1:1线的决定系数（ r2）和相对回归估计标准误（ rrmse）评价该方法的准确性。
9、作为优选，单叶光合潜力（ jp）计算过程中，光合电子流测定叶位为从叶尖端计1/4~1/2叶位处，计算方法为：
10、作为优选，par分布范围划分成50~500、500~1000、1000~1500、1500~2000、2000~2500 μmol·m-2·s-1五个区间（a为区间下限，b为区间上限）。不同光强范围内 par的占比（ ppty）计算方法为：
11、作为优选，选则10个单株功能叶片叶长宽和叶面积计算θ，选择3株平均长势的单株计算总叶面积，有效分蘖统计行长为5m，每个品种选择4行作为重复。叶面积指数（ lai）的计算方法为：
12、作为优选，将50~500、500~1000、1000~1500、1500~2000、2000~2500 μmol·m-2·s-1光强范围内单叶光合潜力、光合有效辐射占比与光合面积的乘积累加，获得不同甘蔗品种光合能力（ pc）。计算方法为：
13、作为优选，利用平均锤度估算蔗糖分（ sc），利用平均单茎重和有效茎数计算理论产量（ yield），进而通过理论产量和蔗糖分计算不同甘蔗品种产糖能力（ spc）。计算方法为：
14、作为优选，选择10个甘蔗品种，采用采用线性方程描述光合能力与产糖能力的关系，计算回归模型对数据的拟合程度 r2=0.856。
15、作为优选，另外选择23个品种进行验证，结果表明通过拔节初期光合能力估算产糖能力与采收期测定的产糖能力基于1:1线的决定系数（ r2）和相对回归估计标准误（ rrmse）分别为0.849和2.78%。
16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
17、（1）相较于利用光合作用测定仪测定co2同化速率（物质代谢）绘制的光响应曲线，利用便携式叶绿素荧光仪测定光合电子流绘制光响应曲线从光合能量代谢入手，响应迅速，无需进行耗时较长的仪器设备调平。有利于高光效甘蔗品种筛选过程中，快速测定更多的甘蔗单株。
18、（2）按照 par范围50~500、500~1000、1000~1500、1500~2000、2000~2500 μmol·m-2·s-1为标准划分区间原因有二：其一，作物在弱光下需要一定的par满足维持光系统运转所需能量，因此par＜50对光合碳同化作用可忽略不计；环境上对于室外晴天照度大于30000lux，换算成 par约为540μmol·m-2·s-1；在作物上，对于甘蔗光饱和点出现在8~10万lux，换算成 par约为1500~1800 μmol·m-2·s-1。综合考虑，我们以par间隔500 μmol·m-2·s-1为一个区间，5个区间分别代表甘蔗对低光、中光、高光、饱和光、光抑制的响应。其二，不同地区随着经纬度与海拔变化，par在各区间的占比相差极大，而不同甘蔗品种的光适应能力不同（有些品种适应中光、有些品种耐弱光或强光），导致其光响应曲线落在不同par范围的面积相差也很大，只有与试验区环境背景相结合，才能真实反映不同甘蔗品种的环境适应性。
19、（3）甘蔗为大型草本作物，基于功能叶的叶片系数以叶长宽计算总叶面积更能够准确的反映真实的光合面积，尤其是对于下部衰老黄化的叶片及上部未完全展开的叶片，在逐叶测量过程中才能够准确把握光合面积。
20、（4）选择在甘蔗拔节初期进行各指标测定是因为尽管在苗期能够进行光合效率的比较，但有效分蘖直接决定了甘蔗光和面积的大小，且是甘蔗产量形成的关键性状，而拔节期是光合作用最为旺盛的时期，此时计算的光合潜力更能有效反映甘蔗品种的光合特性。
21、（5）利用单茎重和有效茎数计算的理论产量及利用平均田间糖锤度估算的蔗糖分能够较为准确的反映甘蔗产糖能力，因此将光合能力与产糖能力建立相关关系，通过光合能力预测产糖能力具备相应的理论基础，同时在时效上也能大大减少高光效甘蔗品种筛选时间。
22、实施方式
23、结合实例完整、清楚地描述本发明中的技术方案，所述实例不代表本发明的全部实例，基于本发明实例中的内容，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24、本发明提供一种技术方案：一种基于光合能力的高光效甘蔗品种早期快速筛选方法，具体操作如下：
25、（1）单叶光合潜力计算：于上午6:00~12:00采用叶绿素荧光仪测定供试甘蔗拔节初期（9~11片真叶）功能叶片（上部第一片全展叶）从叶尖端计1/4~1/2叶位处不同光强下光合电子流（ j）并绘制光响应曲线，根据拟合曲线分别求取不同光合有效辐射范围内 j的积分面积作为不同光强下单叶光合潜力 jp。其中，[a, b]划分为5个区间，分别为50~500、500~1000、1000~1500、1500~2000、2000~2500 μmol·m-2·s-1。
26、（2）光合有效辐射分布确定：利用农田小气候监测系统获取的分钟数据集，分别计算出过去5年（ y）中 50~500、500~1000、1000~1500、1500~2000、2000~2500 μmol·m-2·s-1光强范围 par的占比（ ppty）。
27、（3）光合面积测定：每个品种选取10株，测量不同甘蔗品种功能叶片的叶长（ l）和叶宽（ w），并用手持式激光叶面积仪测定叶面积，计算叶长宽与叶面积换算的经验系数（θ）；每个品种选择田间平均的3个单株，逐叶测量能够提供光合面积的叶片的长和宽，根据θ计算总叶面积；统计10m行长甘蔗有效分蘖数，计算单位面积有效分蘖数（ n），进而根据种植密度（ ρ）和田间统计的计算叶面积指数（ lai），每个品种统计4行作为重复。其中，n为每个品种所选单株数，m为重复行数。
28、（4）光合能力计算：将50~500、500~1000、1000~1500、1500~2000、2000~2500 μmol·m-2·s-1光强范围内单叶光合潜力、光合有效辐射占比与光合面积的乘积累加，获得不同甘蔗品种光合能力（ pc）。
29、（5）产糖能力估算：于收获期调查3行甘蔗（每行连续10株）单茎重（ ssw）、田间糖锤度（ brix）和有效茎数（ es），利用平均锤度估算蔗糖分（ sc），利用平均单茎重和有效茎数计算理论产量（ yield），进而通过理论产量和蔗糖分计算不同甘蔗品种产糖能力（ spc）。
30、（6）采用线性方程描述10个甘蔗品种光合能力与产糖能力的关系，计算回归模型对数据的拟合程度 r2=0.856；采用另外23个品种进行验证，结果表明通过拔节初期光合能力估算产糖能力与采收期测定的产糖能力基于1:1线的决定系数（ r2）和相对回归估计标准误（ rrmse）分别为0.849和2.78%。
31、说明该方法能够较好的用于高光效甘蔗品种的评价与筛选。
1.一种基于光合能力的高光效甘蔗品种早期快速筛选方法，主要步骤包括：
2.所述光合电子流测定时间为甘蔗拔节初期（即9~11片真叶期），所选测量叶位为功能叶片（上部第一片全展叶）从叶尖端计1/4~1/2叶位处。并利用par-j拟合曲线计算不同par区间内光强范围内j的积分面积作为不同光强下单叶光合潜力jp，计算方法为：其中，[a, b]划分为5个区间，分别为50~500、500~1000、1000~1500、1500~2000、2000~2500 μmol·m-2·s-1。
3.利用农田小气候监测系统获取的分钟数据集，分别计算出过去5年（y）中 50~500、500~1000、1000~1500、1500~2000、2000~2500 μmol·m-2·s-1光强范围par的占比（ppty）。
4.在θ计算中每个甘蔗品种所选单株≥5株，总叶面积计算中每个甘蔗品种所选单株≥3株，有效分蘖统计行长≥3m，效分蘖统计行长≥3m，进而根据单位面积有效分蘖数（n）和种植密度（ρ）计算叶面积指数（lai），每个品种重复行数≥3。其中，n为每个品种所选单株数，m为重复行数。
5.将50~500、500~1000、1000~1500、1500~2000、2000~2500 μmol·m-2·s-1光强范围内单叶光合潜力、光合有效辐射占比与光合面积的乘积累加，获得不同甘蔗品种光合能力（pc）。
6.于收获期调查3行甘蔗（每行连续10株）单茎重（ssw）、田间糖锤度（brix）和有效茎数（es），利用平均锤度估算蔗糖分（sc），利用平均单茎重和有效茎数计算理论产量（yield），进而通过理论产量和蔗糖分计算不同甘蔗品种产糖能力（spc）。
7.用于经验模型建立的代表甘蔗品种不少于5个，用于模型验证的独立甘蔗品种不少于10个。本例中采用线性方程描述10个甘蔗品种光合能力与产糖能力的关系，计算回归模型对数据的拟合程度r2=0.856；采用另外23个品种进行验证，结果表明通过拔节初期光合能力估算产糖能力与采收期测定的产糖能力基于1:1线的决定系数（r2）和相对回归估计标准误（rrmse）分别为0.849和2.78%。
