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机收是降低甘蔗生产成本的有效手段，然而，我国甘蔗机收率较低，机收宿根产量衰退是主要限制因素。因地形及户均面积限制，我国大部分蔗区应以小型机收为主，但目前针对小型机收相关农艺研究报道较为缺乏。地下芽库是宿根蔗产量积累的重要基础，本研究以机收对宿根蔗地下芽库构成及萌发的影响为切入点，采用收获方式（机收和人工收获）为主区，五个甘蔗品种ROC22、GT32、YZ05-51、FN39和YT93-159为副区，在大田条件下连续三年研究收获方式、品种及其交互作用对土壤紧实度、破蔸率、缺塘面积、宿根蔗地下芽库构成、萌发成苗、甘蔗产量及其构成因素等的影响，同时研究处理间地下芽库内源激素响应以及蔗茎纤维组分与破蔸率的相关性。在大田试验的基础上，采用盆栽模拟不同土壤紧实度处理对蔗芽内源激素、萌发形态和转录组差异的影响。主要研究结果如下：
1.机收宿根蔗大生长期株高、成熟期株高、株高整齐度、有效茎数、蔗汁重力纯度显著低于人工收获；单茎重、蔗糖分和纤维分含量处理间无显著差异；机收处理第一、二年宿根分别较人工收获减产5.84%和15.64%；随宿根年限的增加，5个甘蔗品种两种收获模式下，甘蔗宿根力均呈降低趋势，但机收处理的宿根力明显弱于人工收获，人工和机收的宿根力分别在75.8%-101.14%和60.16%-90.43%之间；ROC22、YZ05-51和GT32机收甘蔗产量及宿根力优于另外两个品种，较适宜机收。由于收获方式及品种对成熟期株高整齐度、有效茎数存在显著的交互作用，建议在机收处理下筛选适宜机收的甘蔗品种。
2.机收显著增加土壤紧实度、破蔸率和缺塘面积。第二年和第三年宿根机收破蔸率与缺塘面积显著相关。缺塘面积与机收甘蔗产量呈极显著（P＜0.001）负相关，而与人工收获甘蔗产量无显著相关性。到第二年宿根时机收甘蔗产量与破蔸率呈极显著负相关（P＜0.01），而与人工收获甘蔗产量无显著相关性；随宿根年限的增加，人工和机收处理下，甘蔗地下芽库数量呈相反的变化趋势，人工收获呈增加趋势，而机收呈降低趋势；甘蔗地下芽库数量与上一季作物有效茎数呈极显著正相关，地下芽库数量及萌发率与宿根发株成苗量和甘蔗产量呈显著正相关，表明机收处理下的宿根成苗量和甘蔗产量更依赖地下芽库的萌发率；机收处理显著降低第三年宿根蔗蔸芽数量和第二年、第三年宿根地下芽库数量，显著降低三年宿根四月份和五月份苗量；GT32、YZ05-51和ROC22第三年宿根五月份苗量处理间差异不显著；宿根蔗地下芽库数量是新植蔗地下芽量的7-15倍，但缺塘导致地下芽库分布不均匀，对机收宿根蔗采取地下芽库输入的农艺措施有望缓解机收宿根蔗衰退；收获方式和品种对破蔸率、缺塘面积和宿根四月份苗量存在显著的交互作用，建议在机收条件下筛选适宜机收的甘蔗品种。
3.机收处理显著增加近地端蔗茎纤维素含量，仅在第二年宿根时近地端蔗茎半纤维素和木质素含量处理间差异显著，人工收获半纤维素显著高于机收，木质素含量则显著低于机收；收获前甘蔗上部蔗茎与下部近地端20cm蔗茎纤维组分存在较大差别，近地端纤维素含量和木质素含量与机收破蔸率呈负相关，与半纤维素含量呈正相关，其中，与木质素含量的负相关性最强，两年宿根均为显著负相关，两年宿根均值的相关系数最高可达-0.939（P＜0.001），表明收获前近地端木质素含量可作为筛选机收破蔸率的间接指标进一步深入研究。
4.地下芽库内源激素ZR、IAA、ABA和GA3，以及IAA/ZR和GA3/ABA比值处理及品种间均存在显著差异，且处理与品种存在极显著的交互效应，表明不同甘蔗品种在土壤紧实度胁迫下的内源激素调控机制存在显著差异。两种收获处理地下芽库内源激素间的相关性存在明显差别，ZR与ABA、IAA与IAA/ZR、ABA与IAA/ZR、IAA/ZR与GA3/ABA在人工收获处理中无显著相关性，然而，在机收处理中呈显著相关性。机收处理的地下芽库IAA和ABA含量，IAA/ZR比值与地下芽库萌发率呈显著负相关，IAA和IAA/ZR与最终发株成苗量呈极显著负相关，而人工收获处理的相关性不显著。在五个甘蔗品种中，YZ05-51土壤紧实度胁迫下地下芽库内源激素响应幅度较强。在短期土壤紧实度胁迫处理下，YZ05-51四种内源激素和两种比值的相关性中，ZR含量与ABA含量呈显著正相关，与GA3/ABA含量呈极显著负相关，ZR和ABA含量及GA3/ABA比值显著调控紧实度胁迫后2d-6d蔗芽长、芽宽和芽长×芽宽变化。机收配套立即消除土壤紧实度胁迫的农艺措施，将有望缓解机收对宿根蔗地下芽库萌发的影响。
5.以YZ05-51三个土壤紧实度胁迫下第5d蔗芽为研究材料，三个处理共取9个样本进行转录组测序，质控后，9个样本共获得96.63Gb数据。通过数据分析，鉴定出7个差异表达基因聚类模块。其中随着土壤紧实度胁迫增强，有4个模块基因呈现上升趋势，而2个模块基因则呈现下降趋势。含上升趋势基因的模块命令为Cluster1，而含下降趋势基因的模块则命名为Cluster2。其中Cluster1含有9,574个差异表达的unigene，而Cluster2则含有5,141个差异表达的unigene。为了进一步探究Cluster1和Cluster2中差异基因间的互作关系，本试验选择了Cluster1和Cluster2中显著富集到Metabolism和Membrane trafficking通路中的基因进行了分析，Cluster1中有36个基因富集到代谢通路，而Cluster2中有11个基因富集到细胞内吞信号途径中。这些基因应为土壤紧实度胁迫下蔗芽萌发相关的候选基因，值得进一步深入研究。
1.机收宿根蔗大生长期株高、成熟期株高、株高整齐度、有效茎数、蔗汁重力纯度显著低于人工收获；单茎重、蔗糖分和纤维分含量处理间无显著差异；机收处理第一、二年宿根分别较人工收获减产5.84%和15.64%；随宿根年限的增加，5个甘蔗品种两种收获模式下，甘蔗宿根力均呈降低趋势，但机收处理的宿根力明显弱于人工收获，人工和机收的宿根力分别在75.8%-101.14%和60.16%-90.43%之间；ROC22、YZ05-51和GT32机收甘蔗产量及宿根力优于另外两个品种，较适宜机收。由于收获方式及品种对成熟期株高整齐度、有效茎数存在显著的交互作用，建议在机收处理下筛选适宜机收的甘蔗品种。
2.机收显著增加土壤紧实度、破蔸率和缺塘面积。第二年和第三年宿根机收破蔸率与缺塘面积显著相关。缺塘面积与机收甘蔗产量呈极显著（P＜0.001）负相关，而与人工收获甘蔗产量无显著相关性。到第二年宿根时机收甘蔗产量与破蔸率呈极显著负相关（P＜0.01），而与人工收获甘蔗产量无显著相关性；随宿根年限的增加，人工和机收处理下，甘蔗地下芽库数量呈相反的变化趋势，人工收获呈增加趋势，而机收呈降低趋势；甘蔗地下芽库数量与上一季作物有效茎数呈极显著正相关，地下芽库数量及萌发率与宿根发株成苗量和甘蔗产量呈显著正相关，表明机收处理下的宿根成苗量和甘蔗产量更依赖地下芽库的萌发率；机收处理显著降低第三年宿根蔗蔸芽数量和第二年、第三年宿根地下芽库数量，显著降低三年宿根四月份和五月份苗量；GT32、YZ05-51和ROC22第三年宿根五月份苗量处理间差异不显著；宿根蔗地下芽库数量是新植蔗地下芽量的7-15倍，但缺塘导致地下芽库分布不均匀，对机收宿根蔗采取地下芽库输入的农艺措施有望缓解机收宿根蔗衰退；收获方式和品种对破蔸率、缺塘面积和宿根四月份苗量存在显著的交互作用，建议在机收条件下筛选适宜机收的甘蔗品种。
3.机收处理显著增加近地端蔗茎纤维素含量，仅在第二年宿根时近地端蔗茎半纤维素和木质素含量处理间差异显著，人工收获半纤维素显著高于机收，木质素含量则显著低于机收；收获前甘蔗上部蔗茎与下部近地端20cm蔗茎纤维组分存在较大差别，近地端纤维素含量和木质素含量与机收破蔸率呈负相关，与半纤维素含量呈正相关，其中，与木质素含量的负相关性最强，两年宿根均为显著负相关，两年宿根均值的相关系数最高可达-0.939（P＜0.001），表明收获前近地端木质素含量可作为筛选机收破蔸率的间接指标进一步深入研究。
4.地下芽库内源激素ZR、IAA、ABA和GA3，以及IAA/ZR和GA3/ABA比值处理及品种间均存在显著差异，且处理与品种存在极显著的交互效应，表明不同甘蔗品种在土壤紧实度胁迫下的内源激素调控机制存在显著差异。两种收获处理地下芽库内源激素间的相关性存在明显差别，ZR与ABA、IAA与IAA/ZR、ABA与IAA/ZR、IAA/ZR与GA3/ABA在人工收获处理中无显著相关性，然而，在机收处理中呈显著相关性。机收处理的地下芽库IAA和ABA含量，IAA/ZR比值与地下芽库萌发率呈显著负相关，IAA和IAA/ZR与最终发株成苗量呈极显著负相关，而人工收获处理的相关性不显著。在五个甘蔗品种中，YZ05-51土壤紧实度胁迫下地下芽库内源激素响应幅度较强。在短期土壤紧实度胁迫处理下，YZ05-51四种内源激素和两种比值的相关性中，ZR含量与ABA含量呈显著正相关，与GA3/ABA含量呈极显著负相关，ZR和ABA含量及GA3/ABA比值显著调控紧实度胁迫后2d-6d蔗芽长、芽宽和芽长×芽宽变化。机收配套立即消除土壤紧实度胁迫的农艺措施，将有望缓解机收对宿根蔗地下芽库萌发的影响。
5.以YZ05-51三个土壤紧实度胁迫下第5d蔗芽为研究材料，三个处理共取9个样本进行转录组测序，质控后，9个样本共获得96.63Gb数据。通过数据分析，鉴定出7个差异表达基因聚类模块。其中随着土壤紧实度胁迫增强，有4个模块基因呈现上升趋势，而2个模块基因则呈现下降趋势。含上升趋势基因的模块命令为Cluster1，而含下降趋势基因的模块则命名为Cluster2。其中Cluster1含有9,574个差异表达的unigene，而Cluster2则含有5,141个差异表达的unigene。为了进一步探究Cluster1和Cluster2中差异基因间的互作关系，本试验选择了Cluster1和Cluster2中显著富集到Metabolism和Membrane trafficking通路中的基因进行了分析，Cluster1中有36个基因富集到代谢通路，而Cluster2中有11个基因富集到细胞内吞信号途径中。这些基因应为土壤紧实度胁迫下蔗芽萌发相关的候选基因，值得进一步深入研究。