高粱（Sorghumbicolor(L.)Moench）因生物量大、高粱关性抗逆性強和生產成本低等優點已成為應用前景較好的杂交种茎质性状相第二代燃料乙醇生產原料之一。燃料乙醇的叶产源品生產主要通過發酵將生物質原料中碳水化合物轉化為乙醇。能源高粱植株中碳水化合物的分析貯藏器官主要是莖和葉，提高莖葉產量及與能源相關品質是高粱关性能源高粱育種的重要目標。已有研究主要集中在粒用高粱和飼用高粱上，杂交种茎质性状相對能源高粱的叶产源品關注不足，特別是分析關於生物質高粱類型的研究。李嵩博等研究1997—2004年粒用高粱審定品種時空變化，高粱关性發現粒用高粱呈單產上升和矮化趨勢。杂交种茎质性状相皺桂花等從遺傳多樣性、叶产源品遺傳圖譜構建及遺傳工程研究方麵梳理了能源甜高粱的分析遺傳改良進展，但主要聚焦於含糖量相關的高粱关性性狀，缺乏對木質纖維素等成分的杂交种茎质性状相研究。此外，叶产源品目前有關高粱能源品質性狀評價研究主要集中在農藝性狀、生物產量和糖錘度上，且這些研究性狀都是基於高粱整株或莖稈。已有研究表明，提高生物產量和纖維素含量可使理論乙醇產量提高25%。這說明通過協同提高高粱莖葉產量及其化學成分來提高乙醇產量的可能性很大，且針對不同部位間的遺傳改良更能提高能源潛力。因此，基於莖、葉產量和化學成分性狀評價能源高粱雜交種，對提高能源高粱育種效率具有重要意義。
目前，有關高粱葉片產量、化學成分及其與莖產量、化學成分相關關係的研究鮮有報道。本研究以96份高粱雜交種為材料，在不同環境下分析高粱莖和葉產量及7個莖葉中與能源相關成分間的相關關係，旨在探討實現理論乙醇產量最大化的可行性，以期為能源高粱品種改良提供理論依據。
試驗於2017年在山西省介休市田堡村（37°08′N,112°06′E）和河北省涿州市中國農業大學涿州實驗站（39°28′N,115°51′E）進行，兩點均屬於溫帶大陸性季風氣候。2017年，介休市試點年均降水量為398mm，年均氣溫為10.4℃；而涿州市試點年均降水量和年均氣溫都較高，分別為550mm和11.6℃。按照美國農業部土壤質地的劃分標準，介休市試點土壤為砂壤土，而涿州市試點為砂土。介休試點0～30cm土層的土壤理化性質為：pH7.4、有機質16.2g/kg、全氮1.7g/kg、有效磷63.3mg/kg、速效鉀362.8mg/kg。涿州市試點土壤pH和介休相同，但肥力較低，表現為有機質9.9g/kg、全氮1.1g/kg、有效磷22.7mg/kg、速效鉀80.5mg/kg。
選用96份高粱雜交種，由12份恢複係和8份不育係按照不完全雙列雜交組配產生。12份恢複係材料和8份不育係材料的來源和類型，見表1。12份恢複係材料包括甜高粱、生物質高粱和籽粒高粱；特別是其中5份為生物質高粱類型，因其莖稈高大且籽粒產量低為能源高粱育種的優質親本。4份A1不育係材料已被廣泛用於培育多用途的高粱雜交種，其中‘AMP450’為褐色中脈突變體，木質素含量低；2份A3不育係（子代為不育雜交種）。20份親本來源廣泛，組配產生的96份雜交種有豐富的遺傳多樣性，具有較好的代表性。
96份高粱雜交種於2017年分別在介休市和涿州市試點種植，采用完全隨機區組設計，3次重複，雙行區，小區麵積3.6m2。所有小區的田間管理同文獻。
各小區高粱成熟後，記錄成熟期，取樣後測定株高、莖粗、生物產量和植株中可溶性糖、纖維素、半纖維素、木質素和灰分含量，測定方法同文獻。
高粱理論乙醇產量包括可溶性糖和非可溶性糖（纖維素和半纖維素）轉化的乙醇，分別按下列公式計算:
式（1)～(2）中：0.51，糖轉化乙醇的轉化係數；0.85，纖維素和半纖維素轉化為糖的生產效率；0.79為乙醇密度，g/mL;1.11，纖維素、半纖維素轉化為糖的轉化係數。
采用MicrosoftExcel2016計算均值和變異係數。應用SPSS25.0軟件進行方差、相關性、主成分和多重比較分析。應用t檢驗分析試驗點間的差異，所有顯著性均在P<0.05水平。
由表2可知，除葉的木質素含量外，基因型對供試能源高粱莖和葉所有性狀的影響均達極顯著水平（P<0.01）。環境因子對所有研究性狀的影響達顯著水平。基因型與環境互作顯著影響莖的產量、可溶性糖含量、纖維素含量、半纖維素含量、木質素含量、灰分含量、理論乙醇產量和葉的半纖維素含量（P<0.05）。由均方值大小可知，除莖半纖維素含量變異主要來源於基因型差異外，其他性狀變異絕大部分來源於環境間的差異，表明莖產量、莖可溶性糖含量、莖纖維素含量、莖木質素含量、莖灰分含量、莖理論乙醇產量、葉產量、葉可溶性糖含量、葉纖維素含量、葉半纖維素含量、葉木質素含量、葉灰分含量和葉理論乙醇產量主要受環境影響。莖半纖維素含量的遺傳較為穩定。
由表3可知，2個試點莖葉產量和化學成分的變異係數範圍為介休市3.7%～61.3%，涿州市4.8%～60.0%。2個試點莖葉產量和理論乙醇產量變異係數較大，其變異係數均>40%。2個試點高粱品質性狀的變異幅度在莖葉表現均一致，即，可溶性糖含量和灰分含量變異係數較大，而纖維素、半纖維素和木質素含量變異係數較低。總體而言，葉的品質性狀變異係數表現小於莖，特別是葉的纖維素、半纖維素和木質素的含量在2個試點的變異係數均<10%，說明葉的品質性狀遺傳較穩定。
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