抗蚜棉花新品種晉棉51號(hào)的選育及高產(chǎn)栽培技術(shù)

郭寶德，姜艷麗，黃穗蘭，冀麗霞

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，山西太原030032；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，山西運(yùn)城044000）

蚜蟲(chóng)是棉花生產(chǎn)的主要害蟲(chóng)之一，它通過(guò)直接刺吸棉株汁液導(dǎo)致被害植株衰弱，而且成、若蟲(chóng)分泌的蜜露影響棉花正常的光合和生理作用，污染棉花纖維和誘發(fā)霉菌寄生，給棉花生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重的影響[1]。長(zhǎng)期以來(lái)，棉蚜的防治一直以化學(xué)防治為主，大量和不合理地使用化學(xué)農(nóng)藥，導(dǎo)致蚜蟲(chóng)天敵數(shù)量減少及蚜蟲(chóng)產(chǎn)生抗藥性，防治棉蚜的成本不斷提高，因此，培育抗蚜棉花新品種成為育種工作者新的研究目標(biāo)。

棉花野生種、半野生種具有多抗、廣適等特異性狀，其中，茸毛性狀被認(rèn)為是非常有效的形態(tài)抗蚜性狀，可以直接被用來(lái)改良陸地棉品[2-3]。遠(yuǎn)緣雜交有可能把不同種所特有的有益性狀進(jìn)行重新組合，從而創(chuàng)造出近緣雜交所無(wú)法得到的優(yōu)異特性，為選育突破性品種開(kāi)創(chuàng)新途徑[4-5]，因而，正確挖掘利用棉花的抗蚜性對(duì)控制棉蚜為害有著重要的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)意義。

山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所在棉花遠(yuǎn)緣雜交育種研究中，采用棉屬種間雜交育種技術(shù)，獲得陸地棉×異常棉的遠(yuǎn)緣雜種后代，在回交轉(zhuǎn)育、篩選鑒定的過(guò)程中分離出部分全株密布茸毛的抗蚜株，這些抗蚜株系纖維較長(zhǎng)，早熟性較好。運(yùn)用棉花半配合生殖技術(shù)對(duì)分離出的抗蚜株系進(jìn)行快速穩(wěn)定，以克服遠(yuǎn)緣雜交后代的瘋狂分離，進(jìn)而選育出綜合性狀優(yōu)良的抗蚜棉花新品種晉棉51號(hào)。

1 選育過(guò)程

1.1 親本選擇

棉屬除4個(gè)栽培種外，還有30多個(gè)野生種。野生種在長(zhǎng)期自然選擇和進(jìn)化過(guò)程中，形成了抗旱性、抗病性、抗蟲(chóng)性、優(yōu)質(zhì)纖維等多種多樣的優(yōu)異特性，若將這些優(yōu)異特性轉(zhuǎn)育到陸地棉中，棉花育種將會(huì)取得突破性進(jìn)展[6-7]。選擇親本之間遺傳差異大的野生種異常棉（G.anomalum）（具有多抗特性及潛在優(yōu)質(zhì)纖維性狀）和栽培種陸地棉（G.hirsutum）（綜合性狀優(yōu)良）作為親本進(jìn)行雜交，其后代可產(chǎn)生較多的遺傳變異，因而擴(kuò)大了選擇范圍，較易選育出符合育種目標(biāo)的棉花新品種。

1.2 技術(shù)路線及選育方法

1.2.1 可育遠(yuǎn)緣雜交后代的創(chuàng)造 1983年，用栽培種陸地棉（G.hirsutum）晉棉6號(hào)作母本、野生種異常棉（G.anomalum）作父本進(jìn)行雜交，授粉后分別用45mg/LGA3，50mg/LNAA進(jìn)行保鈴。授粉后30～45 d采鈴，在無(wú)菌條件下剝出幼胚移入試管培養(yǎng)，再加入10mg/L的秋水仙堿進(jìn)行染色體加倍，得到1株陸地棉×異常棉雜種并移栽到溫室中。由于移栽條件的原因，該植株苗期生長(zhǎng)受到抑制，經(jīng)加強(qiáng)栽培管理，直至1984年6月后才恢復(fù)正常生長(zhǎng)并大量開(kāi)花，但因遠(yuǎn)緣雜交不育，前期所開(kāi)花全部脫落，采用染色體加倍方法，即將植株上幼嫩枝條生長(zhǎng)點(diǎn)浸入0.03%～0.05%秋水仙堿＋5%二甲基亞砜溶液中，最終收獲了雜交鈴。1985年將收獲種子播種后獲得了雜種1代5個(gè)成株，其中，4株畸形，1株育性較差。

1.2.2 回交轉(zhuǎn)育及新品系鑒定 為提高遠(yuǎn)緣雜種后代育性、擴(kuò)大雜種群體規(guī)模、增加選擇機(jī)會(huì)和控制雜種的變異趨勢(shì)，1985年開(kāi)始用晉棉6號(hào)作父本連續(xù)2次回交轉(zhuǎn)育，F(xiàn)4和F5是種間雜交種分離最強(qiáng)烈的世代，各種性狀都可能表現(xiàn)出來(lái)，以抗蚜蟲(chóng)、抗枯萎、抗黃萎、早熟、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)等為育種目標(biāo)，自F4連續(xù)11代進(jìn)行定向選擇與鑒定。F5分離出8株密布茸毛的抗蚜株，為加快育種進(jìn)程，冬季在海南進(jìn)行加代。

1.2.3 半配合育種技術(shù)快速穩(wěn)定棉花遠(yuǎn)緣雜交后代 棉花遠(yuǎn)緣雜交后代具有瘋狂分離的特性。為盡快獲得穩(wěn)定的抗蚜棉花新品系，以半配合材料VSG作母本、具有目標(biāo)性狀的遠(yuǎn)緣雜交后代為父本雜交，由于VSG具有半配合生殖（Semigamy）特性，F(xiàn)1一般出現(xiàn)10%左右的單倍體，其中有父本型單倍體、母本型單倍體和父母型嵌合體，選擇父本型的單倍體進(jìn)行染色體加倍，可獲得父本型純合二倍體，從而快速穩(wěn)定選獲抗蚜棉花新品系[8-10]。

1.2.4 染色體加倍方法

1.2.4.1 幼苗加倍 將單倍體幼苗頂尖浸入0.05%秋水仙堿溶液6 h，適宜溫度23～26℃。

1.2.4.2 成株加倍 將單倍體植株幼嫩枝條的生長(zhǎng)點(diǎn)浸入0.03%～0.05%秋水仙堿＋5%二甲基亞砜溶液浸泡12～24 h，適宜溫度28～30℃。

1.2.4.3 單倍體管理 單倍體生長(zhǎng)瘦弱，需加強(qiáng)水肥管理。獲得加倍單倍體（純合二倍體）后，應(yīng)迅速加代繁殖，以擴(kuò)大群體；同時(shí)進(jìn)行抗病鑒定和纖維品質(zhì)測(cè)定（國(guó)家農(nóng)業(yè)部纖維檢驗(yàn)測(cè)試中心測(cè)定），以篩選優(yōu)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 抗蚜機(jī)理

棉花抗蚜有生化抗蚜和形態(tài)抗蚜2種形式。培育的抗蚜新品系均屬于形態(tài)抗蚜型，其抗蚜機(jī)理在于蚜蟲(chóng)為刺吸式口器，棉蚜主要為害棉株幼嫩部分及葉片側(cè)脈和支脈，而茸毛恰好著生于該區(qū)域，茸毛密度大到一定程度時(shí)，就對(duì)棉蚜的活動(dòng)和取食產(chǎn)生機(jī)械阻礙作用。茸毛達(dá)1000根/cm2以上時(shí)，植株在輕害年份不受蚜害卷葉，重害年份少受蚜害卷葉。

2.2 抗蚜棉花新品系的培育

通過(guò)激素處理和染色體加倍、連續(xù)回交轉(zhuǎn)育和抗蚜篩選，最后篩選出6個(gè)綜合性狀優(yōu)良的抗蚜棉花遠(yuǎn)緣雜交新品系（表1）。

調(diào)查表明，抗蚜新品系葉片茸毛密度最少在1 200根/cm2以上，其中，抗蚜性5個(gè)為Ⅰ級(jí)，只有1個(gè)達(dá)到Ⅱ級(jí)抗性標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 利用半配合育種技術(shù)獲得抗蚜新品系

以半配合材料VSG作母本、6個(gè)遠(yuǎn)緣雜交抗蚜低代材料為父本進(jìn)行雜交，選擇F1中出現(xiàn)的父本型單倍體進(jìn)行染色體加倍，共獲得3個(gè)性狀穩(wěn)定的抗蚜棉花新品系（表2）。

表1 遠(yuǎn)緣雜交抗蚜棉花新品系

表2 抗蚜單倍體的誘導(dǎo)及加倍

2.4 抗蚜棉花新品種的選育

為增加種子量，在海南加代3個(gè)已穩(wěn)定的抗蚜新品系，同時(shí)進(jìn)行產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性檢測(cè)，3個(gè)新品系的南繁編號(hào)分別為TY20（BZ401），TY21（BZ405）和 TY22（BZ403）。2005—2006年參加品比試驗(yàn)，TY21連續(xù)2 a增產(chǎn)，2 a平均籽棉產(chǎn)量為2 968.5 kg/hm2，皮棉產(chǎn)量為 1 230 kg/hm2，比對(duì)照晉棉34號(hào)分別增產(chǎn)16%和15.7%。TY21抗蚜性表現(xiàn)突出，綜合性狀優(yōu)良，2007年推薦其參加山西省特早熟棉生產(chǎn)試驗(yàn)。2007—2008年2 a生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果，平均籽棉產(chǎn)量為3 097.5 kg/hm2，皮棉產(chǎn)量為1 279.5 kg/hm2，分別比對(duì)照晉棉37號(hào)增產(chǎn)10.5%和10.9%。農(nóng)業(yè)部棉花品質(zhì)測(cè)試中心檢測(cè)，2007，2008年棉樣平均纖維長(zhǎng)度29.1mm，整齊度83.8%，比強(qiáng)度28.9 CN/tex，馬克隆值 3.8，伸長(zhǎng)率6.3%。2009年山西省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)通過(guò)審定，并命名為晉棉51號(hào)。

2.5 晉棉51號(hào)的生物學(xué)特性

2.5.1 早熟性好、霜前花率高 在太原地區(qū)生育期為121 d，比對(duì)照品種晉棉37號(hào)早熟2 d；霜前花率為91.5%，比對(duì)照品種晉棉37號(hào)高3.2百分點(diǎn)。

2.5.2 抗棉蚜 晉棉51號(hào)苗蚜期蚜害指數(shù)26.25，比對(duì)照減少30.14%，抗級(jí)為Ⅰ級(jí)；恢復(fù)期蚜害指數(shù)為15.6，比對(duì)照減少67.84%，抗級(jí)為Ⅰ級(jí)；伏蚜期蚜害指數(shù)26.1，比對(duì)照減少41.22%，抗級(jí)為Ⅰ級(jí)。

2.6 晉棉51號(hào)適宜種植區(qū)域及栽培技術(shù)要點(diǎn)

晉棉51號(hào)適宜在特早熟棉區(qū)春播和黃淮海棉區(qū)夏播。

2.6.1 施足底肥，飽澆底墑水 澆水造墑一般應(yīng)在棉花播種前10 d進(jìn)行，以利土壤升溫。增施有機(jī)肥，改善土壤物理性能，每公頃施優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥75 000 kg，磷酸二銨 300 kg，硫酸鉀 225 kg，尿素225 kg作底肥。

2.6.2 適時(shí)播種 當(dāng)5 cm地溫穩(wěn)定達(dá)到15℃時(shí)進(jìn)入播種期，一般裸地4月下旬播種，地膜覆蓋棉田4月中旬播種。播種不宜過(guò)深，播深3 cm即可。

2.6.3 適當(dāng)密植，適時(shí)化控 高水肥棉田留苗密度在9萬(wàn)株/hm2左右，中低肥棉田12萬(wàn)株/hm2左右。該品種生長(zhǎng)勢(shì)較強(qiáng)，要適時(shí)進(jìn)行化控，掌握“少量多次、輕控勤控、前輕后重”的原則，根據(jù)天氣、土地墑情、棉花長(zhǎng)勢(shì)靈活運(yùn)用，一般噴縮節(jié)胺3次，棉花現(xiàn)蕾后用縮節(jié)胺10 g/hm2，盛花期用120 g/hm2，打頂后5 d用150 g/hm2封頂。

2.6.4 防治蟲(chóng)害 晉棉51號(hào)僅對(duì)蚜蟲(chóng)有突出的抗性，正常年份可減少蚜蟲(chóng)防治次數(shù)。應(yīng)及時(shí)防治蚜蟲(chóng)以外的棉鈴蟲(chóng)、棉薊馬、紅蜘蛛和盲蝽等棉花害蟲(chóng)。

3 討論

擁有豐富的遺傳變異材料是選育高產(chǎn)、多抗棉花新品種的前提。野生棉種經(jīng)過(guò)多年的自然選擇，對(duì)病蟲(chóng)害有較強(qiáng)的抗性。晉棉51號(hào)采用陸地棉、異常棉2個(gè)棉種遠(yuǎn)緣雜交選育而成，由于親本間具有較大的親緣和地理差異，雜交親本之間遺傳差異較大，因而后代具有豐富的遺傳變異[7]。由于基因重組，出現(xiàn)優(yōu)良變異類型甚至超親性狀的幾率多，變異幅度大，為選育出高產(chǎn)、多抗棉花新品種奠定了遺傳學(xué)基礎(chǔ)。棉花半配合育種技術(shù)在棉花遠(yuǎn)緣雜交育種上的應(yīng)用，可有效克服棉花遠(yuǎn)緣雜交后代長(zhǎng)期瘋狂分離的不利影響，從而縮短育種年限，提高育種效率；結(jié)合配套的栽培技術(shù)可以有效地降低栽培成本、提高生產(chǎn)效益。

［1］陸宴輝，楊益眾，印毅，等.棉花抗蚜性及抗性遺傳機(jī)制研究進(jìn)展[J].昆蟲(chóng)知識(shí)，2004，41（4）：291-294.

［2］郭寶德，姜艷麗，冀麗霞，等.利用遠(yuǎn)緣雜交與半配合法選育抗蚜棉花新品種[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（3）：3-5.

［3］梁正蘭.棉花遠(yuǎn)緣雜交的遺傳與育種[M].北京：科學(xué)技術(shù)出版社，1999.

［4］潘家駒.棉花育種學(xué)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1998.

［5］梁正蘭，姜如琴，鐘文南，等.三元雜種（海島棉-瑟伯氏棉-陸地棉）的研究及新品種選育 [J].作物學(xué)報(bào)，1996，22（6）：673-680.

［6］趙國(guó)忠，馮恒文，李愛(ài)國(guó)，等.棉屬8個(gè)野生種2個(gè)二倍體栽培種對(duì)陸地棉的改良效應(yīng) [J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，1994，9（4）：44-48.

［7］梁理民，王增信，劉有良，等.棉花種間雜交新品系及新種質(zhì)的育成[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，31（5）：9-12.

［8］王坤波.棉花半配特性及其應(yīng)用研究 [J].國(guó)外農(nóng)學(xué)：棉花，1987（1）：1-7.

［9］潘家駒，張?zhí)煺?，張則輝.棉花半配合和HEHP材料在雜交育種工作中應(yīng)用簡(jiǎn)介[J].棉花文摘，1990（2）：1-7.

［10］韓雪梅，吳樹(shù)彪，牛永章，等.棉花半配合材料VSG-1受精過(guò)程觀察初報(bào) [J].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1996，16（3）：102-105.