Wnafstu棉花雄性不育系的應(yīng)用前景

范萬發(fā)，賀道華

（西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

Wnafstu棉花雄性不育系種質(zhì)材料，是西北農(nóng)林科技大學(xué)獨(dú)家發(fā)現(xiàn)和培育的珍貴棉花種質(zhì)資源。有關(guān)Wnafstu棉花雄性不育系種質(zhì)材料的研究表明[1，2]，Wnafstu棉花雄性不育系種質(zhì)材料具備解決棉花雜種優(yōu)勢(shì)利用研究中所遇關(guān)鍵技術(shù)問題的內(nèi)在因子，能解決棉花雜交種選育和雜交種大規(guī)模制種的關(guān)鍵性技術(shù)問題。在把棉花種植業(yè)由目前普遍種植常規(guī)棉花品種的落后生產(chǎn)模式改變?yōu)槠毡榉N植雜交棉花品種的先進(jìn)生產(chǎn)模式，從而大幅度提高棉花的產(chǎn)量和品質(zhì)的種植業(yè)變革方面，具有非常重要的科學(xué)價(jià)值。本文對(duì)2001年以來有關(guān)該材料研究的進(jìn)展情況做了綜合評(píng)述，對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

1 有關(guān)Wnafstu棉花雄性不育系遺傳類型研究的結(jié)果

棉花雄性不育系的遺傳類型，對(duì)其在棉花雜種優(yōu)勢(shì)利用研究中的應(yīng)用價(jià)值有著很重要的影響。根據(jù)水稻、油菜、高粱等大宗農(nóng)作物雜交種制種所使用的不育系特點(diǎn)，胞質(zhì)雄性不育系應(yīng)用價(jià)值更大。張進(jìn)忠認(rèn)為[5]，要盡快解決雜種棉制種繁瑣的問題，主要有賴于細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的研究利用。華金平等認(rèn)為[6]，細(xì)胞質(zhì)雄性不育系如果能在恢復(fù)系的研究方面有所突破，就可能利用不育系通過昆蟲傳粉等方式大量制種，從而解決棉花雜交種產(chǎn)量低、種子供不應(yīng)求的問題，使棉花雜種優(yōu)勢(shì)得到普遍推廣應(yīng)用。西北農(nóng)林科技大學(xué)有關(guān)Wnafstu棉花雄性不育系種質(zhì)材料的研究表明[1]，Wnafstu棉花雄性不育系屬于胞質(zhì)雄性不育系遺傳類型。按照華金平等學(xué)者的觀點(diǎn)，只要再在Wnafstu棉花胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)系的選育方面有所突破，就可以利用該不育系培育出三系棉花雜交新品種，并進(jìn)行棉花雜交種的大規(guī)模繁殖制種。使棉花雜種優(yōu)勢(shì)得到普遍推廣應(yīng)用。西北農(nóng)林科技大學(xué)對(duì)這一材料的遺傳類型研究結(jié)果為該材料的進(jìn)一步研究利用提供了非常重要的科學(xué)依據(jù)。

2 Wnafstu棉花雄性不育恢復(fù)系選育的結(jié)果

阻礙棉花胞質(zhì)雄性不育研究進(jìn)展的最大障礙，是棉花胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)系的篩選。在本研究項(xiàng)目之前，已有不少關(guān)于棉花胞質(zhì)雄性不育系方面的研究[7～9]。但由于其恢復(fù)系的選育問題沒有得到很好的解決，致使所獲得的棉花胞質(zhì)雄性不育系育種材料長期得不到很好的應(yīng)用。

Wnafstu棉花雄性不育系不僅屬于胞質(zhì)雄性不育系遺傳類型，最關(guān)鍵的則是本研究項(xiàng)目在Wnafstu棉花胞質(zhì)雄性不育系材料的研究中，通過實(shí)踐科學(xué)地總結(jié)出了“遺傳過濾”選育恢復(fù)系的理論[2]。突破了棉花胞質(zhì)雄性不育系應(yīng)用研究中的瓶頸，找到了胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)系和目標(biāo)恢復(fù)系的選育途徑，并培育出了多個(gè)不同類型的目標(biāo)恢復(fù)系種質(zhì)材料。這不僅僅是為Wnafstu棉花胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)系的選育找到了一條有效的途徑，而且也為較廣泛組配和篩選新的符合育種目標(biāo)的Wnafstu棉花胞質(zhì)雄性不育三系棉花雜交新組合，進(jìn)而篩選具有競爭優(yōu)勢(shì)的雜交棉新品種創(chuàng)造了關(guān)鍵性的種質(zhì)資源，拓寬了Wnafstu棉花胞質(zhì)雄性不育三系棉花雜交新品種的選擇空間。目前，隨著該項(xiàng)目研究的不斷深入，恢復(fù)系材料越來越豐富，新的組合數(shù)量在迅速擴(kuò)大。使以Wnafstu棉花胞質(zhì)雄性不育系為基本種質(zhì)材料的三系棉花雜交新品種的選育研究，范圍變得越來越寬闊，育種工作越來越簡化，越來越易操作。從目前的進(jìn)展?fàn)顩r看，該項(xiàng)研究有望在不久的時(shí)間內(nèi)，將會(huì)和水稻等作物一樣不斷地選育出符合育種目標(biāo)的三系棉花雜交新品種，使棉花新品種的選育研究由目前的常規(guī)種育種改變?yōu)殡s交種育種，讓棉花育種研究工作真正踏上一個(gè)新的育種臺(tái)階。

3 Wnafstu棉花雄性不育系植株性狀改良的特點(diǎn)

Wnafstu棉花雄性不育系植株具有海島棉的血緣。按照有關(guān)研究，海島棉和陸地棉雜交之后，其后代植株的農(nóng)藝性狀會(huì)產(chǎn)生瘋狂分離而不易利用。而Wnafstu棉花胞質(zhì)雄性不育系雖然來自海陸雜交后代，但它和其它來自海陸雜交后代的不育系類型遺傳表現(xiàn)完全不同。Wnafstu棉花胞質(zhì)雄性不育系植株的性狀除了花心帶有紅色斑點(diǎn)外，其它農(nóng)藝性狀與陸地棉植株之間幾乎沒有什么差別。這和海島棉類型的棉花胞質(zhì)雄性不育系類型相比較，更容易進(jìn)行馴化、改良和利用。在進(jìn)行不同類型Wnafstu棉花胞質(zhì)雄性不育系群體培育、雜交組合測(cè)配、以及恢復(fù)系和目標(biāo)恢復(fù)系的篩選研究中，篩選出來的與Wnafstu棉花胞質(zhì)雄性不育系具有血緣關(guān)系的后代材料，都表現(xiàn)出了整齊一致的遺傳特點(diǎn)，植株各種農(nóng)藝性狀穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)像海島棉與陸地棉種質(zhì)材料雜交之后，其后代選株所產(chǎn)生的那種無休止的農(nóng)藝性狀瘋狂分離的遺傳現(xiàn)象。Wnafstu棉花胞質(zhì)雄性不育系種質(zhì)材料的這一遺傳特點(diǎn)，完全接近于陸地棉，具有更易于被人類利用的特點(diǎn)。這為進(jìn)一步培育符合育種目標(biāo)的Wnafstu棉花胞質(zhì)雄性不育三系棉花雜交新品種奠定了非常好的種質(zhì)基礎(chǔ)，使這項(xiàng)研究達(dá)到預(yù)期研究目的的把握性變得更大。

4 優(yōu)秀組合開始顯現(xiàn)

近兩年來，隨著恢復(fù)系材料的不斷豐富，對(duì)該種質(zhì)材料的研究進(jìn)入了Wnafstu棉花胞質(zhì)雄性不育優(yōu)勢(shì)棉花雜交新組合的測(cè)配篩選研究，取得了令人鼓舞的研究結(jié)果?？鼓嫘詮?qiáng)、豐產(chǎn)潛力大、具有各種優(yōu)良特點(diǎn)的新組合不斷產(chǎn)生。有的組合在試驗(yàn)調(diào)查中，產(chǎn)量超過了常規(guī)對(duì)照品中的25%，應(yīng)用前景非常看好。

5 Wnafstu棉花雄性不育種質(zhì)材料應(yīng)用前景分析

從10年來的研究進(jìn)展看，Wnafstu棉花雄性不育系種質(zhì)材料在棉花雜種優(yōu)勢(shì)利用研究中有著非常重要的應(yīng)用價(jià)值[1]。Wnafstu棉花雄性不育系和目前許多使用雜交種生產(chǎn)的大宗農(nóng)作物雜交種制種所使用的不育系的遺傳類型是一致的。這一重要特點(diǎn)決定了Wnafstu棉花雄性不育種質(zhì)材料在棉花雜種優(yōu)勢(shì)研究利用中的科研價(jià)值。Wnafstu棉花胞質(zhì)雄性不育系和其它棉花胞質(zhì)雄性不育系的最大不同，是在其研究中突破了棉花胞質(zhì)雄性不育系在雜種優(yōu)勢(shì)利用研究中的最大障礙，找到了培育恢復(fù)系和目標(biāo)恢復(fù)系的選育途徑。成功培育出了恢復(fù)系和目標(biāo)恢復(fù)系種質(zhì)。為三系棉花雜交種的選配拓寬了種質(zhì)材料范圍。根據(jù)馬小定等學(xué)者的研究報(bào)道[7]，這一重要突破，將為Wnafstu棉花胞質(zhì)雄性不育系的研究利用奠定重要的種質(zhì)基礎(chǔ)。

有關(guān)研究認(rèn)為[10]，雖然自20世紀(jì)50年代以來，世界各植棉國對(duì)棉花雜種優(yōu)勢(shì)利用的研究非常重視，在這方面投入了大量的科研力量。但直至目前，棉花雜交種在世界各植棉國的棉花生產(chǎn)中仍然未能像水稻、玉米等農(nóng)作物那樣得到普遍運(yùn)用。究其原因，主要有兩個(gè)方面：一是不容易選出高優(yōu)勢(shì)的雜交組合；二是制種方法落后，沒有很好地解決棉花雜交種大規(guī)模制種的技術(shù)問題。從對(duì)Wnafstu棉花雄性不育系育種資源的研究結(jié)果看，這兩個(gè)問題都得到了比較好的解決。其一是Wnafstu棉花雄性不育系屬于棉花胞質(zhì)雄性不育系遺傳類型。它研究利用的最大障礙，即恢復(fù)系和目標(biāo)恢復(fù)系的選育問題取得了突破性的研究結(jié)果，拓寬了優(yōu)勢(shì)雜交組合選擇的種質(zhì)材料范圍，為選配高優(yōu)勢(shì)的雜交組合奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。其二是利用Wnafstu棉花胞質(zhì)雄性不育系培育出來的三系棉花雜交新品種，可以通過不育系進(jìn)行大規(guī)模的雜交種制種，縮減制種成本，降低種子價(jià)格，節(jié)約生產(chǎn)投資，為大面積棉花生產(chǎn)提供比較廉價(jià)的雜交棉棉種。除此之外，Wnafstu棉花雄性不育系接近陸地棉農(nóng)藝性狀的遺傳特點(diǎn)，也為該材料的研究利用提供了非常好的改良條件。

由此看來，Wnafstu棉花雄性不育系的研究，在把棉花種植業(yè)由目前普遍以種植常規(guī)棉花品種為主的落后生產(chǎn)模式變?yōu)槠毡橐苑N植雜交棉花品種為主的先進(jìn)生產(chǎn)模式中，將有著非常好的研究利用前景。有望近幾年內(nèi)，在高優(yōu)勢(shì)雜交組合的選配和大規(guī)模的三系棉花雜交種繁殖制種方面取得重要進(jìn)展。

參考資料：

[1]范萬發(fā)，邢宏宜，賀道華，等.Wnafstu棉花雄性不育系遺傳類型研究[J].棉花學(xué)報(bào)，2008，20（2）：137 ～ 140.

[2]范萬發(fā)，賀昌太，左田夫.棉花胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)系選育技術(shù)探索[J].棉花學(xué)報(bào)，2008，20（4）：315 ～ 317.

[3]范萬發(fā)，邢宏宜，楊安民，等.Wnafstu棉花胞質(zhì)雄性不育系的發(fā)現(xiàn)及研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)科技通訊，2009，（2）：13 ～ 15.

[4]范萬發(fā)，賀道華.棉花三系雜交種F1代出現(xiàn)不育株的根源研究[J].江西棉花，2010，（4）：20 ～ 22.

[5]張進(jìn)忠.棉花雄性不育雜種優(yōu)勢(shì)利用研究及進(jìn)展[J].中國棉花，2005，32（8）：6 ～ 8.

[6]華金平，易先達(dá)，韋國貞.雜交棉制種研究與實(shí)踐[J].棉花學(xué)報(bào)，1996，8（3）：120 ～ 122.

[7]馬小定，邢朝柱.棉花雄性不育研究和應(yīng)用進(jìn)展[J].棉花學(xué)報(bào)，2006，18（5）：309 ～ 314.

[8]賈占昌.棉花雄性不育系104—7A的選育及三系配套[J].中國棉花，1987，（2）：12 ～ 15.

[9]紹圣才.棉花溫敏雄性不育兩用系研究與利用[J].中國棉花，2000，27（12）：18 ～ 20.

[10]陳祖海，劉金蘭，聶以春.陸地棉族系種質(zhì)系與陸地棉品種間的雜種優(yōu)勢(shì)利用研究[J].棉花學(xué)報(bào)，1994，6（3）：151 ～ 154.