棉花海陸雜交F1代纖維品質(zhì)雜種優(yōu)勢及配合力分析

王巧玲,李哲

（河南科技學(xué)院,河南新鄉(xiāng)453003）

海島棉具有優(yōu)良的纖維品質(zhì),但綜合產(chǎn)量較低；陸地棉產(chǎn)量性狀優(yōu)良,適應(yīng)性也廣,但纖維品質(zhì)遠(yuǎn)不如海島棉[1],通過海陸雜交基因重組將海島棉和陸地棉的優(yōu)良性狀聚合起來,培育出具有海島棉的品質(zhì)兼有陸地棉產(chǎn)量的棉花品種是國內(nèi)外許多育種家夢寐以求的育種目標(biāo).Marani等[2]和Weaver等[3]認(rèn)為,海島棉和陸地棉種間雜交F1代的皮棉產(chǎn)量與陸地棉相當(dāng),絨長與海島棉相當(dāng)或高于海島棉,比強(qiáng)度介于雙親之間,纖維細(xì)度低于雙親.據(jù)李哲等[4]報(bào)道,海陸雜交F1代海島棉的品質(zhì)性狀具有完全顯性或超顯性作用,在豫北偏旱的條件下產(chǎn)量性狀可與陸地棉對照雜交種相當(dāng),親本選配得當(dāng)可超過陸地棉對照雜交種.利用海陸種間雜交F1代生產(chǎn)高品質(zhì)棉花纖維對于紡織工業(yè)和出口創(chuàng)匯是可行的且具有十分重要的意義[5].本試驗(yàn)旨在通過NCⅡ遺傳交配設(shè)計(jì),研究海陸雜交F1代雜種優(yōu)勢的表現(xiàn)和配合力,為海陸雜交F1代雜種優(yōu)勢的研究和利用,尤其是在黃河流域的研究和利用提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在河南科技學(xué)院棉花育種試驗(yàn)田進(jìn)行.試驗(yàn)以7個陸地棉品種：S25、P117、D17、中棉所41、百棉2號、中棉所 50、夏單（分別用符號 A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7表示）為母本,以 4 個海島棉品種：新海 7號、新海18號、新海21號、新海27號（分別用符號B1、B2、B3、B4表示）為父本,及其28個海陸雜交組合,對照品種采用河南省農(nóng)科院提供的豫雜35號雜交種.

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采用NCⅡ設(shè)計(jì),見表1.2010年以7個陸地棉品種為母本、4個海島棉品種為父本,配制7×4=28個雜交組合.試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì),小區(qū)為單行區(qū),行長5 m、行距1.2 m、株距0.4 m,2次重復(fù),2011年4月20日播種雜交組合,采用營養(yǎng)缽育苗,人工控制密度和株行距,5月3日移栽,株行距均勻一致無缺苗現(xiàn)象.同時種植和移栽親本材料及對照品種豫雜35號,土壤肥力中等偏上,縮節(jié)胺于6月30日用2 g、7月25日用5 g化控2次,其他管理同大田.

表1 NCⅡ設(shè)計(jì)一覽表Tab.1 Schedule of NCⅡdesign

1.3 性狀調(diào)查及測定

1.3.1 田間性狀調(diào)查 嚴(yán)格記錄各個組合的生育期,根據(jù)綜合表現(xiàn),在吐絮盛期,每個組合挑選生長正常、表型一致的植株5株作為樣本,依次調(diào)查節(jié)位、株高、果枝數(shù)、果節(jié)數(shù)、下部果枝節(jié)數(shù)、下部果枝節(jié)長、下部果枝第一果枝節(jié)長、單株鈴數(shù),每個組合收取中部內(nèi)圍鈴至少10朵.用同樣的方法調(diào)查親本和豫雜35.

1.3.2 室內(nèi)考種 以小區(qū)為單位,對各樣本株測定單鈴重、子指、衣分、單株皮棉產(chǎn)量等性狀,求平均值作為該小區(qū)的表現(xiàn)型值.

1.3.3 品質(zhì)性狀的測定 將軋取的棉花纖維以小區(qū)為單位送到農(nóng)業(yè)部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)中心,用HVI900B纖維檢測儀檢測纖維品質(zhì)5項(xiàng)指標(biāo)：上半部平均長度（絨長）、整齊度指數(shù)（整齊度）、馬克隆值、伸長率和斷裂比強(qiáng)度（比強(qiáng)度）.

1.4 統(tǒng)計(jì)分析方法

以小區(qū)的平均數(shù)為基礎(chǔ),采用配合力分析方法,數(shù)據(jù)處理由SAS 9.0和Excel完成.按下式計(jì)算配合力：

陸地棉的配合力

GCA效應(yīng)=各陸地棉品種的平均數(shù)-全試驗(yàn)的平均數(shù)

海島棉的配合力

GCA效應(yīng)=各海島棉品種的平均數(shù)-全試驗(yàn)的平均數(shù)

陸地棉×海島棉的配合力

SCA效應(yīng)=各組合的平均數(shù)-陸地棉親本的平均數(shù)-海島棉親本的平均數(shù)+全試驗(yàn)的平均數(shù)

2 結(jié)果與分析

2.1 海陸雜交F1代品質(zhì)性狀的雜種優(yōu)勢表現(xiàn)

將海陸雜交F1代纖維品質(zhì)性狀的中親優(yōu)勢、超親優(yōu)勢和競爭優(yōu)勢列于表2.

表2 雜交組合品質(zhì)性狀雜種優(yōu)勢表現(xiàn)（a）Tab.2 Heterosis performance for quality traits of hybrid combinations（a）

表2 雜交組合品質(zhì)性狀雜種優(yōu)勢表現(xiàn)（b）Tab.2 Heterosis performance for quality traits ofhybrid combinations（b）

由表2可知,海陸雜交種的纖維品質(zhì)性狀的中親優(yōu)勢表現(xiàn)明顯,其中,絨長、比強(qiáng)度的平均中親優(yōu)勢都超過10%,整齊度的平均中親優(yōu)勢為2.0%,絨長、比強(qiáng)度、整齊度的中親優(yōu)勢變化幅度分別為9.6%～24.1%、3.1%～25.1%和-0.6%～4.2%；馬克隆值、伸長率的中親優(yōu)勢均為負(fù)值,變化幅度分別為-3 0.2%～-4.0%和-1 4.8%～-4.4%.絨長、整齊度和比強(qiáng)度的競爭優(yōu)勢都表現(xiàn)出正值,特別是絨長和比強(qiáng)度的平均優(yōu)勢都超過了35%,說明海陸雜交F1代的絨長、比強(qiáng)度均高于對照,具有較高的超高的顯性勢能；馬克隆值的平均優(yōu)勢為負(fù)值,說明海陸雜交種的纖維細(xì)度優(yōu)于對照；伸長率也表現(xiàn)出較強(qiáng)的負(fù)向競爭優(yōu)勢,其負(fù)向競爭優(yōu)勢變化幅度為-2 6.5%～-15.4%,其表現(xiàn)型值偏向于海島棉親本.海陸雜交種的馬克隆值和伸長率的超親優(yōu)勢均為負(fù)值,其他性狀的超親優(yōu)勢有正有負(fù)；絨長有21個組合優(yōu)于高值親本,整齊度有18個組合優(yōu)于高值親本,比強(qiáng)度有5個組合優(yōu)于高值親本；絨長的平均超親優(yōu)勢為6.2%,優(yōu)勢率幅度為-7.5%～14.8%,說明其具有較高的超顯性作用.

2.2 海陸雜交F1代主要農(nóng)藝性狀配合力方差分析

對海陸雜交種的纖維品質(zhì)性狀進(jìn)行配合力方差分析,結(jié)果列于表3.

表3 海陸親本及F1代品質(zhì)性狀方差分析Tab.3 Variance analysis for quality traits of parents and F1 generation of sea-land hybrids

由表3可以看出,絨長和馬克隆值在陸地棉各親本間的差異達(dá)極顯著水平,伸長率和比強(qiáng)度在陸地棉各親本間差異達(dá)顯著水平,比強(qiáng)度在海島棉親本間的差異達(dá)到極顯著水平,整齊度差異不顯著.因此,應(yīng)對絨長、馬克隆值、伸長率和比強(qiáng)度進(jìn)行配合力效應(yīng)分析.

2.3 海陸親本纖維品質(zhì)性狀的一般配合力效應(yīng)分析

對絨長、整齊度、馬克隆值、比強(qiáng)度等4個纖維品質(zhì)性狀進(jìn)行一般配合力效應(yīng)分析,結(jié)果見表4.

表4 品質(zhì)性狀的一般配合力效應(yīng)Tab.4 Genetic effects of general combining ability for quality traits

由表4可以看出,同一親本不同性狀以及同一性狀不同親本間的配合力均不同,陸地棉S25、中棉所41兩個中熟品種的絨長均具有較高的正向GCA效應(yīng),兩親本絨長的GCA效應(yīng)分別達(dá)到極顯著水平、顯著水平,S25馬克隆值的GCA效應(yīng)達(dá)到負(fù)向極顯著水平,伸長率的GCA效應(yīng)達(dá)到負(fù)向顯著水平,比強(qiáng)度的GCA效應(yīng)不顯著,中棉所41馬克隆值的GCA效應(yīng)達(dá)到正向極顯著水平,比強(qiáng)度的GCA效應(yīng)達(dá)到正向顯著水平,伸長率的GCA效應(yīng)不顯著；百棉2號、夏單兩個早熟品種絨長的GCA效應(yīng)分別達(dá)到負(fù)向顯著水平、負(fù)向極顯著水平,百棉2號馬克隆值的GCA效應(yīng)達(dá)到正向極顯著水平,伸長率和比強(qiáng)度的GCA效應(yīng)不顯著,夏單馬克隆值、比強(qiáng)度的GCA效應(yīng)均達(dá)到負(fù)向極顯著水平,伸長率的GCA效應(yīng)達(dá)到正向極顯著水平；中熟品種P117馬克隆值的GCA效應(yīng)達(dá)到負(fù)向極顯著水平,比強(qiáng)度的GCA效應(yīng)達(dá)到正向顯著水平,絨長和伸長率的GCA效應(yīng)不顯著；中熟品種D17、早熟品種中棉所50纖維品質(zhì)性狀的GCA效應(yīng)均不顯著.可見,陸地棉親本在絨長性狀的選擇上,S25、中棉所41兩個中熟品種比較好；在馬克隆值性狀的選擇上,中棉所41、百棉2號兩個品種比較好；在伸長率性狀的選擇上,夏單這個早熟品種比較好；在比強(qiáng)度性狀的選擇上,P117、中棉所41兩個中熟品種比較好.

海島棉新海7號的絨長、馬克隆值、伸長率的GCA效應(yīng)為正值,比強(qiáng)度的GCA效應(yīng)為負(fù)值；新海18號的4個纖維品質(zhì)性狀的GCA效應(yīng)均為負(fù)值,其中比強(qiáng)度性狀的GCA效應(yīng)達(dá)到負(fù)向極顯著水平；新海27號絨長、伸長率、比強(qiáng)度的GCA效應(yīng)為正值,其中絨長的GCA效應(yīng)在4個海島棉親本中達(dá)到最大；新海27號絨長、伸長率的GCA效應(yīng)為負(fù)值,比強(qiáng)度的GCA效應(yīng)達(dá)到正向極顯著水平.就纖維的細(xì)度而言,新海27號的GCA效應(yīng)最小,在以纖維細(xì)度改良為目的配組中應(yīng)優(yōu)先選擇新海27號；新海18號的品質(zhì)性狀的一般配合力較差,用它作為親本,在纖維品質(zhì)性狀改良為目的的配組中難以取得理想的效果；新海27號的纖維品質(zhì)性狀表現(xiàn)良好,是一個比較理想的海島棉親本材料,對纖維品質(zhì)性狀的改良具有正向的促進(jìn)作用.

2.4 海陸雜交F1代纖維品質(zhì)性狀的特殊配合力效應(yīng)分析

對28個海陸雜交組合F1代品質(zhì)性狀作特殊配合力效應(yīng)估算,結(jié)果見表5.

表5 雜交F1代品質(zhì)性狀特殊配合力效應(yīng)分析Tab.5 Genetic effects ofspecial combiningability for quality traits in hybrid F1

由表5可知,在S25作為母本的組合中,A1B3組合的絨長表現(xiàn)了較高的正向SCA效應(yīng),所有組合馬克隆值的SCA效應(yīng)均較低；在P117作為母本的組合中,A2B1組合比強(qiáng)度的SCA效應(yīng)達(dá)到負(fù)向顯著水平,特殊配合力效應(yīng)較低,A2B2組合絨長的SCA效應(yīng)在4個組合中最大,A2B3組合絨長、馬克隆值和伸長率的SCA效應(yīng)為負(fù)值,A2B4組合馬克隆值的SCA效應(yīng)達(dá)到正向極顯著水平；在D17作為母本的組合中,僅A3B2組合絨長的SCA效應(yīng)為正值,說明該組合在絨長上有正向促進(jìn)作用；在中棉所41作為母本的組合中,A4B1組合絨長、馬克隆值、比強(qiáng)度的SCA效應(yīng)均為正值,說明該組合在纖維品質(zhì)上有正向促進(jìn)作用,A4B2組合比強(qiáng)度的SCA效應(yīng)達(dá)到負(fù)向顯著水平；在百棉2號為母本的組合中,A5B2組合絨長的SCA效應(yīng)達(dá)到負(fù)向顯著水平,A5B4組合絨長、馬克隆值、比強(qiáng)度的SCA效應(yīng)均達(dá)到正向顯著水平,特殊配合力效應(yīng)較高；在中棉所50作為母本的組合中,A6B4組合的絨長表現(xiàn)了較高的正向SCA效應(yīng),而A6B2組合的絨長表現(xiàn)了較高的負(fù)向SCA效應(yīng),特殊配合力效應(yīng)較低；在夏單為組合的母本中,A7B1組合比強(qiáng)度的SCA效應(yīng)達(dá)到極顯著水平,而且在所有組合中達(dá)到最大,A7B3組合比強(qiáng)度的SCA效應(yīng)達(dá)到負(fù)向顯著水平.綜上所述,A5B3各纖維品質(zhì)性狀的特殊配合力較高,是綜合表現(xiàn)較好的組合.

3 結(jié)論與討論

3.1 品質(zhì)的表現(xiàn)和利用

海陸雜交F1代的纖維品質(zhì)性狀具有較高的競爭優(yōu)勢,其纖維長度、比強(qiáng)度具有超顯性作用,F1代的纖維長度、比強(qiáng)度可達(dá)到海島棉親本的水平,一些組合超顯性作用明顯,可超過海島棉的纖維品質(zhì),說明利用海陸雜交F1代生產(chǎn)達(dá)到或超過新疆海島棉品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的適紡高支紗和高支精梳紗的優(yōu)質(zhì)纖維是可行的.

3.2 產(chǎn)量品質(zhì)的表現(xiàn)與親本選配

海陸雜交種的產(chǎn)量表現(xiàn)因親本組合的選配不同而異,只要親本選配得當(dāng),海陸雜交F1代的產(chǎn)量可達(dá)到陸地棉雜交種水平.海陸雜交F1代的利用關(guān)鍵在親本選配,親本的配合力很重要.本研究表明,GCA效應(yīng)在同一性狀各親本之間及同一親本各性狀之間都存在著明顯的差異.海島棉品質(zhì)性狀的GCA效應(yīng)總體表現(xiàn)優(yōu)于陸地棉,新海27號比強(qiáng)度的GCA效應(yīng)達(dá)到正向極顯著水平,纖維品質(zhì)性狀表現(xiàn)良好,理論上用其配制組合對纖維品質(zhì)性狀的改良具有正向的促進(jìn)作用；陸地棉親本在絨長性狀的選擇上,S25、中棉所41兩個中熟品種比較好；在馬克隆值性狀的選擇上,中棉所41、百棉2號兩個品種比較好；在伸長率性狀的選擇上,夏單這個早熟品種比較好；在比強(qiáng)度性狀的選擇上,P117、中棉所41兩個中熟品種比較好.

3.3 氣候條件對海陸雜交F1代的影響

棉花是喜光溫怕多雨的作物,海陸雜交種的表現(xiàn)更是如此.據(jù)我們課題組多年的研究結(jié)果,海陸雜交種在黃河流域西北部偏旱地區(qū)應(yīng)用具有較好的效果,在靠近淮河的地域種植效果欠佳,往往會出現(xiàn)高大、晚熟、霜后花比重較大的現(xiàn)象[6-7].新疆具有充足的光熱資源,建議在新疆地區(qū)開展深入細(xì)致的研究工作,并建議建立海陸雜交種優(yōu)質(zhì)棉生產(chǎn)基地.

3.4 海陸雜交種的發(fā)展能促進(jìn)我國紡織工業(yè)的發(fā)展

我國在2006年的“十五”開端之際就提出在2020年之前成為紡織品出口強(qiáng)國,這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)要經(jīng)過多方努力,其中優(yōu)質(zhì)原棉的生產(chǎn)是關(guān)鍵.目前我國的棉花品種遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足這一戰(zhàn)略目標(biāo)要求,大多品種只能紡低支紗和粗支紗,高支紗和精梳紗則需要進(jìn)口美國的優(yōu)質(zhì)棉,更高支紗需要利用新疆的海島棉,而海島棉生產(chǎn)產(chǎn)量低、成本高,新疆的種植戶很不希望種植海島棉,若在新疆海島棉生產(chǎn)基地改為種植海陸雜交F1代雜交種,不但可以大幅度提高產(chǎn)量,也可以相應(yīng)提高品質(zhì).

[1]周寶良,黃駿麒.試論我國棉花育種現(xiàn)狀﹑問題與發(fā)展對策[J].科技導(dǎo)報(bào),1997,12（4）：18-19.

[2]Marani A.Inheritance of lintquality characteristics in interspecific crosses ofcotton[J].Crop Science,1968,8（6） ：653-657.

[3]Weaver J B,EI-Marakby A M,Esmail A M.Yield,fiber and spinning perform an ces of in terspecific cotton hybribs having a common parent[J].Crop Science,1984,24（4） ：637-640.

[4]李哲,楊金玉,崔秀珍,等.海陸雜交種纖維品質(zhì)性狀應(yīng)用研究[J].中國棉花,2007,34（10）：13-15.

[5]李哲,楊金玉,崔秀珍,等.棉花海陸雜交種高支紗纖維特征與應(yīng)用研究[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2007（6）：49-53.

[6]崔秀珍,?？∠?棉花海陸雜交種（F1）主要品質(zhì)性狀雜種優(yōu)勢分析[J].遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué),2006（5）：1-3.

[7]崔秀珍,李哲,常俊香,等.棉花海陸種間雜交品質(zhì)性狀雜種優(yōu)勢及配合力分析[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)2008,47（6）：647-649．