淺談陸地棉矮化材料在新疆的利用及選育

馬盾　周小云

摘要：隨著陸地棉規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化等先進的種植方式的推廣，要求棉花品種的一致性（純度）越來越高，其中，陸地棉株高的矮化及整齊度成為重要的影響因素。本文淺述了近10年來，新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院核技術(shù)生物技術(shù)研究所通過離子束輻照及國內(nèi)外引進，獲得了一批綜合性狀較優(yōu)的陸地棉矮化材料，并進行了雜交選育和利用，為陸地棉株高矮化育種提供參考。

關(guān)鍵詞：新疆棉區(qū)；陸地棉；矮化材料；選育；利用

中圖分類號：S562.035 文獻標(biāo)志碼： A 文章編號：2095-3143（2014）06-0017-03

0 引言

陸地棉具有無限生長的習(xí)性，目前培育的陸地棉品種，如果不打頂一般株高在1～1.5 m，水肥條件好時亦可高達1.5 m以上[1]。新疆陸地棉為“矮、密、早、膜” 種植模式[2-3]，其中，所謂的矮，是利用化學(xué)調(diào)控、水肥調(diào)節(jié)和人工打頂?shù)却胧┩瓿傻摹＿@種矮化栽培方式雖然改變了棉花原有的生長習(xí)性，但無法改變棉花無限生長的遺傳基礎(chǔ)，矮化性狀無法得以遺傳[4]。若利用棉花自身矮化，自然控制植株高度，實現(xiàn)棉花免打頂，減少化學(xué)試劑的用量，從而減輕對環(huán)境的污染，降低農(nóng)民勞動強度及生產(chǎn)成本，提高棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)，對新疆陸地棉生產(chǎn)的全面機械化和現(xiàn)代化有著重要的現(xiàn)實意義[5]。新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院核技術(shù)生物技術(shù)研究所通過離子束輻照及自交、純化，經(jīng)過10余代的選育，獲得純合的棉花矮化高代材料，再與從美國、澳大利亞等國引進陸地棉矮化品種資源進行雜交，或與海島棉的雜交等，可獲得穩(wěn)定遺傳的矮化類型。因此，作者將這些年的選育體會，從陸地棉育種的角度觀察分析矮化陸地棉后代的選育過程，研究矮化陸地棉的可利用性[6]方面進行淺談，旨在促進陸地棉矮化材料的選育和利用，為棉花生產(chǎn)全面實行機械化和現(xiàn)代化作出一些貢獻。

1 矮化陸地棉品種資源的收集利用

目前中國陸地棉的矮化資源不多，具備自然矮化的材料不足30份，其中多數(shù)是作為遺傳研究的工具材料。這些材料大多帶有紅株、紅葉、節(jié)數(shù)多而節(jié)間短、叢生和過于緊湊等不利于豐產(chǎn)的性狀[1]。這些材料的鈴普遍較小、品質(zhì)較差、植株不健壯、個別畸形，不宜直接用于生產(chǎn)，甚至難以直接用作育種親本。從美國、澳大利亞、印度等國引進的矮化材料，種植兩年后株高有逐步提高的現(xiàn)象，雖然其中一些材料不穩(wěn)定，但有個別材料表現(xiàn)出典型的矮化特征，植株健壯、吐絮通暢、鈴多且大，用其作雜交育種的矮化材料，進行豐產(chǎn)性和纖維品質(zhì)等方面的試驗研究，可獲得植株矮化、棉纖維品質(zhì)及產(chǎn)量同步改良的后代材料。

2 利用輻照技術(shù)獲得矮化陸地棉突變體

2004年4月，采用能量為25 keV的氮兩個劑量（8×1016N+/cm2和12×1016N+/cm2）注入新陸早17號的400粒種子中（200粒/劑量）進行輻照處理后種植，秋季獲得株高在65～75 cm免打頂離子束處理突變體后代16株。2005～2013年經(jīng)過不斷種植、篩選、提純選育，南繁北育到M13～M14代，獲得了矮化性狀穩(wěn)定、品質(zhì)好、豐產(chǎn)性優(yōu)、株型穩(wěn)定（株高50～60 cm）的遺傳材料20份[7]。

采用鈷60輻照陸地棉種子，輻照劑量從5～300 GY，獲得的輻照后代中有極矮型，其植株矮小、株高均不到20 cm，節(jié)短葉色深綠、很少開花結(jié)鈴、結(jié)鈴小吐絮不暢、種子量少且多有畸形、難以發(fā)芽、后代矮化性狀不穩(wěn)定，難以用于育種材料。幾年來未獲得遺傳性較好的矮化材料。

實踐證明利用輻照技術(shù)（離子束）對綜合性狀好的陸地棉材料進行小劑量處理，可以獲得各方面表現(xiàn)好的矮化材料，這是陸地棉矮化育種的一個有效途徑，可以縮短矮化育種進程[8]。

3 矮化陸地棉雜交后代的選育

進行矮化材料與正常株高材料雜交，利用矮化材料的矮化特性與綜合性狀優(yōu)的陸地棉材料進行雜交選育，可獲得較好的矮化材料，研究證明：矮化材料做母本的后代矮化效果更好，矮化材料做父本的后代其優(yōu)良性狀遺傳得更好。

從遺傳角度分析，矮化材料的雜交后代F2代植株，遺傳分離不是發(fā)散的、兩級的、成比例的，而是比較集中的，均以平均值為中線呈正態(tài)分布，表明矮化基因未遵循孟德爾遺傳分離規(guī)律，即非顯性基因與隱性基因（主效基因）作用的結(jié)果，而是多效基因（微效基因）作用的結(jié)果[9]。多數(shù)植株高度高于矮化親本，進一步說明高稈基因的優(yōu)勢大于矮稈基因，具有生長優(yōu)勢。

在具有矮化基因的雜交后代（F2）中，多數(shù)材料仍然表現(xiàn)出株高優(yōu)勢，平均株高介于雙親株高之間的占48.90%，約占一半；平均株高高于雙親的占全部材料的38.25%；僅有少數(shù)材料表現(xiàn)出株高矮化現(xiàn)象，占全部材料的12.85%，約占十分之一。

將F2代中矮化品系種植篩選到F3代，矮化后代株高<70 cm材料占F3代全部材料的80%，矮化后代所占比例迅速提高，并趨向穩(wěn)定，F(xiàn)4～F13代矮化后代基本穩(wěn)定在90%以上。表明通過系統(tǒng)定向選育，可以獲得遺傳穩(wěn)定的矮化品系[6]。

4 矮化陸地棉與海島棉雜交后代的利用

矮化陸地棉植株與普通陸地棉植株，在結(jié)鈴節(jié)位方面具有相同的特性，即距離地面3節(jié)開始結(jié)鈴，這在一定程度上浪費了結(jié)鈴空間。而海島棉植株是從地面第一節(jié)便開始結(jié)鈴了，利用海島棉這一特性，通過矮化陸地棉與海島棉雜交，選育矮化陸地棉第一節(jié)結(jié)鈴的雜交后代，可獲得遺傳性狀穩(wěn)定的后代，可充分利用棉花植株的結(jié)鈴空間，使矮化陸地棉獲得更多的結(jié)鈴節(jié)，達到增產(chǎn)的效果。但值得注意的是陸地棉與海島棉的雜交后代，由于陸地棉的遺傳物質(zhì)與海島棉的遺傳物質(zhì)相互不易融合，其雜交后代分離劇烈，不容易穩(wěn)定遺傳，需要定向選育10代以上，其矮化遺傳特性才能相對穩(wěn)定。

參考文獻

[1] 馬盾，周小云，邵琳，等.陸地棉矮化材料株高與纖維品質(zhì)關(guān)系的研究[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報，2010，19（12）：59-62.

[2] 馬盾，周小云，何江，等.陸地棉矮化變異株形態(tài)學(xué)與遺傳的研究[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報，2011，20（2）：95-98.

[3] 周小云，馬盾，王浩，等.陸地棉免打頂對株高和主要經(jīng)濟性狀的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報，2012，21（10）：71-74.

[4] 馬盾，周小云. 新疆陸地棉矮化材料的問題分析[J].棉花科學(xué)，2014，36（2）：3-5.

[5] 王坤波，劉正德.試論棉花矮化育種[J].中國棉花，1996，23（9）：2-3.

[6] 王學(xué)德，潘家駒.棉花育種基礎(chǔ)研究論文集[M]. 北京：學(xué)術(shù)期刊出版社，1987：45-52.

[7] 楊占輝.新疆綠洲地區(qū)棉花“密、矮、早、膜”種植技術(shù)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，16（1）：57-58.

[8] 王坤波，王淑民.新疆植棉之管見[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，1995，（3）：106-108.

[9] 何鑒星，孫傳渭，姜茹琴，等.棉花矮化突變體的遺傳分析[J].遺傳學(xué)報 1996，23（5）：397-402.