海島棉染色體片段代換系BC₄F₄產(chǎn)量及纖維品質(zhì)主成分分析

尹會(huì)會(huì)等

摘要：利用生產(chǎn)上大面積推廣種植的陸地棉中221和品質(zhì)優(yōu)良的海島棉栽培品系海1雜交，并與陸地棉中221回交再連續(xù)自交，結(jié)合SSR分子標(biāo)記技術(shù)建立一套具有陸地棉背景并漸滲有海島棉基因的染色體片段代換系。試驗(yàn)對(duì)BC4F4株行的產(chǎn)量及纖維品質(zhì)相關(guān)性狀進(jìn)行表型主成分分析，結(jié)果表明：其產(chǎn)量性狀間、纖維品質(zhì)性狀間存在難以調(diào)和的矛盾，產(chǎn)量性狀與品質(zhì)相關(guān)性狀之間的遺傳相關(guān)通過鈴重與棉纖維長度的關(guān)系體現(xiàn)出來。

關(guān)鍵詞：海島棉；染色體片段代換系；產(chǎn)量性狀；纖維品質(zhì)性狀；主成分分析

中圖分類號(hào)：S562.035.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2014）01-0019-04

棉花是最古老的農(nóng)作物之一，自有農(nóng)業(yè)以來，就有了棉花[1]。棉花的進(jìn)化受環(huán)境、自然選擇和人工選擇共同作用的影響。我國的陸地棉（GossypiumhirsutumL.）品種自20世紀(jì)20年代第1次引種到現(xiàn)在擁有自主轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲棉品種，已經(jīng)歷了7次換種過程。雖然我國棉花育種已取得較為顯著的成績，但棉花品質(zhì)與國際相比還存在差距。我國陸地棉主栽品種纖維長度集中分布在27～29mm，品種數(shù)量占94%左右，而在此纖維長度范圍內(nèi)的棉花品種還存在比強(qiáng)度較美棉偏低1～2cN/tex的問題[2]。棉花品質(zhì)類型單一，纖維比強(qiáng)度不足，難以滿足紡織工業(yè)的多種需求，國內(nèi)一些棉紡織企業(yè)高價(jià)從國外進(jìn)口棉花，以滿足紡高檔棉紗的要求[3]。

陸地棉和海島棉（G.bardadenseL.）均為四倍體棉化，目前在世界上廣泛栽培。陸地棉產(chǎn)量高、適應(yīng)性廣，其種植面積約占世界棉花種植面積的96%以上。海島棉高抗枯黃萎病，纖維品質(zhì)優(yōu)良，是特種織物和高支紗不可或缺的原料。建立以生產(chǎn)上大面積推廣的陸地棉栽培種為遺傳背景且含有海島棉染色體片段的代換系，對(duì)于海島棉優(yōu)異基因的充分開發(fā)和陸地棉栽培種基因型的充分拓寬具有重要意義。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用的親本材料：受體親本陸地棉中221（國審棉2003002，中棉所45）和供體親本海島棉栽培品系海1，均取自中國農(nóng)科院棉花研究所。如表1所示，中221產(chǎn)量高，但纖維品質(zhì)和抗黃萎病性能一般；海1具有顯性無腺體性狀，纖維品質(zhì)較好，高抗黃萎病，種子棉酚含量低，目標(biāo)性狀突出，但產(chǎn)量較低。

1.3田間主要農(nóng)藝性狀的調(diào)查、室內(nèi)考種及纖維品質(zhì)測(cè)定

對(duì)BC4F4進(jìn)行常規(guī)田間調(diào)查，包括生育期、株高、果枝數(shù)、單株鈴數(shù)。調(diào)查方法：從每行第3株開始連續(xù)調(diào)查正常生長的10株（無鈴的單株不調(diào)查）。根據(jù)田間調(diào)查淘汰較差株行，保留優(yōu)行。較優(yōu)株行內(nèi)取樣，混收30個(gè)鈴，送農(nóng)業(yè)部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（HVICC）進(jìn)行衣分、鈴重、籽指等產(chǎn)量構(gòu)成因素和纖維品質(zhì)的測(cè)定。株行產(chǎn)量按霜前花和霜后花分別計(jì)產(chǎn)。

1.4表型數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析

家系和單株的產(chǎn)量、纖維品質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)的基本整理在Excel上進(jìn)行。用SAS9.1對(duì)BC4F4的纖維品質(zhì)和產(chǎn)量相關(guān)性狀進(jìn)行表型主成分分析。

2結(jié)果與分析

利用SAS9.1計(jì)算兩個(gè)世代單株籽棉產(chǎn)量、單株皮棉產(chǎn)量和纖維品質(zhì)性狀的相關(guān)矩陣的特征根及其相應(yīng)的特征根向量，從產(chǎn)量和纖維品質(zhì)主成分分析中分別選取3個(gè)特征根，其對(duì)產(chǎn)量和棉纖維品質(zhì)的累計(jì)貢獻(xiàn)率均在90.0%以上，可作為棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)性狀的主成分。

2.1產(chǎn)量相關(guān)性狀表型主成分分析

BC4F4世代株行產(chǎn)量相關(guān)性狀表型主成分分析（表2、表3）表明：單株鈴數(shù)、鈴重及衣分對(duì)棉花產(chǎn)量的累計(jì)貢獻(xiàn)率為100.0%，前兩個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)70.39%。第一主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為38.41%，特征根為1.1523，主要影響棉花鈴重和單株鈴數(shù)，可看成是棉鈴的聯(lián)合因子，即第一主成分越大，單株鈴數(shù)也越多，鈴重越??；第二主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為70.39%，特征根為0.9595，主要影響衣分，可以看成是衣分因子，即第二主成分越大，衣分越大。

2.2棉纖維品質(zhì)性狀表型主成分分析

BC4F4世代株行纖維品質(zhì)表型主成分分析（表4、表5）表明：5個(gè)纖維品質(zhì)相關(guān)性狀對(duì)棉纖維品質(zhì)的累計(jì)貢獻(xiàn)率為100.0%。根據(jù)各主成分相應(yīng)的特征向量各分量的絕對(duì)值和符號(hào)，第一主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為54.25%，主要影響纖維強(qiáng)度、伸長率和纖維長度，可看成是纖維強(qiáng)度和伸長率的聯(lián)合因子，即第一主成分越大，纖維強(qiáng)度也越強(qiáng)，長度越大，但纖維伸長率越??；第二個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為81.48%，主要影響棉纖維馬克隆值和纖維長度，可看成是馬克隆值和長度的聯(lián)合因子，即第二主成分越大，馬克隆值也越大，纖維長度變短；第三個(gè)主成分主要影響纖維伸長率和纖維整齊度，可看成是纖維伸長率和纖維整齊度的聯(lián)合因子，即第三個(gè)主成分越大，纖維伸長率越大，纖維整齊度越低，其累計(jì)貢獻(xiàn)率為91.08%；第四、第五個(gè)主成分因子分別影響纖維伸長率和纖維強(qiáng)度，可分別成為伸長率因子和強(qiáng)度因子。

3結(jié)論與討論

BC4F4世代的產(chǎn)量相關(guān)性狀主成分分析顯示：單株鈴數(shù)、鈴重、衣分是棉花產(chǎn)量的主要相關(guān)性狀。第一個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率占三分之一以上，主要影響單株鈴數(shù)和鈴重，兩者間呈遺傳負(fù)相關(guān)。棉花單株產(chǎn)量要取得高產(chǎn)，必須平衡兩者間的關(guān)系，才能使單株籽棉產(chǎn)量達(dá)到最大值。育種實(shí)踐中，可以加大對(duì)第一個(gè)主成分的選擇，同時(shí)兼顧第二個(gè)和第三個(gè)主成分的選擇，從而選擇出高產(chǎn)量的棉花新品種。

BC4F4世代棉纖維品質(zhì)性狀的表型主成分分析表明：伸長率與纖維斷裂比強(qiáng)度、纖維長度呈遺傳負(fù)相關(guān)，與整齊度呈遺傳正相關(guān)；馬克隆值與纖維長度呈遺傳負(fù)相關(guān)。棉纖維品質(zhì)的5個(gè)相關(guān)性狀間存在難以調(diào)和的矛盾，彼此間存在或多或少的遺傳相關(guān)關(guān)系，或是抑制，或是促進(jìn)。所以，在棉花品質(zhì)育種中，應(yīng)注意5個(gè)纖維品質(zhì)性狀的協(xié)調(diào)發(fā)展，使其之間的矛盾最小化，提高育種效率。

BC4F4世代產(chǎn)量性狀與纖維品質(zhì)性狀的表型主成分分析表明：第一、二主成分為棉纖維品質(zhì)因子，主要影響棉花纖維品質(zhì)，其累計(jì)貢獻(xiàn)率為56.30%；第三、四、五主成分為棉花產(chǎn)量因子，主要影響棉花產(chǎn)量，其累計(jì)貢獻(xiàn)率為88.75%。在育種實(shí)踐中，低世代可以根據(jù)棉纖維品質(zhì)進(jìn)行單株選擇，高世代可以結(jié)合單株鈴數(shù)和鈴重，選擇高產(chǎn)量的單株。

綜合BC4F4世代株行單株產(chǎn)量及纖維品質(zhì)主成分分析，產(chǎn)量性狀間、品質(zhì)性狀間及產(chǎn)量性狀與品質(zhì)性狀間的遺傳相關(guān)，在育種實(shí)踐中起到了很大的作用。長期的人工選擇，造成了棉花遺傳基礎(chǔ)狹窄、實(shí)際生產(chǎn)中可利用材料少之又少，很大程度上限制了棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)的進(jìn)一步提高?；蛲蛔兓蛘T變很難在種質(zhì)資源創(chuàng)新上取得突破性進(jìn)展。利用現(xiàn)有的生物技術(shù)將海島棉中的有益基因，尤其是優(yōu)良的纖維品質(zhì)基因轉(zhuǎn)化到陸地棉栽培品種中，對(duì)于拓寬陸地棉的遺傳背景，創(chuàng)造棉花新種質(zhì)具有重要意義。因此，開發(fā)以陸地棉栽培種為遺傳背景且含有海島棉優(yōu)異纖維品質(zhì)和高抗病基因的染色體片段代換系，對(duì)棉花種質(zhì)資源庫的豐富具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]

康樂.利用水稻選擇導(dǎo)入系對(duì)產(chǎn)量及其相關(guān)性狀進(jìn)行遺傳剖析[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2008.

[2]熊發(fā)前，唐榮華，陳忠良，等.目標(biāo)起始密碼子多態(tài)性（SCoT）：一種基于翻譯起始位點(diǎn)的目的基因標(biāo)記新技術(shù)[J].分子植物育種，2009，7（3）：635-638.

[3]西蒙古良НГ，薩夫林АН，穆哈米德漢諾夫CP.棉花遺傳育種和良種繁育[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1986，91.

[4]喻樹迅，魏曉文，趙新華，等.中國棉花生產(chǎn)與科技發(fā)展[J].棉花學(xué)報(bào)，2000，12（6）：327-329.

[5]袁有祿，張?zhí)煺?，郭旺珍，?棉花高品質(zhì)纖維性狀的主基因與多基因遺傳分析[J].遺傳學(xué)報(bào)，2002，29（9）：827-834.

[6]張西嶺.我國棉花品種現(xiàn)狀及存在問題與對(duì)策[J].中國棉花，2010，37（6）：2-4.

[7]孫憲印，吳科，錢兆國.黃淮冬麥區(qū)北片水地組供試小麥品種（系）主要品質(zhì)形狀的主成分分析和聚類分析[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，1：24-26.

[8]王彩潔，李連華，李偉.大豆品種產(chǎn)量和主要性狀的主成分分析[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，1：5-6.endprint

摘要：利用生產(chǎn)上大面積推廣種植的陸地棉中221和品質(zhì)優(yōu)良的海島棉栽培品系海1雜交，并與陸地棉中221回交再連續(xù)自交，結(jié)合SSR分子標(biāo)記技術(shù)建立一套具有陸地棉背景并漸滲有海島棉基因的染色體片段代換系。試驗(yàn)對(duì)BC4F4株行的產(chǎn)量及纖維品質(zhì)相關(guān)性狀進(jìn)行表型主成分分析，結(jié)果表明：其產(chǎn)量性狀間、纖維品質(zhì)性狀間存在難以調(diào)和的矛盾，產(chǎn)量性狀與品質(zhì)相關(guān)性狀之間的遺傳相關(guān)通過鈴重與棉纖維長度的關(guān)系體現(xiàn)出來。

關(guān)鍵詞：海島棉；染色體片段代換系；產(chǎn)量性狀；纖維品質(zhì)性狀；主成分分析

中圖分類號(hào)：S562.035.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2014）01-0019-04

棉花是最古老的農(nóng)作物之一，自有農(nóng)業(yè)以來，就有了棉花[1]。棉花的進(jìn)化受環(huán)境、自然選擇和人工選擇共同作用的影響。我國的陸地棉（GossypiumhirsutumL.）品種自20世紀(jì)20年代第1次引種到現(xiàn)在擁有自主轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲棉品種，已經(jīng)歷了7次換種過程。雖然我國棉花育種已取得較為顯著的成績，但棉花品質(zhì)與國際相比還存在差距。我國陸地棉主栽品種纖維長度集中分布在27～29mm，品種數(shù)量占94%左右，而在此纖維長度范圍內(nèi)的棉花品種還存在比強(qiáng)度較美棉偏低1～2cN/tex的問題[2]。棉花品質(zhì)類型單一，纖維比強(qiáng)度不足，難以滿足紡織工業(yè)的多種需求，國內(nèi)一些棉紡織企業(yè)高價(jià)從國外進(jìn)口棉花，以滿足紡高檔棉紗的要求[3]。

陸地棉和海島棉（G.bardadenseL.）均為四倍體棉化，目前在世界上廣泛栽培。陸地棉產(chǎn)量高、適應(yīng)性廣，其種植面積約占世界棉花種植面積的96%以上。海島棉高抗枯黃萎病，纖維品質(zhì)優(yōu)良，是特種織物和高支紗不可或缺的原料。建立以生產(chǎn)上大面積推廣的陸地棉栽培種為遺傳背景且含有海島棉染色體片段的代換系，對(duì)于海島棉優(yōu)異基因的充分開發(fā)和陸地棉栽培種基因型的充分拓寬具有重要意義。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用的親本材料：受體親本陸地棉中221（國審棉2003002，中棉所45）和供體親本海島棉栽培品系海1，均取自中國農(nóng)科院棉花研究所。如表1所示，中221產(chǎn)量高，但纖維品質(zhì)和抗黃萎病性能一般；海1具有顯性無腺體性狀，纖維品質(zhì)較好，高抗黃萎病，種子棉酚含量低，目標(biāo)性狀突出，但產(chǎn)量較低。

1.3田間主要農(nóng)藝性狀的調(diào)查、室內(nèi)考種及纖維品質(zhì)測(cè)定

對(duì)BC4F4進(jìn)行常規(guī)田間調(diào)查，包括生育期、株高、果枝數(shù)、單株鈴數(shù)。調(diào)查方法：從每行第3株開始連續(xù)調(diào)查正常生長的10株（無鈴的單株不調(diào)查）。根據(jù)田間調(diào)查淘汰較差株行，保留優(yōu)行。較優(yōu)株行內(nèi)取樣，混收30個(gè)鈴，送農(nóng)業(yè)部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（HVICC）進(jìn)行衣分、鈴重、籽指等產(chǎn)量構(gòu)成因素和纖維品質(zhì)的測(cè)定。株行產(chǎn)量按霜前花和霜后花分別計(jì)產(chǎn)。

1.4表型數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析

家系和單株的產(chǎn)量、纖維品質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)的基本整理在Excel上進(jìn)行。用SAS9.1對(duì)BC4F4的纖維品質(zhì)和產(chǎn)量相關(guān)性狀進(jìn)行表型主成分分析。

2結(jié)果與分析

利用SAS9.1計(jì)算兩個(gè)世代單株籽棉產(chǎn)量、單株皮棉產(chǎn)量和纖維品質(zhì)性狀的相關(guān)矩陣的特征根及其相應(yīng)的特征根向量，從產(chǎn)量和纖維品質(zhì)主成分分析中分別選取3個(gè)特征根，其對(duì)產(chǎn)量和棉纖維品質(zhì)的累計(jì)貢獻(xiàn)率均在90.0%以上，可作為棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)性狀的主成分。

2.1產(chǎn)量相關(guān)性狀表型主成分分析

BC4F4世代株行產(chǎn)量相關(guān)性狀表型主成分分析（表2、表3）表明：單株鈴數(shù)、鈴重及衣分對(duì)棉花產(chǎn)量的累計(jì)貢獻(xiàn)率為100.0%，前兩個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)70.39%。第一主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為38.41%，特征根為1.1523，主要影響棉花鈴重和單株鈴數(shù)，可看成是棉鈴的聯(lián)合因子，即第一主成分越大，單株鈴數(shù)也越多，鈴重越??；第二主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為70.39%，特征根為0.9595，主要影響衣分，可以看成是衣分因子，即第二主成分越大，衣分越大。

2.2棉纖維品質(zhì)性狀表型主成分分析

BC4F4世代株行纖維品質(zhì)表型主成分分析（表4、表5）表明：5個(gè)纖維品質(zhì)相關(guān)性狀對(duì)棉纖維品質(zhì)的累計(jì)貢獻(xiàn)率為100.0%。根據(jù)各主成分相應(yīng)的特征向量各分量的絕對(duì)值和符號(hào)，第一主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為54.25%，主要影響纖維強(qiáng)度、伸長率和纖維長度，可看成是纖維強(qiáng)度和伸長率的聯(lián)合因子，即第一主成分越大，纖維強(qiáng)度也越強(qiáng)，長度越大，但纖維伸長率越?。坏诙€(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為81.48%，主要影響棉纖維馬克隆值和纖維長度，可看成是馬克隆值和長度的聯(lián)合因子，即第二主成分越大，馬克隆值也越大，纖維長度變短；第三個(gè)主成分主要影響纖維伸長率和纖維整齊度，可看成是纖維伸長率和纖維整齊度的聯(lián)合因子，即第三個(gè)主成分越大，纖維伸長率越大，纖維整齊度越低，其累計(jì)貢獻(xiàn)率為91.08%；第四、第五個(gè)主成分因子分別影響纖維伸長率和纖維強(qiáng)度，可分別成為伸長率因子和強(qiáng)度因子。

3結(jié)論與討論

BC4F4世代的產(chǎn)量相關(guān)性狀主成分分析顯示：單株鈴數(shù)、鈴重、衣分是棉花產(chǎn)量的主要相關(guān)性狀。第一個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率占三分之一以上，主要影響單株鈴數(shù)和鈴重，兩者間呈遺傳負(fù)相關(guān)。棉花單株產(chǎn)量要取得高產(chǎn)，必須平衡兩者間的關(guān)系，才能使單株籽棉產(chǎn)量達(dá)到最大值。育種實(shí)踐中，可以加大對(duì)第一個(gè)主成分的選擇，同時(shí)兼顧第二個(gè)和第三個(gè)主成分的選擇，從而選擇出高產(chǎn)量的棉花新品種。

BC4F4世代棉纖維品質(zhì)性狀的表型主成分分析表明：伸長率與纖維斷裂比強(qiáng)度、纖維長度呈遺傳負(fù)相關(guān)，與整齊度呈遺傳正相關(guān)；馬克隆值與纖維長度呈遺傳負(fù)相關(guān)。棉纖維品質(zhì)的5個(gè)相關(guān)性狀間存在難以調(diào)和的矛盾，彼此間存在或多或少的遺傳相關(guān)關(guān)系，或是抑制，或是促進(jìn)。所以，在棉花品質(zhì)育種中，應(yīng)注意5個(gè)纖維品質(zhì)性狀的協(xié)調(diào)發(fā)展，使其之間的矛盾最小化，提高育種效率。

BC4F4世代產(chǎn)量性狀與纖維品質(zhì)性狀的表型主成分分析表明：第一、二主成分為棉纖維品質(zhì)因子，主要影響棉花纖維品質(zhì)，其累計(jì)貢獻(xiàn)率為56.30%；第三、四、五主成分為棉花產(chǎn)量因子，主要影響棉花產(chǎn)量，其累計(jì)貢獻(xiàn)率為88.75%。在育種實(shí)踐中，低世代可以根據(jù)棉纖維品質(zhì)進(jìn)行單株選擇，高世代可以結(jié)合單株鈴數(shù)和鈴重，選擇高產(chǎn)量的單株。

綜合BC4F4世代株行單株產(chǎn)量及纖維品質(zhì)主成分分析，產(chǎn)量性狀間、品質(zhì)性狀間及產(chǎn)量性狀與品質(zhì)性狀間的遺傳相關(guān)，在育種實(shí)踐中起到了很大的作用。長期的人工選擇，造成了棉花遺傳基礎(chǔ)狹窄、實(shí)際生產(chǎn)中可利用材料少之又少，很大程度上限制了棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)的進(jìn)一步提高?；蛲蛔兓蛘T變很難在種質(zhì)資源創(chuàng)新上取得突破性進(jìn)展。利用現(xiàn)有的生物技術(shù)將海島棉中的有益基因，尤其是優(yōu)良的纖維品質(zhì)基因轉(zhuǎn)化到陸地棉栽培品種中，對(duì)于拓寬陸地棉的遺傳背景，創(chuàng)造棉花新種質(zhì)具有重要意義。因此，開發(fā)以陸地棉栽培種為遺傳背景且含有海島棉優(yōu)異纖維品質(zhì)和高抗病基因的染色體片段代換系，對(duì)棉花種質(zhì)資源庫的豐富具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]

康樂.利用水稻選擇導(dǎo)入系對(duì)產(chǎn)量及其相關(guān)性狀進(jìn)行遺傳剖析[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2008.

[2]熊發(fā)前，唐榮華，陳忠良，等.目標(biāo)起始密碼子多態(tài)性（SCoT）：一種基于翻譯起始位點(diǎn)的目的基因標(biāo)記新技術(shù)[J].分子植物育種，2009，7（3）：635-638.

[3]西蒙古良НГ，薩夫林АН，穆哈米德漢諾夫CP.棉花遺傳育種和良種繁育[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1986，91.

[4]喻樹迅，魏曉文，趙新華，等.中國棉花生產(chǎn)與科技發(fā)展[J].棉花學(xué)報(bào)，2000，12（6）：327-329.

[5]袁有祿，張?zhí)煺?，郭旺珍，?棉花高品質(zhì)纖維性狀的主基因與多基因遺傳分析[J].遺傳學(xué)報(bào)，2002，29（9）：827-834.

[6]張西嶺.我國棉花品種現(xiàn)狀及存在問題與對(duì)策[J].中國棉花，2010，37（6）：2-4.

[7]孫憲印，吳科，錢兆國.黃淮冬麥區(qū)北片水地組供試小麥品種（系）主要品質(zhì)形狀的主成分分析和聚類分析[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，1：24-26.

[8]王彩潔，李連華，李偉.大豆品種產(chǎn)量和主要性狀的主成分分析[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，1：5-6.endprint

摘要：利用生產(chǎn)上大面積推廣種植的陸地棉中221和品質(zhì)優(yōu)良的海島棉栽培品系海1雜交，并與陸地棉中221回交再連續(xù)自交，結(jié)合SSR分子標(biāo)記技術(shù)建立一套具有陸地棉背景并漸滲有海島棉基因的染色體片段代換系。試驗(yàn)對(duì)BC4F4株行的產(chǎn)量及纖維品質(zhì)相關(guān)性狀進(jìn)行表型主成分分析，結(jié)果表明：其產(chǎn)量性狀間、纖維品質(zhì)性狀間存在難以調(diào)和的矛盾，產(chǎn)量性狀與品質(zhì)相關(guān)性狀之間的遺傳相關(guān)通過鈴重與棉纖維長度的關(guān)系體現(xiàn)出來。

關(guān)鍵詞：海島棉；染色體片段代換系；產(chǎn)量性狀；纖維品質(zhì)性狀；主成分分析

中圖分類號(hào)：S562.035.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2014）01-0019-04

棉花是最古老的農(nóng)作物之一，自有農(nóng)業(yè)以來，就有了棉花[1]。棉花的進(jìn)化受環(huán)境、自然選擇和人工選擇共同作用的影響。我國的陸地棉（GossypiumhirsutumL.）品種自20世紀(jì)20年代第1次引種到現(xiàn)在擁有自主轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲棉品種，已經(jīng)歷了7次換種過程。雖然我國棉花育種已取得較為顯著的成績，但棉花品質(zhì)與國際相比還存在差距。我國陸地棉主栽品種纖維長度集中分布在27～29mm，品種數(shù)量占94%左右，而在此纖維長度范圍內(nèi)的棉花品種還存在比強(qiáng)度較美棉偏低1～2cN/tex的問題[2]。棉花品質(zhì)類型單一，纖維比強(qiáng)度不足，難以滿足紡織工業(yè)的多種需求，國內(nèi)一些棉紡織企業(yè)高價(jià)從國外進(jìn)口棉花，以滿足紡高檔棉紗的要求[3]。

陸地棉和海島棉（G.bardadenseL.）均為四倍體棉化，目前在世界上廣泛栽培。陸地棉產(chǎn)量高、適應(yīng)性廣，其種植面積約占世界棉花種植面積的96%以上。海島棉高抗枯黃萎病，纖維品質(zhì)優(yōu)良，是特種織物和高支紗不可或缺的原料。建立以生產(chǎn)上大面積推廣的陸地棉栽培種為遺傳背景且含有海島棉染色體片段的代換系，對(duì)于海島棉優(yōu)異基因的充分開發(fā)和陸地棉栽培種基因型的充分拓寬具有重要意義。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用的親本材料：受體親本陸地棉中221（國審棉2003002，中棉所45）和供體親本海島棉栽培品系海1，均取自中國農(nóng)科院棉花研究所。如表1所示，中221產(chǎn)量高，但纖維品質(zhì)和抗黃萎病性能一般；海1具有顯性無腺體性狀，纖維品質(zhì)較好，高抗黃萎病，種子棉酚含量低，目標(biāo)性狀突出，但產(chǎn)量較低。

1.3田間主要農(nóng)藝性狀的調(diào)查、室內(nèi)考種及纖維品質(zhì)測(cè)定

對(duì)BC4F4進(jìn)行常規(guī)田間調(diào)查，包括生育期、株高、果枝數(shù)、單株鈴數(shù)。調(diào)查方法：從每行第3株開始連續(xù)調(diào)查正常生長的10株（無鈴的單株不調(diào)查）。根據(jù)田間調(diào)查淘汰較差株行，保留優(yōu)行。較優(yōu)株行內(nèi)取樣，混收30個(gè)鈴，送農(nóng)業(yè)部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（HVICC）進(jìn)行衣分、鈴重、籽指等產(chǎn)量構(gòu)成因素和纖維品質(zhì)的測(cè)定。株行產(chǎn)量按霜前花和霜后花分別計(jì)產(chǎn)。

1.4表型數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析

家系和單株的產(chǎn)量、纖維品質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)的基本整理在Excel上進(jìn)行。用SAS9.1對(duì)BC4F4的纖維品質(zhì)和產(chǎn)量相關(guān)性狀進(jìn)行表型主成分分析。

2結(jié)果與分析

利用SAS9.1計(jì)算兩個(gè)世代單株籽棉產(chǎn)量、單株皮棉產(chǎn)量和纖維品質(zhì)性狀的相關(guān)矩陣的特征根及其相應(yīng)的特征根向量，從產(chǎn)量和纖維品質(zhì)主成分分析中分別選取3個(gè)特征根，其對(duì)產(chǎn)量和棉纖維品質(zhì)的累計(jì)貢獻(xiàn)率均在90.0%以上，可作為棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)性狀的主成分。

2.1產(chǎn)量相關(guān)性狀表型主成分分析

BC4F4世代株行產(chǎn)量相關(guān)性狀表型主成分分析（表2、表3）表明：單株鈴數(shù)、鈴重及衣分對(duì)棉花產(chǎn)量的累計(jì)貢獻(xiàn)率為100.0%，前兩個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)70.39%。第一主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為38.41%，特征根為1.1523，主要影響棉花鈴重和單株鈴數(shù)，可看成是棉鈴的聯(lián)合因子，即第一主成分越大，單株鈴數(shù)也越多，鈴重越小；第二主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為70.39%，特征根為0.9595，主要影響衣分，可以看成是衣分因子，即第二主成分越大，衣分越大。

2.2棉纖維品質(zhì)性狀表型主成分分析

BC4F4世代株行纖維品質(zhì)表型主成分分析（表4、表5）表明：5個(gè)纖維品質(zhì)相關(guān)性狀對(duì)棉纖維品質(zhì)的累計(jì)貢獻(xiàn)率為100.0%。根據(jù)各主成分相應(yīng)的特征向量各分量的絕對(duì)值和符號(hào)，第一主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為54.25%，主要影響纖維強(qiáng)度、伸長率和纖維長度，可看成是纖維強(qiáng)度和伸長率的聯(lián)合因子，即第一主成分越大，纖維強(qiáng)度也越強(qiáng)，長度越大，但纖維伸長率越??；第二個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為81.48%，主要影響棉纖維馬克隆值和纖維長度，可看成是馬克隆值和長度的聯(lián)合因子，即第二主成分越大，馬克隆值也越大，纖維長度變短；第三個(gè)主成分主要影響纖維伸長率和纖維整齊度，可看成是纖維伸長率和纖維整齊度的聯(lián)合因子，即第三個(gè)主成分越大，纖維伸長率越大，纖維整齊度越低，其累計(jì)貢獻(xiàn)率為91.08%；第四、第五個(gè)主成分因子分別影響纖維伸長率和纖維強(qiáng)度，可分別成為伸長率因子和強(qiáng)度因子。

3結(jié)論與討論

BC4F4世代的產(chǎn)量相關(guān)性狀主成分分析顯示：單株鈴數(shù)、鈴重、衣分是棉花產(chǎn)量的主要相關(guān)性狀。第一個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率占三分之一以上，主要影響單株鈴數(shù)和鈴重，兩者間呈遺傳負(fù)相關(guān)。棉花單株產(chǎn)量要取得高產(chǎn)，必須平衡兩者間的關(guān)系，才能使單株籽棉產(chǎn)量達(dá)到最大值。育種實(shí)踐中，可以加大對(duì)第一個(gè)主成分的選擇，同時(shí)兼顧第二個(gè)和第三個(gè)主成分的選擇，從而選擇出高產(chǎn)量的棉花新品種。

BC4F4世代棉纖維品質(zhì)性狀的表型主成分分析表明：伸長率與纖維斷裂比強(qiáng)度、纖維長度呈遺傳負(fù)相關(guān)，與整齊度呈遺傳正相關(guān)；馬克隆值與纖維長度呈遺傳負(fù)相關(guān)。棉纖維品質(zhì)的5個(gè)相關(guān)性狀間存在難以調(diào)和的矛盾，彼此間存在或多或少的遺傳相關(guān)關(guān)系，或是抑制，或是促進(jìn)。所以，在棉花品質(zhì)育種中，應(yīng)注意5個(gè)纖維品質(zhì)性狀的協(xié)調(diào)發(fā)展，使其之間的矛盾最小化，提高育種效率。

BC4F4世代產(chǎn)量性狀與纖維品質(zhì)性狀的表型主成分分析表明：第一、二主成分為棉纖維品質(zhì)因子，主要影響棉花纖維品質(zhì)，其累計(jì)貢獻(xiàn)率為56.30%；第三、四、五主成分為棉花產(chǎn)量因子，主要影響棉花產(chǎn)量，其累計(jì)貢獻(xiàn)率為88.75%。在育種實(shí)踐中，低世代可以根據(jù)棉纖維品質(zhì)進(jìn)行單株選擇，高世代可以結(jié)合單株鈴數(shù)和鈴重，選擇高產(chǎn)量的單株。

綜合BC4F4世代株行單株產(chǎn)量及纖維品質(zhì)主成分分析，產(chǎn)量性狀間、品質(zhì)性狀間及產(chǎn)量性狀與品質(zhì)性狀間的遺傳相關(guān)，在育種實(shí)踐中起到了很大的作用。長期的人工選擇，造成了棉花遺傳基礎(chǔ)狹窄、實(shí)際生產(chǎn)中可利用材料少之又少，很大程度上限制了棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)的進(jìn)一步提高?；蛲蛔兓蛘T變很難在種質(zhì)資源創(chuàng)新上取得突破性進(jìn)展。利用現(xiàn)有的生物技術(shù)將海島棉中的有益基因，尤其是優(yōu)良的纖維品質(zhì)基因轉(zhuǎn)化到陸地棉栽培品種中，對(duì)于拓寬陸地棉的遺傳背景，創(chuàng)造棉花新種質(zhì)具有重要意義。因此，開發(fā)以陸地棉栽培種為遺傳背景且含有海島棉優(yōu)異纖維品質(zhì)和高抗病基因的染色體片段代換系，對(duì)棉花種質(zhì)資源庫的豐富具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]

康樂.利用水稻選擇導(dǎo)入系對(duì)產(chǎn)量及其相關(guān)性狀進(jìn)行遺傳剖析[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2008.

[2]熊發(fā)前，唐榮華，陳忠良，等.目標(biāo)起始密碼子多態(tài)性（SCoT）：一種基于翻譯起始位點(diǎn)的目的基因標(biāo)記新技術(shù)[J].分子植物育種，2009，7（3）：635-638.

[3]西蒙古良НГ，薩夫林АН，穆哈米德漢諾夫CP.棉花遺傳育種和良種繁育[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1986，91.

[4]喻樹迅，魏曉文，趙新華，等.中國棉花生產(chǎn)與科技發(fā)展[J].棉花學(xué)報(bào)，2000，12（6）：327-329.

[5]袁有祿，張?zhí)煺?，郭旺珍，?棉花高品質(zhì)纖維性狀的主基因與多基因遺傳分析[J].遺傳學(xué)報(bào)，2002，29（9）：827-834.

[6]張西嶺.我國棉花品種現(xiàn)狀及存在問題與對(duì)策[J].中國棉花，2010，37（6）：2-4.

[7]孫憲印，吳科，錢兆國.黃淮冬麥區(qū)北片水地組供試小麥品種（系）主要品質(zhì)形狀的主成分分析和聚類分析[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，1：24-26.

[8]王彩潔，李連華，李偉.大豆品種產(chǎn)量和主要性狀的主成分分析[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，1：5-6.endprint