Bt基因?qū)雽?duì)棉花葉片生長(zhǎng)特征的影響

華鶴良+陳源+張祥+陳德華

摘要：以轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉與受體及親本品種為試驗(yàn)材料，研究抗蟲(chóng)Bt基因?qū)雽?duì)棉花葉片生長(zhǎng)發(fā)育的影響。結(jié)果表明，Bt基因?qū)胧姑藁ㄈ~片生長(zhǎng)特征發(fā)生變化。常規(guī)抗蟲(chóng)棉品種主莖葉片數(shù)量減少，在不同生育階段出葉速度有所變化；果枝葉數(shù)增加或減少，且增長(zhǎng)速率具有前快后慢和前慢后快型。雜交抗蟲(chóng)棉品種則表現(xiàn)為葉數(shù)增加和出葉速度快。抗蟲(chóng)棉單株葉面積的變化有3種形式，一是在盛花前葉面積都以是主莖葉為主體，二是與常規(guī)棉相同，但葉面積更大，這類棉花主要是抗蟲(chóng)棉雜交種，三是是前中期與常規(guī)棉相同，至盛鈴期果枝葉面積達(dá)到高峰。轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲(chóng)棉群體的最適LAI范圍為4.0～4.5，實(shí)現(xiàn)抗蟲(chóng)棉高產(chǎn)的群體適宜LAI應(yīng)出現(xiàn)在盛鈴期。

關(guān)鍵詞：Bt基因；棉花葉片；生長(zhǎng)特征

中圖分類號(hào)： S562.01 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2015）07-0053-02

收稿日期：2014-07-16

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（編號(hào)：30971727、31171479）；高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金（編號(hào)：20113250110001）；江蘇省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室重大項(xiàng)目（編號(hào)：10KJA210057）。

作者簡(jiǎn)介：華鶴良（1964—），男，江蘇揚(yáng)州人，高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。E-mail：hlhua@yzu.edu.cn。

通信作者：陳德華，教授，主要從事棉花栽培研究。E-mail：cdh@yzu.edu.cn。

轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲(chóng)棉在遏制棉蟲(chóng)危害、節(jié)省農(nóng)資成本、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、減少農(nóng)藥帶來(lái)的環(huán)境污染、促進(jìn)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境改善等方面具有優(yōu)勢(shì)，為棉花大面積種植、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了保障，目前轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉在我國(guó)已得到快速推廣應(yīng)用[1-3]。但是由于轉(zhuǎn)Bt基因棉植株體內(nèi)的抗蟲(chóng)基因轉(zhuǎn)錄、翻譯都要消耗光合產(chǎn)物、礦物質(zhì)，因此其生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律也與受體品種有所不同[4-5]。棉株90%的光合產(chǎn)物來(lái)自于葉片，隨著B(niǎo)t轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉在我國(guó)的全面應(yīng)用，掌握Bt基因?qū)胍鸬拿奕~生長(zhǎng)變化特征，對(duì)于協(xié)調(diào)棉花養(yǎng)分的生產(chǎn)和分配、提高棉花產(chǎn)量及品質(zhì)具有重要意義。

1 對(duì)主莖葉生長(zhǎng)的影響

將GK19、泗抗1號(hào)、蘇抗103、GK22等轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉花常規(guī)種與其常規(guī)棉親本泗棉3號(hào)進(jìn)行對(duì)比，將中棉所41、中棉所45等與中棉所12進(jìn)行相比，將魯棉研21、魯棉研27與魯棉研10號(hào)進(jìn)行相比，抗蟲(chóng)棉均表現(xiàn)出主莖葉片數(shù)減少特征。在江蘇省揚(yáng)州市至打頂前調(diào)查，GK19、泗抗1號(hào)、GK22主莖葉片數(shù)分別為23.7、24.1、23.5張，泗棉3號(hào)為26.4張；中棉所41、中棉所45分別為24.3、24.5張，中棉所12為259張，出葉速度減慢；魯棉研21、魯棉研27主莖葉數(shù)分別為24.3、24.6張，魯棉研10號(hào)為25.6張。但GK19、蘇抗103在苗蕾期主莖出葉速度快，主莖葉片數(shù)多。初花期測(cè)定結(jié)果表明，GK19、蘇抗103主莖葉片數(shù)分別為19.5、19.2張，對(duì)照泗棉3號(hào)僅17.1張。以上結(jié)果說(shuō)明轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲(chóng)棉常規(guī)種主莖葉的數(shù)量少于相應(yīng)地受體常規(guī)種，但部分品種在某一生育階段內(nèi)生長(zhǎng)速度快，出葉速度分2種，一種為葉片數(shù)少，出葉速度慢；另一種為苗蕾期出葉速度加快。

2 對(duì)果枝葉生長(zhǎng)的影響

研究表明，轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲(chóng)棉常規(guī)種有2種特征，第1種特征表現(xiàn)為果枝葉數(shù)量多，如GK22、GK19、蘇抗103、泗抗1號(hào)單株果枝葉片的數(shù)量較對(duì)照泗棉3號(hào)多10%～15%，單株果枝葉片數(shù)可達(dá)90張以上（密度為37 500株/hm2）。但其葉片數(shù)量有2種不同的增長(zhǎng)動(dòng)態(tài)，一種表現(xiàn)為前慢后快型，如GK22、新洋822，盛花期后果枝形成的葉片數(shù)占單株果枝葉的70%以上；另一種表現(xiàn)為前快后慢型，如GK19、蘇抗103，盛花期后果枝葉形成的數(shù)量?jī)H占55%～60%。第2種特征為果枝葉數(shù)量減少，如新99B、中棉所41、中棉所45、魯棉研21、魯棉研27，主要是由于上部果枝很難拉伸，限制了果枝葉形成。一般果枝葉在37 500株/hm2密度下僅為80張左右。大多數(shù)轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲(chóng)棉品種子葉與真葉葉色略深，葉片偏小，真葉缺刻較深，缺刻深處有明顯皺褶，葉片薄，單葉面積小，比葉質(zhì)量較低。但泗棉3號(hào)系統(tǒng)的抗蟲(chóng)棉表現(xiàn)為子葉大，苗勢(shì)較強(qiáng)，花鈴期之前，長(zhǎng)勢(shì)長(zhǎng)相較旺，葉片大而下披，葉色濃綠。轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉雜交種出葉速度比各自親本品種快。轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉雜交種蘇6抗F1、泗3抗F1、泗3抗F2與各自的親本相比，葉數(shù)多、出葉速度快，蘇6F1比蘇棉6 號(hào)出葉速度快0.2張/d；泗3F1、泗3F2 出葉速度均比親本快0.2張/d。抗蟲(chóng)棉雜交種單個(gè)葉面積較大，蘇6F1、泗3F1、泗3F2 單個(gè)葉面積比各自親本增加9.6、17.4、9.4 cm2 。由此可見(jiàn)，抗蟲(chóng)棉雜交種比相應(yīng)的親本棉苗葉片生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，有利于培育壯苗。

3 對(duì)葉面積、葉面積系數(shù)的影響

3.1 單株葉面積變化

單株葉面積由子葉、主莖葉、果枝葉葉面積組成。隨著棉花生育進(jìn)程的推進(jìn)，常規(guī)棉苗蕾期以主莖葉為主體，現(xiàn)蕾期至初花期葉面積增長(zhǎng)最快，盛花期主莖葉的葉面積達(dá)高峰，初花期果枝葉葉面積已超過(guò)主莖葉，占單株總面積的52%～56%，始絮期果枝葉面積達(dá)高峰。轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉單株葉面積在Bt基因?qū)牒蟀l(fā)生了一定變化，單株葉面積有3種變化形式，第1種變化形式是盛花前葉面積都是以主莖葉為主體，葉面積從盛蕾期至盛花期增長(zhǎng)最快，主莖葉在結(jié)鈴初期（08-05）達(dá)高峰；果枝葉面積在盛花期開(kāi)始超過(guò)主莖葉，盛絮期（09-15）達(dá)到高峰，如泗抗1號(hào)等。第2種變化形式與常規(guī)棉相同，但葉面積更大，這類棉花主要是抗蟲(chóng)棉雜交種泗抗3號(hào)。第3種形式主要是前中期與常規(guī)棉相同，盛鈴期果枝葉面積達(dá)到高峰，以后開(kāi)始下降，如中棉所45等（表1、表2）。

3.2 群體葉面積與葉面積系數(shù)

群體條件下，葉的大小、數(shù)量及其排列對(duì)光合生產(chǎn)、產(chǎn)量影響很大。因此棉花最適葉面積系數(shù)（LAI）及葉面積分布對(duì)棉花生產(chǎn)具有較大影響。