河北省低酚棉育種研究進展及綜合利用

權(quán)月偉　唐光雷　米換房　翟雷霞　李繼軍　李文蕾

摘要：通過對棉花育種行業(yè)的了解和查閱有關(guān)資料，回顧了國內(nèi)外低酚棉育種的發(fā)展歷程，重點闡述了河北省低酚棉育種的發(fā)展優(yōu)勢及研究進展，并介紹了低酚棉在飼料、食品等方面的綜合利用情況。目的是促進河北省低酚棉新品種的推廣，以應(yīng)對河北省棉花種植結(jié)構(gòu)調(diào)整。

關(guān)鍵詞：河北?。坏头用?；育種；研究進展；綜合利用

中圖分類號：S562.035 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095—3143（2016）06—0024—04

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2016.06.005

0引言

棉花（Cossypium hirsutum L.）是重要的纖維作物，長期以來除了棉花纖維被有效利用外，棉花植株、種子中的蛋白質(zhì)、脂肪等成分很大一部分被遺棄。造成這種現(xiàn)象的原因是普通棉花含有一種對人畜有害的物質(zhì)一棉酚。低酚棉俗稱無毒棉，是集棉、糧、油、飼、藥于一體的多元高效經(jīng)濟作物，其棉酚含量低于0.02%。低酚棉的棉仁可作高蛋白優(yōu)質(zhì)食品，棉籽油可作優(yōu)質(zhì)保健油，棉籽餅及棉株枝葉可作飼料，去掉的葉枝、贅芽可作青飼料，棉籽殼和鈴殼均可作食用菌的培養(yǎng)基。種植低酚棉可以為食品工業(yè)、飼料工業(yè)提供大量的優(yōu)質(zhì)蛋白資源，使食用蛋白資源更廣闊。

棉花是河北省主要的經(jīng)濟作物，為廣大農(nóng)民帶來較大的種植效益。近年來由于棉花價格持續(xù)疲軟以及勞務(wù)用工費用持續(xù)上漲，河北省棉花面積正在逐年減少。培育和推廣低酚棉新品種對河北省棉花種植結(jié)構(gòu)調(diào)整具有積極意義。

1國內(nèi)外低酚棉育種淺述

1.1國外低酚棉育種概況

1954年，美國科學(xué)家McMichael以愛字棉為母本，霍皮棉為父本構(gòu)建雜交群體，通過雜交育種技術(shù)多代選擇，于1960年獲得無腺體棉花突變體植株，該棉花植株的莖、葉、種子均變現(xiàn)為無色素腺體。McMichael團隊繼續(xù)研究，利用獲得的突變體，通過雜交和回交的育種方法，經(jīng)過多代選擇，終于在1965年培育出了第一個無腺體棉花品系“23B”，開辟了棉花育種的新領(lǐng)域?？茖W(xué)家們通過研究發(fā)現(xiàn)，無腺體棉花品系“23B”是由兩個隱性基因控制。1966年，Biet等科學(xué)家培育出了第一個顯性基因控制的無腺體棉花品系。隨后，世界各國紛紛開始了低酚棉育種研究。埃及育種家們培育出了低酚棉新品種亞歷山大4號，印度的育種家們也培育出了一批低酚棉新品種并在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。

1.2國內(nèi)低酚棉育種概況

中國低酚棉育種始于20世紀(jì)70年代，到20世紀(jì)90年代達到了一個高峰，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花科學(xué)研究所、湖南省棉花科學(xué)研究所、河北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟作物研究所等十余個農(nóng)業(yè)科研單位相繼開展了低酚棉育種及遺傳機理的研究工作。1978年，湖南省棉花研究所培育出了國內(nèi)第一個低酚棉品種低酚棉1號，開啟了我國低酚棉育種研究的新時代，低酚棉育種進入蓬勃發(fā)展的階段。截止到20世紀(jì)90年代，國內(nèi)育種家們培育低酚棉品種（系）接近60個，其中以中棉所13號、豫棉2號、冀無252、冀棉19號、冀棉21號和湘棉11號推廣種植面積最大。中國的低酚棉種植面積一度穩(wěn)定在10萬hm²，成為當(dāng)時世界上低酚棉種植面積最大的國家。

在20世紀(jì)90年代中期，棉鈴蟲持續(xù)暴發(fā)為害，造成種棉成本上升、植棉效益下降，嚴(yán)重挫傷了棉農(nóng)的種棉積極性。自1994年開始國內(nèi)植棉面積逐年減少，1997年下降到不足333.3萬hm²。1996年美國轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲棉的引入，有效地遏制了當(dāng)時棉鈴蟲的爆發(fā)為害，以新棉33B、DP99B為代表的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉迅速推廣普及。至此，科研單位開始轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲低酚棉品種的選育研究。補的種質(zhì)資源材料，有利于拓寬雜交后代的遺傳基礎(chǔ)，創(chuàng)造出豐富的遺傳變異群體，從而培育出優(yōu)良的品種。河北農(nóng)業(yè)大學(xué)的馬峙英等對國內(nèi)外的145份低酚棉材料的生育特性、產(chǎn)量表現(xiàn)和纖維品質(zhì)進行了鑒定和篩選，最終獲得了數(shù)十份具有豐產(chǎn)、大鈴、高衣分、長纖維和高強度的優(yōu)異種質(zhì)資源。張桂寅，等對116份低酚棉品種進行聚類分析，并構(gòu)建了3個低酚棉核心種質(zhì)庫。

邯鄲市農(nóng)業(yè)科學(xué)院培育的低酚棉新品種邯無198，不僅產(chǎn)量高而且棉籽中含有豐富的蛋白質(zhì)和脂肪等營養(yǎng)成分（見表1）。利用邯無198品種做親本，又培育出了邯無216、邯M263抗蟲低酚棉新品系和一批棉花育種中間材料，創(chuàng)新了抗蟲低酚棉種質(zhì)資源。

2.2河北省低酚棉的育種優(yōu)勢

河北省開展低酚棉育種研究較早，培育了一批低酚棉品種，如冀無252、冀棉19號、冀無3703、石無16和省無3003等，其中以冀無252和冀棉19號推廣面積最大。1998年以后開始轉(zhuǎn)基因抗蟲低酚棉的育種研究。

近年來，各級部門越來越重視低酚棉育種研究。2008年農(nóng)業(yè)部轉(zhuǎn)基因生物新品種培育重大專項“轉(zhuǎn)基因特色專用棉花新品種培育”和2013年河北省科技支撐計劃項目“多抗、優(yōu)質(zhì)、專用棉花種質(zhì)資源創(chuàng)新及育種新技術(shù)研究”立項，其中包括低酚棉種質(zhì)資源創(chuàng)新，轉(zhuǎn)基因抗蟲低酚棉的培育及推廣等內(nèi)容。2014年河北省渤海糧倉科技示范工程項目啟動，邯鄲市農(nóng)業(yè)科學(xué)院利用自身優(yōu)勢，開展低酚棉高效利用與示范工作。這些立項旨在創(chuàng)制低酚棉種質(zhì)資源，培育轉(zhuǎn)基因抗蟲低酚棉品種。在相關(guān)部門的大力扶持下，河北省低酚棉育種取得了較大進步，相繼培育出了邯無198、邯無216、農(nóng)大棉12號和衡無1086等轉(zhuǎn)基因抗蟲低酚棉品種。

2.3近年來河北省育成的抗蟲低酚棉品種表現(xiàn)

2011年河北省設(shè)立了冀中南低酚棉區(qū)域試驗，設(shè)立多個試驗點對低酚棉棉花新品種（系）的豐產(chǎn)性、抗逆性、適應(yīng)性及纖維品質(zhì)進行鑒定，為低酚棉品種的審定和推廣提供科學(xué)依據(jù)。到目前為止，邯無216和農(nóng)大棉12號低酚棉新品種已通過河北省農(nóng)作物審定委員會審定。

在冀中南低酚棉新品種生產(chǎn)試驗中，對照邯無198籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量分別為3136.5 kg/hm²和1137.0 kg/hm²，纖維長度為28.6/mm、比強度為28.4 eN/tex、馬克隆值為4.4。結(jié)果表明：一是邯無216、農(nóng)大棉12號的籽棉、皮棉和霜前皮棉均比對照邯無198增產(chǎn)，籽棉分別比對照增產(chǎn)11.6%和10.6%，皮棉分別增產(chǎn)13.9%和16.4%；二是邯無216和農(nóng)大棉12號的纖維長度和比強度均高于對照，特別是邯無216的纖維品質(zhì)表現(xiàn)突出，平均纖維長度為30 mm，斷裂比強度為31.3 eN/tex，馬克隆值3.9，達到了優(yōu)質(zhì)棉標(biāo)準(zhǔn)；三是邯無216的馬克隆值與對照相當(dāng)，農(nóng)大棉12號的馬克隆值高于對照；四是邯無216和農(nóng)大棉12號的霜前花率分別為85.2%和81.2%；五是邯無216和農(nóng)大棉12號生育期分別為127天和128天。兩個品種的主要指標(biāo)性狀比對照均有了較大的提高。

3低酚棉的綜合利用

3.1作食品利用

低酚棉棉籽中含有多種人類必須的氨基酸，棉仁經(jīng)過深加工可作高蛋白優(yōu)質(zhì)食品；低酚棉籽中含有豐富的亞油酸，用低酚棉籽制作的成品油色香味俱佳，是營養(yǎng)價值極高的保健油，而且加工工藝簡單，成本低，價值高；棉籽殼和鈴殼可作生產(chǎn)食用菌的培養(yǎng)基，培養(yǎng)出的香菇、平菇、銀耳、木耳等食用菌，其產(chǎn)量高、質(zhì)量好、營養(yǎng)豐富、美味可口。

河北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所首次利用低酚棉籽生產(chǎn)高營養(yǎng)食用“棉芽維益菜”，該產(chǎn)品具有營養(yǎng)豐富、維生素含量高、適口性強、風(fēng)味獨特等特點。該項目拓寬了低酚棉綜合利用的領(lǐng)域，提高了棉農(nóng)的收益，調(diào)動了農(nóng)民植棉的積極性。

3.2作飼料利用

在新疆地區(qū)，棉稈、棉殼、棉桃、棉葉常常被當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)民用來做牛和羊的飼料。普通棉花的棉酚含量高，對牲畜危害較大，常常引發(fā)牲畜中毒性疾病，甚至死亡。邯鄲市農(nóng)業(yè)科學(xué)院嘗試在新疆種植低酚棉，除了棉花的纖維價值，其枝葉、棉稈、贅芽均可作為當(dāng)?shù)厣蟾咂焚|(zhì)的飼料。低酚棉植株經(jīng)粉碎后直接飼喂牛羊，從體重變化、飼料報酬、經(jīng)濟效益的綜合評價來看，低酚棉不僅可以代替飼草，而且其經(jīng)濟效益遠遠高于飼草。

有關(guān)單位研究認為，利用低酚棉仁餅作豬和肉雞的搭配日糧，其適口性好、營養(yǎng)成分高、成本低，且接受試驗的豬、雞均發(fā)育正常。因此，低酚棉餅粕是飼喂家禽的好飼料。

4小結(jié)與討論

近年來，隨著勞動力成本的不斷增加植棉效益逐年下降，同時，國家重視糧食安全，糧棉爭地矛盾依舊存在，研究培育低酚棉新品種，進行棉副產(chǎn)品綜合利用開發(fā)能有效緩解這一突出矛盾。國家應(yīng)該大力扶持發(fā)展低酚棉，各級科研單位應(yīng)該積極與企業(yè)展開低酚棉副產(chǎn)品綜合利用方面的合作開發(fā)，探索出一條“不與糧食爭地，實現(xiàn)棉田增糧”的棉花生產(chǎn)發(fā)展新途徑。