棉花高產(chǎn)品系篩選方法的探索與研究

喬文青，齊海坤，嚴(yán)根土，王寧，石建斌，許慶華，周紅，黃群

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所/棉花生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 安陽(yáng) 455000）

棉花高產(chǎn)品系篩選方法的探索與研究

喬文青，齊海坤，嚴(yán)根土，王寧，石建斌，許慶華，周紅，黃群*

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所/棉花生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 安陽(yáng) 455000）

產(chǎn)量是評(píng)價(jià)棉花品種競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素之一，然而只有收獲后才能知道棉花品種的產(chǎn)量高低。為了縮短育種年限，降低育種盲目性，提出了1種產(chǎn)量預(yù)測(cè)方法，即以產(chǎn)量和籽指的相關(guān)指標(biāo)為基礎(chǔ)，對(duì)其進(jìn)行方差分析、相關(guān)性分析和聚類分析。結(jié)果表明：棉籽殼仁比與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，可作為篩選棉花高產(chǎn)材料的指標(biāo)之一。

棉花；產(chǎn)量；棉籽殼仁比；相關(guān)分析；聚類分析

產(chǎn)量、質(zhì)量、成本和效益是評(píng)價(jià)棉花競(jìng)爭(zhēng)力的基礎(chǔ)。我國(guó)棉花產(chǎn)量居世界前列，為提高我國(guó)棉花產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[1]。但是，我國(guó)的棉花生產(chǎn)管理方式粗放、投入產(chǎn)出率低，棉農(nóng)的種植效益大大降低，不少地區(qū)存在能種別的作物就不種棉花的現(xiàn)象，我國(guó)棉花種植總面積下滑趨勢(shì)十分明顯。由于棉花是重要的軍用和民用物資，所以必須保證棉花自給自足。而要想維持自給自足的基本需求，就需要培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的棉花新品種[2-3]。

棉花產(chǎn)量性狀受數(shù)量性狀遺傳基因控制，受基因和環(huán)境的雙重影響[4]。目前，科學(xué)家仍沒(méi)有挖掘和克隆到有效控制棉花產(chǎn)量的基因，培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的棉花品種還需較長(zhǎng)的時(shí)間。目前我國(guó)棉花骨干品種缺少，選擇合適的親本來(lái)配制高產(chǎn)組合還有一定的困難，進(jìn)一步延長(zhǎng)了育種周期。因此，通過(guò)室內(nèi)篩選具有目標(biāo)性狀的棉花材料，有目的地聚合創(chuàng)造新材料，提供給育種家使用，已經(jīng)成為迫在眉睫的工作。因此，筆者提出1種快速篩選高產(chǎn)品系的方法。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用產(chǎn)量有明顯差異的9個(gè)棉花新品系：中571、4073-108、3029-32、中3245、165-174、631-1、中497、中631、133-144為試驗(yàn)材料，所選材料由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所抗逆育種課題組提供。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)小區(qū)為3行區(qū)，行長(zhǎng)8 m，行距0.8 m，隨機(jī)區(qū)組排列，每個(gè)材料重復(fù)3次，田間農(nóng)藝操作按常規(guī)進(jìn)行。材料收花后，測(cè)每小區(qū)產(chǎn)量，并求各材料的平均值。將各小區(qū)種子脫絨，將光籽置于20℃烘干箱內(nèi)處理7 d，烘干后每小區(qū)選100粒飽滿種子稱量（重復(fù)3次），再去皮，稱量棉籽仁和棉籽殼的質(zhì)量，計(jì)算棉籽殼仁比。計(jì)算公式：殼仁比（%）=（棉籽殼質(zhì)量/棉籽仁質(zhì)量）×100%.

1.3 統(tǒng)計(jì)分析方法

采用SAS 9.2軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量及籽指相關(guān)指標(biāo)的方差分析

通過(guò)對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，可以確定同一指標(biāo)的不同樣本間是否具有顯著性差異[5]。通過(guò)對(duì)9個(gè)參試品系的產(chǎn)量及籽指相關(guān)指標(biāo)的方差分析（表1）可知，3029-32、中571、4073-108的籽棉產(chǎn)量顯著高于其他6個(gè)品系，其平均籽棉產(chǎn)量是其他6個(gè)品系平均籽棉產(chǎn)量的1.13倍。皮棉產(chǎn)量較高的品系包括中571、4073-108和3029-32，產(chǎn)量中等的品系包括中3245、165-174和631-1，產(chǎn)量較低的品系包括中497、中631和133-144，高產(chǎn)皮棉品系和中產(chǎn)皮棉品系的平均皮棉產(chǎn)量分別為低產(chǎn)品系的1.21倍和1.07倍。中3245的籽指最大，與其他品系有顯著差異，是其他品系的1.11倍。不同品系的百粒棉籽殼質(zhì)量無(wú)顯著差異。中3245、165-174、中497和133-144百粒棉籽仁質(zhì)量顯著高于其他5個(gè)品系，平均是其他5個(gè)品系的1.13倍。中571殼仁比最大，與其他品系有顯著差異，而中497殼仁比最小。

表1 產(chǎn)量及籽指相關(guān)指標(biāo)的方差分析

2.2 籽指相關(guān)指標(biāo)與產(chǎn)量的相關(guān)分析

相關(guān)分析是研究隨機(jī)變量之間是否存在相關(guān)關(guān)系的1種分析方法[6]。相關(guān)分析表明：百粒棉籽殼質(zhì)量與百粒棉籽仁質(zhì)量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.702 82；皮棉產(chǎn)量和籽棉產(chǎn)量均與殼仁比呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.886 58、0.886 96（表2）。由此可知，殼仁比可以作為衡量品系產(chǎn)量的1個(gè)指標(biāo)。

表2 籽指相關(guān)指標(biāo)與產(chǎn)量的相關(guān)分析

2.3 籽指相關(guān)指標(biāo)與產(chǎn)量的聚類分析

聚類分析作為1種常用的多元統(tǒng)計(jì)分析方法，可以將研究對(duì)象的多個(gè)特性進(jìn)行分類，按照特性之間的相似程度逐步聚合，相似程度大的優(yōu)先聚合[7]。利用聚類分析的最短距離法對(duì)9個(gè)參試品系的籽指、百粒棉籽殼質(zhì)量、百粒棉籽仁質(zhì)量、殼仁比及籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量6個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，獲得聚類分析系譜圖（圖1），在類間距為0.6時(shí)，可將所有品系分成3類：第1類僅包括中571，為高產(chǎn)品系；第2類包括4073-108、3029-32，為中產(chǎn)品系；第3類包括中3245、165-174、中497、133-144、631-1和中631，為低產(chǎn)品系。

圖1 不同品系間的聚類分析系譜圖（最短距離法）

3 討論與結(jié)論

傳統(tǒng)的品種篩選是在棉花生育過(guò)程中，對(duì)株形、早熟性、抗逆性、產(chǎn)量以及纖維品質(zhì)等指標(biāo)考察評(píng)價(jià)，而高產(chǎn)品種是通過(guò)選擇產(chǎn)量高的品系，再進(jìn)一步評(píng)價(jià)與篩選其他指標(biāo)選育而成[8-11]。由于棉花的生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)，所以完全按照傳統(tǒng)方法篩選高產(chǎn)新品系（種），不僅會(huì)減緩育種進(jìn)程，而且風(fēng)險(xiǎn)高，盲目性大。而棉籽作為產(chǎn)量構(gòu)成的重要部分，依據(jù)其相關(guān)指標(biāo)預(yù)測(cè)棉花產(chǎn)量，對(duì)篩選高產(chǎn)品系有一定的輔助作用。

通過(guò)本研究可初步得到以下結(jié)論：首先，不同品系的產(chǎn)量及籽指相關(guān)指標(biāo)間的差異性不是同時(shí)存在的，比如：有的品系間籽指差異顯著，但對(duì)應(yīng)的棉籽仁質(zhì)量和殼仁比的差異不一定顯著；其次，棉花的產(chǎn)量，無(wú)論是籽棉產(chǎn)量還是皮棉產(chǎn)量，均與殼仁比有極顯著的正相關(guān)，可以把殼仁比作為篩選高產(chǎn)品系的1個(gè)參考指標(biāo)；最后，9個(gè)參試品系可以分為3類，分別為高產(chǎn)品系、中產(chǎn)品系和低產(chǎn)品系。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證以上結(jié)論，可以收集更多的籽指、百粒棉籽殼質(zhì)量、百粒棉籽仁質(zhì)量、殼仁比及籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量的大數(shù)據(jù)進(jìn)行更深層次的分析研究。

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Exploration and Research on Screening Methods of High-Yield Cotton Varieties

Qiao Wenqing,Qi Haikun,Yan Gentu,Wang Ning,Shi Jianbin,Xu Qinghua,Zhou Hong,Huang Qun*

S562.03

A

1000-632X（2017）07-0011-03

10.11963/1000-632X.qwqhq.20170628

2017-04-10*通信作者：hqcri@126.com