三系雜交棉品種的現(xiàn)狀和發(fā)展建議

陳全求++藍家樣++韓光明++黃云++董建輝

摘要：棉花具有明顯的雜種優(yōu)勢，三系雜交棉降低了制種的勞動強度和用工量，制種程序簡便，純度高，適合大面積制種，所以具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。本文對三系雜交棉的品種、纖維品質(zhì)和制種技術(shù)現(xiàn)狀進行了概述，并針對三系雜交棉的現(xiàn)狀提出了相應(yīng)的發(fā)展建議。

關(guān)鍵詞：三系雜交棉；品種；現(xiàn)狀；發(fā)展建議

中圖分類號：S562.035 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3143（2017）05-0002-05

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2017.05.001

0 引言

棉花具有明顯的雜種優(yōu)勢，各主要產(chǎn)棉國都非常重視棉花雜種優(yōu)勢的應(yīng)用與研究。但是，隨著勞動力成本不斷提高，大規(guī)模人工雜交制種生產(chǎn)棉花雜交種難以為繼，現(xiàn)已成為制約棉花雜交種大面積推廣利用的“瓶頸”[1]。 為解決棉花雜交種生產(chǎn)難題，利用棉花細胞質(zhì)雄性不育系，選育集優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、簡化制種于一體的棉花三系雜交種已成為棉花育種的重點方向之一[2]。2000年以來，各育種單位在三系棉花品種取得了一些進展，開始陸續(xù)有三系雜交棉品種通過審定并在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。

1 三系雜交棉品種的現(xiàn)狀

1.1 三系雜交棉品種審定的現(xiàn)狀

自20世紀80年代末，相繼有新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第一師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所、河北省邯鄲市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所、湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟作物研究所和山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所開始報道已實現(xiàn)棉花三系配套。但是，很長的一段時間內(nèi)未見有成功的三系配套品種審定。三系雜交棉的產(chǎn)量水平與人工制種雜交棉有一定差距，原因可能是由于胞質(zhì)對產(chǎn)量等因素有負作用，所以三系雜交種在生產(chǎn)上的利用長期以來受到一定的限制[3-4]。直到2000年后才有較多的三系雜交棉品種審定，從表1可以看出，2004年河南省審定了豫雜棉1號，2005年黃河流域?qū)彾撕s98-1和銀棉2號、浙江省審定了浙雜2號，2006年新疆審定了新彩棉9號和新雜棉2號、河北省審定了邯雜 429，且邯雜 429于2007年通過國審，2008年黃河流域?qū)彾算y棉8號，2009年黃河流域?qū)彾撕s 301、新疆審定了新陸中43號，2010年河北省審定了冀FRH 3018，2011年山西省審定了中棉所83，2016年黃河流域?qū)彾酥忻匏?9。三系雜交棉品種的審定在2004年左右才開始取得突破。尤其是2005年和2006年，審定的品種較多。從審定的地點看。黃河流域三系雜交棉走在前列，黃河流域?qū)彾ǖ娜惦s交棉品種最多，有9個品種，新疆有3個品種，而長江流域只有1個品種通過審定。

上述系列品種的育成，說明三系雜交棉能夠達到普通人工制種雜交種的產(chǎn)量水平，同時由于三系雜交棉降低了制種的勞動強度和用工量，制種程序簡便，純度高，適合大面積制種，所以相對于人工制種雜交種具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

1.2 三系雜交棉品種產(chǎn)量相關(guān)性狀的現(xiàn)狀

從表1可以看出，審定的三系雜交棉，黃河流域的品種生育期較短，一般都在120天左右，其中邯雜 301生育期為119天，中棉所99為118天。新疆的3個品種中有2個品種的生育期在125天左右，新陸中43號生育期較長，為133天，這是因為新疆的品種中含有海島棉血統(tǒng)，海島棉生育期一般較長。長江流域的浙雜2號的生育期也較長，為133天。從單鈴重上看新疆品種都是陸海雜交種，單鈴重較輕，一般在4 g左右，其他三系品種都是陸地棉，單鈴重均大于5 g，其中冀FRH3018和中棉所 99最高，單鈴重為6.5 g。在衣分性狀上，新疆棉花的衣分較低，沒有超過40%，其主要原因是新疆棉花是海陸雜種。其他三系雜交棉的衣分在40%以上，以中棉所83衣分最高，為43%，其次是銀棉2號和邯雜 301，分別為42.6%和42.3%。

在籽棉和皮棉產(chǎn)量上，13個審定的三系品種均比各自的對照增產(chǎn)，有些增產(chǎn)幅度非常明顯，新彩棉9號是第一個三系彩色雜交棉，籽棉產(chǎn)量比對照增產(chǎn)35.7%，皮棉產(chǎn)量增產(chǎn)25.3%；豫棉雜1號、邯雜98-1、銀棉2號和邯雜 429的籽棉、皮棉產(chǎn)量均比對照增產(chǎn)20%左右。這也說明三系雜交棉達到人工制種雜交棉的產(chǎn)量水平。新疆地區(qū)的籽棉產(chǎn)量明顯高于其他地區(qū)，得益于新疆的氣候和高密度栽培，其一般密度在10萬株/hm2以上。2006年育成的新彩棉9號和新雜棉2號的籽棉產(chǎn)量分別為4653.5 kg/hm2和4882.5 kg/hm2，尤其是2009年育成的新陸中43號，籽棉產(chǎn)量達到6035 kg/hm2。雖然在衣分上明顯低于其他地方的品種，但是新疆三系品種的皮棉產(chǎn)量相對也較高，新雜棉2號皮棉產(chǎn)量為1897.7 kg/hm2，新陸中43號皮棉產(chǎn)量為2217.9 kg/hm2。從審定的品種看，各個流域隨著年份的增加，三系棉花品種的籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量一直在增加，這說明在三系育種上，不斷對三系棉花進行改良取得了成效，三系棉花品種能夠滿足市場需求，為進一步的推廣打下良好的基礎(chǔ)。

1.3 三系雜交棉品種纖維品質(zhì)的現(xiàn)狀

從表2可以看出，在纖維長度上，長度和比強度超過雙30的品種有4個，其中新疆品種占3個，另外一個為中棉所 99。尤以新疆的海陸三系品種的品質(zhì)較好，新陸中43號達到了長絨棉的標準，長度為35 mm、比強度為36.5 cN/tex、馬克隆值為3.5、伸長率6.1%、整齊度為84.8%；新雜棉2號達到了中長絨棉的標準，長度為34.3 mm、比強度為37.4 cN/tex、馬克隆值為3.6、伸長率7.2%、整齊度為84.3%；新彩棉9號作為唯一的彩色棉品種，其長度為30.7 mm，比強度為33.9 cN/tex，馬克隆值為3.6，該品種的選育克服了彩色棉產(chǎn)量低、品質(zhì)差的缺點，豐富了彩色棉的纖維類型。有6個品種的纖維長度超過30 mm，分別為豫棉雜1號、新彩棉9號、新雜棉2號、新陸中43號、冀FRH3018、中棉所 99，有7個品種的比強度超過30 cN/tex，分別為浙雜2號、新彩棉9號、新雜棉2號、新陸中43號、邯雜 429、中棉所83、中棉所 99。中棉所99是唯一一個纖維品質(zhì)達到雙30的陸地棉品種，在所有陸地棉品種中，纖維品質(zhì)最優(yōu)，長度為30.4 mm、比強度為31.3 cN/tex、馬克隆值為5.1、伸長率5.2%、整齊度為84.6%。endprint

2 三系雜交棉制種技術(shù)研究現(xiàn)狀

三系雜交棉[5]采用不育系、恢復(fù)系和保持系進行雜交制種，省去了去雄過程，能夠降低制種成本。自實現(xiàn)三系配套后三系雜交棉的制種技術(shù)受到越來越多的人研究。楊亞東，等1995年報道攻克陸海三系雜交棉制種技術(shù)難關(guān)，使得其繁種及制種產(chǎn)量得到顯著的提高，按1993年實收種子以定額用工計算，平均每個雜交人工完成生產(chǎn)種子為2.14 kg，若按實際用工計算，三系制種法則每個雜交人工生產(chǎn)種子已達到3 kg[6]。蔣梅巧，等從1999年開始在金華市多年試驗表明， 在放養(yǎng)30桶/hm2蜜蜂條件下，不育系單株結(jié)鈴數(shù)基本達到常規(guī)水平。2001年，金華石門農(nóng)場三系制種產(chǎn)量為1230 kg/hm2，蘭溪墩頭三系制種產(chǎn)量為1575 kg/hm2，高于用“人工去雄授粉法”制種的產(chǎn)量（1050 kg/hm2） [7]。趙向前，等[8-9]于2002年以彩色棉纖維的顏色作為指示性狀，用于三系雜交棉制種，將帶有指示性狀的棕色棉恢復(fù)系或綠色棉恢復(fù)系按1∶ 2的比例與白色棉不育系混合種植（混播制種方式），利用天然媒介傳粉提高雜交種子產(chǎn)量，試驗以常規(guī)的條播制種方式為對照，發(fā)現(xiàn)混播制種方式可有效地提高不育系的結(jié)鈴率和降低其棉鈴的不孕籽率，制種產(chǎn)量比對照增加14%以上。陳建燦，等2004年根據(jù)試驗研究，提出了“三系”雜交棉制種技術(shù)操作規(guī)程，總結(jié)出“隔離、傳媒、誘殺、栽培”的制種技術(shù)。利用該制種技術(shù)可替代人工去雄授粉法制種。這種系統(tǒng)的制種技術(shù)突破傳統(tǒng)人工去雄授粉法的難題，達到既省工，又節(jié)本，其制種成本僅為人工去雄制種的八分之一[10]。

羅程，等2008年在前人研究的基礎(chǔ)上，已初步形成了一套適合新疆氣候和生產(chǎn)特點、行之有效的以“摘花授粉，花藥冷藏，整株雜交，集中成鈴”為核心的陸?！叭怠碧烊徊噬s交棉制種技術(shù)體系[11]。任愛民，等2008年根據(jù)抗病蟲三系雜交棉邯雜98-1的制種特點，總結(jié)出一套較為完整的邯雜98-1的高效雜交制種技術(shù)[12]。戚廷香，等[13]于2011～2013年對三系雜交棉制種方法進行了一些探索，三系法制種省去了人工去雄工序，用恢復(fù)系授粉即可獲得雜交種且不會損傷柱頭，減少了蕾鈴的脫落，制種成本比常規(guī)雜交棉降低。三系制種父母本可以分開種植，保證了雜交種的純度，可實現(xiàn)棉花雜交種生產(chǎn)的標準化、規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化。研究發(fā)現(xiàn)，在只考慮制種環(huán)節(jié)時，三系雜交制種在海南的成本為28.8～34.6 元/kg，在安陽的成本是 14.2～17.0 元/kg，而人工雜交制種的成本為49.5～55.0 元/kg。因此，三系雜交制種比人工雜交制種效益提高了3 倍 ，主要體現(xiàn)在勞動力成本的降低，解決了當前棉花常規(guī)雜交制種用工難的困境[13]。朱永紅，等2017年通過對意蜂在網(wǎng)室內(nèi)為三系雜交棉制種的試驗研究，并結(jié)合晉南氣候條件，總結(jié)出一套利用蜜蜂為網(wǎng)室內(nèi)三系雜交棉授粉制種的配套技術(shù)[14]。

3 對三系雜交棉育種的發(fā)展建議

3.1 加強棉花細胞質(zhì)雄性不育系的創(chuàng)制

棉花細胞質(zhì)雄性不育的產(chǎn)生雖然有很多途徑但多數(shù)是通過棉花間的遠緣雜交、栽培棉品種的自發(fā)突變和利用現(xiàn)有不育系的回交轉(zhuǎn)育等途徑產(chǎn)生。棉花細胞質(zhì)雄性不育材料的創(chuàng)制是培育三系雜交棉的關(guān)鍵。目前棉花中最有利用價值的細胞質(zhì)雄性不育系是哈克尼西棉細胞質(zhì)雄性不育系?，F(xiàn)在選育的三系雜交棉品種基本都含有哈克尼西棉細胞質(zhì)雄性不育系。我國棉花質(zhì)核互作雄性不育系研究起步較晚。現(xiàn)在的三系雜交棉品種利用的細胞質(zhì)雄性不育系比較單一，因此最重要的就是創(chuàng)制更多新的細胞質(zhì)雄性不育系，為選育更好三系雜交棉品種提供保障。

3.2 加強棉花三系材料的共享和新品種的選育

我國在20世紀80年代末期才實現(xiàn)棉花三系配套，直到2000年以后才陸續(xù)有三系雜交棉品種審定。雖然我國棉花質(zhì)核互作雄性不育系研究起步較晚，但是在棉花三系雜交種選育方面已取得較大進展。尤其是在2006年前后，審定的三系雜交棉品種最多，達到了研究的高峰，但是2011年后審定的品種又很少，只有2016年審定了中棉所99，該品種品質(zhì)達到了“雙30”，籽棉和皮棉產(chǎn)量也超過對照，具有明顯的優(yōu)勢，為三系棉花育種發(fā)展堅定了信心。棉花育種者應(yīng)加強交流，加強三系材料的交換和共享，拓寬恢復(fù)基因的來源，通過遠緣雜交及回交等手段實現(xiàn)多種恢復(fù)基因和育性加強基因的聚合，培育出對不育系具有強恢復(fù)力且穩(wěn)定的新型恢復(fù)系，培育強優(yōu)勢雜交棉新品種。

3.3 加快棉花質(zhì)核互作雄性不育及其恢復(fù)的分子機理研究

許多學(xué)者對棉花質(zhì)核互作雄性不育及其恢復(fù)的分子機理進行了研究，棉花細胞質(zhì)雄性不育研究與應(yīng)用已展現(xiàn)出良好的前景，但是棉花與玉米、水稻等作物相比，棉花染色體數(shù)目多，基因組較大，因此關(guān)于棉花雄性不育和育性恢復(fù)機理的研究還遠遠落后。隨著棉花基因組測序計劃的完成，棉花質(zhì)核互作雄性不育及其恢復(fù)的調(diào)控機理必將進一步明朗，進而促進棉花三系雜種優(yōu)勢的利用研究邁上一個新的臺階[15]。相信隨著分子生物學(xué)新技術(shù)的發(fā)展，對棉花雄性不育和育性恢復(fù)機理的研究一定會取得重大突破。

3.4 加大三系雜交棉制種技術(shù)新途徑的研究

隨著棉區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展，勞動力成本逐年上升，靠手工制種的雜交棉發(fā)展模式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)階段棉花產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，雜交棉的發(fā)展迫切需要在制種技術(shù)上有新的突破。棉花質(zhì)核互作雄性不育系雜交制種，是實現(xiàn)這一目標的有效途徑之。從目前的研究看，主要還是以人工授粉為主，雖然三系雜交棉相對于人工雜交棉省工，但是由于機械化的發(fā)展，直播用種量的增加對雜交棉制種提出了更高的要求。研究及優(yōu)化以蜜蜂等昆蟲為媒介的高效傳粉體系，簡化制種流程，增加產(chǎn)量，降低制種成本是三系雜交棉推廣應(yīng)用的前提。

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