山東省審定轉(zhuǎn)基因抗蟲棉常規(guī)中早熟品種演變

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(德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院/農(nóng)業(yè)部黃淮海流域棉區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站， 山東 德州 253015)

·問題探討·

山東省審定轉(zhuǎn)基因抗蟲棉常規(guī)中早熟品種演變

董靈艷，張洪勇，李鳳瑞，袁海濤，賈立洪，楊秀鳳

(德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院/農(nóng)業(yè)部黃淮海流域棉區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站， 山東 德州 253015)

對1999—2015年山東省審定的42個轉(zhuǎn)基因抗蟲棉常規(guī)中早熟品種的9個性狀進(jìn)行分析。結(jié)果表明，株高、單鈴重、麥克隆值、霜前衣分、斷裂比強(qiáng)度、皮棉產(chǎn)量年份間呈上升趨勢，生育期呈下降趨勢，籽指、纖維長度變化不明顯。多元逐步回歸分析表明，單鈴重、霜前衣分、斷裂比強(qiáng)度3個性狀對皮棉單產(chǎn)的貢獻(xiàn)最大，達(dá)94.2%。

山東?。?轉(zhuǎn)基因抗蟲棉； 中早熟品種； 演變

20世紀(jì)90年代開始，轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品種得到選育和推廣，我國迎來棉花品種的第6次更換[1]。中國審定的第1個轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品種是美國岱字棉公司的新棉33 B，該品種于1997年通過河北省農(nóng)作物品種審定委員會審定，從1998年開始審定了第1批轉(zhuǎn)單價抗蟲基因國產(chǎn)抗蟲棉品種[2]。山東省作為重要的產(chǎn)棉大省，自轉(zhuǎn)基因棉花種植以來，轉(zhuǎn)基因抗蟲棉常規(guī)中早熟品種成為山東省棉花栽培的主要品種類型[3]，為黃淮海流域棉區(qū)乃至全國的棉花生產(chǎn)做出了重要貢獻(xiàn)。1999年山東省審定了第1個轉(zhuǎn)基因抗蟲棉常規(guī)中早熟品種——國抗棉12號，截止到2015年，共有42個轉(zhuǎn)基因抗蟲棉常規(guī)中早熟品種通過山東省農(nóng)作物品種審定委員會審定。本文對該42個品種的農(nóng)藝、產(chǎn)量及品質(zhì)性狀進(jìn)行分析，找出這些性狀的演變特點(diǎn)，為山東省下一步棉花育種和品種審定提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

1999—2015年山東省農(nóng)作物品種審定委員會審定的42個轉(zhuǎn)基因抗蟲棉常規(guī)中早熟品種(以下品種均指該類型品種)，通過雜交育種育成29個、回交育種育成3個、引種4個、系統(tǒng)選擇育成5個、轉(zhuǎn)基因育種方法育成1個。

表1 1999—2015年山東省審定的42個轉(zhuǎn)基因抗蟲棉常規(guī)中早熟品種

品種審定年份品種審定年份國抗棉12號1999魯棉研36號2009新棉33B2000魯棉研37號2009魯棉研16號2001水滸棉72?82009山農(nóng)豐抗棉6號2001鑫秋4號2009中9571822001魯墾棉33號2009DP99B2005仁和39號2009魯棉研17號2005銀興棉4號2010魯棉研18號2005K6382010魯棉研21號2005華棉5號2010魯棉研22號2005山農(nóng)棉8號2010晉棉38號2006GK1642010NC20B2007德利農(nóng)5號2010魯棉研28號2007魯創(chuàng)棉1172010鑫秋1號2007邯鄲8852011嘉星一號2007潤棉6號2011魯棉研29號2007DM5392011銀瑞3612007K8362012冠棉4號2008魯62692012魯棉研32號2008瑞棉1號2014sGK9582008冀8632015山農(nóng)圣棉1號2008LM?12015

1.2 分析方法

數(shù)據(jù)來自山東省種子管理總站網(wǎng)站的“品種審定信息查詢”，匯總結(jié)果詳見表2。用Excel對棉花品種的9個性狀各年份的平均值進(jìn)行分析，用DPS軟件進(jìn)行多元逐步回歸分析。由于年份跨度大，纖維品質(zhì)測定所用標(biāo)準(zhǔn)不同，所以對斷裂比強(qiáng)度的單位需要統(tǒng)一，換算方法參考黃滋康[4]的方法。

表2 1999—2015年山東省審定棉花品種的9個性狀平均值

審定年份品種數(shù)(個)株高(cm)生育期(d)籽指(g)單鈴重(g)霜前衣分(%)纖維長度(mm)斷裂比強(qiáng)度(cN/tex)麥克隆值皮棉單產(chǎn)(kg/667m2)199917713112．45．3372827．65．770．15200018313110．25．236．929．926．84．488．72001392．413210．45．640．228．826．84．789．452005594．813110．85．7840．230．629．84．8100．6620061103．912710．95．638．229．830．24．895．920076102．813010．86．139．630．229．44．798．1620084105．512911．16．139．330．029．54．8100．4420096102．312610．56．141．329．828．65．0105．662010710612810．76．241．730．029．24．9111．22011310612910．76．441．329．930．64．9113．4320122109．513110．2642．229．930．54．7108．432014110812911．26．140．329．130．34．9102．720152109．512310．96．240．730．130．75．1103．65

2 結(jié)果與分析

2.1 各性狀年際間的變化趨勢

1999—2015年間共審定轉(zhuǎn)基因抗蟲棉常規(guī)中早熟品種42個，其中2001—2011年審定35個，占83.3%，2002、2003、2004、2013年無中早熟品種審定表2)。

圖1 1999—2015年審定品種株高、生育期的變化趨勢

株高呈逐年增高的趨勢，由1999年的77 cm增加到2015年的109.5 cm，增長了32.5 cm；生育期呈縮短趨勢，但變化趨勢不明顯，2006、2009、2015年除外，生育期在132～128 d之間，縮短了4 d。

籽指變化有高有低，在10.2～12.4 g之間變動，變化不明顯；鈴重逐年增加，由2000年的5.2 g增加到2011年的6.4 g；麥克隆值也逐年增加，由2000年的4.4增加到2015年的5.1，說明纖維變粗，但總體處于B級水平，成熟度較好，粗細(xì)適中。

霜前衣分有高有低，但總體呈增加趨勢，變化范圍為36.9%～42.2%；纖維長度變化趨勢不明顯，大多在29.8～30.6 mm之間；斷裂比強(qiáng)度總體是增加的，分3個階段，第1階段是1999—2001年，變化范圍在26.8～27.6 cN/tex之間，第2階段是2005—2010年，變化范圍在28.6～30.2 cN/tex之間，第3階段是2011—2015年，變化范圍在30.3～30.7 cN/tex之間，從圖3上看，與纖維長度數(shù)值基本一致。

圖2 1999—2015年審定品種籽指、鈴重、麥克隆值的變化趨勢

皮棉單產(chǎn)不斷增加，由1999年的70.15 kg/667 m2增加到2011年的113.4 kg/667 m2，其中2008年之后，皮棉單產(chǎn)均在100 kg/667 m2以上。中間出現(xiàn)2個高峰，分別是2005年和2011年。這是因?yàn)?005年出現(xiàn)2個高產(chǎn)品種魯棉研21號和魯棉研22號，皮棉單產(chǎn)分別為107.3 kg/667 m2和110.8 kg/667 m2，2011年審定的3個品種單產(chǎn)均在111 kg/667 m2以上。

總之，在以上分析的9個性狀中，株高、單鈴重、麥克隆值、霜前衣分、斷裂比強(qiáng)度、皮棉單產(chǎn)年份間呈上升趨勢，生育期呈下降趨勢，籽指、纖維長度變化不明顯。這是由于豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、早熟性好、生長勢強(qiáng)、綜合性狀好一直是棉花品種重要的選育目標(biāo)。豐產(chǎn)即皮棉單產(chǎn)和產(chǎn)量性狀(如單鈴重、霜前衣分)要高；斷裂比強(qiáng)度不斷增加，纖維長度均在28 mm以上，麥克隆值達(dá)B級，說明品質(zhì)提高；生育期縮短說明早熟性提高；株高連年增加是生長勢強(qiáng)的表現(xiàn)。

表3 各性狀間的相關(guān)系數(shù)

性狀株高(X1)生育期(X2)單鈴重(X3)霜前衣分(X4)籽指(X5)纖維長度(X6)斷裂比強(qiáng)度(X7)麥克隆值(X8)生育期(X2)-0．54?單鈴重(X3)-0．36-0．01霜前衣分(X4)0．87??-0．49-0．19籽指(X5)0．76??-0．26-0．460．82??纖維長度(X6)0．54?-0．3-0．60?0．460．39斷裂比強(qiáng)度(X7)0．92??-0．62?-0．120．82??0．57?0．43麥克隆值(X8)-0．24-0．230．86??-0．02-0．13-0．59?-0．03皮棉單產(chǎn)(Y)0．87??-0．4-0．57?0．86??0．84??0．70??0．75??-0．39

注：“*”plt;0.05，“**”plt;0.01。

圖3 1999—2015年審定品種霜前衣分、纖維長度、斷裂比強(qiáng)度的變化趨勢

圖4 1999—2015年審定品種皮棉單產(chǎn)的變化趨勢

表4 3個性狀對皮棉單產(chǎn)的通徑系數(shù)

因子直接→單鈴重(X3)→霜前衣分(X4)→斷裂比強(qiáng)度(X7)單鈴重(X3)-0．461-0．1098-0．0038霜前衣分(X4)0．57330．08840．1948斷裂比強(qiáng)度(X7)0．26830．00650．4163

2.2 年際間棉花品種各性狀的多元回歸分析

由表3可知，生育期、麥克隆值與皮棉單產(chǎn)無相關(guān)性，單鈴重與皮棉單產(chǎn)呈顯著負(fù)相關(guān)，其他性狀與皮棉單產(chǎn)均呈極顯著正相關(guān)，為了篩選對棉花皮棉單產(chǎn)貢獻(xiàn)大的變量，以皮棉單產(chǎn)(Y)為依變量，以其他8個性狀為自變量，通過逐步回歸分析得到最優(yōu)回歸方程：Y=31.33-9.37X3+17.72X4+2.22X7，F(xiàn)值=48.489，p值=0.000 1，決定系數(shù)R2=0.941 74，方程極顯著，Durbin-Watson統(tǒng)計(jì)量d=1.963 152 61，接近2，X3、X4、X7對Y的偏相關(guān)系數(shù)的p值分別為0.000 3、0.000 8、0.048，均小于0.05，所以該回歸方程線性關(guān)系成立。由方程可知，單鈴重、霜前衣分、斷裂比強(qiáng)度3個性狀對皮棉單產(chǎn)影響顯著，可決定皮棉單產(chǎn)變異的94.2%。單鈴重、霜前衣分、斷裂比強(qiáng)度對皮棉單產(chǎn)的通徑系數(shù)見表4。對皮棉單產(chǎn)直接通徑系數(shù)最大的是霜前衣分，為0.5733，其次是單鈴重，為-0.461，對皮棉單產(chǎn)直接通徑系數(shù)為負(fù)。

3 結(jié)論與討論

近幾年，隨著棉花種植成本增加，價格持續(xù)下降，山東省乃至全國的棉花種植面積大幅降低，農(nóng)民大都改種糧食作物，但毋庸置疑的是，轉(zhuǎn)基因抗蟲棉在過去的十幾年間，為山東省和全國的棉花生產(chǎn)、紡織業(yè)發(fā)展、農(nóng)民增收做出了巨大貢獻(xiàn)，可以說，2001—2011年是轉(zhuǎn)基因抗蟲棉研發(fā)應(yīng)用的黃金十年，期間山東省農(nóng)作物品種審定委員會審定的中早熟常規(guī)品種數(shù)目占1999—2015年間審定中早熟常規(guī)品種數(shù)目的83.3%。我國棉花育種工作者通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)、雜交、回交、引種等育種方法，育成大量高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆轉(zhuǎn)基因棉花新品種，徹底打破了國外轉(zhuǎn)基因抗蟲棉在國內(nèi)市場的壟斷地位，2001 年轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的面積首次超過了非轉(zhuǎn)基因棉面積，到2007年，國產(chǎn)抗蟲棉面積占國內(nèi)抗蟲棉市場份額的96.1%[2]。

表3不但給出了皮棉單產(chǎn)與其余性狀的相關(guān)性，也給出了其余性狀之間的相關(guān)性。比如麥克隆值與單鈴重極顯著正相關(guān)，與纖維長度顯著負(fù)相關(guān)，與其余性狀無顯著相關(guān)性；株高與單鈴重、麥克隆值無相關(guān)性，與生育期顯著負(fù)相關(guān)，與其余性狀呈顯著和極顯著正相關(guān)；生育期與株高、斷裂比強(qiáng)度顯著負(fù)相關(guān)，與其余性狀無相關(guān)性。表4不但給出3個顯著性狀對皮棉單產(chǎn)的直接通徑系數(shù)，也給出了對皮棉單產(chǎn)的間接通徑系數(shù)，這樣可以更詳細(xì)了解各性狀間是如何相互作用來影響產(chǎn)量的，為今后棉花育種提供指導(dǎo)。

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The Development of Transgenic Resist-pest Cotton Registered Conventional Earlier Middle Maturity Varieties in Shandong Province

DONGLingyan,ZHANGHongyong,LIFengrui,YUANHaitao,JIALihong,YANGXiufeng

2016-09-26

山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系棉花創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(SDAIT-03-04)。

董靈艷(1984—)，女，碩士，農(nóng)藝師，主要從事棉花遺傳育種研究工作；E-mail:donglingyan_123@126.com。

楊秀鳳，女，推廣研究員。E-mail:yangxf2000@126.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.01.073

S 562

A

1001-4705(2017)01-0073-04