抗草甘膦棉花雜交組合篩選及優(yōu)勢分析

胡德玉 張條平 郭志明 何慶虎

摘要 [目的]進行抗草甘膦棉花雜交組合篩選及優(yōu)勢分析。[方法]以2個抗草甘膦棉材料為母本，纖維品質(zhì)優(yōu)異的品系為父本配置的雜交組合進行雜種優(yōu)勢和綜合性狀研究。[結(jié)果]4個抗草甘膦雜交組合籽棉和皮棉產(chǎn)量具有明顯的正向雜種優(yōu)勢，產(chǎn)量構(gòu)成因素中單株結(jié)鈴數(shù)具有正向中親優(yōu)勢、正向超親和正向競爭優(yōu)勢，鈴重具有正向中親優(yōu)勢、正向競爭優(yōu)勢和負(fù)向超親優(yōu)勢，衣分表現(xiàn)負(fù)向中親、負(fù)向超親優(yōu)勢和正向競爭優(yōu)勢。果枝高度、纖維品質(zhì)多數(shù)指標(biāo)均表現(xiàn)正向超中親優(yōu)勢和正向競爭優(yōu)勢，株高、果枝節(jié)位、籽指、霜前花率均表現(xiàn)負(fù)向中親優(yōu)勢和負(fù)向競爭優(yōu)勢。篩選出籽棉競爭優(yōu)勢9.75%、皮棉競爭優(yōu)勢13.05%綜合性狀優(yōu)良的抗草甘膦雜交棉組合。[結(jié)論]該研究為培育高優(yōu)勢優(yōu)質(zhì)抗草甘膦除草劑雜交組合，并將其應(yīng)用于生產(chǎn)提供參考和依據(jù)。

關(guān)鍵詞 抗草甘膦棉花；組合篩選；優(yōu)勢分析

中圖分類號 S562 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）27-0032-03

Screening and Advantage Analysis Cross Combination of Glyphosateresistant Cotton

HU Deyu， ZHANG Tiaoping， GUO Zhiming et al

（Jingzhou Academy of Agricultural Sciences， Jingzhou， Hubei 434000）

Abstract [Objective] To carry out screening and advantage analysis cross combination of glyphosateresistant cotton. [Method] With two antiglyphosate cotton material as the female parent， and varieties having good fiber quality as the male parent， we carried out research on hybrid vigour and comprehensive characters of the cross combination. [Result] The unginned cottonand lint cotton yields of four combinations showed significant positive heterosis. Among the yield component factors， bolls per plant showed positive midparent heterosis， positive overparent heterosis and positive competitive advantage. Boll weight had positive midparent heterosis， positive competitive advantage and negative overparent heterosis. ginning outturn showed negative midparent heterosis， negativeoverparent heterosis and positive competitive advantage. Branch height， fiber quality and other indexes showed positive overparent heterosis and positive competitive advantage. Plant height， node order of fruit branch， seed index and flower rate before frost showed nagetive midparent heterosis and positive competitive advantage. Cross combination of glyphosateresistant cotton was screened out with competitive advantages of screened seed cotton being 9.75% and 1305%. [Conclusion]This research provided references and basis for the application of highquality cross combination in production.

Key words Glyphosateresistant cotton；Combination screening；Advantage analysis

基金項目 湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心資助項目（2016-620-000-001-050）。

作者簡介 胡德玉（1969—），女，湖北潛江人，高級農(nóng)藝師，從事棉花遺傳育種研究。

收稿日期 2018-05-17

棉花是我國重要的經(jīng)濟作物，棉田雜草危害一直是困擾棉農(nóng)的問題之一[1-2]。近年來，隨著棉花行間定向噴霧技術(shù)的推廣，棉花使用除草劑面積逐漸擴大，各種滅生性除草劑的使用也呈上升趨勢[3]。草甘膦是目前使用最廣泛的一種內(nèi)吸傳導(dǎo)型和非選擇性有機磷類除草劑，它的作用機理是特異地抑制草莽雙羥基乙稀轉(zhuǎn)移酶的活性，干擾和阻斷芳香族氨基酸的合成，造成芳香族氨基酸缺乏，從而導(dǎo)致雜草死亡[4-6]。由于當(dāng)前棉花品種不具備抗草甘膦除草劑特性，高效除草劑往往對棉花也會造成藥害，隨著除草劑的大量使用，因除草劑使用不當(dāng)造成棉花減產(chǎn)甚至絕收的情況時有發(fā)生[1]。培育抗除草劑的棉花品種是解決除草劑使用安全、防止除草劑藥害的最有效途徑[2，7]。目前國內(nèi)對抗草甘膦棉花新品種選育僅有少量報道[8]，湖北省荊州農(nóng)科院從2011年引進抗草甘膦棉除草劑種質(zhì)資源材料，通過多年定向選擇和復(fù)合雜交獲得了2份穩(wěn)定的抗草甘膦除草劑材料。筆者對以抗草甘膦材料為母本配制的雜交組合的雜種優(yōu)勢分析和綜合性狀表現(xiàn)進行研究，以期為培育高優(yōu)勢優(yōu)質(zhì)抗草甘膦除草劑雜交組合，并將其應(yīng)用于生產(chǎn)提供參考和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

2016年以抗除草劑穩(wěn)定的株系材料K1-8和K2-11為母本分別與2個優(yōu)質(zhì)棉品系華棉3109和航棉16進行雜交，獲得4個雜交組合。2017年以鄂抗棉13為對照，將所獲得的雜種F1代及相關(guān)親本K1-8、K1-8×華棉3109、K1-8×航棉16、K2-11×華棉3109、K2-11×航棉16、K2-11、華棉3109和航棉16共8份材料進行雜種優(yōu)勢分析和綜合性狀鑒定。

1.2 方法

試驗在荊州農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗基地進行，采取隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)長6.0 m，寬1.8 m，等行種植，2行區(qū)，小區(qū)面積10.8㎡，4月18日播種，5月10日移栽，9月15日調(diào)查棉花的株高、果枝節(jié)位、單株果枝數(shù)、單株結(jié)鈴數(shù)，每區(qū)連續(xù)調(diào)查10株，取平均數(shù)。10月10日在每個小區(qū)采收20朵中部正常吐絮的鈴，曬干稱重，取3個重復(fù)平均值計算單鈴重、衣分，并分別取樣送農(nóng)業(yè)部棉花品質(zhì)檢測中心檢測。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003和DPS 進行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析處理，以雙親平均值計算超親優(yōu)勢，以對照品種計算競爭優(yōu)勢，計算公式如下：

中親優(yōu)勢=[F1-（P1+P2）/2]/（P1+P2）/2]×100%；

超親優(yōu)勢=（F1-hp）/hp×100%（hp為高值親本）；

競爭優(yōu)勢CH%=[（F1-CK）/CK]×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同組合農(nóng)藝性狀的比較

由表1可知，K1-8×華棉3109 、K1-8×航棉16、K2-11×華棉3109、K2-11×航棉16的生育期都與對照相當(dāng)，也都介于各自親本之間。雜交組合中K1-8×華棉3109 、K1-8×航棉16果枝節(jié)位分別比對照少020和0.30節(jié)，分別比親本平均少0.20和0.35節(jié)。K2-11×華棉3109、K2-11×航棉16的果枝節(jié)位比對照分別少010和0.40節(jié)，比親本平均少0.05和0.35節(jié)，均表現(xiàn)負(fù)向競爭優(yōu)勢和負(fù)向超中親優(yōu)勢；K1-8×華棉3109 、K1-8×航棉16的果枝高度分別比對照高0.60和040 cm，分別比親本平均高1.60和0.45 cm，表現(xiàn)為正向競爭優(yōu)勢和正向超中親優(yōu)勢，K2-11×華棉3109、K2-11×航棉16果枝高度與對照相當(dāng)，分別比親本平均高2.20和1.35 cm，表現(xiàn)正向超中親優(yōu)勢；果枝數(shù)方面，K1-8×華棉3109 、K1-8×航棉16分別比對照多1.00和1.20個，比親本平均多0.05和0.80個，K2-11×華棉3109、K2-11×航棉16的果枝數(shù)分別比對照多1.50和1.80個，比親本平均多1.10和1.45個，4個組合的果枝數(shù)均表現(xiàn)正向競爭優(yōu)勢和正向超中親優(yōu)勢；株高方面，K1-8×華棉3109 、K1-8×航棉16的株高分別比對照高0.2和1.6 cm，表現(xiàn)正向競爭優(yōu)勢，分別比親本平均低0.4和0.2 cm，有負(fù)向超中親優(yōu)勢。

2.2 不同組合產(chǎn)量性狀比較

由表2可知，將各雜交組合皮棉和籽棉產(chǎn)量與其親本進行比較，4個雜交組合中K1-8×華棉3109 、K1-8×航棉16的籽棉產(chǎn)量分別比親本平均增產(chǎn)4.31%和354%，K2-11×華棉3109、K2-11×航棉16的籽棉產(chǎn)量比親本平均增產(chǎn)2.52%和5.78%，均表現(xiàn)正向超中親優(yōu)勢。4個組合的籽棉產(chǎn)量全面超過高親優(yōu)質(zhì)父本，超高親優(yōu)勢率100%；4個組合的皮棉產(chǎn)量分別比親本平均增0.83%、377%、2.79%和7.11%，正向中親優(yōu)勢率達100%；4個組合的籽指都低于親本平均和高親，表現(xiàn)出負(fù)向中親優(yōu)勢和負(fù)向超親優(yōu)勢；霜前花率方面，4個組合的霜前花率都低于對照和高親，分別比親本平均低0.93%、1.29%、1.20%和1.46%，表現(xiàn)負(fù)向競爭優(yōu)勢、負(fù)向超親優(yōu)勢和負(fù)向中親優(yōu)勢。

從產(chǎn)量構(gòu)成因素來看4個組合的單株結(jié)鈴數(shù)都表現(xiàn)正向中親優(yōu)勢，2個組合表現(xiàn)超親優(yōu)勢。其中K2-11×航棉16的超親優(yōu)勢最高達10.04，中親優(yōu)勢最高達11.76，單株結(jié)鈴數(shù)在產(chǎn)量構(gòu)成因數(shù)中具有較強的雜種優(yōu)勢。

鈴重的超親和中親優(yōu)勢值較小，分別為-1.16和1.78，表現(xiàn)正向中親優(yōu)勢和負(fù)向超親優(yōu)勢。4個組合中以K1-8×航棉16鈴重提高明顯，中親優(yōu)勢和超親優(yōu)勢分別為3.49和2.89，在一定程度上彌補了其結(jié)鈴數(shù)不多的不足。

衣分主要受遺傳特性決定。從表3可以看出，抗草甘膦組合的衣分高親和中親優(yōu)勢平均值均為負(fù)值，4個組合中籽棉產(chǎn)量雖均超過高親，但由于衣分的負(fù)向超親和負(fù)向中親優(yōu)勢，皮棉產(chǎn)量超過高親的只有2個組合。

2.3 不同組合的纖維品質(zhì)比較

從雜交組合的纖維品質(zhì)檢測結(jié)果來看（表4），纖維長度、馬克隆值及斷裂比強度與其抗草甘膦母本材料相比，K1-8×華棉3109 、K1-8×航棉16、K2-11×華棉3109、K2-11×航棉16的上述3項指標(biāo)均較抗草甘膦母本材料有所提高。K1-8×華棉3109 、K1-8×航棉16、 K2-11×華棉3109、K2-11×航棉16纖維長度分別比親本平均長0.01、0.30、0.15、0.60 mm，4個組合的纖維長度都高于對照，在纖維長度上均表現(xiàn)正向超中親優(yōu)勢和正向競爭優(yōu)勢，只有K2-11×華棉3109、K2-11×航棉16的纖維長度高于高親，表現(xiàn)正向超親優(yōu)勢；K1-8×華棉3109、K2-11×華棉3109、K2-11×航棉16的斷裂比強度分別比親本平均高0.60、0.30、0.05 cN/tex，表現(xiàn)正向超中親優(yōu)勢，K1-8×航棉16斷裂比強度低于親本平均，表現(xiàn)負(fù)向中親優(yōu)勢，4個組合的斷裂比強度均未超過高親，表現(xiàn)負(fù)向超親優(yōu)勢；4個組合的馬克隆值都低于對照，也均低于高值親本和親本平均，表現(xiàn)負(fù)向中親優(yōu)勢、負(fù)向超親優(yōu)勢和負(fù)向競爭優(yōu)勢。K1-8×華棉3109 、K1-8×航棉16、 K2-11×華棉3109、K2-11×航棉16的纖維整齊度均高于對照，且都在86%以上，分別高出親本平均0.15、015、170和2.10；K1-8×華棉3109 、K1-8×航棉16、K2-11×航棉16纖維整齊度都低于高親，表現(xiàn)正向中親優(yōu)勢、負(fù)向超親優(yōu)勢和正向競爭優(yōu)勢，只有K2-11×華棉3109纖維整齊度高于高親，表現(xiàn)正向中親優(yōu)勢、正向超親優(yōu)勢和正向競爭優(yōu)勢。4個組合的伸長率均高于對照，K1-8×華棉3109 、K1-8×航棉16伸長率低于親本平均和高親，表現(xiàn)負(fù)向中親和負(fù)向超親優(yōu)勢，K2-11×華棉3109、K2-11×航棉16伸長率高于親本平均和高親，表現(xiàn)正向中親和正向超親優(yōu)勢。綜合4個雜交組合的纖維品質(zhì)表現(xiàn)來看，K1-8×航棉16、K2-11×華棉3109和K2-11×航棉16的纖維長度和斷裂比強均超過30，馬克隆值均低于5.0，達到湖北省優(yōu)質(zhì)棉品種審定標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 不同組合競爭優(yōu)勢比較

由表5可知，將產(chǎn)量及其構(gòu)成因素與對照進行對比分析，可以看出抗草甘膦雜交種的皮棉競爭優(yōu)勢非常明顯，為8.19%，其次是果枝數(shù)和鈴數(shù)，競爭優(yōu)勢分別為7.64%和7.12%。從單株結(jié)鈴數(shù)、單鈴重和衣分的雜種優(yōu)勢分析可以看出，競爭優(yōu)勢由強到弱順序依次為單株結(jié)鈴數(shù)、鈴重、衣分，可見抗草甘膦雜交組合產(chǎn)量的增加主

要源于鈴數(shù)的增產(chǎn)潛力。纖維品質(zhì)5項指標(biāo)中，伸長率競爭

優(yōu)勢最高，為6.66%；纖維長度、斷裂比比強和整齊度的競爭優(yōu)勢相差不大，為3.39%～3.99%；而馬克隆值競爭優(yōu)勢為-3.57%。

3 結(jié)論與討論

（1）以抗草甘膦除草劑材料為母本，優(yōu)質(zhì)品系做父本配制雜交組合，F(xiàn)1代纖維品質(zhì)和產(chǎn)量都得到有效的提高，選配出了比較理想的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)抗草甘膦雜交棉組合。該試驗中K2-11×航棉16組合產(chǎn)量突出，平均籽皮棉產(chǎn)量分別比對照增加9.75%和13.05%，增產(chǎn)達極顯著，纖維品質(zhì)優(yōu)異，上半部平均長度31.2 mm，比強度32.3 cN/tex，馬克隆值4.8，整齊度87.9%，伸長率6.5%。

（2）通過對4個抗草甘膦除草劑雜交組合的雜種優(yōu)勢分析表明，F(xiàn)1代第一果枝高度、結(jié)鈴數(shù)、衣分、籽皮棉產(chǎn)量均表現(xiàn)正向競爭優(yōu)勢和正向超親優(yōu)勢，株高、果枝節(jié)位、籽指、霜前花率、馬克隆值均表現(xiàn)負(fù)向競爭優(yōu)勢，鈴重、果枝數(shù)、纖維長度、比強、整齊度和伸長率表現(xiàn)正向競爭優(yōu)勢。在產(chǎn)量構(gòu)成因素中鈴數(shù)的競爭優(yōu)勢、超親優(yōu)勢和中親優(yōu)勢都最高，抗草甘膦除草劑雜交棉雜種優(yōu)勢主要源于鈴數(shù)的增加。鈴重和衣分的競爭優(yōu)勢雖然都表現(xiàn)正向，但超親優(yōu)勢表現(xiàn)負(fù)向，協(xié)調(diào)好鈴數(shù)、鈴重和衣分的關(guān)系依然是優(yōu)質(zhì)抗草甘膦組合選配的關(guān)鍵。

參考文獻

[1] 王宗文.國內(nèi)外抗除草劑棉花研究應(yīng)用現(xiàn)狀[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（1）：81-85.

[2] 梁雪蓮，王引斌，衛(wèi)建強，等.作物抗除草劑轉(zhuǎn)基因研究進展[J].生物技術(shù)通報，2001（2）：17-21.

[3] 陳旭升.抗除草劑棉花研究進展[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報，2006，18（1）：94-98.

[4] 郭三堆，孫豹，孟志剛，等.轉(zhuǎn)抗蟲、抗除草劑基因棉花分子育種[C]//中國棉花學(xué)會2015年年會論文匯編.安陽：中國棉花雜志社，2015：50.

[5] 蘇少泉.轉(zhuǎn)基因抗除草劑作物評述[J].現(xiàn)代農(nóng)藥，2003（4）：3-5，7.

[6] 楊兆光，劉亞平，肖遠龍.抗草甘膦棉花的雜種優(yōu)勢研究[C]//中國棉花學(xué)會2013年年會論文集.安陽：中國棉花雜志社，2013：203.

[7] 劉亞平，肖遠龍，涂祈鈞.抗草甘膦除草劑棉花品系的篩選[J].江西棉花，2008，30（6）：30-32.

[8] 李燕敏，祁顯濤，劉昌林，等.除草劑抗性農(nóng)作物育種研究進展[J].作物雜志，2017（2）：1-6.