自花授粉與自然授粉對(duì)棉花F2群體鈴重和衣分的影響

喬文青，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）

棉花是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物，與人們的日常生活息息相關(guān)，對(duì)現(xiàn)代植棉業(yè)和棉紡業(yè)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)，是關(guān)乎國(guó)計(jì)民生的重要戰(zhàn)略物資[1]。長(zhǎng)久以來(lái)，育種家一直圍繞棉花的產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性和適應(yīng)性開(kāi)展工作，但同等程度下兼顧這4個(gè)目標(biāo)，無(wú)疑是非常困難的，因此育種家常選擇以1個(gè)目標(biāo)為主的策略來(lái)進(jìn)行新品種的篩選。產(chǎn)量作為棉花的1個(gè)重要的育種目標(biāo)，高產(chǎn)是育種家的不懈追求，鈴重和衣分既是產(chǎn)量構(gòu)成的2個(gè)重要指標(biāo)，也是決定產(chǎn)量高低的主要因素[2-6]。

棉花作為常見(jiàn)的常異花授粉作物，其天然異交率為3%～20%[1]。為了探討不同授粉方式對(duì)早代棉花產(chǎn)量的影響，本試驗(yàn)通過(guò)分析F2群體自花授粉和自然授粉的鈴重和衣分，同時(shí)分析F2群體的自交鈴、自然鈴與親本自然鈴的鈴重和衣分，以期找到自交鈴和自然鈴的鈴重、衣分的變化規(guī)律，為篩選高產(chǎn)棉花新品種提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為396289和中棉所49及其雜交后的F2群體。以鈴重較大、衣分較高的品系396289為母本，以鈴重、衣分相對(duì)較低的中棉所49為父本配制雜交組合，構(gòu)建的F2群體。

1.2 試驗(yàn)方法

兩親本396289和中棉所49以及F2群體于2016年種植于中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所試驗(yàn)田（河南省安陽(yáng)縣）。試驗(yàn)地肥力均勻一致，田間管理同大田常規(guī)管理。

自花授粉是在開(kāi)花期做自交，自然授粉則采用大田正常授粉的方式，對(duì)F2群體的各單株分別做自花授粉和自然授粉并進(jìn)行編號(hào)。收花時(shí)隨機(jī)挑選180株分別收取自交鈴和自然鈴，分別考察其鈴重和衣分。親本的授粉方式為自然授粉，并考察其鈴重和衣分。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析方法

利用MS Excel 2007和SAS 9.2對(duì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 F2群體鈴重和衣分的頻率分析

從圖1A可以看出，自交鈴鈴重頻率最高的2個(gè)區(qū)間為5.00～5.99 g和6.00～6.99 g，自然鈴鈴重6.00～6.99 g和7.00～7.99 g的頻率最高。二者在6.00～6.99 g區(qū)間重合。從圖1B可以看出，自交鈴與自然鈴衣分的變化趨勢(shì)與鈴重大致相同，自交鈴衣分頻率最高的2個(gè)區(qū)間分別為32.6%～35.0%和35.1%～37.5%，自然鈴則分別為37.6%～40.0%和40.1%～42.5%，不重合。這可能說(shuō)明，自交對(duì)衣分的影響大于其對(duì)鈴重的影響。

2.2 親本和F2群體鈴重和衣分的統(tǒng)計(jì)分析

由表1可知，母本396289的鈴重比父本中棉所49的高0.76 g，衣分較父本中棉所49高3.3百分點(diǎn)。

圖1 F2群體的鈴重和衣分的頻率分布

由表1可以看出，自然鈴鈴重的均值、最大值、最小值均明顯大于自交鈴，這說(shuō)明自花授粉與自然授粉對(duì)F2群體的鈴重均有影響。通過(guò)方差分析可知，自交鈴的鈴重與自然鈴有顯著差異，自然鈴的鈴重與母本396289有顯著差異，而與中棉所49無(wú)顯著差異。因此推測(cè)，自然授粉條件下，F(xiàn)2群體的鈴重可能與構(gòu)建群體的父本鈴重有關(guān)。自交鈴與自然鈴的鈴重的標(biāo)準(zhǔn)差、方差相近，但是自交鈴的變異系數(shù)較自然鈴大，這可能說(shuō)明自花授粉較自然授粉對(duì)鈴重離散程度的影響大。由于偏度和峰度的絕對(duì)值均小于1，說(shuō)明自交鈴和自然鈴的鈴重呈現(xiàn)一定程度的偏態(tài)分布，近似正態(tài)分布。

表1 群體鈴重和衣分的統(tǒng)計(jì)分析

自然鈴衣分的均值明顯高于自交鈴（表1），說(shuō)明不同授粉方式影響F2群體的衣分。方差分析可知，自交鈴衣分與自然鈴的差異顯著，自然鈴的衣分與母本396289的差異顯著，而與中棉所49無(wú)顯著差異。這說(shuō)明自然授粉條件下，F(xiàn)2群體的衣分可能與構(gòu)建群體的父本衣分關(guān)系較大。自然鈴和自交鈴衣分的最大值、最小值都沒(méi)有表現(xiàn)出像鈴重那樣的明顯界限，但整體而言自然鈴衣分的最大值和最小值均大于自交鈴。自交鈴和自然鈴衣分的標(biāo)準(zhǔn)差、方差、變異系數(shù)并沒(méi)有明顯的區(qū)別，可能說(shuō)明自花授粉與自然授粉對(duì)衣分的離散程度無(wú)影響或影響并不固定。由于偏度和峰度的絕對(duì)值均小于1，因此自交鈴和自然鈴的衣分均呈現(xiàn)一定程度的偏態(tài)分布，近似正態(tài)分布。

3 小結(jié)與討論

本文利用鈴重和衣分有顯著差異的2個(gè)親本配制雜交組合，獲得了1個(gè)F2群體。利用不同的授粉方式處理F2群體進(jìn)行處理，通過(guò)比較自交鈴和自然鈴的鈴重、衣分，初步探索了棉花自花授粉、自然授粉對(duì)鈴重和衣分的影響。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)：不同授粉方式對(duì)F2群體的鈴重和衣分有顯著影響。自交鈴和自然鈴的鈴重、衣分均存在顯著差異，而且自交鈴的鈴重、衣分均低于自然鈴，說(shuō)明在該F2群體中自交可能會(huì)降低棉花的鈴重和衣分。這可能是因?yàn)槊藁ㄊ浅．惢ㄊ诜圩魑?，自交?huì)影響其天然異交率，限制雜種優(yōu)勢(shì)。棉花的鈴重和衣分屬于數(shù)量性狀遺傳，比較容易受環(huán)境條件的影響而發(fā)生改變[7-8]。因此，本研究并不能確定環(huán)境效應(yīng)和遺傳效應(yīng)對(duì)自交鈴鈴重和衣分下降的貢獻(xiàn)率分別為多少，仍需進(jìn)一步研究。

由于棉花是常異花授粉作物，自然授粉是自花授粉與異花授粉的綜合體現(xiàn)，也更為復(fù)雜。在本研究中，F(xiàn)2群體自然鈴的鈴重和衣分與父本無(wú)顯著差異；而潘兆娥等[4]的研究表明，F(xiàn)2群體正常生長(zhǎng)時(shí)，其鈴重和衣分的差異可能與父本有關(guān)，父本的鈴重和衣分越大，其后代的鈴重和衣分也越大。推測(cè)自然授粉條件下的異花授粉可能對(duì)鈴重和衣分能夠與父本保持無(wú)差異有影響。因此，在育種實(shí)踐中，可以參考父本的鈴重和衣分有目的的對(duì)產(chǎn)量性狀改良。但是異花授粉對(duì)鈴重和衣分的影響的實(shí)際貢獻(xiàn)率仍需進(jìn)一步研究。

由于本研究的群體和材料有限，可以在后續(xù)的研究中通過(guò)同一母本與不同鈴重、衣分的父本配制雜交組合、構(gòu)建群體，同時(shí)對(duì)親本與后代進(jìn)行自花授粉和自然授粉，研究不同授粉方式對(duì)F2群體鈴重和衣分的影響，對(duì)本文的結(jié)論進(jìn)行補(bǔ)充或驗(yàn)證。