新疆機(jī)采棉育種方法的思考

孟慶忠 易先達(dá) 張濤

摘 要：針對新疆棉區(qū)機(jī)采棉育種現(xiàn)狀，在新疆不同生態(tài)區(qū)建立機(jī)采棉育種流動(dòng)基因庫，加強(qiáng)機(jī)采性狀的選擇，提高機(jī)采棉品種抗逆性。

關(guān)鍵詞：機(jī)采棉；育種；流動(dòng)基因庫

中圖分類號 S562 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）13-0112-02

棉花生產(chǎn)在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位。長期以來，我國棉花收獲基本上依靠人工完成，棉花品種的選育都是以適應(yīng)人工采收為目標(biāo)，近年來隨著機(jī)采棉的面積不斷擴(kuò)大，原有棉花品種不適宜機(jī)械采收，我國的機(jī)采棉育種面臨大的挑戰(zhàn)。

1 現(xiàn)階段機(jī)采棉存在的問題

近年來新疆植棉水平在機(jī)械化、規(guī)?；确矫孀咴诹巳珖傲校貏e是新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)植棉機(jī)械化采收已達(dá)90%以上。隨著機(jī)采棉的大面積推廣應(yīng)用，機(jī)采棉花產(chǎn)量大幅增加，原棉纖維品質(zhì)出現(xiàn)大幅下降[1]。目前新疆還沒有培育出既優(yōu)質(zhì)又豐產(chǎn)的專用機(jī)采棉品種，為適應(yīng)機(jī)械化采收的需要，取而代之的是諸多來自河北、山東等內(nèi)地省份的傳統(tǒng)品種替代機(jī)采棉品種，內(nèi)地品種多是在低密度下選育而來，在新疆高密度下種植表現(xiàn)出葉大蔭蔽、株型松散、生育期長等不適宜新疆棉區(qū)的特性。針對機(jī)采棉現(xiàn)狀，機(jī)采棉育種方法、思路亟需改善。

2 機(jī)采棉育種的探討

2.1 種質(zhì)資源的引進(jìn)與利用 種質(zhì)的擴(kuò)增、改良、和創(chuàng)新是棉花育種的重要保障。要培育適應(yīng)性好的棉花品種，要從種質(zhì)的擴(kuò)增、改良和創(chuàng)新入手，擴(kuò)增種質(zhì)遺傳基礎(chǔ)，形成適應(yīng)本地氣候區(qū)的種質(zhì)資源是關(guān)鍵。外來種質(zhì)和地方種質(zhì)通過人工雜交和自然選擇，聚合大量的優(yōu)良基因，種質(zhì)的抗逆性（適應(yīng)性）才得以提高。特別是對美國、澳大利亞等機(jī)采棉技術(shù)較成熟的國家引進(jìn)的種質(zhì)，針對其機(jī)采棉適應(yīng)性的農(nóng)藝性狀，并按照新時(shí)期的育種目標(biāo)進(jìn)行調(diào)整、篩選和鑒定。從而構(gòu)建新疆機(jī)采棉核心種質(zhì)，不斷強(qiáng)化優(yōu)良新種質(zhì)的搜集、引進(jìn)與利用。

2.2 適宜機(jī)采性狀的選擇 機(jī)采棉對植株株葉形態(tài)（株高、始果節(jié)高度、果枝節(jié)間長度、枯葉掛枝等）、吐絮、含絮力、脫葉劑敏感性、纖維品質(zhì)等方面都有較高要求。始果節(jié)高度低于20cm時(shí)，采收作業(yè)極易吸附田 間殘存的地膜與地面塵土、雜質(zhì)。不同棉花品種對脫葉劑敏感性不同，脫葉的快慢與脫葉質(zhì)量對機(jī)采時(shí)間等生產(chǎn)環(huán)節(jié)帶來諸多問題，同時(shí)也影響了機(jī)采棉的纖維品質(zhì)的一致性[2-3]。美國棉花品種在噴脫葉劑后，脫葉迅速，且落葉掛枝極少，新疆現(xiàn)有的棉花品種落葉掛枝較多，機(jī)采時(shí)干枯葉片極易混入棉花中，增加了雜質(zhì)。今后機(jī)采棉育種中，應(yīng)借鑒美棉、澳棉的葉形態(tài)，加強(qiáng)選擇力度。桑有龍[4]對新陸早50研究發(fā)現(xiàn)機(jī)采棉纖維長度28.65mm，比手摘棉減少0.32mm，單鈴重平均4.51g，比正常鈴重降低9.8%，產(chǎn)量和品質(zhì)下降較大。宋敏等[5]研究表明，機(jī)采棉的纖維長度較手摘棉差1mm，短纖維率高達(dá)19.97%，斷裂比強(qiáng)度較手摘棉差1.08cN·tex-1。總體來看，機(jī)采棉與手摘棉除馬克隆值處于同一等級外，在纖維長度、斷裂比強(qiáng)度等指標(biāo)上均較手摘棉差，所以在機(jī)采棉育種中，要加強(qiáng)對纖維長度和比強(qiáng)度的選擇，纖維長度應(yīng)在30mm左右，比強(qiáng)度30cN·tex-1左右。棉花品種棉殼含絮力低會(huì)導(dǎo)致籽棉未采收時(shí)脫落而造成減產(chǎn)，含絮力太強(qiáng)則會(huì)引起機(jī)采時(shí)籽棉采收不干凈而造成減產(chǎn)。

適宜機(jī)采的棉花品種應(yīng)具備良好的株葉形態(tài)（Ⅰ～Ⅱ果枝、株高、果枝節(jié)間長度、枯葉掛枝等）、早熟、纖維品質(zhì)優(yōu)良（雙30）、吐絮集中、含絮力中等、始果節(jié)位高（20cm以上）、對脫葉劑敏感的特性。

2.3 機(jī)采棉育種流動(dòng)基因庫的建立 張金發(fā)等[6]總結(jié)了常規(guī)育種法、改良回交發(fā)、輪回選擇法、隨機(jī)互交法、改良互交法、分裂選擇法、選擇指數(shù)法等幾種常規(guī)的棉花育種方法。改良互交法是最早由Cupl于20世紀(jì)70年代提出，是在隨機(jī)互交法和輪回選擇法基礎(chǔ)上發(fā)展而來。該方法致力于育種中間材料的充分利用，在兩輪互交之間施行選擇，擇優(yōu)雜交，根據(jù)育種目標(biāo)不斷引進(jìn)新的外源種質(zhì)加以補(bǔ)充，它是一個(gè)開放的育種體系，是一種系統(tǒng)的、漸近的育種方法。張鳳鑫等[7]認(rèn)為生物遺傳系統(tǒng)的演化及其基因的表達(dá)是一個(gè)自組織的過程。采用多個(gè)優(yōu)良種質(zhì)通過多次隨機(jī)交配，產(chǎn)生一個(gè)原始平衡的基礎(chǔ)育種群體，給以臨界性環(huán)境影響，可以產(chǎn)生某些期望的組合類型，而且在選擇過程中不斷輸入新的優(yōu)良種質(zhì)，使群體不斷得到補(bǔ)充，建立一個(gè)保持基因流動(dòng)性的育種種質(zhì)庫，通過輪回選擇可以獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病的綜合品種類型。周雁生等[8]提出的棉花有利基因同步積加的育種體系，詹先進(jìn)等[9]等在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出棉花階梯式復(fù)交育種方法。馬家璋等建立混交混選體系，其指導(dǎo)思想是通過混交，打破育種性狀間的不利遺傳負(fù)相關(guān)，通過混選獲得優(yōu)良基因的重組體。陳旭升等[10]總結(jié)以上幾種育種模式有一個(gè)共同特點(diǎn)，即利用多親本的多次互交來緩解棉花高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆性等性狀的負(fù)向相關(guān)，以實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)的協(xié)同提高。

在黃河流域和長江流域棉區(qū)的低密度模式下單株的結(jié)鈴性對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)相當(dāng)大，在新疆棉區(qū)高密度的種植模式下相對弱化了單株結(jié)鈴性對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)，高密度引起了單株之間的競爭逆境，增加了株葉形態(tài)對產(chǎn)量及纖維品質(zhì)的影響，在機(jī)采棉育種中更強(qiáng)調(diào)了群體這一概念。棉花產(chǎn)量來自群體內(nèi)各性狀的協(xié)調(diào)，高密度下群體更加要強(qiáng)調(diào)抗逆性，即產(chǎn)量就是抗逆性。表現(xiàn)在棉花上即抗病、耐高溫、耐密、種子耐低溫發(fā)芽等性狀，篩選抗逆品種，實(shí)際上是篩選基因之間的關(guān)系?，F(xiàn)在棉花轉(zhuǎn)基因育種主要是抗棉鈴蟲和耐除草劑，即強(qiáng)化了抗逆育種。在張鳳鑫的基因流動(dòng)性種子庫和Cupl改良互交法的基礎(chǔ)上，應(yīng)在新疆不同類型棉區(qū)建立棉花育種流動(dòng)基因庫，群體內(nèi)混選混交，不斷加入新種質(zhì)，選自群體的優(yōu)良種質(zhì)不斷回流，群體內(nèi)流動(dòng)起來的優(yōu)良基因不斷循環(huán)累加。

2.4 棉花流動(dòng)基因庫的選擇方法 群體分離世代早期（Ⅰ～Ⅲ世代），主要對株葉形態(tài)進(jìn)行選擇，兼顧結(jié)鈴性，鈴型、鈴重、集中吐絮、含絮力等性狀混選混收。群體分離高世代（Ⅳ世代以上），進(jìn)行以結(jié)鈴性為主兼顧株葉形態(tài)的單株選擇，考種單鈴重、衣分、手梳絨長3個(gè)指標(biāo)，依據(jù)不同生態(tài)區(qū)的機(jī)采棉要求中選單株，后代混種。依據(jù)育種者及單位情況決定進(jìn)入株系選擇的育種世代，早進(jìn)入株系選擇世代將減少不同基因型間的競爭，負(fù)面影響是增加育種成本。

為加快棉花育種進(jìn)程，現(xiàn)階段冬天海南南繁是常用方法之一，在建立機(jī)采棉育種流動(dòng)基因庫早期混交時(shí)的確可以加快世代，但進(jìn)入到群體分離世代時(shí)，群體內(nèi)選擇是利用基因型與環(huán)境互作在分離群體或遺傳多樣性群體內(nèi)擴(kuò)大遺傳方差，從而容易擴(kuò)大選擇差和提高選擇響應(yīng)，將逐漸提高群體內(nèi)種質(zhì)的抗逆性，使原本可能沉默的基因或隱性基因在逆境下得到表達(dá)。沒有了逆境，就沒有選擇壓力，所以群體分離世代不提倡再進(jìn)行海南加代。

在以前社會(huì)物資匱乏的時(shí)候，我們的育種家的“經(jīng)驗(yàn)育種”起到了關(guān)鍵的作用。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，物資極大豐富，國家資金和大型種子企業(yè)投入了大量人力物力在棉花育種工作中，今后的育種工作要變“經(jīng)驗(yàn)育種”為“設(shè)計(jì)育種”，把棉花品種的每一個(gè)性狀指標(biāo)“設(shè)計(jì)”成適宜機(jī)械收獲。機(jī)采棉育種流動(dòng)基因庫采用“循環(huán)育種”策略累加育種群體中的基因加性效應(yīng)，協(xié)調(diào)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆性等優(yōu)良性狀，聚集適宜機(jī)采性狀，培育抗逆性強(qiáng)的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、纖維品質(zhì)優(yōu)的棉花品種。

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