棉花品種冀棉20育種利用效果分析

崔淑芳，錢(qián)玉源，王廣恩，張海娜，金衛(wèi)平，劉祎，崔瑞敏，韓軒，李俊蘭

（河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所/農(nóng)業(yè)部黃淮海半干旱區(qū)棉花生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，石家莊050051）

河北省在上個(gè)世紀(jì)60年代中期有40多個(gè)縣的棉田發(fā)生枯、黃萎病，80年代初病害范圍達(dá)到100多個(gè)縣，到1993年90%以上的棉田受到枯、黃萎病的危害，棉花枯、黃萎病大發(fā)生，1995年、1996年病情嚴(yán)重的棉田病株率達(dá)到100%，甚至造成棉株落葉成光稈、枯死絕收[1]。而棉鈴蟲(chóng)從解放初期的零星發(fā)生，到80年代逐漸發(fā)展成為危害棉花蕾鈴的第一大害蟲(chóng)，特別是進(jìn)入90年代棉鈴蟲(chóng)連年暴發(fā)，致使棉農(nóng)談蟲(chóng)色變，多種防治方法均無(wú)濟(jì)于事，歷史上首次出現(xiàn)了農(nóng)戶(hù)被迫花費(fèi)大量勞力人工捉蟲(chóng)的現(xiàn)象。同時(shí)遭遇棉花枯、黃萎病和棉鈴蟲(chóng)的雙重爆發(fā)，棉田面積連續(xù)銳減，國(guó)家出現(xiàn)“用棉荒”，紡織業(yè)幾乎崩潰[1]。

1965年以前河北省棉花主要種植美國(guó)引進(jìn)品種，1965—1984年主要種植從江蘇引進(jìn)品種，1985—1988年以河北省自育品種為主，河北省棉花育種水平顯著提高。1992—1993年鑒定出了豐產(chǎn)抗病品種冀棉20[2]，為抗枯、黃萎病育種奠定了基礎(chǔ)。1993年底郭三堆等[3]將具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的抗蟲(chóng)基因?qū)朊藁ㄆ贩N泗棉3號(hào)，獲得一批Bt抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因材料，為培育抗蟲(chóng)棉帶來(lái)了希望。1997年新棉33B在河北省推廣，為培育抗蟲(chóng)棉品種提供了更多的抗蟲(chóng)資源。

1 材料與方法

1.1 材料

據(jù)統(tǒng)計(jì)，至2016年利用冀棉20選育出的抗蟲(chóng)棉品種23個(gè)（表1）。其中，通過(guò)河北省農(nóng)作物委員會(huì)審定的抗蟲(chóng)棉花品種20個(gè)，占河北省審定抗蟲(chóng)棉品種（截止2016年通過(guò)河北省審定的抗蟲(chóng)棉品種137個(gè)）的14.6%；國(guó)家審定品種3個(gè)（冀雜2號(hào)為國(guó)家審定，冀棉169和合豐202為河北省和國(guó)家審定）[4-5]；通過(guò)天津市審定的品種2個(gè)（科欣1號(hào)、冀棉2008）。筆者總結(jié)了以冀棉20為親本選育出的抗蟲(chóng)棉品種的特征特性，希望通過(guò)分析冀棉20育成品種的效果，為棉花育種工作提供有效借鑒。由于河北省審定的品種多且性狀數(shù)據(jù)來(lái)源相同，故依此為依據(jù)進(jìn)行分析，主要性狀值源于《河北省棉花品種志》[4,6]。

1.2 方法

分別將利用冀棉20育成品種的鈴重、衣分、籽指、皮棉產(chǎn)量、枯萎病病情指數(shù)、黃萎病相對(duì)病情指數(shù)，纖維品質(zhì)（HVICC）等性狀進(jìn)行分類(lèi)匯總，分析比較育成品種的特征特性。

2 結(jié)果與分析

2.1 冀棉20的特點(diǎn)

冀棉20的父本來(lái)源于斯字棉，母本采用海島棉、陸地棉和海南野生棉后代材料選育而成，拓寬了品種的遺傳基礎(chǔ)，在河北省棉花區(qū)域試驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)中，鈴重、衣分較高，高抗枯萎病、耐黃萎病，纖維品質(zhì)性狀優(yōu)良，14個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)皮棉和霜前皮棉全部增產(chǎn)，連年位居第一[1,4-8]。因此，冀棉20也成為棉花育種中首選的親本材料。

表1 利用冀棉20育成的品種親本來(lái)源、審定情況及育種單位

2.2 育成品種性狀分析

2.2.1產(chǎn)量性狀及皮棉產(chǎn)量。單株鈴數(shù)。冀棉20單株結(jié)鈴10.0[7-9]，以其為親本育成的抗蟲(chóng)棉品種單株鈴數(shù)均增多，提高到13.5～20.9，提高幅度3.5～10.9個(gè)。其中，冀棉315單株鈴數(shù)提高最多（表2）。鈴重。冀棉20鈴重5.4 g，以其為親本育成的品種鈴重提高到5.7～7.0 g，提高幅度0.3～1.6 g。其中希普3、合豐202提高幅度最大，鈴重提高1.2 g（表2）。

表2 利用冀棉20育成的抗蟲(chóng)棉品種的產(chǎn)量相關(guān)性狀

衣分。冀棉20衣分為39.4%，以其親本育成的品種衣分達(dá)39.2%～42.0%，其中冀棉169衣分為39.2%，冀豐1217與親本衣分相同，冀棉315衣分提高幅度最大，提高2.6百分點(diǎn)（表2）。

籽指。冀棉20籽指為9.8 g，以其為親本育成的品種籽指除XP7外均提高，提高到10.4～11.1 g，提高幅度為0.6～1.3 g。其中提高幅度最大的品種為冀H239、希普6，籽指提高1.3 g（表2）。

皮棉產(chǎn)量。冀棉20的皮棉產(chǎn)量為795.0 kg·hm－2，以其為親本育成的品種皮棉產(chǎn)量提高，提高到1267.5～1788.0 kg·hm－2，提高幅度為472.5～993.0 kg·hm－2。其中提高幅度最大的品種為冀棉315，皮棉產(chǎn)量提高993 kg·hm－2（表2）。

2.2.2抗病性?？菸?。除冀豐1271的枯萎病病情指數(shù)比親本冀棉20降低外，其它品種枯萎病病情指數(shù)均增高。高抗枯萎病的品種有7個(gè)，分別為冀棉315、合豐202、希普6、冀H170、冀豐1271、XP7、儒農(nóng)研18號(hào)，抗枯萎病品種11個(gè)，耐枯萎病品種2個(gè)（表3）。

黃萎病。14個(gè)品種的黃萎病相對(duì)病情指數(shù)比冀棉20低，6個(gè)品種黃萎病相對(duì)病情指數(shù)增高。其中，冀棉616和冀棉315黃萎病相對(duì)病情指數(shù)降低幅度最大，均為抗黃萎病，萬(wàn)豐201感黃萎病，其它品種與冀棉20均為耐黃萎病（表3）。

2.2.3纖維品質(zhì)。上半部平均長(zhǎng)度。14個(gè)品種的纖維上半部平均長(zhǎng)度增長(zhǎng)，從長(zhǎng)到短的品種依次為冀228＞冀棉616＞希普6＞冀H239＞冀棉169＞農(nóng)大棉8號(hào)＞冀棉315、萬(wàn)豐201＞合豐202＞冀H156＞冀H170＞冀908＞希普3＞萬(wàn)豐203＞冀棉20。其中冀228對(duì)冀棉20上半部平均長(zhǎng)度的改良幅度最大，增長(zhǎng)3.6 mm（表3）。

斷裂比強(qiáng)度。育成品種的斷裂比強(qiáng)度比冀棉20提高幅度較大，提高1.2～7.7 cN·tex－1。其中冀棉315對(duì)冀棉20斷裂比強(qiáng)度的改良幅度最大，提高7.7 cN·tex－1（表3）。

馬克隆值。育成品種中15個(gè)品種的馬克隆值比冀棉20降低，從低到高品種依次為冀228＜冀豐197＜農(nóng)大棉8號(hào)、冀908、儒農(nóng)研18號(hào)＜冀H239、萬(wàn)豐201＜XP7＜冀棉616、合豐202＜新科8號(hào)＜冀棉229、冀棉169、希普6、冀H170、冀棉20。其中，冀228對(duì)冀棉20馬克隆值的改良幅度最大，降低1.3（表3）。

表3 利用冀棉20育成品種的抗病及纖維品質(zhì)情況

2.3 改良成效分析

2.3.1育成的優(yōu)良品種多。2005―2016年，河北省共審定抗蟲(chóng)棉品種137個(gè)，其中，Ⅰ型品種2個(gè)，Ⅱ型品種38個(gè)，兼抗枯黃萎病品種4個(gè)，分別占1.5%、27.7%和2.9%；而利用冀棉20培育出的河北省審定品種20個(gè)，占河北省抗蟲(chóng)棉品種的14.6%，其中冀228為Ⅰ型，大棉8號(hào)、萬(wàn)豐201為Ⅱ型，冀棉616和冀棉315兼抗枯、黃萎病，分別占河北省同類(lèi)品種的50.0%、5.3%和50.0%。

2.3.2產(chǎn)量性狀、抗病性和纖維品質(zhì)等性狀均得到改良。通常單株鈴數(shù)、鈴重、衣分、籽指、皮棉產(chǎn)量和上半部平均長(zhǎng)度、斷裂比強(qiáng)度，性狀值越高性狀越優(yōu)良，而枯萎病病情指數(shù)、黃萎病相對(duì)病情指數(shù)和在一定范圍的馬克隆值性狀值越低性狀越優(yōu)異。因此，對(duì)于性狀值越高越優(yōu)良的性狀，將育成品種的性狀值減去親本對(duì)應(yīng)的性狀值作為該品種在這個(gè)性狀上的改良值，而性狀值越低越優(yōu)異的性狀改良值則為親本性狀值減去育成品種對(duì)應(yīng)的性狀值。所有性狀的改良值之和為綜合改良值。大部分育成品種對(duì)親本冀棉20鈴數(shù)、鈴重、衣分、籽、皮棉產(chǎn)量和斷裂比強(qiáng)度等性狀的改良值均為正，黃萎病相對(duì)病指、上半部平均長(zhǎng)度和馬克隆值改良值多數(shù)為正，枯萎病情指數(shù)改良值只有冀豐1271為正（表4）。

表4 育成品種對(duì)冀棉20的性狀改良值

3 結(jié)論與分析

3.1 利用優(yōu)異品種資源選育優(yōu)良品種多

冀棉20具有海島棉和野生棉的遺傳基礎(chǔ)，具有產(chǎn)量高、抗病性好、纖維品質(zhì)優(yōu)良以及適應(yīng)性好等特性，以其為親本共培育出20多個(gè)優(yōu)良品種，性狀突出的品種包括1個(gè)纖維品質(zhì)Ⅰ型品種，2個(gè)纖維品質(zhì)Ⅱ型品種，2個(gè)兼抗枯、黃萎病品種。冀棉20及其選育出的品種不僅是綜合性狀優(yōu)良的品種，也是難得的優(yōu)異品種資源[10-12]。

3.2 單一性狀改良容易，綜合性狀協(xié)同提高較難

利用冀棉20育成的2個(gè)Ⅱ型品種農(nóng)大棉8號(hào)耐黃萎病，萬(wàn)豐201感黃萎??；2個(gè)兼抗枯、黃萎病的品種冀棉616的斷裂比強(qiáng)度與Ⅱ型品種標(biāo)準(zhǔn)僅差0.5 cN·tex－1，冀棉315的馬克隆值僅比Ⅰ型標(biāo)準(zhǔn)高1.2。截至2016年，河北省審定的38個(gè)Ⅱ型品種中8個(gè)感黃萎病，只有1個(gè)品種兼抗枯、黃萎病；國(guó)家審定的適宜黃河流域棉區(qū)種植的45個(gè)Ⅱ型品種中，只有2個(gè)品種兼抗枯、黃萎病。說(shuō)明單一的產(chǎn)量性狀、纖維品質(zhì)性狀或抗病性的改良比較容易，協(xié)同提高較難，這與崔瑞敏等分析結(jié)果趨勢(shì)一致[13-18]。

3.3 準(zhǔn)確選擇實(shí)現(xiàn)性狀突破

纖維品質(zhì)Ⅰ型品種冀228，Ⅱ型品種農(nóng)大棉8號(hào)、萬(wàn)豐201，兼抗枯、黃萎病品種冀棉616、冀棉315，分別在抗病和纖維品質(zhì)性狀上實(shí)現(xiàn)了突破。在枯萎病和黃萎病混生病圃，生育期全程鑒定篩選，并重視土壤溫度、濕度對(duì)發(fā)病時(shí)間以及發(fā)病程度的影響，選擇抗病性；田間手扯初步估測(cè)纖維長(zhǎng)度、細(xì)度和強(qiáng)力，再以?xún)x器檢測(cè)選擇纖維品質(zhì)[19-21]。在每一個(gè)世代群體中以產(chǎn)量性狀為基礎(chǔ)，嚴(yán)格性狀指標(biāo)，準(zhǔn)確選擇纖維品質(zhì)性狀、枯黃萎病抗性，可實(shí)現(xiàn)性狀的有效突破。

3.4 逐步改良實(shí)現(xiàn)主要性狀協(xié)同提高

以1個(gè)優(yōu)異品種為主通過(guò)雜交不斷注入互補(bǔ)的優(yōu)良基因進(jìn)行逐步改良，各性狀可不斷協(xié)調(diào)提高[22-25]。如冀棉20與轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉雜交，選育出冀棉616[19]，單株鈴數(shù)、鈴重、衣分、籽指、皮棉產(chǎn)量、纖維長(zhǎng)度、斷裂比強(qiáng)度均有所提高，黃萎病病情指數(shù)、馬克隆值降低；再利用優(yōu)質(zhì)棉品系作父本與冀棉616雜交，選育出冀棉315，單株鈴數(shù)、鈴重、衣分、子指、皮棉產(chǎn)量、斷裂比強(qiáng)度均提高，枯萎病抗性由“抗”提高為“高抗”。