早熟棉12份新品系主要性狀的分析與綜合評價

鄧艷鳳 肖水平 王濤 楊紹群 楊秀 劉新穩(wěn)

摘要：為篩選出適宜長江流域種植的早熟、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)棉花新品種，以自主選育的12份早熟棉新品系為研究對象，利用變異性、簡單相關(guān)性分析、隸屬函數(shù)值法和聚類分析對參試材料的10個主要性狀進行比較分析和綜合評價。結(jié)果表明：12份材料間的性狀變異系數(shù)在2.47%～23.23%，變幅較大，其中變異系數(shù)最大的為籽棉產(chǎn)量（23.23%），最小的為生育期（2.47%）;生育期與果枝數(shù)、衣分間呈顯著正相關(guān)，成鈴數(shù)與果枝數(shù)、籽棉產(chǎn)量間呈極顯著正相關(guān);平均隸屬函數(shù)值排序為PB10>PB12>PB11>PB01>PB04>PB06>PB07>PB08>PB02>PB05>PB03>PB09;在遺傳距離為6.0時將12份材料劃分為四大類，其中第I類群和第II類群表現(xiàn)較差，還需進行進一步改良，第III類群主要以高產(chǎn)為主，第IV類群（PB01、PB10和PB04）綜合表現(xiàn)最好。通過綜合評價，PB01、PB10和PB04綜合表現(xiàn)較好，適宜在長江流域棉區(qū)示范種植和進一步試驗鑒定。

關(guān)鍵詞：早熟棉;新品系;性狀;綜合評價

中圖分類號：S562.035 ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ?文章編號：2095-3143（2020）04-0014-07

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2020.04.003

Abstract： ?In order to screen out early-maturing， high-yield， high-quality cotton suitable for planting in the Yangtze River Basin， 10 agronomic traits of 12 new early-maturing cotton lines introduced were analyzed with the methods of ariability， simple correlation analysis， membership function value method and clustering analysis. The result showed that the variation coefficients of the characters among 12 materials ranged 2.47% to 23.23%， and the variation coefficient of yield （23.23%） was the largest， the growth period （2.47%） was the smallest. The correlation analysis result showed that the growth period was extremely significantly correlated with the number of fruit branches and lint percentage， the number of bolls per plant was extremely significantly correlated with the number of fruit branches and yield per unit area. The average membership function value was as follows： PB10>PB12>PB11>PB01>PB04>PB06>PB07>PB08>PB02>PB05>PB03>PB09. Cluster analysis showed that the 12 cotton lines were classified into 4 groups when the genetic distance was 6.0. Among which， group I and group II need further improvement because of their poor performance， group III belonged to high-yield materials， group IV （PB01、PB10 and PB04） was the best. Through comprehensive evaluation， PB01， PB10 and PB04 showed excellent comprehensive performance， and could be widely planted in Yangtze River Basin.

Key words： Early maturing cotton; New lines; Traits; Overall evaluation

0 ?引言

我國人口眾多，土地耕種面積相對較少，長期存在用地需求與土地供應(yīng)不足等矛盾，目前通過提高土地復(fù)種指數(shù)，來提高土地利用率是解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要方式之一。早熟棉因其具有生育期短，生長發(fā)育較快等特點，可以在冬小麥、油菜等作物完全成熟收獲后再播種，從而實現(xiàn)糧棉一年兩熟，增加復(fù)種指數(shù)，有效緩解糧棉爭地、棉花種植面積減少等問題[1]。此外由于我國植棉區(qū)范圍廣闊，氣候條件復(fù)雜多變，種植早熟陸地棉可以避免自然災(zāi)害及病蟲草害，從而減少農(nóng)藥污染達到保護生態(tài)環(huán)境的目的。因此，對早熟棉的選育成為目前棉花育種家努力的一個主要方向[2]。深入分析早熟棉的主要性狀是篩選出綜合性狀優(yōu)良早熟棉材料的重要依據(jù)，因而及時研究探討棉花新品系的特征特性，對早熟棉新品種（系）的選育有著重要的意義。目前一般采用變異分析[3]、相關(guān)分析[4-6]、隸屬函數(shù)法[7-8]、聚類分析[9-11]等多種統(tǒng)計分析方法對棉花的主要性狀進行比較分析，幫助育種家篩選出早熟、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)等多抗性優(yōu)異品種。徐敏[12]等通過對早熟棉創(chuàng)新種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀進行聚類分析，將144份種質(zhì)資源材料分為9大類群，這些類群可分別作為早熟、大鈴、抗病、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)等材料加以利用。齊海坤[13]等對機采棉雜交后代主要性狀間的相關(guān)性研究發(fā)現(xiàn)，單位面積籽棉產(chǎn)量與株高、單株果枝數(shù)呈極顯著正相關(guān)，而品質(zhì)性狀又與單株果枝數(shù)、單鈴重呈負相關(guān)性，與衣分呈正相關(guān)性，表明產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀與株型性狀之間有一定的相關(guān)性。鄧艷鳳[14]等通過對江西省棉花研究所早熟課題組2012～2015年選育出的57份早熟陸地棉材料主要性狀進行分析，篩選出具早熟、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)等特性的棉花新品系5份。本研究以江西省棉花研究所早熟棉育種課題組2014～2017年選育出的12份早熟棉新品系為試驗材料，通過調(diào)查測定棉花的主要性狀（生育期、株高、果枝數(shù)、成鈴數(shù)、衣分、鈴重、纖維長度、比強度、馬克隆值、籽棉產(chǎn)量，采用變異分析、相關(guān)性分析、隸屬函數(shù)法和聚類分析等統(tǒng)計方法，進行具體性狀比較分析和綜合評價，以期更好地篩選出綜合性狀優(yōu)良的新品系，為后期進行區(qū)域試驗或品種審定、推廣等提供理論支持。

1 ?材料和方法

1.1 ?試驗材料

采用的早熟陸地棉新品系共12份，編號分別為PB01、PB02、PB03、PB04、PB05、PB06、PB07、PB08、PB09、PB10、PB11、PB12，均為江西省棉花研究所早熟棉育種課題組經(jīng)過多年多代優(yōu)中選優(yōu)篩選獲得。

1.2 ?試驗方法

試驗于2018年5月至2019年11月在江西省棉花研究所科研基地試驗田進行，每種材料種兩行，行長8.0 m，行距0.8 m，株距0.2 m，設(shè)3次重復(fù)，各小區(qū)采用隨機區(qū)組排列。試驗田為多年未耕的板地，前茬為油菜，肥力均勻一致，地面平整。在棉花生長期間適時調(diào)查棉花生育期，收獲前每小區(qū)連續(xù)選取長勢正常的棉花10株，測量株高，統(tǒng)計果枝數(shù)和成鈴數(shù)，并收取100朵完全開裂的鈴花，晾干后測定單鈴重、衣分等指標(biāo)，并取棉纖維樣寄送農(nóng)業(yè)農(nóng)村部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心（安陽）進行纖維品質(zhì)檢測。

1.3 ?數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化及統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)經(jīng) Microsoft Excel 2007初步整理，利用SAS V8進行平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)等簡單統(tǒng)計量的計算以及性狀間相關(guān)性的分析，利用SPSS 19.0進行系統(tǒng)聚類分析。參照王婷婷[15]等（2018）的方法計算隸屬函數(shù)值，計算公式為：Zij=（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）……（1）;Zij=1-（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）…… （2）。式中，Zij為i品系j性狀的隸屬函數(shù)值，Xij為i品系j性狀的測定值，Xjmin和Xjmax分別為j性狀的最小值和最大值，當(dāng)該性狀為正向擇優(yōu)時采用（1）式進行計算，負向時采用（2）式進行計算。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?主要性狀的遺傳多樣性分析

由表1可知，12份早熟陸地棉新品系生育期為84～90 天，平均值為87.08 天;株高為75～97 cm，平均值為88.17 cm;果枝數(shù)為9.8～14個/株，平均值為11.84個/株;成鈴數(shù)為10.6～19個/株，平均值為13.24個/株;衣分為35.82%～43.58%，平均值為40.24%;單鈴重為3.70～4.84 g，平均值為4.24 g;纖維長度（上半部平均長度）為24.8～29.3 mm，平均值為26.83 mm;比強度（斷裂比強度）為22.4～32.7 cN/tex，平均值為27.82 cN/tex;馬克隆值為5.2～5.7，平均值為5.49;籽棉產(chǎn)量為2061.00～3949.90 kg/hm2，平均值為2717.75 kg/hm2。

比較各性狀的變異系數(shù)可知（表2），籽棉產(chǎn)量的變異系數(shù)最大，為23.23%;成鈴數(shù)的變異系數(shù)次之，為22.02%;生育期的變異系數(shù)最小，為2.47%;其次是馬克隆值，為2.85%。其他性狀的變異系數(shù)為5.53%～12.00%。表明成鈴數(shù)和籽棉產(chǎn)量具有較高的改良潛力，而生育期和馬克隆值趨于穩(wěn)定。

2.2 ?主要性狀的相關(guān)性分析

由表3可知，早熟陸地棉性狀間存在不同程度的相關(guān)性，生育期與衣分間、株高與鈴重間均呈顯著正相關(guān)，株高與馬克隆值間呈顯著負相關(guān)，果枝數(shù)與成鈴數(shù)間、成鈴數(shù)與籽棉產(chǎn)量間均呈極顯著正相關(guān);纖維長度與比強度間呈極顯著正相關(guān)，馬克隆值與其余9個性狀間均存在負相關(guān)性，籽棉產(chǎn)量除鈴重和馬克隆值外與其余7個性狀間均存在正相關(guān)性。

2.3 ?應(yīng)用隸屬函數(shù)法對12個新品系的綜合評價

基于早熟陸地棉的早熟、矮化、高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)等育種目標(biāo)，結(jié)合相關(guān)性分析結(jié)果，以生育期、株高和馬克隆值（試驗數(shù)值在4.2以上）為負向擇優(yōu)指標(biāo)，果枝數(shù)、成鈴數(shù)、衣分、單鈴重、纖維長度、比強度和籽棉產(chǎn)量均為正向擇優(yōu)指標(biāo)，分別計算各材料上述10個指標(biāo)的隸屬函數(shù)值及平均隸屬函數(shù)值。由表4可知，12份材料的平均隸屬函數(shù)值排序為PB10>PB12>PB11>PB01>PB04>PB06>PB07>PB08>PB02>PB05>PB03>PB09，其中PB10、PB12和PB11的平均隸屬函數(shù)值較高，綜合性狀表現(xiàn)好。

2.4 ?聚類分析

如圖1所示，對參試材料的平均隸屬函數(shù)值進行系統(tǒng)聚類，在遺傳距離為6.0時，可將12份早熟棉新品系劃分為四大類。第I類包括PB05、PB07、PB06和PB09共4份新品系，其主要特征為株高較高，鈴重較大;第Ⅱ類包括PB02、PB03和PB08共3份新品系，其主要特征為纖維品質(zhì)較好，但產(chǎn)量較低;第Ⅲ類包括PB11和PB12共2份新品系，其主要特征為果枝數(shù)、成鈴數(shù)較多和衣分較高;第Ⅳ類包括PB01、PB10和PB04共3份新品系，其主要特征為綜合表現(xiàn)好，尤其纖維品質(zhì)優(yōu)。

3 ?討論與結(jié)論

變異系數(shù)（CV）是反映不同觀測值變異程度的一個重要統(tǒng)計參數(shù)，常常被用來衡量作物遺傳穩(wěn)定性的重要指標(biāo)[16]。馬曉梅[17]通過對新疆128份早熟陸地棉參試品種（系）的5個主要株型及產(chǎn)量性狀進行調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，這5個主要性狀的變異系數(shù)按從小到大順序排列依次為：株高<單株果枝數(shù)<果枝始節(jié)位<單位面積籽棉產(chǎn)量<單株結(jié)鈴數(shù)。本研究對12份早熟陸地棉新品系的10個主要性狀進行遺傳變異分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)變異系數(shù)大于5%的有8個性狀，表明這批材料遺傳多樣性較為豐富。參試材料的10個性狀中籽棉產(chǎn)量（23.23%）和成鈴數(shù)（22.02%）變異系數(shù)大，變異系數(shù)小于5%的有馬克隆值（2.85%）和生育期（2.47%），說明這批新品系在產(chǎn)量性狀上存在很大的改良潛力，而生育期和品質(zhì)性狀趨于穩(wěn)定。

棉花的產(chǎn)量和纖維品質(zhì)及農(nóng)藝性狀間存在相互影響，因此為提高棉花的產(chǎn)量和改良品質(zhì)，育種家開始越來越多地研究棉花產(chǎn)量和品質(zhì)與各農(nóng)藝性狀間的相關(guān)性。石建斌[18]在對陸地棉纖維品質(zhì)與主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性研究中發(fā)現(xiàn)果枝數(shù)與纖維斷裂比強度呈顯著正相關(guān)性，衣分與馬克隆值呈極顯著正相關(guān)，而單鈴重與馬克隆值呈極顯著負相關(guān)性。本研究相關(guān)性分析結(jié)果表明，早熟陸地棉的籽棉產(chǎn)量與成鈴數(shù)呈極顯著正相關(guān)性，籽棉產(chǎn)量與纖維品質(zhì)性狀（馬克隆值除外）間均存在一定的正相關(guān)性，表明增加成鈴數(shù)可以顯著增加棉花的籽棉產(chǎn)量，這與齊海坤的部分研究結(jié)果一致，此外發(fā)現(xiàn)單鈴重與籽棉產(chǎn)量間沒有顯著相關(guān)性，表明增加品種的單鈴重并不會顯著提高品種的籽棉產(chǎn)量。

利用隸屬函數(shù)法作為篩選優(yōu)良新品種（系）綜合評價方法時，應(yīng)根據(jù)育種目標(biāo)進行相關(guān)指標(biāo)的篩選[19-21]。本研究在計算隸屬函數(shù)值時，根據(jù)育種目標(biāo)對各性狀的要求，將生育期、株高和馬克隆值（雖然馬克隆值是一個適度指標(biāo)，但試驗所有材料的馬克隆值均高于4.2）確定為負向擇優(yōu)指標(biāo)，其余性狀確定為正向擇優(yōu)指標(biāo)，以確保平均隸屬函數(shù)值越高的材料，綜合性狀越優(yōu)。根據(jù)材料的隸屬函數(shù)綜合得分平均值，篩選出的PB10、PB12和PB01新品系在長江流域棉區(qū)示范種植和進一步試驗鑒定。

利用聚類分析，將12份新品系分為四大類群，每個類群的農(nóng)藝性狀都有不同特點，其中第I類群株高較高，鈴重較重;第Ⅱ類群纖維品質(zhì)較好，但產(chǎn)量較低;第Ⅲ類群屬高產(chǎn)類群，單株果枝數(shù)、單株結(jié)鈴數(shù)較多和衣分較高，可以作種質(zhì)材料進一步改良纖維品質(zhì)性狀再試驗;第Ⅳ類群早熟高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)類群。其綜合性狀表現(xiàn)好，尤其是纖維品質(zhì)優(yōu)，可以推薦參加棉花早熟組的區(qū)域試驗。

通過對12份早熟陸地棉新品系的主要性狀考察和綜合分析，共篩選出PB10、PB01和PB04共3個綜合性狀優(yōu)良的新品系，可重點培育成長江流域棉區(qū)早熟陸地棉示范推廣品種。

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