新疆棉花種質(zhì)資源的收集與保存方法淺析

阿同古麗?吾司曼

摘 要 新疆是我國(guó)主要的棉花產(chǎn)區(qū)，不僅需要做好田間管理工作，同時(shí)要對(duì)種質(zhì)資源的收集和保存加以重視，這是保證種植品質(zhì)和種植效益的關(guān)鍵，以往在種質(zhì)管理方面存在諸多不足，需要加以解決?；诖?，闡述了種質(zhì)資源的繁殖與鑒定，探討棉花種質(zhì)資源的保存方法，并分析棉花種質(zhì)資源創(chuàng)新與利用，以推動(dòng)新疆地區(qū)棉花種植業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞 新疆;棉花;種質(zhì)資源;收集;保存

中圖分類(lèi)號(hào)：S562 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.30.101

我國(guó)是世界上重要的棉花產(chǎn)區(qū)，在棉花種植過(guò)程中需要分析自然環(huán)境以及種植技術(shù)的利用。目前，棉花種植技術(shù)逐漸改進(jìn)，顯著提升了棉花的品質(zhì)。棉花的種質(zhì)資源研究主要是種子收集和資源保存，再鑒定種質(zhì)資源。長(zhǎng)期以來(lái)使用的常規(guī)育種技術(shù)與飛速發(fā)展的生物技術(shù)不協(xié)調(diào)，需要在新時(shí)期對(duì)種質(zhì)資源加強(qiáng)研究，調(diào)整研究方向，進(jìn)而促進(jìn)新疆棉花種植業(yè)的發(fā)展。

1 種質(zhì)資源的收集

研究棉花的種質(zhì)資源主要是為了培育出遺傳多樣性的親本材料，新疆作為優(yōu)質(zhì)棉花的主要種植區(qū)，對(duì)棉花的種質(zhì)資源收集工作十分關(guān)注。因此，要圍繞棉花生產(chǎn)的實(shí)際需要，收集大量的棉花種質(zhì)資源，這也是保證棉花生產(chǎn)和科學(xué)研究的前提。進(jìn)行育種工作，不管是直接在原始材料中選擇還是雜交后在群體中選擇，都需要物種資源作為雜交親本或者原始材料。在新疆的種質(zhì)資源獲得途徑中，主要是從外地引進(jìn)，其次是與相關(guān)科研單位進(jìn)行物質(zhì)資源交流獲得。通過(guò)新疆科研人員對(duì)材料的培育，得到了少量的種質(zhì)資源變異材料，其中包括高衣分材料、高強(qiáng)纖維材料、大鈴材料、矮稈材料、光子材料、無(wú)腺體材料、窄卷苞葉材料、花瓣紅心材料和紅葉材料，對(duì)這些特異性材料的利用可以為棉花育種和遺傳研究提供豐富的親本材料[1]。

2 種質(zhì)資源的繁殖與鑒定

不管是采集到的棉花品種資源，還是交換的棉花種質(zhì)資源，都需要在當(dāng)年或者第二年的科研試驗(yàn)田鑒定，記錄下觀察到的植物學(xué)性狀以及農(nóng)藝性狀，并記錄物種資源的豐產(chǎn)性、抗逆性、抗病性、抗鹽性、抗堿性以及抗低氮能力。結(jié)合種質(zhì)資源的保存要求，通常調(diào)查衣分、子指、單株結(jié)鈴數(shù)、單鈴質(zhì)量、鈴型、株型、葉型和絨長(zhǎng)等項(xiàng)目;對(duì)于特質(zhì)棉花品種，需要研究人員記錄早熟性、葉色深淺、柱頭長(zhǎng)短、莖干粗細(xì)、葉片褶皺度、茸毛疏密以及散粉多少等性狀，并把全部采集的數(shù)據(jù)存到網(wǎng)絡(luò)中。棉花是一種異花授粉作物，不過(guò)一些繁殖材料需要自交，當(dāng)所需的后代數(shù)量不多時(shí)，研究人員可以在清晨將馬上開(kāi)花的花瓣夾住，這樣可以避免外來(lái)的花粉進(jìn)入;當(dāng)所需的后代數(shù)量很多，需要研究人員使用紗網(wǎng)罩住。對(duì)于大部分材料，一般利用種植8行、收集中間4行的方法，通過(guò)該措施可以降低異交率，之后把繁育的后代全部入庫(kù)，使用皮輥軋花機(jī)取樣20～100 g。

3 棉花種質(zhì)資源的保存方法

在保存方法上，需要將種質(zhì)資源放置于掛藏室，合理懸掛在掛藏架上，主要是考慮到棉花的種類(lèi)和年限，采用分層和分格的方法，貼好標(biāo)簽，之后上傳到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)而為以后期的管理和查找提供幫助。棉花的種子表皮堅(jiān)硬，導(dǎo)熱性不佳，將其放置于低溫條件下可以保證至少10年的壽命。在新疆南部地區(qū)，短期庫(kù)需要普通庫(kù)房，可以讓種子壽命達(dá)到20年，以圖木舒克市為例，該地區(qū)受到溫帶極干旱荒漠氣候影響，晝夜溫差大，年平均氣溫11.6 ℃、年降雨量38.3 mm、蒸發(fā)量2 088.2 mm、空氣濕度小，較利于保存棉種[2]。

4 棉花種質(zhì)資源利用與鑒定評(píng)價(jià)方法

4.1 種質(zhì)資源的利用

4.1.1 雜交育種

2008年，研究人員發(fā)現(xiàn)了不育株，在基因轉(zhuǎn)育技術(shù)的支持下，如今已經(jīng)培養(yǎng)出不育品種，這個(gè)品種中分別包括了50%的可育株和不育株。對(duì)于可育株來(lái)說(shuō)，具有單株結(jié)鈴強(qiáng)、鈴重大、空果枝少的特點(diǎn)，而不育株可以將其作為母本，發(fā)揮出配合力好的優(yōu)勢(shì)，在鈴重、衣分等方面也具有優(yōu)勢(shì)。在新疆棉花種植產(chǎn)區(qū)，將不育株當(dāng)作親本，可以培植出高產(chǎn)、耐黃、抗枯品系[3]。

4.1.2 DMPC技術(shù)

DMPC技術(shù)就是分析二甲基苯甲醇的技術(shù)。2010年，新疆地區(qū)就已建立基因流動(dòng)性育種種質(zhì)基因庫(kù)，利用花粉將棉株的優(yōu)良基因集中在基因庫(kù)，在其中選擇性狀穩(wěn)定的后代，目前已經(jīng)培育出3個(gè)優(yōu)良的品系。

4.2 棉花種質(zhì)資源鑒定評(píng)價(jià)方法

在新疆的棉花種質(zhì)資源鑒定過(guò)程中，需要對(duì)現(xiàn)有的種質(zhì)資源特征進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，挖掘不同品種的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而促進(jìn)棉花的育種以及科研工作開(kāi)展。要想實(shí)現(xiàn)對(duì)種質(zhì)資源的充分利用，需要進(jìn)一步對(duì)種質(zhì)資源的遺傳性狀進(jìn)行深入分析。研究人員要對(duì)收集到的種質(zhì)資源分析，鑒定農(nóng)藝、經(jīng)濟(jì)性狀和纖維品質(zhì)，由鑒定單位分析出種質(zhì)的農(nóng)藝性狀、黃萎病特性、抗枯性、抗逆性、纖維量和種子品質(zhì)，并將數(shù)據(jù)信息上傳到中國(guó)棉花品種資源信息庫(kù)，具體方法包括以下兩種。

4.2.1 表型精準(zhǔn)鑒定

在不同年份和不同試點(diǎn)，對(duì)大量的種質(zhì)資源鑒定，需要做好表型調(diào)查，檢查的內(nèi)容包括：1）播種期、吐絮期、生育期;2）株型、株高、第一果枝節(jié)位、果枝數(shù)、鈴數(shù)、鈴型、鈴重;3）葉片顏色、葉片性狀、葉片面積、葉片厚度、葉背主脈茸毛、主莖茸毛、衣分、纖維品質(zhì)。得到數(shù)據(jù)后，在系統(tǒng)中分析表型遺傳相似度，然后對(duì)表型遺傳多樣性進(jìn)行分析，建立物質(zhì)名稱(chēng)、地理與生物來(lái)源、分類(lèi)學(xué)等數(shù)據(jù)庫(kù)。為了滿(mǎn)足精確調(diào)查，要實(shí)現(xiàn)從定性檢查向定量檢查的轉(zhuǎn)變。在抗病和抗蟲(chóng)方面也需要完善鑒定方法，一般初選的抗鹽種質(zhì)要經(jīng)過(guò)沿海鹽堿灘涂的實(shí)境鑒定[4]。

4.2.2 基因型鑒定

新疆早期的棉花基因型鑒定主要是利用細(xì)胞學(xué)鑒定方法，這種方法可以結(jié)合染色體的形態(tài)和數(shù)量分析出不同棉花的屬性，以此區(qū)分出在形態(tài)上不容易區(qū)別的材料，進(jìn)而對(duì)棉花的多樣性遺傳進(jìn)行深入研究。在DNA分子標(biāo)記技術(shù)的發(fā)展下，RFLP、RAPD、AFLP、SSR等得到了利用。這些技術(shù)各具特點(diǎn)，如AFLP可以判斷一個(gè)DNA分子是否理想，還可以分析出基因組的特異性、共顯性以及覆蓋是否均勻;RFLP、AFLP都是酶切技術(shù)，但是相較于SSR，具有操作復(fù)雜、成本較高的劣勢(shì)，所以在使用上會(huì)受到一些限制。整體看來(lái)，SSR體現(xiàn)出多態(tài)性良好的優(yōu)勢(shì)，在遺傳多樣性和遺傳圖譜構(gòu)建中得到了有效利用。

4.3 棉花種質(zhì)創(chuàng)新技術(shù)和方法

為了從根本上解決棉花種植中的物質(zhì)資源遺傳相關(guān)問(wèn)題，可以借助人工合成多倍體、遠(yuǎn)緣雜交、分子輔助選擇育種與常規(guī)的育種技術(shù)結(jié)合，進(jìn)而挖掘野生資源和地方品種，培育出毛棉、海南棉、達(dá)爾文棉和黃褐棉等四倍體棉，還可以培育出耐旱性性好、抗蟲(chóng)害能力好、耐鹽堿的新品種。利用這種技術(shù)可以對(duì)地方的品種科學(xué)篩選，如用于雜交、回交以及聚合育種。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的棉花種質(zhì)分析，一些棉花的種質(zhì)基因不同、來(lái)源不同、遺傳背景也不同，要想讓優(yōu)質(zhì)的基因和重要性狀結(jié)合存在一定的技術(shù)難度，而利用修飾雜交、輪回選擇可以解決這一問(wèn)題，當(dāng)前我國(guó)已經(jīng)培育出一些新的品種并且大面積推廣[5]。

4.4 創(chuàng)新種質(zhì)的利用情況和展望

在新疆的棉花種質(zhì)資源利用中，主要的參與對(duì)象是科研單位、教育單位和生產(chǎn)單位?？蒲袉挝恢饕蝿?wù)是品種選育、雜交育種;教育單位可以利用實(shí)物標(biāo)本向?qū)W生介紹棉花種質(zhì)資源的多樣性;生產(chǎn)單位可以直接對(duì)種質(zhì)資源進(jìn)行利用和加工，讓棉花的品質(zhì)不斷提升。

5 結(jié)語(yǔ)

棉花是我國(guó)主要的經(jīng)濟(jì)作物，要想提升栽種的品質(zhì)，就要加強(qiáng)技術(shù)研究。種植人員需要特別對(duì)溫度、濕度加以關(guān)注，做好施肥工作。新疆地區(qū)晝夜溫差大、光照充足，利于棉花的種植，加之近年來(lái)技術(shù)的突破，使得新疆成為我國(guó)主要的棉花種植區(qū)域。在新疆棉花的種植過(guò)程中，培育技術(shù)的利用十分關(guān)鍵，需要做好棉花種質(zhì)資源的分析、研究、收集與保存工作，并加強(qiáng)信息庫(kù)的建設(shè)，為我國(guó)棉花種植業(yè)發(fā)展提供支持。

參考文獻(xiàn)：

[1] 錢(qián)玉源，劉祎，崔淑芳，等.基于表型的棉花種質(zhì)資源遺傳多樣性分析及核心種質(zhì)的抽提[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2019，34（S1）：29-35.

[2] 眭書(shū)祥，朱青竹，趙麗芬，等.不同類(lèi)型抗蟲(chóng)棉花種質(zhì)資源培育與利用分析[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，21（5）：60-65，68.

[3] 杜雄明，劉方，王坤波，等.棉花種質(zhì)資源收集鑒定與創(chuàng)新利用[J].棉花學(xué)報(bào)，2017，29（S1）：51-61.

[4] 呂麗敏，張帥，雒珺瑜，等.棉花種質(zhì)材料對(duì)苗期蚜蟲(chóng)的抗性鑒定[J].中國(guó)棉花，2017，44（5）：13-17.

[5] 胡玉樞.遼寧棉花種質(zhì)資源研究思路與方法[J].遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016（4）：42-45.

（責(zé)任編輯：趙中正）