早熟棉花各显神通

李　禾

中国农业科学院棉花研究所利用生化辅助育种技术，选择抗氧化系统酶类活性强、不早衰的品种作亲本，培育出中棉所24、中棉所27、中棉所36三个品种。以上三个品种的生育期仅为110天左右，霜前花率90％以上；全国夏棉品种区试霜前皮棉产量较对照中棉所16增产14.6％－24.7％；纤维品质综合指标优良，具有高抗枯萎病，耐黄萎病。实现了早熟不早衰、高产、优质、抗病的特性。这三个品种已在我国累计种植3000万亩，并获得了国家科技进步二等奖。

以上品种是“国家棉花早熟”课题组系列研究成果的一部分，除了使用生化辅助育种技术，该所还采用转基因技术、空间搭载航天诱变、基因的克隆与分子改良培育出15个短季棉、低酚棉和转基因抗虫棉等一系列新品种，在全国主要棉区累积种植2亿亩，实现经济效益190亿元，获国家科技进步一等奖一项、二等奖三项、省部级奖八项等。

棉花生产关系到国内2亿棉农的经济收入，1900万纺织工人的就业问题。但是棉花生长的时间长，我国北方冬季长，只能种一季棉花，剩余的时间不够种植小麦，加上我国人多地少的特性，棉粮争地矛盾突出。从棉花的植物本性来说，其生长期和光合作用时间越长，产量越高、品质就越好，因此，做到早熟又高产成为我国农业科研人员必须解决的大难题。

核心提示

棉花是我国重要的经济作物和战略物资，在国民经济和社会发展中占有重要的地位。但是另一方面，我国人多地少，尤其在北方，只能种一季棉花，剩余的时间不够种植小麦。因此，提高复种指数和土地的利用率，始终是农业生产的主题之一。

短季棉是一个特殊的棉花品种，它株型紧凑、植株偏矮、节间短、果枝短、第一果枝着生节位低、叶量少，生育期短，是适合我国一年两熟和多熟制条件下种植的棉花类型，因此，通过短季棉品种遗传改良，发展短季棉生产对缓解我国粮棉争地的矛盾具有重要的现实意义。

技术解析

早熟如何不早衰

在早熟棉育种中，早熟是最主要的性状，但早熟伴随早衰，严重影响早熟棉品种的产量和品质。通过对短季棉品种SOD酶类研究发现，早熟不早衰的品种叶片叶绿素和蛋白质降解慢，SOD、PDD、CAT活性强，而早熟早衰的品种SOD、PDD、CAT活性低，叶绿素和蛋白质降解快，表现抗逆性差、产量低。从而提出了从亲本到后代对抗氧化系统酶的活性进行选择的生化辅助育种技术。中国农业科学院棉花研究所利用生化辅助育种技术，选择抗氧化系统酶类活性强、不早衰的品种作亲本，在后代选择中以SOD、POD和CAT酶活性高低对各世代进行筛选，有效地缓解了早熟早衰的遗传负相关。

“陆海”杂交综合改良

海岛棉纤维品质优良，但产量相对较低，陆地棉产量较高，但纤维品质远不如海岛棉。在国家973项目“棉花纤维品质功能基因组学研究与分子改良”和“十一五”863项目“棉花纤维品质相关功能基因的克隆与验证”的支持下，通过现有分子标记技术，将海岛棉的纤维品质优异的基因转移到陆地棉中，达到既高产又优质目的。通过选择获得高比强优质新品系11个，纤维长度在34mm以上，纤维比强度在34cN/tex以上，最高达37.6cN/tex，马克隆值在3.3—4.3，其中陆海杂交组合9号表现较好，籽棉产量为151.39kg/亩，较国家区试对照品种鲁棉研21增产8.24％，霜前皮棉产量为55.55kg／亩，相当于对照品种的88.39％。从而使陆海杂交组合在籽棉产量和纤维品质方面得到综合改良。有望在新疆和长江流域棉区进行试种。

多重技术提高抗病性

上世纪80年代后期，我国棉田曾发生严重枯、黄萎病，致使部分棉田不能植棉。而抗病性与早熟、高产呈遗传负相关，通过研究荧光动力学、SOD、POD、CAT与抗病性关系，参照荧光、酶活性的方法选种，提高了抗病育种的准确性和效率。选育出抗病、优质、早熟、高产的中棉所16，克服了早熟与抗病、高产等性状遗传负相关。

专家解读

解读人：喻树迅(中国农业科学院棉花研究所所长、博士生导师)

突破点一：推动麦棉两熟新耕作制度

通过对国内外短季棉品种分析，我国短季棉种植分辽宁、新疆特早熟春棉区，黄河麦棉两熟区和长江棉麦菜多熟区。麦棉两熟共生期长，造成小麦棉花均晚熟，产量低、品质差；而早熟与优质、高产、抗性呈遗传负相关，国内外棉花遗传育种界一直未突破此遗传障碍。通过多年遗传研究，蕾期脱落率低、果枝始生节位低、遗传力高则早熟性状好，为此将其确定为早熟的指示性状。育成的麦棉两熟早熟新品种中棉所10、中棉所14、中棉所26，生育期110天左右，比春棉早30天，累计种植7000万亩。对形成我国麦棉两熟新耕作制度起到推动作用。

突破点二：美国转基因棉花比例大降

1996年美国转基因棉花占全国转基因棉花面积的95％，2006年下降到15％，中棉所37、42、45、50等转基因品种起了重要作用。

上世纪90年代我国棉区棉铃虫大暴发，每年造成100亿元以上的经济损失。针对棉铃虫的危害，短季棉育种在保持早熟、丰产、抗病的前提下，抗虫性成为棉花育种的重要目标。在“国家转基因抗虫棉花育种”项目的支持下，我们通过常规育种技术与转基因技术相结合，使短季棉育种在熟性和抗虫性方面步入了新阶段。育成转基因抗虫棉的中棉所37、42、45、50，为国产抗虫棉发展起到促进作用。

突破点三：可以吃的棉籽仁

棉籽仁中含有丰富的蛋白质和脂肪，陆地棉的棉仁中含有40％左右的蛋白质和35％以上的脂肪，但一般棉花籽仁中含有较高的棉酚及其衍生物，人及非反刍动物食用后便会产生中毒现象，棉油脱毒精炼后可食用，但榨油后的棉籽饼只能作肥料，影响了棉籽蛋白的综合利用，选育的一些低酚棉品种因低酚性状纯度差，难于在生产上应用。

我们通过遗传分析与筛选，首次从国内外育种材料中筛选出抗病、早熟、低酚等种质材料；采用生物化学测试与遗传分析相结合的方法，找出控制低酚性状的双隐性基因的优良个体，其低酚性状遗传稳定，棉酚含量低微，仅0.0025％，低于0.04％的国际卫生食用标准，具有较高的综合利用价值，是低酚棉育种的一大进展。

新闻背景

短季棉解决粮棉争地矛盾

我国是世界最大的棉花生产国。全国常年植棉面积约8000万亩左右，约占世界棉花种植面积的13％％，同时我国还是原棉消费和纺织品出口大国，棉花还关系到我国2亿棉农的经济收入，关系到1900万纺织工人的就业问题。

此外，棉花是我国重要的经济作物和战略物资，在国民经济和社会发展中占有重要的地位。但是另一方面，我国人多地少，尤其在北方，只能种一季棉花，剩余的时间不够种植小麦。因此，提高复种指数和土地的利用率，始终是农业生产的主题之一。

短季棉是一个特殊的棉花品种。它株型紧凑、植株偏矮、节间短、果枝短、第一果枝着生节位低、叶量少。生育期短，是适合我国一年两熟和多熟制条件下种植的棉花类型，因此，通过短季棉品种遗传改良，发展短季棉生产对缓解我国粮棉争地的矛盾具有重要的现实意义。

我国人多地少，粮棉争地矛盾历来突出并日趋严重，选育生育期相对较短适宜黄河和长江流域棉区种植的短季棉品种，是实现一熟向粮(油)棉两熟乃至多熟发展，从而取得粮棉双丰收的需要，特别是甘肃、新疆北疆及部分南疆棉区，由于前期气温低，常造成低温冻害，后期气温下降快，造成棉铃不能正常成熟，严重影响产量和品质，也迫切需要耐迟播且早熟的短季棉品种。

新闻延伸

各国短季棉概况

目前，世界上种植短季棉的，除了我国外，还有美国、前苏联、印度和埃及等国家。各国情况又各不相同：前苏联是世界上最北的棉区，生长期季节短。为避开棉花生长后期常遇的低温而种植短季棉品种；美国、印度、埃及与前苏联的情形有所不同。在美国种植短季棉品种是为减少或避开后期虫害，减少田间管理工作，降低生产成本：印度20世纪80年代推行轮作制，要求选育早熟棉花品种。