抗蚜棉花新品种晋棉51号的选育及高产栽培技术

郭宝德，姜艳丽，黄穗兰，冀丽霞

（1.山西省农业科学院作物科学研究所，山西太原030032；2.山西省农业科学院棉花研究所，山西运城044000）

蚜虫是棉花生产的主要害虫之一，它通过直接刺吸棉株汁液导致被害植株衰弱，而且成、若虫分泌的蜜露影响棉花正常的光合和生理作用，污染棉花纤维和诱发霉菌寄生，给棉花生产带来严重的影响[1]。长期以来，棉蚜的防治一直以化学防治为主，大量和不合理地使用化学农药，导致蚜虫天敌数量减少及蚜虫产生抗药性，防治棉蚜的成本不断提高，因此，培育抗蚜棉花新品种成为育种工作者新的研究目标。

棉花野生种、半野生种具有多抗、广适等特异性状，其中，茸毛性状被认为是非常有效的形态抗蚜性状，可以直接被用来改良陆地棉品[2-3]。远缘杂交有可能把不同种所特有的有益性状进行重新组合，从而创造出近缘杂交所无法得到的优异特性，为选育突破性品种开创新途径[4-5]，因而，正确挖掘利用棉花的抗蚜性对控制棉蚜为害有着重要的经济和生态意义。

山西省农业科学院作物科学研究所在棉花远缘杂交育种研究中，采用棉属种间杂交育种技术，获得陆地棉×异常棉的远缘杂种后代，在回交转育、筛选鉴定的过程中分离出部分全株密布茸毛的抗蚜株，这些抗蚜株系纤维较长，早熟性较好。运用棉花半配合生殖技术对分离出的抗蚜株系进行快速稳定，以克服远缘杂交后代的疯狂分离，进而选育出综合性状优良的抗蚜棉花新品种晋棉51号。

1 选育过程

1.1 亲本选择

棉属除4个栽培种外，还有30多个野生种。野生种在长期自然选择和进化过程中，形成了抗旱性、抗病性、抗虫性、优质纤维等多种多样的优异特性，若将这些优异特性转育到陆地棉中，棉花育种将会取得突破性进展[6-7]。选择亲本之间遗传差异大的野生种异常棉（G.anomalum）（具有多抗特性及潜在优质纤维性状）和栽培种陆地棉（G.hirsutum）（综合性状优良）作为亲本进行杂交，其后代可产生较多的遗传变异，因而扩大了选择范围，较易选育出符合育种目标的棉花新品种。

1.2 技术路线及选育方法

1.2.1 可育远缘杂交后代的创造 1983年，用栽培种陆地棉（G.hirsutum）晋棉6号作母本、野生种异常棉（G.anomalum）作父本进行杂交，授粉后分别用45mg/LGA3，50mg/LNAA进行保铃。授粉后30～45 d采铃，在无菌条件下剥出幼胚移入试管培养，再加入10mg/L的秋水仙碱进行染色体加倍，得到1株陆地棉×异常棉杂种并移栽到温室中。由于移栽条件的原因，该植株苗期生长受到抑制，经加强栽培管理，直至1984年6月后才恢复正常生长并大量开花，但因远缘杂交不育，前期所开花全部脱落，采用染色体加倍方法，即将植株上幼嫩枝条生长点浸入0.03%～0.05%秋水仙碱＋5%二甲基亚砜溶液中，最终收获了杂交铃。1985年将收获种子播种后获得了杂种1代5个成株，其中，4株畸形，1株育性较差。

1.2.2 回交转育及新品系鉴定 为提高远缘杂种后代育性、扩大杂种群体规模、增加选择机会和控制杂种的变异趋势，1985年开始用晋棉6号作父本连续2次回交转育，F4和F5是种间杂交种分离最强烈的世代，各种性状都可能表现出来，以抗蚜虫、抗枯萎、抗黄萎、早熟、高产、优质等为育种目标，自F4连续11代进行定向选择与鉴定。F5分离出8株密布茸毛的抗蚜株，为加快育种进程，冬季在海南进行加代。

1.2.3 半配合育种技术快速稳定棉花远缘杂交后代 棉花远缘杂交后代具有疯狂分离的特性。为尽快获得稳定的抗蚜棉花新品系，以半配合材料VSG作母本、具有目标性状的远缘杂交后代为父本杂交，由于VSG具有半配合生殖（Semigamy）特性，F1一般出现10%左右的单倍体，其中有父本型单倍体、母本型单倍体和父母型嵌合体，选择父本型的单倍体进行染色体加倍，可获得父本型纯合二倍体，从而快速稳定选获抗蚜棉花新品系[8-10]。

1.2.4 染色体加倍方法

1.2.4.1 幼苗加倍 将单倍体幼苗顶尖浸入0.05%秋水仙碱溶液6 h，适宜温度23～26℃。

1.2.4.2 成株加倍 将单倍体植株幼嫩枝条的生长点浸入0.03%～0.05%秋水仙碱＋5%二甲基亚砜溶液浸泡12～24 h，适宜温度28～30℃。

1.2.4.3 单倍体管理 单倍体生长瘦弱，需加强水肥管理。获得加倍单倍体（纯合二倍体）后，应迅速加代繁殖，以扩大群体；同时进行抗病鉴定和纤维品质测定（国家农业部纤维检验测试中心测定），以筛选优系。

2 结果与分析

2.1 抗蚜机理

棉花抗蚜有生化抗蚜和形态抗蚜2种形式。培育的抗蚜新品系均属于形态抗蚜型，其抗蚜机理在于蚜虫为刺吸式口器，棉蚜主要为害棉株幼嫩部分及叶片侧脉和支脉，而茸毛恰好着生于该区域，茸毛密度大到一定程度时，就对棉蚜的活动和取食产生机械阻碍作用。茸毛达1000根/cm2以上时，植株在轻害年份不受蚜害卷叶，重害年份少受蚜害卷叶。

2.2 抗蚜棉花新品系的培育

通过激素处理和染色体加倍、连续回交转育和抗蚜筛选，最后筛选出6个综合性状优良的抗蚜棉花远缘杂交新品系（表1）。

调查表明，抗蚜新品系叶片茸毛密度最少在1 200根/cm2以上，其中，抗蚜性5个为Ⅰ级，只有1个达到Ⅱ级抗性标准。

2.3 利用半配合育种技术获得抗蚜新品系

以半配合材料VSG作母本、6个远缘杂交抗蚜低代材料为父本进行杂交，选择F1中出现的父本型单倍体进行染色体加倍，共获得3个性状稳定的抗蚜棉花新品系（表2）。

表1 远缘杂交抗蚜棉花新品系

表2 抗蚜单倍体的诱导及加倍

2.4 抗蚜棉花新品种的选育

为增加种子量，在海南加代3个已稳定的抗蚜新品系，同时进行产量、品质、抗性检测，3个新品系的南繁编号分别为TY20（BZ401），TY21（BZ405）和 TY22（BZ403）。2005—2006年参加品比试验，TY21连续2 a增产，2 a平均籽棉产量为2 968.5 kg/hm2，皮棉产量为 1 230 kg/hm2，比对照晋棉34号分别增产16%和15.7%。TY21抗蚜性表现突出，综合性状优良，2007年推荐其参加山西省特早熟棉生产试验。2007—2008年2 a生产试验结果，平均籽棉产量为3 097.5 kg/hm2，皮棉产量为1 279.5 kg/hm2，分别比对照晋棉37号增产10.5%和10.9%。农业部棉花品质测试中心检测，2007，2008年棉样平均纤维长度29.1mm，整齐度83.8%，比强度28.9 CN/tex，马克隆值 3.8，伸长率6.3%。2009年山西省农作物品种审定委员会通过审定，并命名为晋棉51号。

2.5 晋棉51号的生物学特性

2.5.1 早熟性好、霜前花率高 在太原地区生育期为121 d，比对照品种晋棉37号早熟2 d；霜前花率为91.5%，比对照品种晋棉37号高3.2百分点。

2.5.2 抗棉蚜 晋棉51号苗蚜期蚜害指数26.25，比对照减少30.14%，抗级为Ⅰ级；恢复期蚜害指数为15.6，比对照减少67.84%，抗级为Ⅰ级；伏蚜期蚜害指数26.1，比对照减少41.22%，抗级为Ⅰ级。

2.6 晋棉51号适宜种植区域及栽培技术要点

晋棉51号适宜在特早熟棉区春播和黄淮海棉区夏播。

2.6.1 施足底肥，饱浇底墒水 浇水造墒一般应在棉花播种前10 d进行，以利土壤升温。增施有机肥，改善土壤物理性能，每公顷施优质有机肥75 000 kg，磷酸二铵 300 kg，硫酸钾 225 kg，尿素225 kg作底肥。

2.6.2 适时播种 当5 cm地温稳定达到15℃时进入播种期，一般裸地4月下旬播种，地膜覆盖棉田4月中旬播种。播种不宜过深，播深3 cm即可。

2.6.3 适当密植，适时化控 高水肥棉田留苗密度在9万株/hm2左右，中低肥棉田12万株/hm2左右。该品种生长势较强，要适时进行化控，掌握“少量多次、轻控勤控、前轻后重”的原则，根据天气、土地墒情、棉花长势灵活运用，一般喷缩节胺3次，棉花现蕾后用缩节胺10 g/hm2，盛花期用120 g/hm2，打顶后5 d用150 g/hm2封顶。

2.6.4 防治虫害 晋棉51号仅对蚜虫有突出的抗性，正常年份可减少蚜虫防治次数。应及时防治蚜虫以外的棉铃虫、棉蓟马、红蜘蛛和盲蝽等棉花害虫。

3 讨论

拥有丰富的遗传变异材料是选育高产、多抗棉花新品种的前提。野生棉种经过多年的自然选择，对病虫害有较强的抗性。晋棉51号采用陆地棉、异常棉2个棉种远缘杂交选育而成，由于亲本间具有较大的亲缘和地理差异，杂交亲本之间遗传差异较大，因而后代具有丰富的遗传变异[7]。由于基因重组，出现优良变异类型甚至超亲性状的几率多，变异幅度大，为选育出高产、多抗棉花新品种奠定了遗传学基础。棉花半配合育种技术在棉花远缘杂交育种上的应用，可有效克服棉花远缘杂交后代长期疯狂分离的不利影响，从而缩短育种年限，提高育种效率；结合配套的栽培技术可以有效地降低栽培成本、提高生产效益。

［1］陆宴辉，杨益众，印毅，等.棉花抗蚜性及抗性遗传机制研究进展[J].昆虫知识，2004，41（4）：291-294.

［2］郭宝德，姜艳丽，冀丽霞，等.利用远缘杂交与半配合法选育抗蚜棉花新品种[J].山西农业科学，2010，38（3）：3-5.

［3］梁正兰.棉花远缘杂交的遗传与育种[M].北京：科学技术出版社，1999.

［4］潘家驹.棉花育种学[M].北京：中国农业出版社，1998.

［5］梁正兰，姜如琴，钟文南，等.三元杂种（海岛棉-瑟伯氏棉-陆地棉）的研究及新品种选育 [J].作物学报，1996，22（6）：673-680.

［6］赵国忠，冯恒文，李爱国，等.棉属8个野生种2个二倍体栽培种对陆地棉的改良效应 [J].华北农学报，1994，9（4）：44-48.

［7］梁理民，王增信，刘有良，等.棉花种间杂交新品系及新种质的育成[J].西北农林科技大学学报，2003，31（5）：9-12.

［8］王坤波.棉花半配特性及其应用研究 [J].国外农学：棉花，1987（1）：1-7.

［9］潘家驹，张天真，张则辉.棉花半配合和HEHP材料在杂交育种工作中应用简介[J].棉花文摘，1990（2）：1-7.

［10］韩雪梅，吴树彪，牛永章，等.棉花半配合材料VSG-1受精过程观察初报 [J].山西农业大学学报，1996，16（3）：102-105.