棉花海陆杂交F1代纤维品质杂种优势及配合力分析

王巧玲,李哲

（河南科技学院,河南新乡453003）

海岛棉具有优良的纤维品质,但综合产量较低；陆地棉产量性状优良,适应性也广,但纤维品质远不如海岛棉[1],通过海陆杂交基因重组将海岛棉和陆地棉的优良性状聚合起来,培育出具有海岛棉的品质兼有陆地棉产量的棉花品种是国内外许多育种家梦寐以求的育种目标.Marani等[2]和Weaver等[3]认为,海岛棉和陆地棉种间杂交F1代的皮棉产量与陆地棉相当,绒长与海岛棉相当或高于海岛棉,比强度介于双亲之间,纤维细度低于双亲.据李哲等[4]报道,海陆杂交F1代海岛棉的品质性状具有完全显性或超显性作用,在豫北偏旱的条件下产量性状可与陆地棉对照杂交种相当,亲本选配得当可超过陆地棉对照杂交种.利用海陆种间杂交F1代生产高品质棉花纤维对于纺织工业和出口创汇是可行的且具有十分重要的意义[5].本试验旨在通过NCⅡ遗传交配设计,研究海陆杂交F1代杂种优势的表现和配合力,为海陆杂交F1代杂种优势的研究和利用,尤其是在黄河流域的研究和利用提供理论依据.

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在河南科技学院棉花育种试验田进行.试验以7个陆地棉品种：S25、P117、D17、中棉所41、百棉2号、中棉所 50、夏单（分别用符号 A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7表示）为母本,以 4 个海岛棉品种：新海 7号、新海18号、新海21号、新海27号（分别用符号B1、B2、B3、B4表示）为父本,及其28个海陆杂交组合,对照品种采用河南省农科院提供的豫杂35号杂交种.

1.2 试验设计

本试验采用NCⅡ设计,见表1.2010年以7个陆地棉品种为母本、4个海岛棉品种为父本,配制7×4=28个杂交组合.试验采用随机区组试验设计,小区为单行区,行长5 m、行距1.2 m、株距0.4 m,2次重复,2011年4月20日播种杂交组合,采用营养钵育苗,人工控制密度和株行距,5月3日移栽,株行距均匀一致无缺苗现象.同时种植和移栽亲本材料及对照品种豫杂35号,土壤肥力中等偏上,缩节胺于6月30日用2 g、7月25日用5 g化控2次,其他管理同大田.

表1 NCⅡ设计一览表Tab.1 Schedule of NCⅡdesign

1.3 性状调查及测定

1.3.1 田间性状调查 严格记录各个组合的生育期,根据综合表现,在吐絮盛期,每个组合挑选生长正常、表型一致的植株5株作为样本,依次调查节位、株高、果枝数、果节数、下部果枝节数、下部果枝节长、下部果枝第一果枝节长、单株铃数,每个组合收取中部内围铃至少10朵.用同样的方法调查亲本和豫杂35.

1.3.2 室内考种 以小区为单位,对各样本株测定单铃重、子指、衣分、单株皮棉产量等性状,求平均值作为该小区的表现型值.

1.3.3 品质性状的测定 将轧取的棉花纤维以小区为单位送到农业部棉花品质监督检验中心,用HVI900B纤维检测仪检测纤维品质5项指标：上半部平均长度（绒长）、整齐度指数（整齐度）、马克隆值、伸长率和断裂比强度（比强度）.

1.4 统计分析方法

以小区的平均数为基础,采用配合力分析方法,数据处理由SAS 9.0和Excel完成.按下式计算配合力：

陆地棉的配合力

GCA效应=各陆地棉品种的平均数-全试验的平均数

海岛棉的配合力

GCA效应=各海岛棉品种的平均数-全试验的平均数

陆地棉×海岛棉的配合力

SCA效应=各组合的平均数-陆地棉亲本的平均数-海岛棉亲本的平均数+全试验的平均数

2 结果与分析

2.1 海陆杂交F1代品质性状的杂种优势表现

将海陆杂交F1代纤维品质性状的中亲优势、超亲优势和竞争优势列于表2.

表2 杂交组合品质性状杂种优势表现（a）Tab.2 Heterosis performance for quality traits of hybrid combinations（a）

表2 杂交组合品质性状杂种优势表现（b）Tab.2 Heterosis performance for quality traits ofhybrid combinations（b）

由表2可知,海陆杂交种的纤维品质性状的中亲优势表现明显,其中,绒长、比强度的平均中亲优势都超过10%,整齐度的平均中亲优势为2.0%,绒长、比强度、整齐度的中亲优势变化幅度分别为9.6%～24.1%、3.1%～25.1%和-0.6%～4.2%；马克隆值、伸长率的中亲优势均为负值,变化幅度分别为-3 0.2%～-4.0%和-1 4.8%～-4.4%.绒长、整齐度和比强度的竞争优势都表现出正值,特别是绒长和比强度的平均优势都超过了35%,说明海陆杂交F1代的绒长、比强度均高于对照,具有较高的超高的显性势能；马克隆值的平均优势为负值,说明海陆杂交种的纤维细度优于对照；伸长率也表现出较强的负向竞争优势,其负向竞争优势变化幅度为-2 6.5%～-15.4%,其表现型值偏向于海岛棉亲本.海陆杂交种的马克隆值和伸长率的超亲优势均为负值,其他性状的超亲优势有正有负；绒长有21个组合优于高值亲本,整齐度有18个组合优于高值亲本,比强度有5个组合优于高值亲本；绒长的平均超亲优势为6.2%,优势率幅度为-7.5%～14.8%,说明其具有较高的超显性作用.

2.2 海陆杂交F1代主要农艺性状配合力方差分析

对海陆杂交种的纤维品质性状进行配合力方差分析,结果列于表3.

表3 海陆亲本及F1代品质性状方差分析Tab.3 Variance analysis for quality traits of parents and F1 generation of sea-land hybrids

由表3可以看出,绒长和马克隆值在陆地棉各亲本间的差异达极显著水平,伸长率和比强度在陆地棉各亲本间差异达显著水平,比强度在海岛棉亲本间的差异达到极显著水平,整齐度差异不显著.因此,应对绒长、马克隆值、伸长率和比强度进行配合力效应分析.

2.3 海陆亲本纤维品质性状的一般配合力效应分析

对绒长、整齐度、马克隆值、比强度等4个纤维品质性状进行一般配合力效应分析,结果见表4.

表4 品质性状的一般配合力效应Tab.4 Genetic effects of general combining ability for quality traits

由表4可以看出,同一亲本不同性状以及同一性状不同亲本间的配合力均不同,陆地棉S25、中棉所41两个中熟品种的绒长均具有较高的正向GCA效应,两亲本绒长的GCA效应分别达到极显著水平、显著水平,S25马克隆值的GCA效应达到负向极显著水平,伸长率的GCA效应达到负向显著水平,比强度的GCA效应不显著,中棉所41马克隆值的GCA效应达到正向极显著水平,比强度的GCA效应达到正向显著水平,伸长率的GCA效应不显著；百棉2号、夏单两个早熟品种绒长的GCA效应分别达到负向显著水平、负向极显著水平,百棉2号马克隆值的GCA效应达到正向极显著水平,伸长率和比强度的GCA效应不显著,夏单马克隆值、比强度的GCA效应均达到负向极显著水平,伸长率的GCA效应达到正向极显著水平；中熟品种P117马克隆值的GCA效应达到负向极显著水平,比强度的GCA效应达到正向显著水平,绒长和伸长率的GCA效应不显著；中熟品种D17、早熟品种中棉所50纤维品质性状的GCA效应均不显著.可见,陆地棉亲本在绒长性状的选择上,S25、中棉所41两个中熟品种比较好；在马克隆值性状的选择上,中棉所41、百棉2号两个品种比较好；在伸长率性状的选择上,夏单这个早熟品种比较好；在比强度性状的选择上,P117、中棉所41两个中熟品种比较好.

海岛棉新海7号的绒长、马克隆值、伸长率的GCA效应为正值,比强度的GCA效应为负值；新海18号的4个纤维品质性状的GCA效应均为负值,其中比强度性状的GCA效应达到负向极显著水平；新海27号绒长、伸长率、比强度的GCA效应为正值,其中绒长的GCA效应在4个海岛棉亲本中达到最大；新海27号绒长、伸长率的GCA效应为负值,比强度的GCA效应达到正向极显著水平.就纤维的细度而言,新海27号的GCA效应最小,在以纤维细度改良为目的配组中应优先选择新海27号；新海18号的品质性状的一般配合力较差,用它作为亲本,在纤维品质性状改良为目的的配组中难以取得理想的效果；新海27号的纤维品质性状表现良好,是一个比较理想的海岛棉亲本材料,对纤维品质性状的改良具有正向的促进作用.

2.4 海陆杂交F1代纤维品质性状的特殊配合力效应分析

对28个海陆杂交组合F1代品质性状作特殊配合力效应估算,结果见表5.

表5 杂交F1代品质性状特殊配合力效应分析Tab.5 Genetic effects ofspecial combiningability for quality traits in hybrid F1

由表5可知,在S25作为母本的组合中,A1B3组合的绒长表现了较高的正向SCA效应,所有组合马克隆值的SCA效应均较低；在P117作为母本的组合中,A2B1组合比强度的SCA效应达到负向显著水平,特殊配合力效应较低,A2B2组合绒长的SCA效应在4个组合中最大,A2B3组合绒长、马克隆值和伸长率的SCA效应为负值,A2B4组合马克隆值的SCA效应达到正向极显著水平；在D17作为母本的组合中,仅A3B2组合绒长的SCA效应为正值,说明该组合在绒长上有正向促进作用；在中棉所41作为母本的组合中,A4B1组合绒长、马克隆值、比强度的SCA效应均为正值,说明该组合在纤维品质上有正向促进作用,A4B2组合比强度的SCA效应达到负向显著水平；在百棉2号为母本的组合中,A5B2组合绒长的SCA效应达到负向显著水平,A5B4组合绒长、马克隆值、比强度的SCA效应均达到正向显著水平,特殊配合力效应较高；在中棉所50作为母本的组合中,A6B4组合的绒长表现了较高的正向SCA效应,而A6B2组合的绒长表现了较高的负向SCA效应,特殊配合力效应较低；在夏单为组合的母本中,A7B1组合比强度的SCA效应达到极显著水平,而且在所有组合中达到最大,A7B3组合比强度的SCA效应达到负向显著水平.综上所述,A5B3各纤维品质性状的特殊配合力较高,是综合表现较好的组合.

3 结论与讨论

3.1 品质的表现和利用

海陆杂交F1代的纤维品质性状具有较高的竞争优势,其纤维长度、比强度具有超显性作用,F1代的纤维长度、比强度可达到海岛棉亲本的水平,一些组合超显性作用明显,可超过海岛棉的纤维品质,说明利用海陆杂交F1代生产达到或超过新疆海岛棉品质标准的适纺高支纱和高支精梳纱的优质纤维是可行的.

3.2 产量品质的表现与亲本选配

海陆杂交种的产量表现因亲本组合的选配不同而异,只要亲本选配得当,海陆杂交F1代的产量可达到陆地棉杂交种水平.海陆杂交F1代的利用关键在亲本选配,亲本的配合力很重要.本研究表明,GCA效应在同一性状各亲本之间及同一亲本各性状之间都存在着明显的差异.海岛棉品质性状的GCA效应总体表现优于陆地棉,新海27号比强度的GCA效应达到正向极显著水平,纤维品质性状表现良好,理论上用其配制组合对纤维品质性状的改良具有正向的促进作用；陆地棉亲本在绒长性状的选择上,S25、中棉所41两个中熟品种比较好；在马克隆值性状的选择上,中棉所41、百棉2号两个品种比较好；在伸长率性状的选择上,夏单这个早熟品种比较好；在比强度性状的选择上,P117、中棉所41两个中熟品种比较好.

3.3 气候条件对海陆杂交F1代的影响

棉花是喜光温怕多雨的作物,海陆杂交种的表现更是如此.据我们课题组多年的研究结果,海陆杂交种在黄河流域西北部偏旱地区应用具有较好的效果,在靠近淮河的地域种植效果欠佳,往往会出现高大、晚熟、霜后花比重较大的现象[6-7].新疆具有充足的光热资源,建议在新疆地区开展深入细致的研究工作,并建议建立海陆杂交种优质棉生产基地.

3.4 海陆杂交种的发展能促进我国纺织工业的发展

我国在2006年的“十五”开端之际就提出在2020年之前成为纺织品出口强国,这一目标的实现要经过多方努力,其中优质原棉的生产是关键.目前我国的棉花品种远远不能满足这一战略目标要求,大多品种只能纺低支纱和粗支纱,高支纱和精梳纱则需要进口美国的优质棉,更高支纱需要利用新疆的海岛棉,而海岛棉生产产量低、成本高,新疆的种植户很不希望种植海岛棉,若在新疆海岛棉生产基地改为种植海陆杂交F1代杂交种,不但可以大幅度提高产量,也可以相应提高品质.

[1]周宝良,黄骏麒.试论我国棉花育种现状﹑问题与发展对策[J].科技导报,1997,12（4）：18-19.

[2]Marani A.Inheritance of lintquality characteristics in interspecific crosses ofcotton[J].Crop Science,1968,8（6） ：653-657.

[3]Weaver J B,EI-Marakby A M,Esmail A M.Yield,fiber and spinning perform an ces of in terspecific cotton hybribs having a common parent[J].Crop Science,1984,24（4） ：637-640.

[4]李哲,杨金玉,崔秀珍,等.海陆杂交种纤维品质性状应用研究[J].中国棉花,2007,34（10）：13-15.

[5]李哲,杨金玉,崔秀珍,等.棉花海陆杂交种高支纱纤维特征与应用研究[J].河南农业科学,2007（6）：49-53.

[6]崔秀珍,常俊香.棉花海陆杂交种（F1）主要品质性状杂种优势分析[J].辽宁农业科学,2006（5）：1-3.

[7]崔秀珍,李哲,常俊香,等.棉花海陆种间杂交品质性状杂种优势及配合力分析[J].湖北农业科学2008,47（6）：647-649．