浅谈陆地棉矮化材料在新疆的利用及选育

马盾　周小云

摘要：随着陆地棉规模化、标准化等先进的种植方式的推广，要求棉花品种的一致性（纯度）越来越高，其中，陆地棉株高的矮化及整齐度成为重要的影响因素。本文浅述了近10年来，新疆农业科学院核技术生物技术研究所通过离子束辐照及国内外引进，获得了一批综合性状较优的陆地棉矮化材料，并进行了杂交选育和利用，为陆地棉株高矮化育种提供参考。

关键词：新疆棉区；陆地棉；矮化材料；选育；利用

中图分类号：S562.035 文献标志码： A 文章编号：2095-3143（2014）06-0017-03

0 引言

陆地棉具有无限生长的习性，目前培育的陆地棉品种，如果不打顶一般株高在1～1.5 m，水肥条件好时亦可高达1.5 m以上[1]。新疆陆地棉为“矮、密、早、膜” 种植模式[2-3]，其中，所谓的矮，是利用化学调控、水肥调节和人工打顶等措施完成的。这种矮化栽培方式虽然改变了棉花原有的生长习性，但无法改变棉花无限生长的遗传基础，矮化性状无法得以遗传[4]。若利用棉花自身矮化，自然控制植株高度，实现棉花免打顶，减少化学试剂的用量，从而减轻对环境的污染，降低农民劳动强度及生产成本，提高棉花产量和纤维品质，对新疆陆地棉生产的全面机械化和现代化有着重要的现实意义[5]。新疆农业科学院核技术生物技术研究所通过离子束辐照及自交、纯化，经过10余代的选育，获得纯合的棉花矮化高代材料，再与从美国、澳大利亚等国引进陆地棉矮化品种资源进行杂交，或与海岛棉的杂交等，可获得稳定遗传的矮化类型。因此，作者将这些年的选育体会，从陆地棉育种的角度观察分析矮化陆地棉后代的选育过程，研究矮化陆地棉的可利用性[6]方面进行浅谈，旨在促进陆地棉矮化材料的选育和利用，为棉花生产全面实行机械化和现代化作出一些贡献。

1 矮化陆地棉品种资源的收集利用

目前中国陆地棉的矮化资源不多，具备自然矮化的材料不足30份，其中多数是作为遗传研究的工具材料。这些材料大多带有红株、红叶、节数多而节间短、丛生和过于紧凑等不利于丰产的性状[1]。这些材料的铃普遍较小、品质较差、植株不健壮、个别畸形，不宜直接用于生产，甚至难以直接用作育种亲本。从美国、澳大利亚、印度等国引进的矮化材料，种植两年后株高有逐步提高的现象，虽然其中一些材料不稳定，但有个别材料表现出典型的矮化特征，植株健壮、吐絮通畅、铃多且大，用其作杂交育种的矮化材料，进行丰产性和纤维品质等方面的试验研究，可获得植株矮化、棉纤维品质及产量同步改良的后代材料。

2 利用辐照技术获得矮化陆地棉突变体

2004年4月，采用能量为25 keV的氮两个剂量（8×1016N+/cm2和12×1016N+/cm2）注入新陆早17号的400粒种子中（200粒/剂量）进行辐照处理后种植，秋季获得株高在65～75 cm免打顶离子束处理突变体后代16株。2005～2013年经过不断种植、筛选、提纯选育，南繁北育到M13～M14代，获得了矮化性状稳定、品质好、丰产性优、株型稳定（株高50～60 cm）的遗传材料20份[7]。

采用钴60辐照陆地棉种子，辐照剂量从5～300 GY，获得的辐照后代中有极矮型，其植株矮小、株高均不到20 cm，节短叶色深绿、很少开花结铃、结铃小吐絮不畅、种子量少且多有畸形、难以发芽、后代矮化性状不稳定，难以用于育种材料。几年来未获得遗传性较好的矮化材料。

实践证明利用辐照技术（离子束）对综合性状好的陆地棉材料进行小剂量处理，可以获得各方面表现好的矮化材料，这是陆地棉矮化育种的一个有效途径，可以缩短矮化育种进程[8]。

3 矮化陆地棉杂交后代的选育

进行矮化材料与正常株高材料杂交，利用矮化材料的矮化特性与综合性状优的陆地棉材料进行杂交选育，可获得较好的矮化材料，研究证明：矮化材料做母本的后代矮化效果更好，矮化材料做父本的后代其优良性状遗传得更好。

从遗传角度分析，矮化材料的杂交后代F2代植株，遗传分离不是发散的、两级的、成比例的，而是比较集中的，均以平均值为中线呈正态分布，表明矮化基因未遵循孟德尔遗传分离规律，即非显性基因与隐性基因（主效基因）作用的结果，而是多效基因（微效基因）作用的结果[9]。多数植株高度高于矮化亲本，进一步说明高秆基因的优势大于矮秆基因，具有生长优势。

在具有矮化基因的杂交后代（F2）中，多数材料仍然表现出株高优势，平均株高介于双亲株高之间的占48.90%，约占一半；平均株高高于双亲的占全部材料的38.25%；仅有少数材料表现出株高矮化现象，占全部材料的12.85%，约占十分之一。

将F2代中矮化品系种植筛选到F3代，矮化后代株高<70 cm材料占F3代全部材料的80%，矮化后代所占比例迅速提高，并趋向稳定，F4～F13代矮化后代基本稳定在90%以上。表明通过系统定向选育，可以获得遗传稳定的矮化品系[6]。

4 矮化陆地棉与海岛棉杂交后代的利用

矮化陆地棉植株与普通陆地棉植株，在结铃节位方面具有相同的特性，即距离地面3节开始结铃，这在一定程度上浪费了结铃空间。而海岛棉植株是从地面第一节便开始结铃了，利用海岛棉这一特性，通过矮化陆地棉与海岛棉杂交，选育矮化陆地棉第一节结铃的杂交后代，可获得遗传性状稳定的后代，可充分利用棉花植株的结铃空间，使矮化陆地棉获得更多的结铃节，达到增产的效果。但值得注意的是陆地棉与海岛棉的杂交后代，由于陆地棉的遗传物质与海岛棉的遗传物质相互不易融合，其杂交后代分离剧烈，不容易稳定遗传，需要定向选育10代以上，其矮化遗传特性才能相对稳定。

参考文献

[1] 马盾，周小云，邵琳，等.陆地棉矮化材料株高与纤维品质关系的研究[J].西北农业学报，2010，19（12）：59-62.

[2] 马盾，周小云，何江，等.陆地棉矮化变异株形态学与遗传的研究[J].西北农业学报，2011，20（2）：95-98.

[3] 周小云，马盾，王浩，等.陆地棉免打顶对株高和主要经济性状的影响[J].西北农业学报，2012，21（10）：71-74.

[4] 马盾，周小云. 新疆陆地棉矮化材料的问题分析[J].棉花科学，2014，36（2）：3-5.

[5] 王坤波，刘正德.试论棉花矮化育种[J].中国棉花，1996，23（9）：2-3.

[6] 王学德，潘家驹.棉花育种基础研究论文集[M]. 北京：学术期刊出版社，1987：45-52.

[7] 杨占辉.新疆绿洲地区棉花“密、矮、早、膜”种植技术[J].现代农业科学，2009，16（1）：57-58.

[8] 王坤波，王淑民.新疆植棉之管见[J].新疆农业科学，1995，（3）：106-108.

[9] 何鉴星，孙传渭，姜茹琴，等.棉花矮化突变体的遗传分析[J].遗传学报 1996，23（5）：397-402.