9个抗虫棉品系的杂种优势及其产量性状配合力分析

张安红 王志安 肖娟丽 罗晓丽

摘要：为了分析转Bt基因棉花蛋白高表达品系的杂种优势和配合力，采用NCII设计，利用4个生产上推广应用的棉花品种与9个转Bt基因棉花蛋白高表达品系进行杂交组配，对36个组合的F₁产量性状的杂种优势和配合力进行分析。结果表明：大多数组合的竞争优势明显，皮棉和籽棉的产量均具有较大的竞争优势，两者分别为16.1%和6.8%，皮棉和籽棉的产量的竞争优势率分别达到83.3%和80.6%。产量性状的优势大小依次为衣分、铃重和单株铃数，分别为3.7%、2.0%和0.8%。对组合的配合力方差进行分析，结果显示：9个转基因抗虫棉品系各产量性状的一般配合力差异较大，对这些组合特殊配合力进行分析，发现有3个组合具有较高的特殊配合力。

关键词：抗虫棉；杂种优势；产量性状；配合力

中图分类号：S562

文献标志码：A

论文编号：2014-0930

0引言

转基因抗虫棉的推广应用，极大地丰富了棉花的种质资源，利用杂种优势是快速应用转基因抗虫材料的有效途径。在棉花杂交优势利用中，首先要正确选择亲本材料，选择良好配合力的亲本，才能增加获得杂种优势高组合的几率。评价亲本材料的配合力对选育杂交棉及亲本材料的应用具有重要的意义。

张正圣等利用NCII设计，研究和分析高强纤维品系与Bt基因抗虫棉杂交组合性状的配合力效应，结果表明皮棉、铃数和铃重具有极显著的特殊配合力方差，而衣分均具有极显著GCA和SCA方差，纤维品质具有极显著的GCA方差。杨代刚等采用10个陆地棉亲本进行不完全双列杂交，共配置45个组合，通过分析亲本的一般配合力、特殊配合力、杂种优势，并结合SSR标记研究了陆地棉亲本配合力与杂种优势、遗传距离之间的相关关系。结果表明10个亲本的一般配合力和特殊配合力存在显著或极显著差异；商连光等利用不同来源的常规棉、抗虫棉，按照NCII设计组配得到28个杂交组合，通过分析F₁产量和纤维品质的杂种优势和配合力，结果表明供试组合的中亲优势和高亲优势主要表现在产量上。

本研究以山西省农业科学院棉花研究所生物技术实验室利用农杆菌介导法获得的转Bt基因棉花蛋白高表达抗虫品系和山西省南部生产上推广品种为材料进行亲本组合配制，对其主要农艺性状的杂种优势与配合力进行了分析，旨在为今后育种工作利用这些材料提供理论依据。

1材料与方法

1.1供试材料

以4个山西省南部生产上推广应用的品种为母本，分别是：‘中棉41、‘中棉69、‘晋棉38和‘晋棉50，均来自于山西省农业科学院棉花研究所品种资源室；以9个Bt蛋白高表达抗虫品系为父本，分别是：DR1、DR2、DR3、DR4、DR5、DR6、DR7、DR8和DR9，均为山西省农业科学院棉花研究所生物技术实验室利用农杆菌介导法转化棉花品种‘冀合321获得的转Bt基因棉花蛋白高表达抗虫品系。对照品种为‘鲁棉28，由山西省农业科学院棉花研究所品种资源室提供。

1.2试验方法

2012年在山西省农业科学院棉花所南花农场进行杂交组配；采用NCII设计，2013年在农场对36个组合采用四行区、3次重复，随机区组试验，小区面积17.5m²。9月10日进行田间调查，每一小区收取正常吐絮铃50个，考察农艺性状。

1.3数据分析

杂种优势的计算公式：CH（%）=（F₁-CK）/CK。

利用Excel和DPS软件进行运算。

2结果与分析

2.1组合的杂种优势及其性状的杂种优势

与对照‘鲁棉28相比，36个组合的F₁在皮棉产量、籽棉产量、单株铃数、单铃重、衣分上的平均竞争优势呈正向优势（表l）；各性状竞争优势的平均值存在着较大的差异，其中以皮棉产量的优势最大，其他依次为籽棉产量、衣分、单铃重和结铃数。皮棉、籽棉产量的平均竞争优势分别为16.1%和6.8%，它们的增产幅度分别为-5.6%～27.5%和-8.8%～20.1%。利用9个抗虫品系进行杂交组配，大多数的组合的皮棉产量和籽棉产量的优势率分别达到83.3%和80.6%，各产量因素优势组合率也较大，分别为：衣分72.2%、单铃重66.7%、结铃数50.0%。

2.2组合的产量性状分析

对36个组合的3次重复随机区组试验结果进行分析，结果显示（表2）：9个抗虫品系间的籽棉产量、皮棉产量、衣分、铃重在不同的组合间差异极显著，单株结铃数的差异为显著水平，这表明父本的结铃性差异对组合的结铃性影响是有限的。

2.3 -般配合力分析

9个抗虫转基因品系的一般配合力在5个主要性状上存在着明显的差异（表3），亲本性状一般配合力的高低，可反映该性状在一系列杂交组合中的平均表现，一般配合力高，说明亲本中含有较多优势的基因位点，加性效应就大。结果显示：DR1和DR7中的籽棉产量和皮棉产量的一般配合力最大，是综合性状优良的亲本，DR1和DR6在衣分上的一般配合力较高，可用于衣分性状的改良，而DR2、DR3、DR7、DR9在铃重上的一般配合力较高，可用于提高铃重。

2.4特殊配合力效应分析

对所有组合的6个主要性状的特殊配合力进行分析，其中籽棉和皮棉的特殊配合力列于表4；从表中可以看出，在研究的性状中，不同组合间特殊配合力效应值存在着较大差异。单株籽棉产量的SCA效应值变幅在0.387～0.563之间；单株皮棉产量的SCA效应值变幅在0.258～0.272之间；综合性状分析，晋棉50xDR2、中棉41xDR1、晋棉38xDR8表现出了较高的特殊配合力，在生产上具有一定的应用价值。这也说明本研究引入9个抗虫品系增加了互作基因位点，为杂交种选育提供了较大的几率。

3讨论

随着植物基因工程的进一步发展，优良性状基因的导入可获得有用的育种材料，与传统的育种技术结合，使外源基因在棉花上的应用成为可能。转基因获得的棉花Bt蛋白高表达抗虫纯合系对棉铃虫表现为高抗，但过高的表达会影响棉花的适应性和其他农艺性状。利用这些抗虫纯合系配制杂交种或作为亲本来选育优良的抗虫品种既可以保证Bt蛋白表达量，又能快速利用转基因后代品系。

本研究表明，所用的9个棉花Bt蛋白高表达抗虫纯合系和4个生产上推广品种配置的36个组合，其杂种优势依次分别为皮棉产量、籽棉产量、衣分、单铃重和结铃数，这与张正圣、陈于和的研究结果相近。通过配合力的分析可以指导组合选育，本试验的9份抗虫材料中，在GCA方面，DR1和DR7中的籽棉产量和皮棉产量值高，DR1和DR6在衣分上的一般配合力值高，而DR2、DR3、DR5、DR9在铃重上的一般配合力值高，DR1、DR2、DR4在单株结铃数上值高。从综合角度分析，DR1的综合GCA较高，具有一定的使用价值。在SCA方面，筛选出3个（晋棉50xDR2、中棉41xDR1、晋棉38xDR8）高配合力组合，在生产上具有一定的应用价值。配制杂交棉组合时，应选取一般配合力较高的材料作为亲本，有可能产生强优势的组合。