棉花高产品系筛选方法的探索与研究

2017-08-02乔文青齐海坤严根土王宁石建斌许庆华周红黄群

中国棉花 2017年7期

关键词：棉籽壳棉籽皮棉

乔文青，齐海坤，严根土，王宁，石建斌，许庆华，周红，黄群

（中国农业科学院棉花研究所/棉花生物学国家重点实验室，河南安阳 455000）

棉花高产品系筛选方法的探索与研究

乔文青，齐海坤，严根土，王宁，石建斌，许庆华，周红，黄群*

（中国农业科学院棉花研究所/棉花生物学国家重点实验室，河南安阳 455000）

产量是评价棉花品种竞争力的重要因素之一，然而只有收获后才能知道棉花品种的产量高低。为了缩短育种年限，降低育种盲目性，提出了1种产量预测方法，即以产量和籽指的相关指标为基础，对其进行方差分析、相关性分析和聚类分析。结果表明：棉籽壳仁比与产量呈显著正相关，可作为筛选棉花高产材料的指标之一。

棉花；产量；棉籽壳仁比；相关分析；聚类分析

产量、质量、成本和效益是评价棉花竞争力的基础。我国棉花产量居世界前列，为提高我国棉花产业竞争力奠定了坚实基础[1]。但是，我国的棉花生产管理方式粗放、投入产出率低，棉农的种植效益大大降低，不少地区存在能种别的作物就不种棉花的现象，我国棉花种植总面积下滑趋势十分明显。由于棉花是重要的军用和民用物资，所以必须保证棉花自给自足。而要想维持自给自足的基本需求，就需要培育高产优质的棉花新品种[2-3]。

棉花产量性状受数量性状遗传基因控制，受基因和环境的双重影响[4]。目前，科学家仍没有挖掘和克隆到有效控制棉花产量的基因，培育高产、稳产的棉花品种还需较长的时间。目前我国棉花骨干品种缺少，选择合适的亲本来配制高产组合还有一定的困难，进一步延长了育种周期。因此，通过室内筛选具有目标性状的棉花材料，有目的地聚合创造新材料，提供给育种家使用，已经成为迫在眉睫的工作。因此，笔者提出1种快速筛选高产品系的方法。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选用产量有明显差异的9个棉花新品系：中571、4073-108、3029-32、中3245、165-174、631-1、中497、中631、133-144为试验材料，所选材料由中国农业科学院棉花研究所抗逆育种课题组提供。

1.2 试验方法

试验小区为3行区，行长8 m，行距0.8 m，随机区组排列，每个材料重复3次，田间农艺操作按常规进行。材料收花后，测每小区产量，并求各材料的平均值。将各小区种子脱绒，将光籽置于20℃烘干箱内处理7 d，烘干后每小区选100粒饱满种子称量（重复3次），再去皮，称量棉籽仁和棉籽壳的质量，计算棉籽壳仁比。计算公式：壳仁比（%）=（棉籽壳质量/棉籽仁质量）×100%.

1.3 统计分析方法

采用SAS 9.2软件进行数据统计与分析。

2 结果与分析

2.1 产量及籽指相关指标的方差分析

通过对样本数据进行方差分析，可以确定同一指标的不同样本间是否具有显著性差异[5]。通过对9个参试品系的产量及籽指相关指标的方差分析（表1）可知，3029-32、中571、4073-108的籽棉产量显著高于其他6个品系，其平均籽棉产量是其他6个品系平均籽棉产量的1.13倍。皮棉产量较高的品系包括中571、4073-108和3029-32，产量中等的品系包括中3245、165-174和631-1，产量较低的品系包括中497、中631和133-144，高产皮棉品系和中产皮棉品系的平均皮棉产量分别为低产品系的1.21倍和1.07倍。中3245的籽指最大，与其他品系有显著差异，是其他品系的1.11倍。不同品系的百粒棉籽壳质量无显著差异。中3245、165-174、中497和133-144百粒棉籽仁质量显著高于其他5个品系，平均是其他5个品系的1.13倍。中571壳仁比最大，与其他品系有显著差异，而中497壳仁比最小。

表1 产量及籽指相关指标的方差分析

2.2 籽指相关指标与产量的相关分析

相关分析是研究随机变量之间是否存在相关关系的1种分析方法[6]。相关分析表明：百粒棉籽壳质量与百粒棉籽仁质量呈显著正相关，相关系数为0.702 82；皮棉产量和籽棉产量均与壳仁比呈极显著正相关，相关系数分别为0.886 58、0.886 96（表2）。由此可知，壳仁比可以作为衡量品系产量的1个指标。

表2 籽指相关指标与产量的相关分析

2.3 籽指相关指标与产量的聚类分析

聚类分析作为1种常用的多元统计分析方法，可以将研究对象的多个特性进行分类，按照特性之间的相似程度逐步聚合，相似程度大的优先聚合[7]。利用聚类分析的最短距离法对9个参试品系的籽指、百粒棉籽壳质量、百粒棉籽仁质量、壳仁比及籽棉产量、皮棉产量6个指标进行综合分析，获得聚类分析系谱图（图1），在类间距为0.6时，可将所有品系分成3类：第1类仅包括中571，为高产品系；第2类包括4073-108、3029-32，为中产品系；第3类包括中3245、165-174、中497、133-144、631-1和中631，为低产品系。

图1 不同品系间的聚类分析系谱图（最短距离法）

3 讨论与结论

传统的品种筛选是在棉花生育过程中，对株形、早熟性、抗逆性、产量以及纤维品质等指标考察评价，而高产品种是通过选择产量高的品系，再进一步评价与筛选其他指标选育而成[8-11]。由于棉花的生长周期较长，所以完全按照传统方法筛选高产新品系（种），不仅会减缓育种进程，而且风险高，盲目性大。而棉籽作为产量构成的重要部分，依据其相关指标预测棉花产量，对筛选高产品系有一定的辅助作用。

通过本研究可初步得到以下结论：首先，不同品系的产量及籽指相关指标间的差异性不是同时存在的，比如：有的品系间籽指差异显著，但对应的棉籽仁质量和壳仁比的差异不一定显著；其次，棉花的产量，无论是籽棉产量还是皮棉产量，均与壳仁比有极显著的正相关，可以把壳仁比作为筛选高产品系的1个参考指标；最后，9个参试品系可以分为3类，分别为高产品系、中产品系和低产品系。

为了进一步验证以上结论，可以收集更多的籽指、百粒棉籽壳质量、百粒棉籽仁质量、壳仁比及籽棉产量和皮棉产量的大数据进行更深层次的分析研究。

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