不同生态环境条件下棉花“三桃”性状与皮棉产量的关系

徐新娟+宋丽+冯国礼+艾尼江

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2017.13.020[HT9.]

摘要：以172份陆地棉骨干品种（系）为材料，在黄河流域棉区的河南新乡和西北内陆棉区的新疆石河子2个不同的生态环境下，对棉花“三桃”（伏前桃、伏桃、秋桃）性状与皮棉产量进行了相关、通径和回归分析。结果表明，不同环境条件下“三桃”性状与皮棉产量的相关程度存在差别。河南新乡伏桃、秋桃与皮棉产量呈极显著正相关，伏前桃与皮棉产量呈显著负相关；新疆石河子伏桃与皮棉产量呈极显著正相关，伏前桃、秋桃与皮棉产量呈微弱正相关。不同环境条件下“三桃”性状对皮棉产量的贡献不尽一致。2个生态环境中伏桃对皮棉产量的正向直接作用均最大，伏前桃对皮棉产量均为正向直接作用，但差别较大，秋桃对皮棉产量的作用最小。回归分析进一步明确了河南新乡可以通过增加伏桃提高皮棉产量，新疆石河子可以通过增加伏桃和伏前桃提高皮棉产量。研究结果为协调棉花早熟性与产量之间的关系，指导棉花生态穿梭育种提供了理论依据。

关键词：棉花；“三桃”；皮棉产量；相关分析；通径分析；回归分析

中图分类号： S562.03文献标志码： A[HK]

文章编号：1002-1302（2017）13-0073-03[HS）][HT9.SS]

收稿日期：2017-02-10

基金项目：国家自然科学基金（编号：31371677）；新疆建设兵团博士专项基金（编号：2012BB003）。

作者简介：徐新娟（1979—），女，河南漯河人，硕士，实验师，主要从事植物生理生态研究。E-mail：xinjuan_xu@163.com。

通信作者：艾尼江，博士，研究员，主要从事棉花遗传育种研究。E-mail：anjmmt@126.com。

[ZK）]

棉花“三桃”是指伏前桃、伏桃和秋桃，是棉花早熟高产的重要指标[1]。伏前桃是棉株下部几个果枝所结的早桃，伏前桃多一般表示棉花早发[2-3]；伏桃是棉株中部的棉桃，处于棉花最佳结铃期，铃多而大、纤维品质好，是棉花早熟高产的主体桃[2，4]；秋桃成熟稍晚，但结住秋桃是棉花早熟不早衰的表现，棉花要高产仍需要一定比例的秋桃[5]。伏前桃、伏桃和秋桃之和即单株铃数，是棉花重要的产量构成因素，对产量的直接通径效应最大[6-8]；同时，“三桃”的消长对产量形成也有重要影响[9]，因此，对棉花“三桃”性状与产量间关系的研究十分必要。

棉花“三桃”性状与产量间关系的研究已有较多报道。刘书梅等以郑州为试验点，以8个陆地棉品种（系）为材料研究了棉花“三桃”之间的相关关系，研究结果表明，伏前桃与伏桃、伏前桃与秋桃间没呈显著相关关系[10]，而秋桃和伏桃间有极显著负相关关系。李胄等以陕西为试验点、以9个陆地棉品种（系）为材料，研究了棉花“三桃”性状与皮棉产量的关系，相关分析表明，棉花“三桃”之间均呈正相关。伏前桃与皮棉产量呈负相关，秋桃、伏桃与皮棉产量呈正相关。通径分析表明，伏前桃和秋桃可对皮棉产量直接选择，伏桃则不能直接选择[11]。李蔚等通过对黄冈市近20年来的棉花“三桃”及产量的统计分析，认为“三桃”中的秋桃与产量的关系最为密切，对产量的作用最大，其次是伏桃，伏前桃最小，从而揭示了秋桃在提高鄂东棉区棉花产量中的地位，并提出了争结秋桃的技术措施[5]。前人研究结果，由于不同研究选用的试验材料和生态环境的差别，致使研究结果不尽一致。为探讨不同生态环境下棉花“三桃”与皮棉产量的关系，本研究以172份陆地棉骨干品种（系）为材料，在黄河流域棉区和西北内陆棉区2个不同的生态环境下，对棉花“三桃”性状及与皮棉产量进行了相关、通径和回归分析，以期为棉花的生态穿梭育种提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

试验材料为我国近年育成或引进的来自黄河流域、长江流域、西北内陆和北部特早熟四大棉区的172份陆地棉骨干品种（系）（表1）。所有材料均经过多代自交。

1.2田间种植和性状考查

分别于2012、2013年将所有材料种植在2个不同的棉花生态区：分别为黄河流域棉区的河南新乡，西北内陆棉区的新疆石河子。随机区组设计，单行区，2次重复。由于2个棉区不同的生态环境和耕作制度，新乡点每行种植14～16株，行长5.0 m，行距1.0 m；石河子每行种植38～40株，行长5 m，行距0.45 m。按当地大田常规管理。对2年2点172个材料，每行分别考查伏前桃、伏桃和秋桃。由于黄河流域棉区无霜期较长，西北内陆棉区的无霜期较短，因此，根据业内标准[4，9]，河南新乡点的伏前桃为7月15日前调查的成铃数，伏桃为7月16日至8月15日调查的成铃数，秋桃为8月16日至9月15日调查的成铃数；石河子点的伏前桃为7月15日前[CM（25]调查的成铃数，伏桃为7月16日至8月10日调查的成铃数，秋桃为8月11日至9月10日调查的成铃数。棉花单株收获皮棉产量。对2个不同的生态环境，将2年2重复每个材料性状的平均值作为该材料性状的最终表型值。

1.3数据分析

利用Excel 2007进行性状的描述统计分析，利用SPSS 13.0进行性状的相关、通径和回归分析。

2结果与分析

2.1不同生态环境条件下棉花“三桃”性状和皮棉产量

对不同环境条件下棉花“三桃”性状和皮棉产量进行了统计描述，从表2可以看出，2个生态环境条件下棉花“三桃”性状都有一定的变幅，变幅大小因性状而异。河南新乡各性状按变异系数大小排列为：秋桃为57.04%，伏前桃为3038%，伏桃为25.81%，皮棉产量为29.93%；新疆石河子各性状按变异系数大小排列为：秋桃为75.03%，伏前桃为61.75%，伏桃为21.09%，皮棉产量为20.00%。表明2个生态环境条件下各性状在材料間均存在较大变异，其中，秋桃在不同材料间变异最大，其次为伏前桃。“三桃”性状和皮棉产量的变异系数在2个生态环境间存在较大差异，表明“三桃”性状和产量性状存在较大的地域性差异，受环境影响较大，其中伏前桃在2个生态环境间差异最大，秋桃次之，伏桃和皮棉产量差异最小。endprint

2.2不同生态环境条件下“三桃”性状和皮棉产量的相关分析[HT]

不同生态环境条件下“三桃”性状和皮棉产量的相关分析结果见表3。“三桃”性状在2个生态环境中的相关程度基本一致。伏前桃与伏桃在2个环境中均呈极显著负相关，伏桃与秋桃在2个环境中均呈极显著正相关，伏前桃与秋桃在2个环境中呈显著或极显著负相关。“三桃”性状与皮棉产量在2个环境中的相关程度存在差别。河南新乡伏桃、秋桃与皮棉产量呈极显著正相关，伏前桃与皮棉产量呈显著负相关；新疆石河子“三桃”性状与皮棉产量均呈正相关，但伏桃与皮棉产量的相关达极显著水平，伏前桃和秋桃与皮棉产量的相关不显著。

[HTK]2.3不同生态环境条件下“三桃”性状对皮棉产量的通径分析[HT]

相关分析只反映了性状间的相互关系，并不能准确说明各性状对某一特定性状的贡献大小。通径分析可将性状间的相关系数分解为直接通径系数和间接通径系数，从而反映某一自变量对因变量的直接贡献和间接贡献[12]。为此，进一步对“三桃”性状与皮棉产量进行了通径分析，分析结果见表4。

从表4可以看出，2个生态环境中“三桃”性状对皮棉产量的直接通径系数按大小排序均依次为伏桃、伏前桃、秋桃，但不同生态环境下不同性状对皮棉产量的贡献存在差异。伏前桃在河南新乡对皮棉产量有正向直接作用（0.091），但通过伏桃（-0.237）和秋桃（-0.015）对皮棉产量均有负向间接作用；在新疆石河子对皮棉产量有正向直接作用（0.338），同时可通过秋桃（0.030）对皮棉产量有正向间接作用。伏桃在河南新乡对皮棉产量有正向直接作用（0.652），同时可通过秋桃（0.024）对皮棉产量有正向间接作用；在新疆石河子对皮棉产量有正向直接作用（0.643），但通过伏前桃（-0.160）和秋桃（-0.026）对皮棉产量均有负向间接作用。秋桃在河南新乡对皮棉产量有正向直接作用（0.089），同时可通过伏桃（0.175）对皮棉产量有正向间接作用；在新疆石河子中对皮棉产量有负向直接作用（-0.167），但可通过伏桃（0.267）对皮棉产量有正向间接作用。

2.4不同生态环境条件下“三桃”性状对皮棉产量的回归分析

为进一步明确棉花产量育种时“三桃”性状的选择方向，以皮棉产量为依变量（Y），伏前桃（X1）、伏桃（X2）和秋桃（X3）为自变量，进行多元逐步回归。分析结果，在河南新乡伏桃对皮棉产量有正向显著影响，回归方程为Y=6.73+154X2，R2=0.410（P<0.01）；新疆石河子伏前桃和伏桃对皮棉产量有正向显著影响，回归方程为Y=5.63+2.09X1+1.86X2，R2=0.28（P<0.01）。

3结论与讨论

相关分析结果，2个生态环境条件下“三桃”性状间的相关程度基本一致，伏桃与秋桃均呈极显著正相关，伏前桃与伏桃、伏前桃与秋桃均呈显著或极显著负相关，表明不同生态环境中“三桃”性状间的相关关系较为稳定。本结论与刘书梅等的研究结果[10-11]不尽一致，可能与供试材料及试验地点不同有关。“三桃”性状与皮棉产量的相关在2个不同生态环境中表现存在差别。河南新乡伏桃、秋桃与皮棉产量呈极显著正相关，伏前桃与皮棉产量呈显著负相关，本结论与李蔚等的研究结果[5，11]基本一致。新疆石河子“三桃”性状与皮棉产量均呈正相关，但仅伏桃与皮棉产量的相关达显著水平。研究结果表明，不同生态环境对“三桃”性状间的相关影响不大，而对“三桃”性状与皮棉产量的相关有较大影响。

针对不同的生态环境，对某一性状的选择既要考虑其对目标性状产生的直接效应，又要考虑其通过其他性状对目标性状产生的间接效应，即要考虑综合效果[13]。本研究通径分析结果，伏桃在2个不同生态环境中与皮棉产量的正向直接作用均最大，伏桃通过伏前桃以及伏桃通过伏前桃和秋桃对皮棉产量的负向间接作用均较小，仅抵消了小部分正效应，因此，增加伏桃是提高棉花产量的主攻因素。伏前桃在河南新乡对皮棉产量的正向直接作用较小，且通过伏桃和秋桃有较大的负向间接作用，因此，该环境中进行棉花育种时应合理控制伏前桃的数量，协调好伏前桃与伏桃和秋桃的关系；在新疆石河子伏前桃对皮棉产量的正向直接作用较大，虽通过伏桃对皮棉产量的负向间接作用抵消了一部分正效应，但可通过秋桃对皮棉产量有正向间接作用，因此，该环境中对伏前桃的选择应在保持一定数量伏桃的前提下方能提高效率。秋桃在2个不同生态环境中对皮棉产量的正向直接作用和正向间接作用均较小，因此增加秋桃可作为提高棉花产量的一个次要因素，应适当放宽对秋桃的选择。不同生态环境下伏前桃、伏桃和秋桃对皮棉产量的贡献不尽一致，在棉花育种中要因具体环境区别对待。通过建立回归方程，进一步明确了棉花育种的主攻方向，在河南新乡可以通过增加伏桃提高皮棉产量，新疆石河子可以通过增加伏桃和伏前桃提高皮棉产量。早熟和高产是当前棉花育种的重要目标，然而棉花的早熟与产量之间呈显著负相关[14]。本研究结果对协调棉花早熟性与产量之间的关系，指导棉花生态穿梭育种提供了理论依据。

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