优质早熟麦后直播转基因抗虫棉花新品种ZD2040的选育

张胜昔 冯常辉 韩光明

摘要：阐明了优质早熟麦后直播转基因抗虫棉花新品种ZD2040的选育背景、方法及过程，详细介绍了该品种特征特性，在前期研究基础上，对其栽培技术要点进行了简要总结，以期为该品种大面积生产应用提供可靠数据及理论依据。

关键词：优质；早熟；直播棉；ZD2040

中图分类号：S562 文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2018）20-0019-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.20.004 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Abstract： ZD2040 was a new transgenic cotton variety direct sowing after wheat with good quality and early maturity， The breeding background， method and process of ZD2040 were described in this paper and also its main performance was introduced in detail. Furthermore， several cultivation key points of ZD2040 were summarized in order to provide reliable data or theoretical foundation for an extensive area production.

Key words： good quality； early maturity； direct sowing cotton； ZD2040

棉花新品種ZD2040是由湖北省农业科学院经济作物研究所选育的优质、早熟、适于麦后直播及轻简化栽培的转cry1Ab/cry1Ac基因抗虫棉花新品种，2014年获得国家转基因生物安全生产应用证书[证书编号为农基安证字（2014）第129号]，2018年通过湖北省农作物品种审定委员会审定命名，审定编号为鄂审棉2018005 。

1 选育背景

棉花是中国重要的经济作物，在所有经济作物中，棉花是产业链较长的作物，密切关系到棉农、棉花收购加工企业、纺织服装企业等产业链上下游各方的利益，纺织工业涉及数以万计产业工人的就业问题[1]。湖北省是中国产棉大省，面积、产量、产值均已超过河南省，位居全国第四、长江流域之首，常年棉花种植年均产值86亿元，占农业总产值的6.5%左右[2]。然而，湖北省棉花生产与需求并不对称，年生产量仍只占需求量的40%左右，尤其是优质原棉依赖外调。从农业农村部的统计数据看，2016年湖北省棉花种植面积、单产、总产分别为20.25万hm2、930.6 kg/hm2、18.8万t，同比分别减少6.22万hm2、 195.15 kg/hm2、1.01万t，减幅分别为23.50%、17.34%、 36.91%，并且这一局面在2017、2018年并未得到根本性改变，严重制约了湖北省棉花产业可持续健康发展。究其原因，主要是因为：①粮棉争地矛盾的影响，中国人多地少，为了确保粮食安全，国家不得不采取减棉增粮策略。自2014年开始，国家对棉花收储政策进行了调整，内地棉农的补贴与新疆目标价格补贴存在巨大的差距（新疆已确定2017—2019年连续3年目标价格补贴为18 600元/t，折算成对新疆棉农补贴为11 250元/hm2，内地最高为3 270元/hm2；同时，随着粮食收购价格及补贴的提高，粮棉收购价比由原来的5∶1（即5 kg水稻总价与1 kg子棉价相当）降低到2.5∶1左右，植棉比较效益明显下降，棉农种植棉花积极性不高，致使植棉面积大幅下降。②湖北省棉花生产本身存在问题。一是在所有主栽作物中，棉花是技术含量最高的作物，施肥、用药、化调等管理措施必须根据不断变化的气候、生育时期、物候以及土壤状况进行灵活掌握，植棉丰产需要经验积累。二是植棉机械化程度低。近年来湖北省棉花生产技术不断革新，在播种、中耕、除草、治虫等方面基本可以实现轻简化、机械化管理，植棉效益稍有增加[3]。尽管如此，由于棉花生产大面积推广应用的仍然是杂交棉品种，采取的仍然是稀植大棵的种植方式，棉花吐絮采摘期较长，不仅使原棉纤维一致性降低，而且必须进行人工采摘，用工成本高。三是优质早熟适于机械化采收的棉花新品种十分缺乏[4]。从湖北省“十二五”审定的棉花新品种看，全部为中熟品种，生育期均在120 d以上，吐絮采摘期依然达55 d以上，不适于麦棉连作种植和机械化采收，“十三五”湖北省开始有适于麦后直播的早熟棉花新品种审定，但还远远满足不了生产实际需求，从纤维品质看，尽管“十二五”审定品种有所提高，但距纺织工业需求仍有一定差距，纤维长度多集中在29～30 mm，超过30 mm的不多；比强度多集中在29～30 cN/tex，超过30 cN/tex的不多；马克隆值多在5.0以上，整齐度多集中在83%～85%，大于85%的很少，并且纤维内在品质指标间不协调，各指标同时达到优质要求以上的品种更少[5]。基于以上背景，开展了优质、早熟、抗虫、适于麦棉连作和机械化采收的棉花新品种育种科研工作，并成功育成新品种ZD2040。

2 选育经过

2.1 育种目标

生育期。为了适应麦后直播要求，生育期须控制在110 d以内，10月20日前收花量占收花总量的比例（霜前花率）要求达80%以上。

纤维品质。为了满足纺织工业对优质原棉的紧缺需求及适应机采，上半部长度须达31 mm以上（即使机采损失1 mm左右，仍能保证纺织工业30 mm以上的优质要求），比强度30 cN/tex以上，马克隆值5.0以下，整齐度85%以上，纺纱均匀指数140以上。

皮棉产量。与生产应用品种平均产量（930.6 kg/hm2，2016年农业农村部统计数据）相当，即使减产，须控制在5%以内。

农艺性状。为了适应机采要求，成铃吐絮须集中（通过催熟剂和脱叶剂处理，控制在45 d以内），株高120 cm以内，株型疏朗，第一果枝节位7节以上，果枝上举，适于60 000株/hm2以上的种植密度。

综合抗性。抗棉（红）铃虫，耐枯萎病、耐黄萎病（枯萎病指20以内，黄萎病指35以内）。

2.2 技术难点与方法

2.2.1 技术难点 必须打破陆地棉品种间杂交及系统选育存在的早熟与纤维品质、早熟与产量、产量与纤维品质等之间的负相关[6，7]；早熟、产量、纤维品质等性状均属数量性状，由微效多基因控制，存在选育周期长的问题。

2.2.2 技术方法 为了打破目标性状间的负相关，引入野生棉等种质，拓宽陆地棉遗传基础；为了避免有利基因的丢失，早期（F2代开始）进行集团选择；为了缩短育种周期，选育方法上采取重病区和人工病圃同步鉴定筛选，提高选择的代表性和准确性；南繁北育，加快育种进程；不同生态区域同步比产，以空间换取时间。

2.3 选育过程

2.3.1 亲本的创制 以具有墨西哥半野生棉、美国优质纤维种质PD系（具有亚洲棉、瑟伯氏棉和海岛棉血缘）血缘的自育品种鄂抗棉12为基础材料，用早熟优质棉花品系徐244（江苏省引进）作父本与之杂交，以改良其早熟性，通过系统选育，于2007年成功育成生育期为117 d且其他综合性状优良的新品系TM01；以自育早熟丰产优质转基因抗虫杂交棉花新品种KB02为基础，通过系统选育，于2007年成功育成生育期105 d的优质转基因抗虫新品系ZA02。

2.3.2 ZD2040的选育经过及详细系谱 2007年用TM01作母本，ZA02作父本配制杂交组合。2007年冬、2008年、2009年连续加代（海南3代，武汉2代），加代过程中用卡拉霉素进行抗虫性集团选择，2010年武汉F6代中选单株，对获选单株进行胶体晶蛋白试纸筛选，2011年通过株行圃试验选获抗虫株系ZD2040（当年行号），2012年通过武汉、潜江的多点品系测优筛选试验，2013年参加湖北省农业科学院经济作物研究所联合品比试验，2014—2015年申请并获得转基因安全生产应用证书，2016—2017年参加湖北省区域试验，2018年通过湖北省审定命名。具体选育过程见图1。

3 ZD2040的综合表现

3.1 农艺性状

区城试验结果显示，ZD2040生育期108 d，株高114.9 cm，第一果枝节位7.6节，果枝14.1臺，单株结铃15.1个，上桃快，成铃集中，单铃重4.76 g，大样衣分38.47%，小样衣分40.13%，子指11.4 g，霜前花率83.2%。植株塔形，茎杆多茸毛，叶片中等大小，叶色淡绿，铃卵圆形，铃尖突起中强，吐絮较畅，苞叶中等大小。全生育期前中期生长势较强，整齐度较好。

3.2 产量水平

2016年区域试验结果显示，子棉平均产量3 405.45 kg/hm2，比对照增产13.02%，居参试品种第三位；皮棉平均产量1 311.45 kg/hm2，比对照增产6.66%，增产不显著，居参试品种第二位，增产点率为71.4%；霜前皮棉平均产量1 090.5 kg/hm2，比对照增产26.66%，居参试品种第一位。2017年区域试验结果显示，子棉平均产量3 103.05 kg/hm2，比对照增产2.21%，居参试品种第三位；皮棉平均产量1 209.00 kg/hm2，比对照减产5.76%，减产不显著，居参试品种第六位，增产点率为77.8%；霜前皮棉平均产量 1 018.95 kg/hm2，比对照增产11.00%，居参试品种第三位。两年平均结果与对照品种对比情况见表1。

3.3 纤维品质

ZD2040纤维品质达优质Ⅰ类水平，两年区域试验平均结果及其与对照品种对比情况如表2所示。

3.4 抗病虫性状

ZD2040抗棉铃虫、抗枯萎病，耐黄萎病（表3）。

4 ZD2040栽培技术要点

ZD2040适宜湖北省的小麦-棉花接茬种植模式[8，9]。近期对ZD2040的配套栽培技术研究表明，ZD2040作麦后直播棉品种应用时，栽培上应注意把握好个体和群体的关系。合理的种植密度是提高ZD2040产量的关键，不同种植密度与不同施肥水平对产量结果的影响存在着明显的互作。在现有施肥习惯和水平下，种植密度应控制在67 500株/hm2以下。在中等地力和中等施肥水平时，密度以60 000株/hm2左右为宜；地力条件好、施肥水平高的地区，密度以52 500～60 000株/hm2为宜。同春季种植常规棉比较，要降低总的肥料施用量，在中等地力的土壤条件下，全生育期以纯氮180 kg/hm2、纯磷90 kg/hm2、纯钾150 kg/hm2为宜[10]。2018年正在对该品种进行机械化采收中试及催熟剂、脱叶剂筛选试验。

目前为帮助湖北省棉农掌握良种良法，分析现有资料总结了ZD2040的主要栽培技术要点。一是适时播种。5月下旬至6月上旬播种，一般直播密度在60 000株/hm2左右，每穴播3～4粒，出苗后及时补苗。二是科学施肥。一般以纯氮180 kg/hm2、纯磷90 kg/hm2、纯钾150 kg/hm2、硼砂15 kg/hm2为宜。三是合理化控。遵循前轻后重、少量多次的原则，蕾期喷施缩节胺7.5～15.0 g/hm2，花铃期视棉花长势喷施缩节胺30～60 g/hm2，控制株高在100 cm左右，防止倒伏。四是加强田间管理。适时中耕，起垄培土，及时整枝、打顶、抹赘芽，遇旱及时灌溉。五是加强虫害防治。重点防治红蜘蛛、盲蝽蟓，注意防治棉蚜、三四代棉铃虫和红铃虫、斜纹夜蛾和烟粉虱等害虫。

参考文献：

[1] 周 帅.湖北省棉花产业发展调研报告[J].中国纤检，2017（5）：42-44.

[2] 别 墅，王孝刚，张教海，等.湖北省棉花产业链发展现状与展望[J].中国棉花，2011，38（11）：7-14.

[3] 王雷山，李汉涛，杨兴柏，等.湖北省麦后机采棉生长发育特性、产量和效益分析[J].中国棉花，2015，42（12）：15-17.

[4] 喻树迅，范术丽.我国棉花遗传育种进展与展望[J].棉花学报，2003，15（2）：120-124.

[5] 杨伟华，王延琴，周大云，等.“十二五”期间我国育种、生产和加工领域棉花纤维品质比较分析[A].中国棉花学会.中囯棉花学会2015年年会论文汇编[J].乌鲁木齐：新疆农业科学院，2015.12-15.

[6] 詹先进，陈全求，张胜昔，等.当前湖北省早熟棉育种的相关问题与对策[J].湖北农业科学，2009，48（11）：2685-2687.

[7] 董 娜，李成奇，王清连，等.不同生态环境下短季棉早熟及相关性状的混合遗传[J].棉花学报，2010，22（4）：304-311.

[8] 冯常辉，孟艳艳，张胜昔，等.麦后直播棉生育特征及其在湖北省的适宜播种时期研究[J].中国棉花，2015，42（2）：27-29.

[9] 喻树迅，黄祯茂，刁光中.短季棉品种资源早熟性的研究[J].中国棉花，1988（1）：11-12.

[10] 张胜昔，冯常辉，韩光明，等.麦后直播棉ZD2040在江汉平原高产栽培技术初探[J].棉花科学，2017，39（6）：2-5.