国外引进抗草甘膦棉花种质资源田间鉴定及其特性分析

杨延龙，马君，师维军

（新疆农业科学院经济作物研究所，乌鲁木齐830091）

棉田杂草种类繁多，适应能力强，繁殖力旺盛，是影响棉花生产的主要因素之一，严重威胁棉花的产量和品质[1]。 在国外，抗除草剂大豆、玉米、油菜、棉花、甜菜、苜蓿等已被成功运用；我国由于抗除草剂棉花的研究起步较晚，现今仍无商品化的抗除草剂棉花品种[2-5]。目前个别地区小面积试验的抗除草剂棉花品种对草甘膦等除草剂不具有真正的抗性，经常出现不同程度的药害现象[1]。 培育抗除草剂棉花是防止除草剂药害的最佳方法[6]，而国产抗草甘膦棉花尚在研究和安全评价阶段[7]；因此，培育具有中国自主知识产权的抗草甘膦棉花品种并大面积种植，不仅可以大量减少劳动用工，降低棉花生产成本，而且对于提升我国棉花育种水平以及增加棉花产业效益具有重要的意义[8-10]。

目前，新疆是我国最重要的棉花生产基地。 随着抗除草剂棉花研究的不断深入，对其抗性及在新疆的生态适应性等研究显得十分迫切。 因此，加强国外抗草甘膦棉花种质资源的收集、引进、鉴定等工作对新疆棉花产业进一步发展具有重要意义。本研究通过分析涂抹草甘膦后4 份引进抗草甘膦棉花种质资源叶片的变化来鉴定其抗性，旨在评价其在新疆的适应性。 另外，对4 份种质资源的农艺性状及纤维品质性状等进行研究， 为棉花株型、产量、 品质等优异种质资源创新和新品种选育提供参考。

1 材料与方法

1.1 种质资源

试验采用2018 年从国外引进的4 份抗除草剂棉花种质资源，名称分别为18TJ1、18TJ2、18TJ3 和18TJ4。 这4 份资源材料是以新疆维吾尔自治区区域协同创新专项“中塔农业联合研究中心建设”项目为契机，从塔吉克斯坦引进的。

除草剂选用美国孟山都公司生产的41%（质量分数）草甘膦异丙胺盐水剂，原产地为马来西亚。

1.2 试验方法

试验于2019 年在新疆农业科学院库车陆地棉试验站（41.68°N，82.94°E）试验地进行。试验地土壤为壤土，肥力中等。1 膜4 行种植，行长5 m，行距为（30＋45＋30＋70） cm 的宽窄行配置， 株距为12 cm。 设3 次重复，每重复左侧2 行进行药剂处理，右侧2 行作为对照，以便于观察，田间管理同当地大田生产。 田间药剂处理分2 次于棉花生长苗期进行。

第1 次药剂涂抹试验于2019 年5 月10 日按药剂使用说明剂量进行，即3 000 mL·hm－2，兑水450 L。 每份种质资源用棉签涂抹10 株棉花的顶部叶片表面，并做好标记，分别在涂抹后1 d、3 d、5 d、7 d 逐株观察。

第2 次药剂涂抹试验于2019 年5 月24 日按药剂使用说明剂量增大1 倍进行， 即6 000 mL·hm－2，兑水450 L。 每份种质资源用棉签涂抹10 株棉花的顶部叶片表面，并做好标记，分别在涂抹后1 d、3 d、5 d、7 d 逐株观察。

农艺性状及生物学性状的观察与测定参照《农作物种质资源鉴定评价技术规范 棉花》（NY/T 2323—2013）进行[11]。 每重复选内外行连续5 株，共10 株，从苗期开始调查生育时期，于打顶后2 周调查株高、单株果枝数及第一果枝节位。 于吐絮期调查单株结铃数，随后随机收取棉株中部正常吐絮的棉铃50 个考种， 测定铃重和衣分。 取皮棉样品15～20 g，送农业农村部棉花质量监督检验测试中心（乌鲁木齐）进行纤维品质测试。

1.3 数据处理

采用Microsoft Excel 2007 和SPSS 16.0 统计软件统计分析试验数据。方差分析采用单因素方差分析法，多重比较采用最小显著差数法。

2 结果与分析

2.1 药剂涂抹后叶片的变化

第1 次涂抹棉花叶片1 d 后，18TJ1 和18TJ4叶片上有少量小的黄色斑点， 叶缘失水稍上卷，受害不明显；18TJ2 和18TJ3 叶片没有明显的变化。第1 次涂抹3 d 后，18TJ1 和18TJ4 叶片上有少量小的黄色斑点， 叶缘失水状况有所缓解。 第1次涂抹5 d 和7 d 后，4 份种质资源植株均恢复正常生长。

第2 次涂抹棉花叶片1 d 后，18TJ1 和18TJ4叶片上有大量黄色斑块，叶片变软，叶缘失水上卷，叶脉变色；18TJ2 叶片变软， 没有明显反应，18TJ3叶片上有大量小的黄色斑点，叶缘失水稍上卷。 第2 次涂抹3 d 后，18TJ1 和18TJ4 叶片完全变黄色，叶缘失水上卷，叶脉变黄；18TJ2 叶片略微变软，没有明显反应；18TJ3 叶片上有大量小的斑点， 叶缘失 水 萎 蔫。 第2 次 涂 抹5 d 和7 d 后，18TJ1 和18TJ4 叶片枯萎；18TJ2 恢复正常生长；18TJ3 叶片失水萎蔫，有药害加重的趋势。

2.2 主要农艺性状分析

由表1 可知，引进的4 份种质资源生育期差异较大， 极差为19 d，18TJ2 和18TJ4 生育期相对偏长。从株高来看，除18TJ1 相对较高外，其他3 份种质资源均在45 cm 以下，均为矮秆种质资源。 4 份种质资源第一果枝节位在5.50～5.75， 差异不显著；18TJ2 和18TJ3 单株果枝数较多， 显著高于其他2 份种质资源。

2.3 产量构成因素分析

由表2 可知，引进的4 份棉花种质资源单株结铃除18TJ4 相对较少外， 其他3 份种质资源在7.38～8.08 个。 4 份种质资源铃重和衣分存在显著差异。 铃重整体偏低，18TJ1 最高，为6 g；衣分除18TJ3 偏低外， 其他3 份种质资源均在43%以上，其中18TJ4 最高，为46.01%。

表1 4 份种质资源主要农艺性状的比较

表2 4 份种质资源产量构成因素的比较

2.4 纤维品质分析

由表3 可知，4 份棉花种质资源的纤维上半部平均长度和马克隆值差异不显著。 其中：纤维上半部平均长度在30.31 ～31.69 mm； 马克隆值在4.56～4.77，均在B 级水平，变幅较小。 种质资源18TJ4 的纤维断裂比强度相对较低，显著低于其他3 份种质资源，其余3 份种质资源的纤维断裂比强度均在34 cN·tex－1以上，处于较高水平。

表3 4 份种质资源主要纤维品质指标的比较

3 讨论

3.1 引进棉花种质资源的草甘膦抗性评价

目前，全球抗除草剂转基因作物中90%以上为抗草甘膦作物[12-13]，且全世界商业化种植的抗草甘膦作物均为用国外专利研发的品种。 国内抗除草剂棉花研究主要围绕草甘膦抗性品种的选育与推广[1]。王秀丽等[14]研究发现，棉花苗期对草甘膦最敏感，是进行其抗性鉴定的最佳时间。 另外，在大田的鉴定效果要好于温室[15]。 基于前人的研究，本研究在棉花苗期，通过大田试验对4 份引进抗草甘膦棉花的抗性进行鉴定。 本研究发现：在推荐制剂用量（3 000 mL·hm－241%草甘膦异丙胺盐水剂） 下，4份棉花种质资源的叶片药害反应不明显，且均能够恢复正常生长。 用量增大1 倍后，4 份种质资源植株出现不同程度的药害反应，在药后1 d 就有明显的表现，3 d 后叶片变化明显；18TJ2 受害最轻，且能够很快恢复正常生长。本研究通过2 个不同剂量的41%草甘膦异丙胺盐水剂处理，筛选出高抗草甘膦的种质资源18TJ2，可供进一步研究及利用。

3.2 引进棉花种质资源的特性及利用前景

对引进的种质资源进行抗性鉴定及农艺性状等的分析，明确各种质资源的性状特点，可为棉花育种及资源的有效利用提供参考[16]。 国外种质资源的收集、引进和充分研究利用也是解决新疆棉花种质资源遗传基础狭隘和新品种选育的重要途径[17]。本研究通过对4 份种质资源的鉴定，明确了其生育性状、产量性状及纤维品质等方面的表现。 鉴定结果表明， 这4 份种质资源各有表现突出的性状，可深入研究并在育种上利用。如本研究中引进的种质资源，矮秆特征明显，可为培育适合新疆机械化耕作的矮秆棉花品种提供较好的亲本， 减少化控次数，进而达到轻简化植棉及减肥减药的目的；高衣分和高断裂比强度的种质资源可作为高产育种及纤维品质改良的备选亲本。目前新疆棉花缺乏高品质品种，高断裂比强度的种质资源为其提供了优良的遗传资源。 此外，可利用高衣分和低衣分种质资源挖掘棉花高产遗传机理。 因此，今后要加强各类种质资源的引进工作，从而为新疆棉花育种提供多样性丰富的种质资源。

4 结论

采用叶片涂抹法进行抗性鉴定， 结果表明：在3 000 mL·hm－241%草甘膦异丙胺盐水剂处理下，4份种质资源均表现出较好的抗性；在6 000 mL·hm－2剂量下，4 份种质资源出现不同程度的药害反应，其中18TJ2 达到高抗草甘膦的水平。 根据性状调查结果，18TJ2、18TJ3 和18TJ4 矮秆特征明显，18TJ4 属于高衣分种质资源，18TJ3 属于低衣分种质资源，18TJ1、18TJ2 和18TJ3 的纤维断裂比强度较优。