中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所利用生化輔助育種技術(shù)，選擇抗氧化系統(tǒng)酶類活性強、不早衰的品種作親本，培育出中棉所24、中棉所27、中棉所36三個品種。以上三個品種的生育期僅為110天左右，霜前花率90％以上；全國夏棉品種區(qū)試霜前皮棉產(chǎn)量較對照中棉所16增產(chǎn)14.6％－24.7％；纖維品質(zhì)綜合指標(biāo)優(yōu)良，具有高抗枯萎病，耐黃萎病。實現(xiàn)了早熟不早衰、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病的特性。這三個品種已在我國累計種植3000萬畝，并獲得了國家科技進步二等獎。

以上品種是“國家棉花早熟”課題組系列研究成果的一部分，除了使用生化輔助育種技術(shù)，該所還采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)、空間搭載航天誘變、基因的克隆與分子改良培育出15個短季棉、低酚棉和轉(zhuǎn)基因抗蟲棉等一系列新品種，在全國主要棉區(qū)累積種植2億畝，實現(xiàn)經(jīng)濟效益190億元，獲國家科技進步一等獎一項、二等獎三項、省部級獎八項等。

棉花生產(chǎn)關(guān)系到國內(nèi)2億棉農(nóng)的經(jīng)濟收入，1900萬紡織工人的就業(yè)問題。但是棉花生長的時間長，我國北方冬季長，只能種一季棉花，剩余的時間不夠種植小麥，加上我國人多地少的特性，棉糧爭地矛盾突出。從棉花的植物本性來說，其生長期和光合作用時間越長，產(chǎn)量越高、品質(zhì)就越好，因此，做到早熟又高產(chǎn)成為我國農(nóng)業(yè)科研人員必須解決的大難題。

核心提示

棉花是我國重要的經(jīng)濟作物和戰(zhàn)略物資，在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中占有重要的地位。但是另一方面，我國人多地少，尤其在北方，只能種一季棉花，剩余的時間不夠種植小麥。因此，提高復(fù)種指數(shù)和土地的利用率，始終是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主題之一。

短季棉是一個特殊的棉花品種，它株型緊湊、植株偏矮、節(jié)間短、果枝短、第一果枝著生節(jié)位低、葉量少，生育期短，是適合我國一年兩熟和多熟制條件下種植的棉花類型，因此，通過短季棉品種遺傳改良，發(fā)展短季棉生產(chǎn)對緩解我國糧棉爭地的矛盾具有重要的現(xiàn)實意義。

技術(shù)解析

早熟如何不早衰

在早熟棉育種中，早熟是最主要的性狀，但早熟伴隨早衰，嚴重影響早熟棉品種的產(chǎn)量和品質(zhì)。通過對短季棉品種SOD酶類研究發(fā)現(xiàn)，早熟不早衰的品種葉片葉綠素和蛋白質(zhì)降解慢，SOD、PDD、CAT活性強，而早熟早衰的品種SOD、PDD、CAT活性低，葉綠素和蛋白質(zhì)降解快，表現(xiàn)抗逆性差、產(chǎn)量低。從而提出了從親本到后代對抗氧化系統(tǒng)酶的活性進行選擇的生化輔助育種技術(shù)。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所利用生化輔助育種技術(shù)，選擇抗氧化系統(tǒng)酶類活性強、不早衰的品種作親本，在后代選擇中以SOD、POD和CAT酶活性高低對各世代進行篩選，有效地緩解了早熟早衰的遺傳負相關(guān)。

“陸?！彪s交綜合改良

海島棉纖維品質(zhì)優(yōu)良，但產(chǎn)量相對較低，陸地棉產(chǎn)量較高，但纖維品質(zhì)遠不如海島棉。在國家973項目“棉花纖維品質(zhì)功能基因組學(xué)研究與分子改良”和“十一五”863項目“棉花纖維品質(zhì)相關(guān)功能基因的克隆與驗證”的支持下，通過現(xiàn)有分子標(biāo)記技術(shù)，將海島棉的纖維品質(zhì)優(yōu)異的基因轉(zhuǎn)移到陸地棉中，達到既高產(chǎn)又優(yōu)質(zhì)目的。通過選擇獲得高比強優(yōu)質(zhì)新品系11個，纖維長度在34mm以上，纖維比強度在34cN/tex以上，最高達37.6cN/tex，馬克隆值在3.3—4.3，其中陸海雜交組合9號表現(xiàn)較好，籽棉產(chǎn)量為151.39kg/畝，較國家區(qū)試對照品種魯棉研21增產(chǎn)8.24％，霜前皮棉產(chǎn)量為55.55kg／畝，相當(dāng)于對照品種的88.39％。從而使陸海雜交組合在籽棉產(chǎn)量和纖維品質(zhì)方面得到綜合改良。有望在新疆和長江流域棉區(qū)進行試種。

多重技術(shù)提高抗病性

上世紀80年代后期，我國棉田曾發(fā)生嚴重枯、黃萎病，致使部分棉田不能植棉。而抗病性與早熟、高產(chǎn)呈遺傳負相關(guān)，通過研究熒光動力學(xué)、SOD、POD、CAT與抗病性關(guān)系，參照熒光、酶活性的方法選種，提高了抗病育種的準確性和效率。選育出抗病、優(yōu)質(zhì)、早熟、高產(chǎn)的中棉所16，克服了早熟與抗病、高產(chǎn)等性狀遺傳負相關(guān)。

專家解讀

解讀人：喻樹迅(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所所長、博士生導(dǎo)師)

突破點一：推動麥棉兩熟新耕作制度

通過對國內(nèi)外短季棉品種分析，我國短季棉種植分遼寧、新疆特早熟春棉區(qū)，黃河麥棉兩熟區(qū)和長江棉麥菜多熟區(qū)。麥棉兩熟共生期長，造成小麥棉花均晚熟，產(chǎn)量低、品質(zhì)差；而早熟與優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性呈遺傳負相關(guān)，國內(nèi)外棉花遺傳育種界一直未突破此遺傳障礙。通過多年遺傳研究，蕾期脫落率低、果枝始生節(jié)位低、遺傳力高則早熟性狀好，為此將其確定為早熟的指示性狀。育成的麥棉兩熟早熟新品種中棉所10、中棉所14、中棉所26，生育期110天左右，比春棉早30天，累計種植7000萬畝。對形成我國麥棉兩熟新耕作制度起到推動作用。

突破點二：美國轉(zhuǎn)基因棉花比例大降

1996年美國轉(zhuǎn)基因棉花占全國轉(zhuǎn)基因棉花面積的95％，2006年下降到15％，中棉所37、42、45、50等轉(zhuǎn)基因品種起了重要作用。

上世紀90年代我國棉區(qū)棉鈴蟲大暴發(fā)，每年造成100億元以上的經(jīng)濟損失。針對棉鈴蟲的危害，短季棉育種在保持早熟、豐產(chǎn)、抗病的前提下，抗蟲性成為棉花育種的重要目標(biāo)。在“國家轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花育種”項目的支持下，我們通過常規(guī)育種技術(shù)與轉(zhuǎn)基因技術(shù)相結(jié)合，使短季棉育種在熟性和抗蟲性方面步入了新階段。育成轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的中棉所37、42、45、50，為國產(chǎn)抗蟲棉發(fā)展起到促進作用。

突破點三：可以吃的棉籽仁

棉籽仁中含有豐富的蛋白質(zhì)和脂肪，陸地棉的棉仁中含有40％左右的蛋白質(zhì)和35％以上的脂肪，但一般棉花籽仁中含有較高的棉酚及其衍生物，人及非反芻動物食用后便會產(chǎn)生中毒現(xiàn)象，棉油脫毒精煉后可食用，但榨油后的棉籽餅只能作肥料，影響了棉籽蛋白的綜合利用，選育的一些低酚棉品種因低酚性狀純度差，難于在生產(chǎn)上應(yīng)用。

我們通過遺傳分析與篩選，首次從國內(nèi)外育種材料中篩選出抗病、早熟、低酚等種質(zhì)材料；采用生物化學(xué)測試與遺傳分析相結(jié)合的方法，找出控制低酚性狀的雙隱性基因的優(yōu)良個體，其低酚性狀遺傳穩(wěn)定，棉酚含量低微，僅0.0025％，低于0.04％的國際衛(wèi)生食用標(biāo)準，具有較高的綜合利用價值，是低酚棉育種的一大進展。

新聞背景

短季棉解決糧棉爭地矛盾

我國是世界最大的棉花生產(chǎn)國。全國常年植棉面積約8000萬畝左右，約占世界棉花種植面積的13％％，同時我國還是原棉消費和紡織品出口大國，棉花還關(guān)系到我國2億棉農(nóng)的經(jīng)濟收入，關(guān)系到1900萬紡織工人的就業(yè)問題。

此外，棉花是我國重要的經(jīng)濟作物和戰(zhàn)略物資，在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中占有重要的地位。但是另一方面，我國人多地少，尤其在北方，只能種一季棉花，剩余的時間不夠種植小麥。因此，提高復(fù)種指數(shù)和土地的利用率，始終是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主題之一。

短季棉是一個特殊的棉花品種。它株型緊湊、植株偏矮、節(jié)間短、果枝短、第一果枝著生節(jié)位低、葉量少。生育期短，是適合我國一年兩熟和多熟制條件下種植的棉花類型，因此，通過短季棉品種遺傳改良，發(fā)展短季棉生產(chǎn)對緩解我國糧棉爭地的矛盾具有重要的現(xiàn)實意義。

我國人多地少，糧棉爭地矛盾歷來突出并日趨嚴重，選育生育期相對較短適宜黃河和長江流域棉區(qū)種植的短季棉品種，是實現(xiàn)一熟向糧(油)棉兩熟乃至多熟發(fā)展，從而取得糧棉雙豐收的需要，特別是甘肅、新疆北疆及部分南疆棉區(qū)，由于前期氣溫低，常造成低溫凍害，后期氣溫下降快，造成棉鈴不能正常成熟，嚴重影響產(chǎn)量和品質(zhì)，也迫切需要耐遲播且早熟的短季棉品種。

新聞延伸

各國短季棉概況

目前，世界上種植短季棉的，除了我國外，還有美國、前蘇聯(lián)、印度和埃及等國家。各國情況又各不相同：前蘇聯(lián)是世界上最北的棉區(qū)，生長期季節(jié)短。為避開棉花生長后期常遇的低溫而種植短季棉品種；美國、印度、埃及與前蘇聯(lián)的情形有所不同。在美國種植短季棉品種是為減少或避開后期蟲害，減少田間管理工作，降低生產(chǎn)成本：印度20世紀80年代推行輪作制，要求選育早熟棉花品種。