詹有俊，楊 濤，孫建船，莊生仁，任福成，張 璇，李 淵

國內(nèi)外研究表明，棉花雜種優(yōu)勢利用是提高產(chǎn)量，改進(jìn)纖維品質(zhì)的有效途徑之一。雜種棉具有較強(qiáng)的營養(yǎng)生長和生殖生長優(yōu)勢，表現(xiàn)在棉株生長勢強(qiáng)，營養(yǎng)體生長快，植株高大，枝葉繁茂，鈴多鈴大，衣分提高，熟性提前等方面[1]。在甘肅河西走廊特早熟棉區(qū)開展雜交棉選育應(yīng)用，是解決近年來棉花產(chǎn)量徘徊不前的技術(shù)關(guān)鍵。該棉區(qū)熱量條件十分有限，≥10℃的有效積溫3000℃-3600℃，無霜期140d-150d，春季氣溫回升慢，秋季氣溫下降快，早霜來的早，且強(qiáng)度大。棉花有效生長發(fā)育時期比較集中，植棉區(qū)土壤肥沃，灌溉便利，栽培管理精細(xì)，單產(chǎn)高，品質(zhì)優(yōu)。長期以來，形成了寬幅地膜覆蓋、高密度種植、矮化促早的栽培模式。與其他棉區(qū)相比，生產(chǎn)上對品種的產(chǎn)量、早熟性要求較高。棉花雜種優(yōu)勢研究利用一直處于空白狀態(tài)，加之用作研究分析的材料和試驗環(huán)境條件不同，試驗結(jié)果難以直接在該區(qū)應(yīng)用?；诖朔N情況，我們對五個特早熟棉花品種進(jìn)行完全雙列雜交，分析其親本及其F1代的農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀遺傳表現(xiàn)。為因地制宜地開展雜種優(yōu)勢利用和雜交棉品種選育，進(jìn)一步提高產(chǎn)量，增進(jìn)纖維品質(zhì)和增加植棉整體效益提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 親本材料

本試驗選用五個特早熟陸地棉品種。依次為P1:酒棉1號，大鈴品種；P2:酒棉8號，早熟性特好；P3:361，結(jié)鈴性強(qiáng)；P4:酒棉17號，高衣分；P5:新陸早24號，纖維品質(zhì)優(yōu)良。

1.2 試驗方法和性狀調(diào)查

2010年用5個品種進(jìn)行完全雙列雜交。2011年在敦煌進(jìn)行田間試驗，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，親本、F1代各種植2行，行長9 m，重復(fù)三次。用1.45 m幅寬的地膜覆蓋，一膜種植4行棉花，行距0.4 m，株距0.15 m，設(shè)計密度每公頃16.5萬株。試驗管理同當(dāng)?shù)卮筇铩?/p>

棉花生長期間，每個小區(qū)連續(xù)選取有代表性的20株作為觀察記載對象，調(diào)查主要農(nóng)藝性狀。收獲前每小區(qū)選拾20個棉鈴進(jìn)行考種，測定鈴重、衣分等。并按小區(qū)收獲計產(chǎn)。各小區(qū)皮棉樣送農(nóng)業(yè)部棉花纖維檢驗監(jiān)督測試中心進(jìn)行纖維品質(zhì)測定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用朱軍[2]提出的遺傳模型分析方法和QGA Station軟件進(jìn)行分析。用AUP法預(yù)測遺傳效應(yīng)值，用Jackknife數(shù)值抽樣技術(shù)，計算各項遺傳參數(shù)的估測值，并用t測驗對遺傳參數(shù)進(jìn)行顯著性檢驗。用GRIFIFING法分析配合力和遺傳參數(shù)估計值。

2 結(jié)果與分析

2.1 特早熟陸地棉親本及其F1的主要農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀分析

表1分析結(jié)果表明，5個親本品種所配制的F1的平均子棉產(chǎn)量均高于其親本品種，增產(chǎn)幅度為5.93%-49.07%，平均增產(chǎn)25.02%；皮棉產(chǎn)量的變化趨勢與子棉相同，其F1的增產(chǎn)幅度為6.43%-66.67%，平均增產(chǎn)30.71%，子、皮棉產(chǎn)量均表現(xiàn)出較強(qiáng)的雜種優(yōu)勢。親本品種中，以酒棉17號所配制的雜種F1的平均子、皮棉產(chǎn)量均表現(xiàn)最高，分別比其增產(chǎn)32.63%、35.97%；以親本361所配制的雜種F1的平均子、皮棉產(chǎn)量均居第二位，分別比其增產(chǎn)5.93%、6.43%；其余三個親本所配制的雜種F1的平均子、皮棉產(chǎn)量雖比其增幅較大，但其親本產(chǎn)量相對較低，F(xiàn)1的絕對產(chǎn)量也不高。說明選取對雜種一代貢獻(xiàn)大的親本品種是選配雜交組合的關(guān)鍵所在。

表1 五個品種完全雙列雜交的F1代主要農(nóng)藝性狀平均值與其親本的增減比率 （單位：%）

從產(chǎn)量構(gòu)成的直接因子單株結(jié)鈴數(shù)、單鈴重和衣分來看。5個品種所配制的F1平均單株結(jié)鈴數(shù)的雜種優(yōu)勢強(qiáng)，平均為16.47%；單鈴重和衣分的雜種優(yōu)勢較弱，分別為4.30%和4.10%。由此說明，單株結(jié)鈴數(shù)增加是雜種產(chǎn)量增加的主要因子。5個親本所配制的F1的平均單株結(jié)鈴數(shù)，除結(jié)鈴性強(qiáng)的親本361外，其余親本所配制的F1均明顯增多，增幅為5.73%-39.86%。在平均單鈴重上，除大鈴親本酒棉1號外，其余親本所配制的F1均表現(xiàn)增重，增幅為2.52%-9.52%。在平均衣分上，各個親本所配制的F1均表現(xiàn)出不同程度的雜種優(yōu)勢，增幅為0.59%-11.58%。

與早熟有關(guān)的性狀中，平均生育期、鈴期除特早熟親本酒棉8號外，其余4個親本所配制的F1代的平均值均比其親本品種有所縮短，生育期縮短4d-6d，鈴期縮短3d-6d，4個親體平均雜種優(yōu)勢分別為3.71%和5.59%。平均霜前花率除特早熟親本酒棉8號外，其余4個親本所配制的F1代平均值均比其親本品種高，平均雜種優(yōu)勢為7.96%。平均始蕾期、始花期除前期發(fā)育快的酒棉1號外，其余4個親本品種所配制的F1均比其親本有所縮短，平均雜種優(yōu)勢分別為7.03%和2.04%。以上分析說明，雜種F1代普遍早熟于其親本，體現(xiàn)在生育期、鈴期、始蕾期、始花期普遍縮短，霜前花率普遍增加。但雜種F1代果枝始節(jié)和果枝高度明顯增加，這與棉株生長勢增強(qiáng)有關(guān)。

5個品種所配制的F1代平均纖維品質(zhì)與其親本相比，雜種優(yōu)勢不甚明顯。F1代的平均整齊度指數(shù)和反射率值比其親本略有增加。其余六個品質(zhì)性狀F1代與其親本相比有增有減。馬克隆值除親本酒棉1號外，其余4個親本所配制的F1代的平均值都增加。纖維上半部平均長度、斷裂比強(qiáng)度、紡紗均勻指數(shù)等品質(zhì)指標(biāo)表現(xiàn)趨勢一致，優(yōu)質(zhì)親本新陸早24號和361，其F1代的雜種優(yōu)勢值均為負(fù)值，相差相對較大；其余親本品質(zhì)性狀較為接近，其F1代平均值與之相差不大。

2.2 特早熟陸地棉主要農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀的配合力和遺傳效應(yīng)分析

配合力的高低是選擇雜交親本的重要依據(jù)。研究分析表明（表2）：所有產(chǎn)量性狀的一般配合力和特殊配合力均達(dá)極顯著水平，正反交組合只有單鈴重、百粒重、子指和衣指達(dá)顯著水平，其余均不顯著，說明子、皮棉產(chǎn)量、結(jié)鈴數(shù)、衣分等多數(shù)產(chǎn)量性狀是受核基因控制的。早熟性狀的一般配合力和特殊配合力均達(dá)極顯著水平。正反交效應(yīng)除始蕾期外，其余性狀達(dá)（極）顯著水平。說明早熟性不完全受核基因作用，還與選用雜交的父母本次序有關(guān)。纖維五項品質(zhì)指標(biāo)一般配合力和特殊配合力均達(dá)（極）顯著水平，正反交效應(yīng)均不顯著，說明這五項品質(zhì)性狀也是受核基因控制的。

遺傳分析表明，產(chǎn)量構(gòu)成因素中，除單鈴重外，子、皮棉產(chǎn)量、結(jié)鈴數(shù)、衣分的顯性效應(yīng)較強(qiáng)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的雜種優(yōu)勢。反映早熟的生育期、霜前花率、始花期、鈴期等性狀，以加性效應(yīng)為主，顯性效應(yīng)也相當(dāng)顯著，雜種F1代熟性提前。纖維上半部平均長度、斷裂比強(qiáng)度、紡紗均勻指數(shù)等主要品質(zhì)性狀以加性效應(yīng)為主，顯性效應(yīng)較弱，雜種優(yōu)勢不太明顯。

對親本品種的一般配合力進(jìn)一步分析得出（表3），產(chǎn)量性狀中，酒棉17號和361的子、皮棉產(chǎn)量、結(jié)鈴數(shù)、衣分的配合力均表現(xiàn)較高，但單鈴重配合力較低。品質(zhì)性狀中，新陸早24號和361的上半部平均長度、斷裂比強(qiáng)度、紡紗均勻指數(shù)的配合力均較高，馬克隆值和伸長率的配合力較低。早熟性狀中，酒棉8號和酒棉1號的霜前花率、生育期、果枝始節(jié)、始蕾期、始花期的配合力均較高。

2.3 特早熟陸地棉主要農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀的雜種優(yōu)勢分析

遺傳分析表明（表4），產(chǎn)量直接構(gòu)成因素中，F(xiàn)1代的基因型值均達(dá)（極）顯著水平，群體平均優(yōu)勢預(yù)測值均為正值，且

表2 五個品種完全雙列雜交的F1代農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀配合力的方差分析及遺傳參數(shù)估計值

注：+、*和**分別表示達(dá)到0.10、0.05和0.01顯著水平，下同。達(dá)極顯著水平，群體超親優(yōu)勢預(yù)測值除鈴重為負(fù)值外，其余四個性狀均具有正向超親優(yōu)勢，皮棉產(chǎn)量達(dá)到了0.10的顯著水平。與早熟有關(guān)的性狀，F(xiàn)1代的群體平均優(yōu)勢和超親優(yōu)勢趨勢一致，始蕾期、始花期、鈴期和生育期的優(yōu)勢預(yù)測值均為負(fù)值，霜前花率為正值。說明蕾、花、鈴發(fā)育天數(shù)縮短，霜前花率增加，以上各性狀均表現(xiàn)早熟。纖維品質(zhì)性狀中，F(xiàn)1代的基因型、群體平均優(yōu)勢和超親優(yōu)勢預(yù)測值多數(shù)未達(dá)顯著水平，多數(shù)性狀具有微弱的群體平均優(yōu)勢，沒有群體超親優(yōu)勢。

表3 五個親本品種農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀的一般配合力效應(yīng)值

對10個正反交組合的遺傳分析表明（表5），子棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量、結(jié)鈴數(shù)、單鈴重和衣分等產(chǎn)量性狀，群體平均優(yōu)勢的優(yōu)勢組合數(shù)均較多，優(yōu)勢組合率占80%-100%。群體超親優(yōu)勢的優(yōu)勢組合率占50%-100%，以子棉產(chǎn)量和衣分的優(yōu)勢組合數(shù)居多，優(yōu)勢組合率分別為90%和100%。纖維品質(zhì)方面（表6），上半部平均長度、斷裂比強(qiáng)度和馬克隆值的群體平均優(yōu)勢的優(yōu)勢組合率分別為70%、40%和80%。群體超親優(yōu)勢除四個組合的馬克隆值具有正向優(yōu)勢外，其余組合均沒有超親優(yōu)勢。早熟性狀的各個雜交組合均趨向于早熟，表現(xiàn)在生育期沒有群體平均優(yōu)勢和超親優(yōu)勢，霜前花率均具有群體平均優(yōu)勢和超親優(yōu)勢。

表4 五個品種完全雙列雜交的平均表現(xiàn)型值和基因型及雜種優(yōu)勢預(yù)測值

表5 五個品種完全雙列雜交組合產(chǎn)量性狀的表現(xiàn)型值和基因型及雜種優(yōu)勢預(yù)測值

表6 五個品種完全雙列雜交組合早熟性、品質(zhì)性狀的表現(xiàn)型值和基因型及雜種優(yōu)勢預(yù)測值

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

雙列雜交研究表明，特早熟陸地棉的產(chǎn)量、早熟、纖維品質(zhì)性狀的一般配合力和特殊配合力方差均達(dá)（極）顯著水平。遺傳效應(yīng)中，產(chǎn)量性狀以顯性效應(yīng)為主，早熟性和品質(zhì)性狀以加性效應(yīng)為主。雜種優(yōu)勢分析得出，產(chǎn)量及其構(gòu)成因素優(yōu)勢明顯，產(chǎn)量各主要性狀具有極顯著的群體平均優(yōu)勢，群體超親優(yōu)勢除單鈴重外，均有優(yōu)勢。早熟性狀雜種優(yōu)勢比較明顯，各性狀趨勢一致，F(xiàn)1代均表現(xiàn)早熟，蕾、花、鈴發(fā)育天數(shù)縮短，霜前花率增加。纖維品質(zhì)雜種優(yōu)勢不明顯。組合P3P4綜合表現(xiàn)好，子棉、皮棉產(chǎn)量均居于10個正反組合的首位，且子棉產(chǎn)量的群體平均優(yōu)勢和超親優(yōu)勢均達(dá)極顯著水平，皮棉產(chǎn)量的群體超親優(yōu)勢達(dá)極顯著水平，熟性適中，品質(zhì)優(yōu)良。親本酒棉17號的一般配合力好，其所配制的高優(yōu)勢產(chǎn)量組合多，新陸早24號次之。

3.2 討論

陸地棉品種間雜交種的農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀表現(xiàn)主要取決于雙親的一般配合力，親本品種性狀表現(xiàn)與其一般配合力呈正相關(guān)關(guān)系。朱軍等[3]、張正圣等[4]研究得出，當(dāng)性狀的一般配合力方差大于特殊配合力方差時，可以只根據(jù)親本的一般配合力表現(xiàn)預(yù)測F1的性狀表現(xiàn)。本研究所選用的特早熟陸地棉品種間雜交，其產(chǎn)量、早熟性和纖維品質(zhì)性狀的一般配合力均達(dá)到極顯著水平，且大于相應(yīng)的特殊配合力值。由此可以根據(jù)親本配合力表現(xiàn)篩選合適的雜交親本，進(jìn)而篩選出強(qiáng)優(yōu)勢的雜交組合和積極有效地進(jìn)行棉花雜交育種。

陸地棉產(chǎn)量、早熟性和纖維品質(zhì)等主要性狀均是由多基因控制的數(shù)量性狀，同時還受其他因素影響[5]。宋美珍等[6]研究表明，短季棉產(chǎn)量及其直接構(gòu)成因素均以顯性效應(yīng)遺傳為主，其次是加性效應(yīng)。生育期、鈴期、始花期等早熟性狀以加性效應(yīng)為主，其次為顯性效應(yīng)。本研究表明，子棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量、結(jié)鈴數(shù)和衣分等產(chǎn)量性狀具有極顯著的顯性和加性效應(yīng)，且顯性效應(yīng)值大于加性效應(yīng)值，這與上述研究結(jié)果相一致。單鈴重以加性效應(yīng)為主，顯性次之，研究結(jié)果與宋美珍等不相一致，與吳振衡等[7]結(jié)果一致。早熟性狀受環(huán)境因素影響較小，主要受基因的遺傳效應(yīng)作用，生育期、霜前花率、始花期、鈴期等以加性效應(yīng)為主，顯性次之，這與宋美珍等[6]的研究相同。纖維品質(zhì)性狀受環(huán)境因素影響較小，基因的遺傳效應(yīng)起著主要作用，且以加性效應(yīng)為主，這與前人[5-10]研究相同。

作物雜種優(yōu)勢利用的終極目標(biāo)是根據(jù)雜交組合的基因型和環(huán)境表現(xiàn)，篩選出適合當(dāng)?shù)靥囟ㄉa(chǎn)條件的高產(chǎn)高效、強(qiáng)優(yōu)勢雜交組合。邢朝柱等[11]研究轉(zhuǎn)基因抗蟲雜交棉在不同環(huán)境條件下的性狀表現(xiàn)，得出陸地棉品質(zhì)性狀間雜種優(yōu)勢不明顯，受環(huán)境因素影響較小。產(chǎn)量雜種優(yōu)勢明顯，產(chǎn)量各性狀均表現(xiàn)極顯著水平正向優(yōu)勢，以皮棉產(chǎn)量優(yōu)勢最大，子棉產(chǎn)量其次。本研究的結(jié)果表明，特早熟陸地棉纖維品質(zhì)的雜種優(yōu)勢不甚明顯，環(huán)境因素對其影響較小，主要決定于用作雜交的親本的纖維品質(zhì)性狀表現(xiàn)。子棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量雜種優(yōu)勢表現(xiàn)與上述結(jié)論一致。產(chǎn)量構(gòu)成因素中，單株結(jié)鈴數(shù)優(yōu)勢最強(qiáng)，單鈴重次之，衣分的優(yōu)勢率最低。而且環(huán)境條件對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素各性狀具有極顯著水平的影響效應(yīng)，這與該棉區(qū)采用高密度、矮化促早栽培措施有關(guān)，棉株個體生長發(fā)育空間有限，棉株雜種優(yōu)勢效應(yīng)不能得以充分發(fā)揮。

致謝：此研究得到浙江大學(xué)朱軍教授的指教和大力幫助，深表謝意！

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