賈莉莉，吳鵬昊，李 娟，汪志星，陳全家，王希東，曲延英

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)， 新疆 烏魯木齊 830052)

Bt基因?qū)雽u棉農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀影響的研究

賈莉莉，吳鵬昊，李 娟，汪志星，陳全家，王希東，曲延英

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)， 新疆 烏魯木齊 830052)

對9個(gè)經(jīng)PCR檢測確定為轉(zhuǎn)Bt基因陽性的海島棉品系的農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀考察結(jié)果表明，外源基因Bt的導(dǎo)入對9個(gè)海島棉品系的農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀有不同程度的影響。① 受體為K222時(shí)，Bt基因?qū)胧沟弥旮摺⑹脊?jié)高、始節(jié)數(shù)、有效果枝數(shù)、鈴數(shù)、有效鈴數(shù)差異達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。當(dāng)受體為XH25和XH30時(shí)，轉(zhuǎn)基因品系農(nóng)藝性狀與對照差異無顯著水平；② 9個(gè)轉(zhuǎn)基因品系間株高、始節(jié)高、始節(jié)數(shù)和鈴數(shù)差異達(dá)到極顯著水平(P<0.01)，有效果枝數(shù)和有效鈴數(shù)差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)；③ 9個(gè)轉(zhuǎn)基因品系的產(chǎn)量性狀與對照差異均無顯著性；④ 株高、始節(jié)高、始節(jié)數(shù)、果枝數(shù)、有效果枝數(shù)、鈴數(shù)和有效鈴數(shù)與籽棉產(chǎn)量呈顯著相關(guān)；⑤ 兩年(2014和2015)和兩點(diǎn)(北疆和南疆)間農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量性狀差異達(dá)到顯著水平。

轉(zhuǎn)基因；Bt基因；海島棉；農(nóng)藝性狀；產(chǎn)量性狀；顯著性

我們對轉(zhuǎn)基因植株的研究在于獲得有價(jià)值的中間材料和培育農(nóng)作物新品種以及商業(yè)化生產(chǎn)[1-3]，這些不僅與轉(zhuǎn)基因技術(shù)有關(guān)，與轉(zhuǎn)基因后代農(nóng)藝性狀特性也密切相關(guān)，農(nóng)藝性狀變異方向和幅度都是不確定的，基因的復(fù)雜性，環(huán)境的無常變化以及人類科學(xué)技術(shù)的不成熟對轉(zhuǎn)基因技術(shù)的研究增加了難度，也為新品系的篩選和種質(zhì)資源的創(chuàng)新帶來了困難[4-5]。Bt基因是培育轉(zhuǎn)基因抗蟲棉過程中最早導(dǎo)入的外源基因，其優(yōu)良的抗性使得轉(zhuǎn)基因棉大規(guī)模種植，尤其在陸地棉中，已經(jīng)得到推廣和大面積種植，但在海島棉中的研究甚少，也并沒有開始推廣種植。目前，新疆是我國唯一的海島棉產(chǎn)區(qū)，隨著棉花生產(chǎn)的不斷發(fā)展，棉鈴蟲已成為嚴(yán)重影響海島棉生產(chǎn)的重要因素之一，加強(qiáng)生物技術(shù)在海島棉育種中的研究與應(yīng)用，選育出適應(yīng)性強(qiáng)的抗蟲轉(zhuǎn)基因品種，能較好地減輕棉鈴蟲的危害，對豐富海島棉抗蟲特異資源以及提高育種技術(shù)水平等方面均具有重要意義[6-12]。

轉(zhuǎn)基因棉在抗蟲的同時(shí)，其農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀、纖維品質(zhì)等性狀與其受體品種存在顯著差異[13-15]。本研究在分子檢測的基礎(chǔ)上，對轉(zhuǎn)Bt基因海島棉的農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀進(jìn)行研究分析，比較轉(zhuǎn)基因棉與非轉(zhuǎn)基因棉在不同性狀上的差異，在遺傳背景不同的情況下，比較同一基因?qū)Σ煌荏w的影響，主要農(nóng)藝性狀對籽棉產(chǎn)量的影響，農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量性狀間相關(guān)分析以及在年份、地點(diǎn)、品系之間的差異，揭示外源基因Bt對海島棉農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀差異表現(xiàn)所產(chǎn)生的效應(yīng)，為后人對轉(zhuǎn)Bt基因海島棉表型性狀研究和利用提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料于2014年和2015年在北疆石河子和南疆阿克蘇16團(tuán)種植。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，行長3 m，2行區(qū)種植，重復(fù)3次，留苗密度為11 800 株·667m-2，同時(shí)試驗(yàn)用地肥力比較一致，田間管理相同，材料編號及品系名稱見表1，No.1-No.9為轉(zhuǎn)基因品系，No.10-No.12為非轉(zhuǎn)基因品系。

表1 材料名稱

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 轉(zhuǎn)Bt基因海島棉的PCR檢測 以小區(qū)試驗(yàn)中采集的棉花葉片為材料，采用CTAB法提取棉花基因組DNA，PCR擴(kuò)增體系為25 μl，擴(kuò)增程序?yàn)?4℃，5 min；94℃，30 s；57℃，30 s；72℃，1 min；72℃，10 min，共35個(gè)循環(huán)。擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)1%瓊脂糖凝膠電泳，再用溴化乙錠染色10 min，凝膠成像儀拍照。

1.2.2 轉(zhuǎn)Bt基因?qū)u棉農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量的影響 于9月中旬棉花吐絮期，每個(gè)小區(qū)選取生長一致的棉花5株，測定株高、始節(jié)高、始節(jié)數(shù)、果枝數(shù)、有效果枝數(shù)、鈴數(shù)和有效鈴數(shù)。室內(nèi)考察單鈴重和衣分等，棉花收獲期每行收棉株中部正常吐絮鈴30個(gè)。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS21.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 PCR檢測結(jié)果分析

如圖1所示，對轉(zhuǎn)基因品系No.1-No.9進(jìn)行DNA提取，PCR擴(kuò)增，以非轉(zhuǎn)基因品系No.10-No.12為陰性對照，以含有目的片段的質(zhì)粒為陽性對照，進(jìn)行1%瓊脂糖凝膠電泳檢測和拍照分析。結(jié)果可以看出，樣品均有特異性條帶，且與陽性對照質(zhì)粒條帶大小一致，均在400 bp左右，而陰性對照沒有擴(kuò)增出目的條帶。

2.2 轉(zhuǎn)基因與非轉(zhuǎn)基因之間農(nóng)藝性狀的比較

2.2.1 K222轉(zhuǎn)Bt品系農(nóng)藝性狀與對照的比較 由表2得出No.5的株高與對照相比顯著降低了11 cm，差異達(dá)顯著水平；No.5、No.1、No.4、No.6和No.2的始節(jié)高與對照差異達(dá)到顯著水平，始節(jié)高有伸長有縮短；No.7的始節(jié)數(shù)比對照高2.4 cm，差異達(dá)顯著水平；No.1和No.3的果枝數(shù)比對照高4.2 cm和5 cm，差異達(dá)顯著水平；No.5、No.1、No.4和No.3的有效果枝數(shù)與對照相比增加，差異達(dá)顯著水平，No.1、No.4和No.3的鈴數(shù)與對照相比增加，差異達(dá)顯著水平；7個(gè)轉(zhuǎn)基因品系的有效鈴數(shù)與對照差異無顯著性。由以上結(jié)果得出品系間除了有效鈴數(shù)與對照沒有差異外，其余各性狀都發(fā)生變化，有的升高，有的降低；No.5、No.1、No.4和No.3這4個(gè)品系的3～4個(gè)性狀與對照差異達(dá)顯著水平，占總數(shù)的50%。

K222轉(zhuǎn)Bt的7個(gè)品系的農(nóng)藝性狀之間差異顯著，如圖2所示，No.5的株高顯著低于No.1和No.4，No.1的株高顯著高于No.6、No.7、No.2和No.3，No.4的株高顯著高于No.6和No.7。No.6和No.7的始節(jié)高顯著高于No.2、No.3、No.4、No.1。No.6和No.7的始節(jié)數(shù)顯著高于No.2、No.3、No.4、No.1。No.2、No.4和No.5的果枝數(shù)顯著高于No.6，No.3和No.1的果枝數(shù)顯著高于No.6、No.7。No.1、No.4和No.5的有效果枝數(shù)顯著高于No.6和No.7，No.3的有效果枝數(shù)顯著高于No.1、No.6和No.7。No.4和No.5的鈴數(shù)顯著高于No.6和No.7，No.3和No.1的鈴數(shù)顯著高于No.2、No.6和No.7。No.5的有效鈴數(shù)顯著高于No.6，No.1、No.4和No.3的有效果鈴數(shù)顯著高于No.6和No.7。

注：M：分子marker；1-9：轉(zhuǎn)基因品系；10：陽性對照；11-13：陰性對照；

Note: M：DNA marker; 1-9：Transgenic plants； 10：Positive plasmid; 11-13：Non-transgenic plants

圖1 轉(zhuǎn)Bt基因品系PCR瓊脂糖凝膠電泳檢測

Fig.1 Agarose gel electrophoresis of transgenicBtPCR product

表2 轉(zhuǎn)基因品系與對照農(nóng)藝性狀比較結(jié)果

注：*代表0.05顯著水平；**代表0.01顯著水平。

Note: * 0.05 represents significant level; **0.01 represents significant level; NG represents no significant level. The same below.

2.2.2 XH25-ZKC農(nóng)藝性狀與XH25，XH30-ZKC農(nóng)藝性狀與XH30的分析比較 經(jīng)方差分析得出No.8、No.9的農(nóng)藝性狀結(jié)果與對照No.11、No.12差異無顯著性；都保持著原品系的性狀，可以說明Bt基因?qū)胧荏wNo.11和No.12，沒有改變它們的農(nóng)藝性狀。

2.3 同一基因不同受體之間農(nóng)藝性狀的比較

由表3得出，各品系之間性狀差異達(dá)到顯著水

表3 同一基因不同受體農(nóng)藝性狀差異結(jié)果

圖2 7個(gè)品系農(nóng)藝性狀差異

Fig.2 The difference of seven transgenic plants in agronomic characters

平所占比例為株高占66.67%、始節(jié)高占26.67%、始節(jié)數(shù)占20%、有效果枝數(shù)占6.67%、鈴數(shù)占26.67%，有效鈴數(shù)占6.67%，可以看出株高的差異幅度最大，始節(jié)高和鈴數(shù)次之；No.7與No.8和No.9有差異的性狀所占比例為66.67%，其次No.6為50%，其余各品系與No.8和No.9有差異的性狀所占比例為8.33%和16.67%，說明No.7和No.6的農(nóng)藝性狀與No.8和No.9差異較大；No.8的農(nóng)藝性狀與No.9差異沒有顯著性。

由圖3可以看出， No.5、No.6、No.7、No.2、No.3的株高與No.8相比極顯著降低，No.5、No.6、No.7、No.2的株高與No.9相比極顯著降低，No.3的株高與No.9相比顯著降低，No.8的株高與No.9差異無顯著水平，總體可以看出，外源基因Bt導(dǎo)入No.10、No.11和No.12不同受體中，得到No.11和No.12的株高普遍比No.10的高(71.43%)。No.8和No.9的始節(jié)高與No.6和No.7相比極顯著降低，No.8的始節(jié)數(shù)、有效果枝數(shù)和有效鈴數(shù)與No.7相比極顯著降低，No.8的鈴數(shù)與No.1和No.7相比極顯著降低和顯著升高。No.9始節(jié)數(shù)與No.6和No.7相比極顯著降低，No.9的鈴數(shù)與No.6和No.7相比顯著升高。

圖3 同一基因不同受體農(nóng)藝性狀差異

Fig.3 The difference of the same gene and different receptors in agronomic characters

2.4 產(chǎn)量性狀的分析比較

2.4.1 轉(zhuǎn)基因品系與非轉(zhuǎn)基因品系之間產(chǎn)量性狀比較 經(jīng)方差分析和多重比較，得出No.10轉(zhuǎn)Bt的7個(gè)品系的產(chǎn)量性狀與對照相比差異無顯著性。7個(gè)品系籽棉產(chǎn)量的范圍在3 099.60～6 711.84 kg·hm-2之間，最高的為No.1，最低的為No.6，籽棉產(chǎn)量較高的品系為No.3、No.5和No.4，分別為6 279.12 kg、5 025.24 kg和5 827.68 kg。No.8的籽棉產(chǎn)量與No.11之間差異無顯著水平，No.9籽棉產(chǎn)量與No.12之間差異無顯著水平。

7個(gè)品系的單鈴重的變化在2.84～3.49之間，整體變化較小，No.7的單鈴重最大，達(dá)到了3.49，最小的是No.4，為2.84，42.86%的品系的單鈴重在3.00以上，它們是No.1，No.7和No.3，它們的單鈴重分別為3.16，3.49和3.06；7個(gè)品系的衣分含量在31%～42%之間，No.5和No.4的衣分最高，達(dá)到了42%，較高的品系還有No.6，衣分達(dá)到了37%，No.7的衣分最低；子指的范圍在10.44～12.26之間，12.00以上的是No.2和No.3，分別為12.24和12.26，11.00以下的是No.6，為10.44。No.8的單鈴重、衣分和子指與No.11之間差異無顯著水平，No.9的單鈴重、衣分和子指與No.12之間差異無顯著水平。

2.4.2 同一基因不同受體之間產(chǎn)量性狀差異 通過對同一基因不同受體的9個(gè)品系產(chǎn)量性狀的方差分析和多重比較，得出僅有子指性狀在品系間差異達(dá)到顯著水平，其余性狀差異均無顯著性。由圖4可以看出，受體為K222的轉(zhuǎn)基因品系No.6的子指與受體為XH25的轉(zhuǎn)基因品系No.8和受體為XH30的轉(zhuǎn)基因品系No.9相比顯著降低。

2.5 轉(zhuǎn)基因品系農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量相關(guān)分析

轉(zhuǎn)基因品系各性狀相關(guān)分析結(jié)果如表4，(1) 株高與果枝數(shù)、有效果枝數(shù)、鈴數(shù)、有效鈴數(shù)、單鈴重、子指和籽棉產(chǎn)量呈正相關(guān)，與籽棉產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，與始節(jié)高、始節(jié)數(shù)、衣分呈不顯著負(fù)相關(guān)，可見增加株高會引起籽棉產(chǎn)量顯著增加；(2) 始節(jié)高與果枝數(shù)、有效果枝數(shù)、鈴數(shù)、有效鈴數(shù)、衣分、子指、籽棉產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，與果枝數(shù)、有效果枝數(shù)、有效鈴數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，與鈴數(shù)、籽棉產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)，與始節(jié)數(shù)、單鈴重呈正相關(guān)，與始節(jié)數(shù)呈極顯著正相關(guān)，可見始節(jié)高的增加會引起始節(jié)數(shù)和單鈴重增加，其余性狀都會隨始節(jié)高增加而降低；(3) 除了單鈴重與始節(jié)數(shù)呈正相關(guān)以外，其余性狀都與始節(jié)數(shù)呈負(fù)相關(guān)，其中果枝數(shù)、有效果枝數(shù)、鈴數(shù)、有效鈴數(shù)與始節(jié)數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，與籽棉產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)；(4) 果枝數(shù)與有效果枝數(shù)、鈴數(shù)、有效鈴數(shù)、單鈴重、子指、籽棉產(chǎn)量呈正相關(guān)，與有效果枝數(shù)、鈴數(shù)、有效鈴數(shù)、籽棉產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，與子指呈顯著正相關(guān)，與衣分呈負(fù)相關(guān)，可見果枝數(shù)的增加會引起有效果枝數(shù)、鈴數(shù)、有效鈴數(shù)、子指和籽棉產(chǎn)量的增加；(5) 有效果枝數(shù)與鈴數(shù)、有效鈴數(shù)、衣分、子指、籽棉產(chǎn)量呈正相關(guān)，與鈴數(shù)、有效鈴數(shù)、籽棉產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，與單鈴重呈負(fù)相關(guān)；(6) 鈴數(shù)與有效鈴數(shù)、衣分、子指、籽棉產(chǎn)量呈正相關(guān)，與有效鈴數(shù)、籽棉產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，與單鈴重呈負(fù)相關(guān)；(7) 有效鈴數(shù)與衣分、子指、籽棉產(chǎn)量呈正相關(guān)，與籽棉產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，說明增加有效鈴數(shù)會提高籽棉產(chǎn)量；(8) 單鈴重與衣分、籽棉產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，與子指呈正相關(guān)，衣分與子指呈負(fù)相關(guān)，與籽棉產(chǎn)量呈正相關(guān)，子指與籽棉產(chǎn)量呈正相關(guān)。

圖4 同一基因不同受體間產(chǎn)量性狀差異

Fig.4 The difference of the same gene and different receptors in yield characters

2.6 不同年份、地點(diǎn)和品系之間農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量性狀差異比較

通過對兩年(2014年和2015年)，兩點(diǎn)(北疆和南疆)的農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量性狀差異比較得出(表5)，轉(zhuǎn)Bt基因海島棉的農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀在3個(gè)主效應(yīng)(年份、地點(diǎn)和時(shí)間)以及3個(gè)兩兩互作效應(yīng)(地點(diǎn)×品系、年份×品系和年份×地點(diǎn))之間都有顯著差異。(1) 年份間(2014年和2015年)除去株高、單鈴重和子指沒有顯著差異，其他性狀都有顯著差異，地點(diǎn)間(北疆和南疆)有效果枝數(shù)、鈴數(shù)、有效鈴數(shù)、衣分和籽棉產(chǎn)量有顯著差異，其它性狀沒有顯著差異，品系間轉(zhuǎn)基因與非轉(zhuǎn)基因品系之間僅有單鈴重和籽棉產(chǎn)量有顯著差異，其它性狀都無顯著差異，農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀在3個(gè)主效應(yīng)之間的顯著差異都是不同的，在3個(gè)主效應(yīng)里，籽棉產(chǎn)量一直都是有顯著差異的，說明年份、地點(diǎn)和品系能夠影響籽棉產(chǎn)量的變化；(2) 地點(diǎn)×品系的互作效應(yīng)只有株高和始節(jié)高這兩個(gè)性狀有顯著差異，其它性狀都無顯著差異，年份×品系的互作效應(yīng)在株高、始節(jié)高和始節(jié)數(shù)這三個(gè)性狀上有顯著差異，其它性狀都無顯著差異，年份×地點(diǎn)的互作效應(yīng)在始節(jié)高、鈴數(shù)、有效鈴數(shù)和衣分這四個(gè)性狀有顯著差異，其它性狀都無顯著差異，在兩兩互作效應(yīng)上，始節(jié)高一直都是有顯著差異的；(3) 在年份×地點(diǎn)×品系的互作效應(yīng)中各個(gè)性狀差異都不顯著。

表4 農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量性狀相關(guān)分析

表5 年份、地點(diǎn)和品系之間農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀差異

續(xù)表5

源Origin因變量DependentvariableⅢ型平方和SquaressumofⅢDf均方MeansquareFSig.地點(diǎn)Areas品系Varieties地點(diǎn)×品系A(chǔ)rea×Varieties年份×品系Year×Varieties株高Plantheight/cm144.4531144.4531.3730.242始節(jié)高Startheight/cm24.384124.3840.8290.364始節(jié)數(shù)Initialsegmentnumber0.58410.5840.5070.477果枝數(shù)Bollstemnumber23.835123.8352.6590.104有效果枝數(shù)Numberofeffectivebranches57.8157.88.2230.005**鈴數(shù)Bollnumber154.0131154.01311.6580.001**有效鈴數(shù)Numberofeffectiveboll316.6751316.67530.1520.000**單鈴重Singlebollweight0.16810.1680.3970.530衣分Ginningoutturn5520.90915520.909838.3090.000**子指Seedindex/g0.08810.0880.1530.696籽棉產(chǎn)量Yield/(kg·hm-2)57604306.3815760430626.6980.000**株高Plantheight/cm93.528193.5280.8890.347始節(jié)高Startheight/cm13.475113.4750.4580.499始節(jié)數(shù)Initialsegmentnumber0.33410.3340.290.591果枝數(shù)Bollstemnumber14.168114.1681.580.210有效果枝數(shù)Numberofeffectivebranches15.606115.6062.220.138鈴數(shù)Bollnumber26.068126.0681.9730.161有效鈴數(shù)Numberofeffectiveboll5.08415.0840.4840.487單鈴重Singlebollweight1.66911.6693.9530.049*衣分Ginningoutturn0.01610.0160.0020.960子指Seedindex/g1.30111.3012.2640.135籽棉產(chǎn)量Yield/(kg·hm-2)8426473.866184264743.9050.050*株高Plantheight/cm569.7781569.7785.4160.021*始節(jié)高Startheight/cm191.6841191.6846.5140.011*始節(jié)數(shù)Initialsegmentnumber0.110.10.0870.768果枝數(shù)Bollstemnumber13.068113.0681.4580.229有效果枝數(shù)Numberofeffectivebranches16.2116.22.3050.130鈴數(shù)Bollnumber17.112117.1121.2950.256有效鈴數(shù)Numberofeffectiveboll6.70916.7090.6390.425單鈴重Singlebollweight1.63411.6343.8710.051衣分Ginningoutturn0.10910.1090.0170.898子指Seedindex/g0.26710.2670.4640.497籽棉產(chǎn)量Yield/(kg·hm-2)7978221.507179782223.6980.057株高Plantheight/cm2548.15312548.15324.220.000**始節(jié)高Startheight/cm211.7921211.7927.1980.008**始節(jié)數(shù)Initialsegmentnumber8.55918.5597.4320.007**果枝數(shù)Bollstemnumber9.56819.5681.0670.303有效果枝數(shù)Numberofeffectivebranches26.45126.453.7630.054鈴數(shù)Bollnumber1.01311.0130.0770.782有效鈴數(shù)Numberofeffectiveboll8.55918.5590.8150.368單鈴重Singlebollweight0.34310.3430.8120.369衣分Ginningoutturn0.06910.0690.010.919子指Seedindex/g0.16710.1670.290.591籽棉產(chǎn)量Yield/(kg·hm-2)49744.804149744.80.0230.880

續(xù)表5

源Origin因變量DependentvariableⅢ型平方和SquaressumofⅢDf均方MeansquareFSig.年份×地點(diǎn)Year×Area年份×地點(diǎn)×品系Year×Area×Varieties誤差Error總計(jì)Sum株高Plantheight/cm324.6841324.6843.0860.080始節(jié)高Startheight/cm192.7171192.7176.550.011*始節(jié)數(shù)Initialsegmentnumber0.25310.2530.220.640果枝數(shù)Bollstemnumber15.901115.9011.7740.184有效果枝數(shù)Numberofeffectivebranches15.022115.0222.1370.145鈴數(shù)Bollnumber58.368158.3684.4180.037*有效鈴數(shù)Numberofeffectiveboll45.25145.254.3090.039*單鈴重Singlebollweight0.02110.0210.050.823衣分Ginningoutturn5545.86915545.869842.0990.000**子指Seedindex/g0.04810.0480.0830.773籽棉產(chǎn)量Yield/(kg·hm-2)7289957.712172899583.3790.068株高Plantheight/cm349.3091349.3093.320.070始節(jié)高Startheight/cm50.934150.9341.7310.190始節(jié)數(shù)Initialsegmentnumber0.00310.0030.0030.958果枝數(shù)Bollstemnumber0.00110.0010.0000.990有效果枝數(shù)Numberofeffectivebranches0.08910.0890.0130.911鈴數(shù)Bollnumber11.001111.0010.8330.362有效鈴數(shù)Numberofeffectiveboll1.7511.750.1670.683單鈴重Singlebollweight0.41610.4160.9860.322衣分Ginningoutturn0.07610.0760.0120.915子指Seedindex/g0.02610.0260.0460.831籽棉產(chǎn)量Yield/(kg·hm-2)4543183.268145431832.1060.149株高Plantheight/cm24408.578232105.209始節(jié)高Startheight/cm6826.47823229.424始節(jié)數(shù)Initialsegmentnumber267.1672321.152果枝數(shù)Bollstemnumber2079.9442328.965有效果枝數(shù)Numberofeffectivebranches1630.7222327.029鈴數(shù)Bollnumber3064.82223213.21有效鈴數(shù)Numberofeffectiveboll2436.57823210.502單鈴重Singlebollweight57.4021360.422衣分Ginningoutturn895.6641366.586子指Seedindex/g78.171360.575籽棉產(chǎn)量Yield/(kg·hm-2)2.934E81362157656株高Plantheight/cm1397069.25240始節(jié)高Startheight/cm46256.75240始節(jié)數(shù)Initialsegmentnumber2400.75240果枝數(shù)Bollstemnumber28772.5240有效果枝數(shù)Numberofeffectivebranches19222.5240鈴數(shù)Bollnumber28080240有效鈴數(shù)Numberofeffectiveboll22327.25240單鈴重Singlebollweight1531.572144衣分Ginningoutturn31009.424144子指Seedindex/g19450.31144籽棉產(chǎn)量Yield/(kg·hm-2)3.757E9144

3 討論與結(jié)論

3.1 轉(zhuǎn)Bt基因海島棉農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀的變化

外源基因的導(dǎo)入對海島棉農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀有著不同程度的影響，本試驗(yàn)得出，14.29%轉(zhuǎn)基因品系的株高、57.14%轉(zhuǎn)基因品系的始節(jié)高與對照相比顯著降低，28.57%轉(zhuǎn)基因品系的始節(jié)高、14.29%轉(zhuǎn)基因品系的始節(jié)數(shù)、28.57%轉(zhuǎn)基因品系的果枝數(shù)、57.14%轉(zhuǎn)基因品系的有效果枝數(shù)和42.86%轉(zhuǎn)基因品系的鈴數(shù)與對照相比顯著增加，產(chǎn)量性狀與對照差異無顯著性。劉芳等[16]對轉(zhuǎn)基因材料農(nóng)藝性狀分析得出，同一轉(zhuǎn)基因品種(品系)的高代材料性狀間存在廣泛的分離和遺傳變異，這與本試驗(yàn)結(jié)果相吻合。劉劍光等[17]研究Bt基因?qū)γ藁ㄐ螒B(tài)性狀的影響，得出GK-12的株高明顯低于泗棉3號，劉慧君等[18]研究GO基因?qū)雽γ藁ㄞr(nóng)藝性狀的影響，得出轉(zhuǎn)基因棉株高極顯著低于受體和顯著低于對照，這與本試驗(yàn)得到的轉(zhuǎn)基因品系株高顯著降低一致，原因可能是外源基因在受體中表達(dá)消耗光合產(chǎn)物的積累和礦物質(zhì)營養(yǎng)，使?fàn)I養(yǎng)器官生長減慢，株型逐漸矮化。錢進(jìn)等[19]對轉(zhuǎn)MvNHX1基因棉花抗旱性研究和品系變異分析得出轉(zhuǎn)基因品系在有效果枝數(shù)、單鈴重和衣分上明顯高于對照，這與本試驗(yàn)結(jié)果一致。在試驗(yàn)中也出現(xiàn)轉(zhuǎn)基因品系農(nóng)藝性狀與對照相比無顯著變化，比如No.8 和No.9，Bt基因的導(dǎo)入沒有改變它們的農(nóng)藝性狀，與原品系保持一致，可能與連續(xù)種植幾代后的基因沉默現(xiàn)象[20]、體細(xì)胞無系性變異有關(guān)[21-22]，有些品系的農(nóng)藝性狀與對照相比有顯著和極顯著變化，這些都還可能與Bt基因插入的位點(diǎn)是隨機(jī)的，插入的某些位點(diǎn)對某些性狀基因表達(dá)產(chǎn)生了正面和負(fù)面的影響有關(guān)[23]。轉(zhuǎn)基因農(nóng)藝性狀發(fā)生的變異越多，出現(xiàn)的有利性狀幾率就越大，可用于改良現(xiàn)有的品種和根據(jù)育種目標(biāo)選擇優(yōu)良品種[24-25]。

3.2 Bt基因?qū)雽Σ煌荏w農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀的影響

同一基因不同受體間性狀差異多數(shù)達(dá)到顯著水平，當(dāng)遺傳背景不同時(shí)，相同基因的插入會對受體的表型產(chǎn)生不同的影響，比如Bt基因?qū)隢o.10、No.11和No.12受體中，在各品系之間株高變異的數(shù)目和范圍是最多和最廣泛的，始節(jié)高和鈴數(shù)次之，有效果枝數(shù)和有效鈴數(shù)最少；不同受體間轉(zhuǎn)基因品系差異顯著性有相同也有不同，比如No.5的株高與No.8和No.9差異都達(dá)到極顯著水平，No.1的鈴數(shù)與No.8差異都達(dá)到極顯著水平，與No.9差異無顯著性，No.8的性狀與No.9差異沒有顯著性；不同受體間轉(zhuǎn)基因植株的性狀差異數(shù)目所占比例也不相同，比如No.7與No.8和No.9性狀差異比例為66.67%，No.6與No.8和No.9性狀差異比例為為50%，其余品系與No.8和No.9性狀差異比例僅為8.33%和16.67%，說明No.7和No.6的農(nóng)藝性狀與No.8和No.9差異較大。對于這些性狀差異數(shù)目出現(xiàn)多的，性狀變異廣泛的材料，我們難以直接利用，但可以加以研究和通過常規(guī)育種手段改良[26-29]，篩選出性狀優(yōu)良的品系，為育種提供基礎(chǔ)。

3.3 轉(zhuǎn)基因品系農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的影響

棉花作為一種重要的經(jīng)濟(jì)作物，其使用價(jià)值及商品價(jià)值都是其他作物不可替代，無論導(dǎo)入何種基因，都是為其高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效等服務(wù)，都是改良其不足，發(fā)揮更大價(jià)值。沒有高產(chǎn)的作物，即使品質(zhì)再好都是不可選育的，所以研究農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的相關(guān)性對新品種選育有重要的指導(dǎo)意義。本研究中株高、果枝數(shù)、有效果枝數(shù)、鈴數(shù)、有效鈴數(shù)與籽棉產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，與劉昌文得到的株高、鈴數(shù)與產(chǎn)量呈正相關(guān)一致[30]；始節(jié)高與始節(jié)數(shù)與籽棉產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)，根據(jù)農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性，可人為調(diào)控棉花的生長，減少田間管理的盲目性。

3.4 兩年和兩點(diǎn)間農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀的變化

年份、地點(diǎn)、品系、地點(diǎn)×品系的互作效應(yīng)、年份×品系的互作效應(yīng)和年份×地點(diǎn)的互作效應(yīng)之間農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量性狀有不同程度的差異，不同年份和不同地點(diǎn)之間氣候差異較大，比如溫度，溫度變化會影響棉花的生理活性，一些性狀表達(dá)所需能量相對不足，生理代謝受到影響，表型發(fā)生變化[31-32]。本研究可以為今后海島棉田間表型性狀研究提供參考依據(jù)。

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Effects of introducingBtgene on agronomic characters and yield characters ofGossypiumbarbadenseL.

JIA Li-li, WU Peng-hao, LI Juan, WANG Zhi-xing, CHEN Quan-jia,WANG Xi-dong, QU Yan-ying

(XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi,Xingjiang830052,China)

The agronomic and yield characters of nine strains ofGossypiumbarbadenseL., in whichBtgene was detected by PCR, were studied. The results showed that agronomic characters and yield characters were impacted to different extent.(1) When K222 was the recipient, the difference in plant height, start high, initial segment number, number of effective branches, boll number and number of effective bolls got to excellent significant level (P<0.01). When XH25 and XH30 were recipients, there was no difference between transgenic and non-transgenic; (2) The difference in plant height, start high, initial segment number and boll number between the nine strains got to excellent significant level (P<0.01). Difference in number of effective branches and number of effective boll arrived at significant level (P<0.05); (3) There was no significant difference between transgenic and non-transgenic in yield characters; (4) Plant height, start high, initial segment number, boll stem number, number of effective branches, boll number and number of effective boll were significantly related to yield; (5) The difference between two years (2014 and 2015) and two areas(the northern of Xinjiang and the southern of Xinjiang) got to significant level in agronomic characters and yield characters.

transgenic;Btgene;GossypiumbarbadenseL.; agronomic characters; yield characters; significant level

1000-7601(2017)02-0103-11

10.7606/j.issn.1000-7601.2017.02.17

2016-01-01基金項(xiàng)目：轉(zhuǎn)基因長絨棉新品種培育(2014ZX08005-005-009)

賈莉莉(1991—)，新疆人，研究生，研究方向棉花分子育種。 E-mail：595851794@qq.com。

王希東，碩士生導(dǎo)師，E-mail：372257510@qq.com。 曲延英，博士生導(dǎo)師，主要從事作物遺傳育種。 E-mail:xjyyq5322@126.com。

S331

A