董承光，周小鳳，馬曉梅，王 娟，韓柏岳，王 新，田 琴，李保成*

(1.新疆農(nóng)墾科學(xué)院棉花研究所，新疆 石河子 832000； 2.山西省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，山西 太原 030002)

【研究意義】棉花芽黃性狀是一種葉片表現(xiàn)出葉綠素缺乏的黃色突變性狀，尤其在苗期表現(xiàn)明顯、穩(wěn)定且容易辨別，是理想的標(biāo)記性狀[1]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】已有研究表明，芽黃性狀遺傳方式簡單，大多受一對(duì)隱性基因控制[2]。因此芽黃性狀可作為優(yōu)異基因資源應(yīng)用于棉花種質(zhì)創(chuàng)新及雜種優(yōu)勢(shì)的研究[3-4]。首先，芽黃性狀可直接用于棉花雜種優(yōu)勢(shì)研究，芽黃品系與常規(guī)品種之間雜交，F(xiàn)1具有明顯雜種優(yōu)勢(shì)，雜種優(yōu)勢(shì)利用潛力較大[5-7]；另外，芽黃還可作為指示性狀用于棉花不育系及恢復(fù)系等三系雜交棉的選育應(yīng)用[8]。配合力是雜種優(yōu)勢(shì)利用和親本選配的重要參考指標(biāo)[9]。在棉花雜種優(yōu)勢(shì)利用中，選擇優(yōu)異親本材料，評(píng)價(jià)親本材料的配合力對(duì)雜交棉選育具有重要的意義[10-11]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】本研究以課題組發(fā)現(xiàn)和選育的4個(gè)芽黃突變材料71-7、62-17、115-23、53-39為研究對(duì)象，與4個(gè)常規(guī)優(yōu)良品系進(jìn)行雜交，采用不完全雙列雜交設(shè)計(jì)(NCⅡ)，分析F1代產(chǎn)量和纖維品質(zhì)性狀的雜種優(yōu)勢(shì)和配合力?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究以期為今后利用這些芽黃材料提供理論依據(jù)，并為新疆高效雜交棉品種選育提供新的育種途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與田間試驗(yàn)

按照不完全雙列雜交的要求，分別以71-7、62-17、115-23、53-39 4個(gè)芽黃材料為母本，以石大棉268、XNY16-1、金墾1763、魯早452 4個(gè)優(yōu)良品系為父本，2018年配制16個(gè)組合(表1)，獲得F1種子，2019年，將16個(gè)組合的F1種子種植于新疆農(nóng)墾科學(xué)院棉花研究所試驗(yàn)基地，試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3次，行長8.8 m，寬窄行66 cm+10 cm，6行區(qū)，株距10 cm。對(duì)照品種為新陸早61號(hào)，各材料人工點(diǎn)播，膜下滴管栽培，以當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)方法進(jìn)行田間管理。

1.2 性狀調(diào)查及數(shù)據(jù)處理

在棉花吐絮后期每小區(qū)收中部20鈴，室內(nèi)扎花考種單鈴重、衣分、衣指、籽指；考種結(jié)束后，分別取每個(gè)材料的皮棉10～15 g檢測棉花纖維品質(zhì)，包括：纖維長度、比強(qiáng)度、麥克隆值、整齊度、伸長率；各性狀調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)參考棉花種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[12]，纖維品質(zhì)檢測在農(nóng)業(yè)部西北內(nèi)陸區(qū)棉花生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室纖維檢測室印度普瑞美HFT9000纖維檢測儀上進(jìn)行；數(shù)據(jù)分析采用EXCEL及DPS軟件進(jìn)行分析，其中競爭優(yōu)勢(shì)=(F1-CK)/CK×100 %。

2 結(jié)果與分析

2.1 各雜交組合的競爭優(yōu)勢(shì)分析

以新陸早61號(hào)為對(duì)照，分析4個(gè)芽黃突變體和常規(guī)棉品種間16個(gè)組合雜種一代的競爭優(yōu)勢(shì)，如表2所示，衣分、單鈴重、衣指和籽指4個(gè)主要產(chǎn)量性狀的平均競爭優(yōu)勢(shì)均為正值，分別為0.96 %、4.98 %、11.78 %和10.78 %；而纖維長度、纖維比強(qiáng)度、馬克隆值、整齊度及伸長率等5個(gè)纖維品質(zhì)性狀中，只有馬克隆值的平均競爭優(yōu)勢(shì)為正值，為2.95 %，其它4個(gè)性狀的平均競爭優(yōu)勢(shì)則表現(xiàn)為負(fù)值。就各性狀的優(yōu)勢(shì)組合率而言，4個(gè)產(chǎn)量性狀的優(yōu)勢(shì)組合率都達(dá)到75 %以上，其中衣指性狀的16個(gè)組合全部表現(xiàn)為正向競爭優(yōu)勢(shì)，而5個(gè)纖維品質(zhì)性狀的優(yōu)勢(shì)組合率較低，尤其纖維比強(qiáng)度性狀16個(gè)組合全部表現(xiàn)為負(fù)向競爭優(yōu)勢(shì)。

2.2 各性狀方差分析和配合力方差分析

由表3可以看出，9個(gè)性狀中除整齊度在16個(gè)F1組合基因型間表現(xiàn)差異不顯著外，其它8個(gè)性狀的表現(xiàn)均為顯著或極顯著水平，說明這些性狀的變異主要受核基因控制，并可進(jìn)行進(jìn)一步的配合力分析。衣分、單鈴重、衣指、籽指和伸長率等5個(gè)性狀的特殊配合力方差均不顯著，而一般配合力方差達(dá)顯著或極顯著水平，說明這5個(gè)性狀可能主要受加性基因效應(yīng)控制；纖維長度性狀同時(shí)具有極顯著的母本一般配合力方差和顯著的組合間特殊配合力方差，說明該性狀可能主要受母本的加性基因效應(yīng)控制，而且基因的非加性效應(yīng)作用也明顯存在。

表1 各雜交組合親本來源

表2 各組合 F1代產(chǎn)量及纖維品質(zhì)性狀的競爭優(yōu)勢(shì)

表3 各性狀的配合力方差分析結(jié)果

2.3 親本的一般配合力分析

一般配合力是指某一親本品種和其他若干品種雜交后，雜交后代在某個(gè)數(shù)量性狀上表現(xiàn)的平均值。它反映了親本品種把性狀傳遞給后代群體的能力，可以在品種之間進(jìn)行比較，以選擇最佳的雜交親本。一般來說，衣分、單鈴重、衣指、子指、纖維長度、比強(qiáng)度等性狀的一般配合力越高越好，而馬克隆值性狀的一般配合力越低越好。本研究對(duì)8個(gè)親本的一般配合力進(jìn)行了分析，從表4可以看出，一般配合力在同一親本的不同性狀間和同一性狀的不同親本間效應(yīng)大小各不相同。在母本中，芽黃材料53-39表現(xiàn)較好，馬克隆值一般配合力表現(xiàn)為負(fù)值，其它8個(gè)性狀的一般配合力全部表現(xiàn)為正值，說明其在所有9個(gè)性狀上具有正向加性基因效應(yīng)，其次為62-17材料，9個(gè)性狀中有5個(gè)性狀(單鈴重、衣指、纖維長度、纖維比強(qiáng)度和馬克隆值)表現(xiàn)出正向效應(yīng)，再次為71-7和115-23，分別只有1個(gè)性狀表現(xiàn)出正向效應(yīng)；在父本中，XNY16-1表現(xiàn)較好，9個(gè)性狀中有6個(gè)性狀(衣分、單鈴重、纖維長度、纖維比強(qiáng)度、馬克隆值、整齊度)表現(xiàn)出正向效應(yīng)，其次為石大棉268 和魯早452，分別有5個(gè)性狀表現(xiàn)出正向效應(yīng)，再次為金墾1763，有3個(gè)性狀表現(xiàn)為正向效應(yīng)。綜合來說，53-39和XNY16-1 2個(gè)材料是良好的雜交親本材料，可作為骨干親本用于后續(xù)的雜交育種研究。

表4 各親本產(chǎn)量品質(zhì)性狀一般配合力的相對(duì)效應(yīng)值

2.4 雜交組合的特殊配合力分析

特殊配合力反映了特定親本組合產(chǎn)生雜種優(yōu)勢(shì)的潛在能力，依據(jù)此可以選配最佳的組合。由表5可以看出，本研究所組配的16個(gè)雜交組合特殊配合力在不同性狀上效應(yīng)表現(xiàn)各不相同。結(jié)合當(dāng)前新疆棉花育種實(shí)際，衣分、纖維長度、纖維比強(qiáng)度為重要育種目標(biāo)性狀，因此理想的雜交組合應(yīng)在上述性狀表現(xiàn)上具有較高的特殊配合力，就衣分的特殊配合力而言，組合K15(53-39×金墾1763)、K1(71-7×石大棉268)、K2(71-7×XNY16-1)表現(xiàn)較好；就纖維長度的特殊配合力而言，表現(xiàn)較好的組合有K3(71-7×金墾1763)、K5(62-17×石大棉268)、K4(71-7×魯早452)；就纖維比強(qiáng)度而言，組合K10(115-23×XNY16-1)、K15(53-39×金墾1763)、K5(62-17×石大棉268)表現(xiàn)較好。

表5 各組合特殊配合力效應(yīng)值

表6 各組合的總配合力效應(yīng)

2.5 各性狀的總配合力效應(yīng)值分析

將父本的一般配合力、母本的一般配合力以及它們配制的雜交組合的特殊配合力效應(yīng)值按照簡單的線性關(guān)系相加之和便是總配合力效應(yīng)，它可以更好的判斷雜交組合的優(yōu)劣，對(duì)棉花雜交育種具有很好的指導(dǎo)意義。由表6可知，組合K5(62-17×石大棉268)，K13(53-39×石大棉268)，K14(53-39×XNY16-1)，K15(53-39×金墾1763)，K16(53-39×魯早452)的總配合力效應(yīng)在大部分性狀上表現(xiàn)為正向效應(yīng)，組合綜合表現(xiàn)良好。

3 討 論

芽黃性狀在棉花雜種優(yōu)勢(shì)研究中具有重要的利用價(jià)值，前人對(duì)芽黃材料的雜種優(yōu)勢(shì)利用研究表明，陸地棉芽黃品系與常規(guī)品種雜交，其F1具有明顯的雜種優(yōu)勢(shì)，雜種后代的利用潛力較大[6-7]，王學(xué)德等[5]以芽黃品系配制的雜交組合表明，其F1代產(chǎn)量性狀優(yōu)勢(shì)最大，產(chǎn)量構(gòu)成因素和早熟性次之，纖維品質(zhì)性狀也存在優(yōu)勢(shì)。本研究以課題組發(fā)現(xiàn)和選育的4個(gè)芽黃突變材料為母本，以4個(gè)常規(guī)優(yōu)良品系為父本配制了16個(gè)組合，結(jié)果表明利用芽黃突變材料進(jìn)行F1代雜種優(yōu)勢(shì)利用，可以提高棉花產(chǎn)量，尤其衣指和籽指的增加。然而從纖維品質(zhì)性狀的競爭優(yōu)勢(shì)看，尤其纖維長度和纖維比強(qiáng)度2個(gè)主要育種目標(biāo)，大部分組合表現(xiàn)出負(fù)向競爭優(yōu)勢(shì)，優(yōu)勢(shì)組合率較低，進(jìn)一步反映出產(chǎn)量和品質(zhì)性狀的負(fù)相關(guān)性[13-14]。

配合力分析可用以評(píng)價(jià)一個(gè)親本材料在雜種優(yōu)勢(shì)利用或雜交育種中的利用價(jià)值。本研究發(fā)現(xiàn)一般配合力在同一親本的不同性狀間和同一性狀的不同親本間效應(yīng)大小各不相同，與前人研究結(jié)果較為一致[15]。本研究8個(gè)親本材料中，芽黃材料53-39在所有9個(gè)性狀上一般配合力均表現(xiàn)為正向加性基因效應(yīng)，而且由其所配制的4個(gè)組合其總配合力效應(yīng)在大部分性狀上表現(xiàn)為正向效應(yīng)，組合綜合表現(xiàn)良好。說明該芽黃材料可以作為重要親本材料應(yīng)用于后續(xù)的雜交育種研究。另外，通過對(duì)雙親和雜交組合各性狀的一般配合力和特殊配合力分析發(fā)現(xiàn)，雙親一般配合力和組合特殊配合力之間沒有必然的相關(guān)關(guān)系，親本一般配合力高的性狀，組合特殊配合力不一定高，反之亦然。因此，在棉花育種實(shí)踐中，要得到強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合，應(yīng)均衡考慮一般配合力及特殊配合力。本研究結(jié)果中，從綜合性狀來看，K5、K13、K14、K15和K16等組合具有較大利用潛力。

4 結(jié) 論

利用芽黃突變材料進(jìn)行F1代雜種優(yōu)勢(shì)利用，其產(chǎn)量相關(guān)性狀雜種優(yōu)勢(shì)明顯；芽黃材料53-39各性狀的一般配合力較好，且與其組配的雜交組合綜合表現(xiàn)優(yōu)良，可作為優(yōu)良的雜交親本材料進(jìn)行后續(xù)的雜交棉育種研究；組合K5、K13、K14、K15和K16等5個(gè)組合具有較高的總配合力效應(yīng)，組合綜合表現(xiàn)良好，可進(jìn)一步應(yīng)用于雜交棉強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合選育研究。