摘要：為探究新疆棉區(qū)審定早熟棉品種的農(nóng)藝性狀及纖維品質(zhì)特點(diǎn)，對(duì)2017-2022年新疆維吾爾自治區(qū)審定的33個(gè)早熟棉品種的產(chǎn)量、纖維品質(zhì)、早熟性及抗病性等相關(guān)農(nóng)藝性狀的特點(diǎn)及演變趨勢(shì)進(jìn)行了分析，采用聚類分析對(duì)品種類型進(jìn)行了劃分。結(jié)果表明，皮棉產(chǎn)量、衣分、纖維上半部平均長(zhǎng)度、斷裂比強(qiáng)度、生育期、霜前花率呈現(xiàn)較為明顯的上升趨勢(shì)；平均皮棉產(chǎn)量為142.6kg/667m2，鈴重為5.76g，衣分為42.73%，生育期121.3d，霜前花率96.55%，纖維上半部平均長(zhǎng)度為30.58mm，斷裂比強(qiáng)度31.51cN/tex，馬克隆值4.4，27個(gè)品種達(dá)到II型；皮棉產(chǎn)量、籽指、枯萎病指數(shù)及黃萎病指數(shù)變異系數(shù)較大，具有較大的改良空間；聚類分析將33個(gè)品種劃分成3類，類群Ⅰ包含4個(gè)品種，該類群的突出特點(diǎn)是黃萎病指數(shù)較高，說(shuō)明黃萎病抗性較差；類群Ⅱ包含23個(gè)品種，該類群中大部分品種的黃萎病指數(shù)較低，說(shuō)明黃萎病抗性較好；類群Ⅲ包含6個(gè)品種，具有高產(chǎn)的特點(diǎn)，平均皮棉產(chǎn)量為160.0kg/667m2。以上結(jié)果可為“十四五”新疆棉區(qū)早熟棉花新品種的選育提供參考。

關(guān)鍵詞：新疆；早熟棉；審定品種；農(nóng)藝性狀；纖維品質(zhì)；聚類分析；相關(guān)性分析

Analysis on Main Agronomic Traits of Early Maturing Cotton Varieties Approved by Xinjiang Uygur Autonomous Region from 2017 to 2022

QIAN Guanyun FANG Jian YU Ren JIANG Hui

（1Xinjiang Tianye（Group）Co.，Ltd.，Shihezi 832000，Xinjiang；2Xinjiang Jinbo Seed Industry Co.，Ltd.，Shuanghe 833408，Xinjiang；3Shandong Academy of Agricultural Sciences，Jinan 250100）

西北內(nèi)陸棉區(qū)是目前我國(guó)最大的棉花產(chǎn)區(qū)，新疆維吾爾自治區(qū)是我國(guó)最大的植棉省份。國(guó)家統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站（www.stats.gov.cn）顯示，新疆近幾年棉花種植面積約占全國(guó)總面積的85%，產(chǎn)量約占全國(guó)總產(chǎn)量的90%，是我國(guó)最重要的優(yōu)質(zhì)商品棉生產(chǎn)基地。新疆植棉區(qū)域可分為南疆和北疆，南疆平均氣溫明顯高于北疆，大于10℃活動(dòng)積溫為4100～4300℃，無(wú)霜期160～170d，適合種植生育期相對(duì)較長(zhǎng)的早中熟品種；北疆棉區(qū)氣候獨(dú)特，春季氣溫回升慢，秋季降溫快，大于10℃活動(dòng)積溫為3600～4100℃，無(wú)霜期短，約為140～150d，這對(duì)該區(qū)域棉花品種的早熟性提出了更高的要求[1]。

19世紀(jì)50年代以來(lái)，新疆棉花品種通過(guò)引進(jìn)、自育完成了5次品種改良和更替，衣分、單株鈴數(shù)、鈴重等產(chǎn)量性狀及纖維品質(zhì)性狀均呈增加趨勢(shì)，為新疆棉區(qū)棉花產(chǎn)量及品質(zhì)的不斷提升奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[2]。通過(guò)對(duì)階段審定的棉花品種的主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行分析，可以及時(shí)了解品種育種性狀的總體走勢(shì)，為新品種選育提供參考?？捉艿萚3]對(duì)2006-2013年間新疆審定的早中熟棉花品種的纖維品質(zhì)性狀進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)纖維上半部平均長(zhǎng)度、纖維整齊度和斷裂比強(qiáng)度均下降，纖維品質(zhì)總體呈下降趨勢(shì)。阿里甫·艾爾西等[4]、田景山等[5]、鄭子漂等[6]對(duì)2015-2018年間新疆審定的早中熟棉花品種主要農(nóng)藝性狀及纖維品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)纖維長(zhǎng)度、纖維整齊度、比強(qiáng)度、馬克隆值、品級(jí)均有所提升。馮勝利等[7]對(duì)2011-2020年新疆早中熟棉花品種的主要農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及品質(zhì)性狀的演變進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)10年間新疆早中熟棉花品種的生育期縮短，株高維持在75cm左右，單產(chǎn)提高，馬克隆值適中，纖維品質(zhì)總體提升，滿足了機(jī)采棉對(duì)棉花品種特性的要求。20世紀(jì)70年代至今，新疆自育的新陸早系列及后繼棉花品種為北疆棉區(qū)棉花生產(chǎn)提供了重要保障。“九五”期間選育的新陸早5號(hào)、新陸早6號(hào)等品種在單產(chǎn)和品質(zhì)方面有很大提升，實(shí)現(xiàn)了新疆早熟棉品種的更替；“十五”期間審定的12個(gè)棉花品種豐產(chǎn)性較好，但適應(yīng)性及抗性方面沒(méi)有明顯提升[8]。相吉山等[9-10]分析了41個(gè)新陸早系列品種（新陸早1～42號(hào)）8個(gè)主要性狀的演化，發(fā)現(xiàn)生育期、籽指、斷裂比強(qiáng)度和馬克隆值保持平穩(wěn)趨勢(shì)，而單鈴重、皮棉產(chǎn)量和纖維長(zhǎng)度呈現(xiàn)穩(wěn)步增長(zhǎng)趨勢(shì)；另外還發(fā)現(xiàn)北疆早熟棉育種對(duì)生育期控制較好，對(duì)鈴重、衣分、皮棉產(chǎn)量和纖維長(zhǎng)度的選擇壓力較大，提出斷裂比強(qiáng)度和馬克隆值的選擇需要進(jìn)一步加強(qiáng)的建議。

2017-2022年新疆自治區(qū)審定了33個(gè)早熟棉品種，但相關(guān)重要農(nóng)藝性狀的演化及分析未見(jiàn)報(bào)道，本研究對(duì)2017-2022年間審定早熟棉品種的農(nóng)藝性狀的演變規(guī)律及性狀之間的相關(guān)性進(jìn)行了分析，以期為“十四五”期間新疆早熟棉區(qū)后續(xù)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉新品種的選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 品種數(shù)據(jù) 2017-2022年新疆維吾爾自治區(qū)審定的早熟棉品種如表1所示，2019年和2020年無(wú)新品種通過(guò)審定。品種審定數(shù)據(jù)來(lái)源于新疆維吾爾自治區(qū)主要農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定的早熟棉品種2年區(qū)域試驗(yàn)的結(jié)果[11]。

1.2 分析方法 產(chǎn)量性狀的主要研究指標(biāo)選擇鈴重、衣分、籽指、皮棉產(chǎn)量；纖維品質(zhì)指標(biāo)主要選擇纖維上半部平均長(zhǎng)度、斷裂比強(qiáng)度和馬克隆值；早熟性指標(biāo)主要選擇生育期和霜前花率；抗病性指標(biāo)選擇枯萎病指數(shù)和黃萎病指數(shù)。利用上述性狀參數(shù)，計(jì)算33個(gè)品種的卡方距離并進(jìn)行聚類分析；利用皮爾遜相關(guān)分析法計(jì)算各性狀間的相關(guān)性系數(shù)。采用Microsoft Excel 2021和DPS V19.05軟件整理、分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量性狀的演變分析 33個(gè)品種的產(chǎn)量相關(guān)性狀如表2和圖1所示。皮棉產(chǎn)量呈先降低后上升的趨勢(shì)，2022年較前5年有較大提升；所有品種每667m2皮棉產(chǎn)量平均值為142.6kg，新石K38最高，為168.1kg，金墾1441最低，為122.7kg；皮棉產(chǎn)量偏度為0，說(shuō)明6年間審定的多數(shù)棉花品種皮棉產(chǎn)量與單產(chǎn)均值持平。衣分呈逐年上升的趨勢(shì)，所有品種平均值為42.73%，莊稼漢701最高，為45.70%，金墾1441最低，為39.30%；衣分偏度為正值，說(shuō)明多數(shù)審定棉花品種的衣分高于平均值。鈴重在2017-2022年差距不大，所有品種平均值為5.76g，NH12026的鈴重最高，為6.50g，Y21的鈴重最低，為5.00g；鈴重偏度為負(fù)值，說(shuō)明多數(shù)審定棉花品種的鈴重低于平均值。籽指呈先上升后下降的趨勢(shì)，2021年達(dá)到最高，2022年最低；所有品種平均值為10.59g，金墾1565最高，為12.50g，莊稼漢701最小，為8.70g；籽指偏度為正值，說(shuō)明多數(shù)審定棉花品種的籽指要高于其平均值。皮棉產(chǎn)量、鈴重、籽指、衣分的變異系數(shù)均在10.00%以下，其中皮棉產(chǎn)量的變異系數(shù)最大，為7.54%，衣分的變異系數(shù)最小，為3.55%，說(shuō)明33個(gè)棉花品種皮棉產(chǎn)量的遺傳多樣性較高，并且相對(duì)于其他產(chǎn)量性狀，衣分的改良存在一定難度。

2.2 纖維品質(zhì)性狀的演變分析 審定品種的主要纖維品質(zhì)指標(biāo)如表2、圖2所示。纖維上半部平均長(zhǎng)度呈先上升后下降的趨勢(shì)，在2021年最高，但4個(gè)年份間差異不大，所有品種平均值為30.58mm，最大值為32.50mm（金墾1775），最小值為29.20mm（Y21）；斷裂比強(qiáng)度呈先下降后上升再下降的波動(dòng)變化趨勢(shì)，在2021年最高，所有品種平均值為31.51cN/tex，最大值為34.75cN/tex（金墾1565），最小值為29.40cN/tex（惠遠(yuǎn)722）；馬克隆值在4個(gè)年份中一致，所有品種平均值為4.4，最大值為4.8（Y21），最小值為4.1（金墾1775）。3個(gè)纖維品質(zhì)性狀的偏度均為正值，說(shuō)明多數(shù)審定棉花品種的纖維品質(zhì)高于各自的平均值；馬克隆值的變異系數(shù)最大，為4.03，其次為斷裂比強(qiáng)度和纖維上半部平均長(zhǎng)度，但均小于5.00%。根據(jù)纖維品質(zhì)性狀的分級(jí)，33個(gè)品種中Ⅱ型品種27個(gè)，其他6個(gè)品種為Ⅲ型品種，無(wú)I型和特優(yōu)型品種（表1）。

2.3 早熟性狀的演變分析 與審定品種早熟性相關(guān)的生育期及霜前花率如表2、圖3所示。生育期呈先上升后下降的趨勢(shì)，在2021年最高，所有品種的平均值為121.3d，最大值為126.0d（天云2119），最小值為115.0d（新陸早78號(hào)）；生育期的偏度為負(fù)值，說(shuō)明大部分品種的生育期要短于平均值。霜前花率呈波動(dòng)變化的趨勢(shì)，在2022年最高，達(dá)到98.54%，較其他年份有明顯增加，所有品種平均值為96.55%，最大值為99.20%（T11-5），最小值為93.00%（新陸早77號(hào)）；霜前花率的偏度為正值，說(shuō)明大部分品種的霜前花率要高于平均值。生育期及霜前花率的變異系數(shù)均較小，分別為2.04%和1.99%。

2.4 抗病性的演變分析 各品種的枯萎病指數(shù)及黃萎病指數(shù)如表2、圖4所示?？菸≈笖?shù)呈先下降后上升的趨勢(shì)，在2022年最高，達(dá)6.48，這可能與不斷變化的氣候條件及品種狹窄的遺傳基礎(chǔ)有關(guān)，所有品種平均值為3.60，石大棉268枯萎病指數(shù)最高，為11.94，惠遠(yuǎn)722最小，為1.50。33個(gè)品種中，惠遠(yuǎn)722等27個(gè)品種枯萎病抗性水平達(dá)到高抗，金墾1775等4個(gè)品種抗性水平為抗，新陸早78和石大棉268抗性水平為耐病?？菸≈笖?shù)偏度為正值，說(shuō)明大部分品種的枯萎病指數(shù)要高于平均值。黃萎病指數(shù)各年份均較高，在30.00以上，呈先下降后上升的趨勢(shì)，所有品種的平均值為31.10，新陸早79號(hào)枯萎病指數(shù)最高，為46.40，K2725最小，為19.37。33個(gè)品種中，新陸早83號(hào)等29個(gè)品種黃萎病抗性水平為耐病以上，其中只有K2725達(dá)到抗性水平，惠遠(yuǎn)722和金墾1442表現(xiàn)為輕感，新陸早77號(hào)和新陸早79號(hào)表現(xiàn)為感病。黃萎病指數(shù)偏度為負(fù)值，說(shuō)明大部分品種的枯萎病指數(shù)要低于平均值。通過(guò)對(duì)變異系數(shù)的分析發(fā)現(xiàn)，枯萎病指數(shù)和黃萎病指數(shù)的變異系數(shù)均較高，分別為62.04%、20.64%，說(shuō)明33個(gè)已審定棉花品種對(duì)2種病害的抗性存在很大差異，改良的潛力較大。

2.5 品種的聚類分析 品種的聚類分析如圖5所示，在卡方距離為17.78處，可將33個(gè)品種聚為3類。第I類包括新陸早77號(hào)、惠遠(yuǎn)722、新陸早79號(hào)、金墾1442等4個(gè)品種；第II類包括新陸早78號(hào)、新陸早80號(hào)、新陸早81號(hào)等23個(gè)品種；第III類包括新陸早83號(hào)、新石K33、金墾1775、石大棉268、新石K38、新石選172等6個(gè)品種。3種類型主要在皮棉產(chǎn)量、枯萎病和黃萎病抗性方面表現(xiàn)出較大差異，其他性狀差異較?。ū?）。其中，第III類品種每667m2平均皮棉產(chǎn)量最高，為160.0kg，其次為第I類和第II類品種，分別為142.7kg和138.0kg。第I類品種的平均枯萎病指數(shù)最低（2.59），但是平均黃萎病指數(shù)最高（43.55），這說(shuō)明此類品種的枯萎病抗性好，但是黃萎病抗性差；第III類品種的平均枯萎病指數(shù)最高（5.91），黃萎病指數(shù)居中；第II類品種的平均枯萎病指數(shù)和平均黃萎病指數(shù)分別為3.19和28.72，綜合抗性較好。

2.6 主要性狀間相關(guān)性分析 審定品種主要性狀之間的相關(guān)性見(jiàn)表4，結(jié)果顯示4個(gè)產(chǎn)量性狀之間，鈴重與籽指，衣分與皮棉產(chǎn)量之間呈正相關(guān)關(guān)系，但未達(dá)顯著水平；3個(gè)纖維品質(zhì)性狀，纖維上半部平均長(zhǎng)度與斷裂比強(qiáng)度之間呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)，與馬克隆值呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，馬克隆值與斷裂比強(qiáng)度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，但不顯著；霜前花率與生育期呈不顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；皮棉產(chǎn)量與霜前花率呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與馬克隆值、衣分呈正相關(guān)，與其他性狀之間呈負(fù)相關(guān)。

3 討論與結(jié)論

新疆北疆棉區(qū)是我國(guó)最北的早熟棉區(qū)，也是機(jī)采化程度最高的棉區(qū)之一，是我國(guó)主要的優(yōu)質(zhì)棉生產(chǎn)基地。針對(duì)該區(qū)域的生態(tài)條件，除了適宜機(jī)采，早熟、高產(chǎn)、抗病是該區(qū)域棉花育種的主要目標(biāo)[12]。本研究通過(guò)對(duì)2017-2022年北疆審定的早熟棉品種的皮棉產(chǎn)量、纖維品質(zhì)、早熟性、抗病性等相關(guān)性狀的演變分析發(fā)現(xiàn)，審定品種的生育期平均為121.3d，平均霜前花率為96.55%，并且這兩個(gè)性狀均總體表現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，生育期的延長(zhǎng)可能與近幾年北疆氣溫顯著上升有密切關(guān)系[13]。在4個(gè)產(chǎn)量相關(guān)性狀中，皮棉產(chǎn)量和衣分總體呈上升趨勢(shì)，鈴重和籽指趨勢(shì)平穩(wěn)。變異系數(shù)反映了性狀的變化程度，并且變異系數(shù)越大，性狀改良的潛力就越大[7]，本研究皮棉產(chǎn)量和籽指的變異系數(shù)較高，因此具有較大的改良空間。33個(gè)品種中，II型品種為27個(gè)，III型品種6個(gè)，無(wú)I型和特優(yōu)型，因此在綜合性狀優(yōu)良的基礎(chǔ)上，有必要加強(qiáng)I型和特優(yōu)型品種的選育?？菸『忘S萎病是棉花的主要病害，對(duì)棉花產(chǎn)量和品質(zhì)影響最大，選育抗病或者耐病的棉花新品種依然是最有效且經(jīng)濟(jì)的措施[14]。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，品種枯萎病表現(xiàn)為高抗、抗、耐的品種數(shù)量分別為27個(gè)、4個(gè)、2個(gè)，黃萎病抗性大部分品種表現(xiàn)為耐，所占數(shù)量為28個(gè)，表現(xiàn)抗性的品種只有1個(gè)，枯萎病和黃萎病指數(shù)變異系數(shù)在所有性狀中較高，因此應(yīng)該加強(qiáng)抗病相關(guān)種質(zhì)的挖掘和創(chuàng)制。

根據(jù)農(nóng)藝性狀的聚類分析可反映不同棉花品種間的親緣關(guān)系，了解不同類型品種在品質(zhì)性狀、產(chǎn)量性狀等方面的表現(xiàn)特點(diǎn)，為后續(xù)育種應(yīng)用提供參考。本研究通過(guò)基于農(nóng)藝性狀的聚類分析發(fā)現(xiàn)，33個(gè)品種可分為3類，第I類品種枯萎病指數(shù)最低，黃萎病指數(shù)最高，可作為抗枯萎病種質(zhì)資源利用，同時(shí)在使用過(guò)程中注意后代黃萎病抗性的篩選；此外，本類型品種衣分偏低，育種過(guò)程中注意衣分的改良。第II類品種黃萎病指數(shù)最低，可作為抗黃萎病資源利用，但是豐產(chǎn)性有待于進(jìn)一步提高。第III類綜合性狀較好，皮棉產(chǎn)量、衣分、霜前花率均優(yōu)于其他兩種類型，可作為優(yōu)良的母本進(jìn)行遺傳改良。

不同農(nóng)藝性狀之間存在一定的相關(guān)性，對(duì)指導(dǎo)棉花不同性狀的協(xié)同改良具有一定的指導(dǎo)意義。本研究發(fā)現(xiàn)纖維上半部平均長(zhǎng)度與斷裂比強(qiáng)度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與馬克隆值呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，這與齊洪鑫等[15]的研究結(jié)果一致。前人研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)量與衣分呈顯著正相關(guān)，斷裂比強(qiáng)度與生育期和衣分呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，馬克隆值與衣分呈顯著正相關(guān)關(guān)系[16-17]。本研究結(jié)論與以上結(jié)論并不完全一致，原因可能是控制以上性狀的位點(diǎn)多為數(shù)量性狀位點(diǎn)，受遺傳因素和環(huán)境因素的影響較大。

由2017-2022年新疆早熟棉花品種的性狀演變及相關(guān)分析可知，新疆早熟棉區(qū)2017-2022年棉花品種平均生育期121.3d，皮棉產(chǎn)量142.6kg/667m2，霜前花率96.55%，產(chǎn)量和抗病性仍具有較大的改良潛力?！笆奈濉毙陆藁ㄆ贩N選育正式進(jìn)入轉(zhuǎn)BT基因抗蟲(chóng)棉生物育種階段，抗蟲(chóng)、早熟、高產(chǎn)、抗病將會(huì)成為北疆早熟棉育種的主要目標(biāo)。

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（收稿日期：2024-03-29）