不同類型抗蟲棉花種質資源培育與利用分析

眭書祥，朱青竹，趙麗芬，李增書，張艷麗，王 虎，董章輝

（石家莊市農林科學研究院，河北 石家莊 050041）

從20世紀90年代開始，我國黃河流域棉區棉鈴蟲連年暴發為害，給棉花生產造成了重大損失，棉花生產上迫切需要抗蟲品種?？瓜x種質資源是培育抗蟲棉花品種的重要物質基礎，因此，抗蟲種質資源的培育越來越受到重視。20世紀90年代以前，我國利用形態、生理和生化抗蟲育種方法育成了一些對棉鈴蟲、紅鈴蟲以及葉螨具有一定抗性的棉花種質資源[1]，但這些抗蟲種質資源因為綜合性狀差或配合力不高而很少得到利用。20世紀70～90年代，國內一些學者利用棉花遠緣雜交的方法篩選出一批抗棉鈴蟲的種質資源[2～5]，鑒定出了一批高抗棉蚜、高抗棉鈴蟲和既抗棉蚜又抗棉鈴蟲的種質[6～8]。1996年我國從美國引進了轉Bt基因抗蟲棉品種，但由于品種單一、衣分低、長勢弱，因此，難以適應我國棉區復雜多變的氣候及不同耕作制度的需求[9]。

石家莊市農林科學研究院從20世紀80年代初開始利用遠緣雜交的手段培育具有生理抗蟲性的種質資源[10]；90年代初先后開展了轉Bt和Bt+CpTi抗蟲基因的抗蟲種質資源研究[11～12]；90年代末開始從形態抗蟲著手，確立了培育抗棉鈴蟲兼抗盲蝽象新種質的育種目標[13]，以期培育出更為優良的棉花抗蟲種質資源，解決日益嚴重的棉花蟲害問題。

1 材料與方法

1.1 育種材料

棉屬遠緣材料有海島棉吉扎45和野生瑟伯氏棉。棉屬陸地棉材料有ASJ-2、86-1、中381、晉棉7號、泗棉3號和石遠321。外源抗蟲基因為Bt和Bt＋CpTi。

1.2 育種方法

1.2.1 遠緣雜交法 采用棉花遠緣雜交技術，將棉屬陸地棉以外其他棉種的抗蟲性導入陸地棉，培育出抗蟲棉花種質資源。

1.2.2 外源基因導入法 利用花粉管通道法和農桿菌介導法將外源抗蟲基因導入到受體棉花品種。

1.2.3 形態抗蟲育種法 選擇植株絨毛稀少、葉色深綠、表面蠟質較多的材料，提高其抗盲蝽象的性能。

2 結果與分析

2.1 不同類型抗蟲棉花種質的選育

2.1.1 遠緣雜交種質石遠321的選育 以埃及海島棉吉扎45做母本與野生瑟伯氏棉進行雜交，雜種胚經過離體培養和染色體加倍恢復育性，再用陸地棉品種ASJ-2做父本進行雜交育成三元雜交種。進一步用86-1回交進行性狀改良，最后用中381進行雜交，選育出遠緣雜交抗蟲棉花種質石遠321。1997年通過河北省和國家品種審定，1999年通過新疆自治區品種審定。

由山東棉花研究中心進行的棉花抗棉鈴蟲鑒定結果顯示，石遠321對棉鈴蟲具有形態和生理抗性，抗性達Ⅱ級。中國農業科學院植物保護研究所對石遠321進行了抗棉蚜特性鑒定，結果顯示，該品種對棉蚜的抗性為Ⅱ級。

2.1.2 轉Bt抗蟲基因種質GK12的選育 將Bt抗蟲基因導入泗棉3號育成GK12，2004年通過河北省審定。2.1.3 轉Bt＋CpTi雙價基因種質SGK321的選育 將Bt＋CpTi雙價基因導入石遠321，育成雙價轉基因抗蟲棉SGK321，2001年通過河北省審定，2002年通過國家審定。

在國家區試試驗中，SGK321三代棉鈴蟲3齡以上幼蟲存活率及三代棉鈴蟲3齡以上幼蟲株率均明顯低于CK，分別下降了22個百分點和50個百分點；且對棉鈴蟲抗性種群2～5齡幼蟲的死亡率、存活幼蟲體重、化蛹率和成蟲羽化率等指標的影響均顯著優于Bt棉。

SGK321葉片對棉鈴蟲的殺蟲活性高于同期測定的Bt棉的殺蟲活性。用SGK321棉葉連續飼養不同齡期的棉鈴蟲，5齡以下幼蟲均不能化蛹和羽化；而用Bt棉葉連續飼養的棉鈴蟲，2齡幼蟲可部分化蛹和羽化。表明SGK321對棉鈴蟲具有較強的抗性，尤其是對大齡幼蟲的正常生育阻礙作用明顯，對棉鈴蟲幼蟲致死快且致死率高。研究表明，SGK321還可延緩棉鈴蟲抗性的產生[14]。

2.1.4 抗盲蝽象種質晉棉-26的選育 將Bt基因導入晉棉7號中獲得轉Bt基因抗蟲材料，利用形態育種法從中選育出具有形態抗盲蝽象特性的材料晉棉-26，2007年通過河北省審定。

室內鑒定結果顯示，晉棉-26棉苗接種綠盲蝽后，綠盲蝽的校正死亡率高于CK。其中，接種綠盲蝽4 d后的綠盲蝽校正死亡率較CK高103%，差異達顯著水平。晉棉-26蕾和鈴的被害率、被害指數以及整個生育期的百株脫落數均顯著低于CK[13]。

2.2 不同類型抗蟲棉花種質資源的利用情況

2.2.1 石遠321的利用情況 利用石遠321做親本，2005～2013年7家育種單位共育成通過審定的棉花品種8個，其中，3個品種通過了國家審定（表1）。

表1 利用石遠321做親本育成的棉花品種Table 1 The cotton varieties bred by using Shiyuan 321 as parent

2.2.2 GK12的利用情況 利用GK12做親本，2004～2014年55家育種單位共育成通過審定的棉花品種101個，其中，25個品種通過了國家審定（表2）。

2.2.3 SGK321的利用情況 利用SGK321做親本，2005～2014年28家育種單位共育成通過審定的棉花品種41個，其中，9個品種通過了國家審定（表3）。

2.2.4 晉棉-26的利用情況 利用晉棉-26做親本，2006年2家育種單位共育成通過審定的棉花品種2個（表4）。

表2 利用GK12做親本育成的棉花品種Table 2 The cotton varieties bred by using GK12 as parent

（續表）

（續表）

表3 利用SGK321做親本育成的棉花品種Table 3 The cotton varieties bred by using SGK321 as parent

（續表）

表4 利用晉棉-26做親本育成的棉花品種Table 4 The cotton varieties bred by using Jinmian-26 as parent

3 結論與討論

石遠321雖然具有一定的抗蟲性，但與其他轉基因抗蟲棉相比抗蟲能力仍顯不足，因此，用其做親本育成的棉花品種較少，2005～2013年通過審定的品種僅8個，且多作為非抗蟲親本利用。GK12是以泗棉3號為受體育成的轉基因抗蟲棉材料，由于受體豐產性好、適應性強，因此，其配合力較好，用其做親本育成的棉花品種較多，2004～2014年通過審定的品種共計101個，親本利用效率較高。SGK321與GK12品種特性相似，且抗蟲能力突出，用其做親本2005～2014年通過審定的品種共計41個。晉棉-26以晉棉7號為受體育成，由于受體品種的適宜種植區域較小，致使其配合力不高，利用率較低，以晉棉-26為親本育成的棉花品種僅2個。

隨著轉基因技術的興起，棉花抗蟲育種已經進入了較高水平，傳統的遠緣雜交方法已經不能滿足生產對棉花品種抗蟲性的需求。轉基因育種目前僅在抗棉鈴蟲領域取得了較大成功，并且隨著轉基因抗蟲棉的推廣應用，棉花非靶標害蟲為害越來越重，因此，應重視兼抗多種害蟲棉花品種的培育。在該方面，通過形態育種與轉基因技術相結合的方法，培育既抗棉鈴蟲又抗盲蝽象的晉棉-26的育種實踐具有一定的借鑒意義。

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