棉花種質綜合性狀鑒定及資源利用分析

曹 陽，嚴玉萍，朱 波，馮振秀，周小鳳，呂 博，張 燕，方 瑞

(1.新疆生產建設兵團第五師農業科學研究所，新疆雙河 833400；2.新疆農墾科學院棉花研究所，新疆石河子 832000；3.湖北省農業科學院經濟作物研究所/農業部長江中游棉花生物學與遺傳育種重點實驗室，武漢 430070)

0 引 言

【研究意義】棉花品種資源是培育優質、高產新品種的遺傳育種基礎[1-3]。品種的持續更新換代，均來源于優異種質資源的挖掘利用。不同地域，氣候、土壤、海拔等差異，種質資源類型有較大差異[4]，種質資源越豐富，基因開發潛力越大。加強種質資源的收集、利用[5]，發掘創制，對培育推廣突破性新品種有重要意義?！颈狙芯壳腥朦c】隨著產業優勢的轉移、種植技術和紡織技術的集成創新，棉花產業和市場對新疆棉花品種的主要性狀要求越來越高[6]。加強棉花新、特、優種質資源選育研究很重要[7]。種質質量的高低，關系到育成品種綜合性狀，2018～2019年對收集到的396份品種資源展開研究，進行田間生育期、主要農藝、經濟性狀、抗病能力調查以及品質檢測[8]，掌握這些資源生長發育特點、綜合分析各性狀的優、缺點等，為種質資源的利用與創新、新品種的培育等提供科學利用基礎[8，9]?！緮M解決的關鍵問題】以保存396份陸地棉品種資源為材料，采用田間鑒定方法，分析6個表型生育性狀、6個經濟學性狀、5個纖維品質性狀及田間黃萎病變異及分布。

1 材料與方法

1.1 材 料

材料由新疆農墾科學院提供，為近年來保存和收集的疆內外育成396份品種資源，其中西北內陸171份(新疆自育材料169份)，黃河流域127份，長江流域66份，國外21份，北部特早熟棉區11份。

于2018年和2019年連續2年在新疆兵團第五師農科所試驗基地進行田間試驗。采用膜下滴灌，機采棉播種方式，行距配置為66+10(cm)，平均行距38 cm，平均株距10.0 cm，每小區2行，小區長2.0 m，小區面積1.52 m2，每排間設40 cm走道，理論株數26.3 ×104株/hm2。采取間比法排列，重復2次。試驗田肥力中等，連作棉花近30 a，栽培管理按常規措施。

1.2 方 法

試驗區域選擇肥力相當、地勢平坦的地點，調查和取樣點選取每小區中間行中部。測定性狀包括生育期、株高、果枝數、果枝始節、始果節高度、空果枝數和單株結鈴數7項性狀；每小區收取植株中部完全吐絮鈴10個，室內測定衣分、單鈴重、衣分、籽指4項性狀；皮棉樣品送新疆農墾科學院測試品質，包括纖維長度、比強度、馬克隆值、長度整齊度指數、伸長率5項指標。黃萎病調查以6月底、8月底分2次進行，每小區內植株全部調查，采用5級制分級，計算病情指數及樣正病指[11]，田間管理措施一致，數據采集時期和采集方法按照《棉花種質資源調查標準和描述規范》[12]執行。

1.3 數據處理

試驗數據利用Microsoft Excel計算，并利用統計函數，分析標準差、變異系數等。

2 結果與分析

2.1 不同種質資源的生育性狀

研究表明，396份種質中，晚熟資源生育期130 d以上占21.0%，生育期在適宜范圍116～125 d的有205份，占51.8%，在早熟性狀上遺傳基礎豐富。種質資源生育期：播種-出苗 9 d，出苗-開花70 d，開花-吐絮56 d，最大值142 d，最小值108 d，種質平均生育期125 d，平均苗期加蕾期天數比花鈴期天數長14 d，生育期最短的只有108 d，屬于特早熟材料，最晚則長達142 d，生育期極差達34 d，標準差6.19，種質生育期變異系數4.95。圖1

圖1 生育期分布Fig. 1 Distribution map of growth period

2.2 不同種質資源的主要表型性狀

研究表明，田間鑒定的396份種質表型性狀，平均株高53.5 cm，平均果枝數7.3個，植株整體表現偏矮，長勢偏弱?？展灯骄?.2，最高為4.6，極差4.3，變異程度高，變異系數達35.1。平均始果節位5.6，極差3，3，變異系數小。平均始果節高19.2 cm，符合機械采收要求達到的高度，但種質間差異大，極差達25.2 cm，最矮的僅9.9 cm，變異系數17.5，變異程度較高，低于15 cm的不宜作為種質利用。單株鈴數平均5.6個，極差6.0，變異系數大，達20.0，種質間結鈴性差異大，可供產量改良的類型豐富。

396份材料中，有52.3%株高集中分布在50.0～59.9 cm，還有29.8%分布在50.0 cm以下，矮稈資源多，60.0 cm以上較高株型的材料相對較少，僅占總數的17.9%，與新疆機采棉適宜株高70 cm以上有一定差距。果枝數、始果節位、始果節高度分布集中，果枝數在6.0～8.9個，占總數的92.7%，始果節位在5.0～6.9，占總數的86.8%，始果節高度在20.0 cm以上占比39.9%，空果枝數多數分布在1.0～2.9個，占總數79.5%。單株鈴數分布較分散，從3.0到7.0以上均有不同比例分布。圖2，表1

圖2 主要表型性狀變異特點Fig.2 Variation characteristics of main phenotypic characters

表1 主要表型性狀分布Table 1 Distribution of main phenotypic characters

2.3 不同種質資源室內考種性狀

研究表明，平均鈴重5.1 g，極差4.2 g；平均衣分41.1%，衣分最高達50.5%，最低僅為29.9%，極差達20.6個百分點；反映種子大小的籽指，平均10.5 g，極差7.0 g。雖然考種性狀內數據差別較大，但396份種質中，考種3個性狀變異程度相對較小，變異系數7.74%～10.2%。圖3

圖3 室內考種性狀變異特點Fig. 3 Variation characteristics of characters in seed examination

表2 室內考種性狀分布Table 2 Distribution of characters in seed examination

研究表明，396份材料中，鈴重以4.0～5.9 g居多，占總數的95.3%，其中又以5.0～5.4 g最普遍，占總數39.4%，6.0 g以上大鈴僅占2.8%，鑒定種質中衣分超過40%的占68.7%，其中超過42.0%的占總數的44.7%，籽指多集中在9.0～11.9 g，占總數的91.1%，其中10.0～10.9 g占總數46.2%。表3

2.4 不同種質資源產量

研究表明，棉花種質產量存在明顯差異，平均籽棉產量4 819.5 kg/hm2，產量極差高達7 003.5 kg/hm2；平均皮棉產量1 987.5 kg/hm2，產量極差高達3 111.0 kg/hm2；籽皮棉產量變異程度大，變異系數分別為22.51、25.73。圖4

396份材料中，籽棉產量以3 751～6 000 kg/hm2居多，占總數的73.53%，其中又以4 501～5 250 kg/hm2較多，占總數28.0%，產量6 001 kg/hm2以上高產種質占11.5%，其中，有3個超高產種質產量在8 251 kg/hm2以上，最高達到9 085.5 kg/hm2。396份種質，皮棉產量多在1 500 kg/hm2以上，占比82.3%，產量2 400 kg/hm2以上高產種質占20.0%，其中，有15個超高產種質產量超過3 000 kg/hm2，占比3.8%。表3

圖4 產量變異特點Fig. 4 Characteristics of yield variation

表3 產量分布Table 3 Distribution of yield

2.5 不同種質資源抗病性

研究表明，棉花種質抗病性差異明顯，6月底黃萎病發生普遍很輕，平均病指0.7，極差9.5，材料之間變幅相對較小，前期鑒定只可作為抗性參考；8月底發病高峰平均校正病指22.9，病指極差高達80.4。圖5

2019年發病程度遠低于2018年，8月底黃萎病發病高峰，發病率差19.1個百分點，病指相差8.8。棉花黃萎病發生受環境氣候變化影響控制，年度間病指絕對值差別較大，但病指高低趨勢基本一致。試驗田與病圃相比，發病程度較輕，6月底，棉花開花前，黃萎病發生輕，超過一半種質未見發病。8月底校正病指10.0以下的有73份，占總數的18.4%，10.0～20.0的有125份，占總數的31.0%，超過20.0的有198份，占總數的50.0%。表4

2.6 不同種質資源品質

研究表明，平均纖維長度29.4 mm，最長達到34.1 mm，最短僅22.3 mm；馬克隆值平均4.3，極差2.1；比強度平均值較高，為31.3 cN/tex，最高達42.1 cN/tex，極差20.2 cN/tex；整齊度和伸長率平均分別為85.7%、6.8%，變異系數小。從變異比強度>馬克隆值>纖維長度>伸長率>整齊度，各材料間比強度差異最大。圖6

圖5 黃萎病變異特點Fig.5 Variation characteristics of Verticillium wilt

表4 種質黃萎病病指分布Table 4 Distribution of disease index of Verticillium wilt in the tested germplasm resources

圖6 纖維品質變異特點Fig. 6 Variation characteristics of fiber quality

表5 纖維品質性狀分布Table 5 Distribution Table of fiber quality characters

研究表明，396份材料中，纖維品質以A和AA檔次為主體,AAA檔次較少。部分長度達到了較高的檔次，但整齊度、斷裂比強度和馬克隆值間品指標不匹配。纖維長度以28.0～29.9 mm居多，有199個，占總數的50.3%，30.0～30.9 mm較多，占總數24.9%，纖維長度31.0 mm以上種質占11.8%，其中，有12個在32.0 mm以上，占比3.0%。馬克隆值是纖維細度和成熟度的綜合指標，A級最優，B1、B2次之， C1、C2較差；396份種質馬克隆值多在4.3～4.9(B2級)，占比55.3%，3.7～4.2(A級)品種數133個，占比33.6%；C級占比7.9%。比強度分布分散，超過30.0 cN/tex占比69.2%，其中超過32.0 cN/tex有104個，占總數26.3%。纖維的一致性較好，整齊度集中在83.0%(高)以上，其中≥86.0(整齊度很高)占總數的42.9%。伸長率是指棉纖維拉伸到斷裂時伸長與未拉伸前長度之比的百分數，占總數82.0%種質伸長率在6.8%以上。種質中，品質類型多樣，具有培育高品質纖維品種的巨大潛力。表5

2.7 篩選出的優異種質資源

研究表明，紅葉材料1份，雞腳葉材料3份，無酚材料2份，特早熟種質(≤115 d)12個，矮稈材料(<40 cm)4份，高衣分材料(≥46%)10份，抗黃萎病種質5份，優質種質(纖維長度≥32 mm，比強度≥34 cN/tex)12份。表6

表6 篩選出的16份優異種質主要性狀Table 6 Results of main traits of the 16 selected excellent germplasm

3 討 論

因產量提升的制約因素不同，對品種需求的重點不同，有些區域要求早熟性居首位，有些區域抗病性是主要矛盾，再兼顧其它性狀，找到了各性狀間的平衡點[13]。

表型是生物遺傳物質在環境作用下的外在表現形式[14]。株高、果枝數是2個反映植株長勢和發育快慢的性狀[15], 供試種質中最突出的問題是長勢弱的材料多，產量優勢不足，應把提高結鈴性作為主要目標性狀和研究的突破口[16]；株高與產量間存在極顯著正相關[17]，新疆棉區雖然適宜矮密早栽培，但隨著機采棉的廣范應用，可適當增加高度降低密度，達到農機與農藝融合[18]。特異種質可作為雜交棉選育時的一個親本，利用F1中親優勢或超親優勢,來彌補親本缺陷。在田間觀察和分析過程中發現，受年度氣候條件不同的影響，年度間種質性狀變化較大，除了內在遺傳因素外，環境因素的影響也很重要，需將遺傳穩定性好種質作為核心資源，增加遺傳效能。

抗黃萎病種質資源少，抗黃萎病育種較緩慢[19],需不斷創制目標性狀較好的具備自主知識產權的優異種質，搭建專業化、智能化種質資源鑒定評價與基因挖掘平臺[20]，根據品質生態分布規律，布局不同纖維類型品種，發揮遺傳品質和生態品質優勢[21]。

4 結 論

4.1鑒定的材料類型較豐富，生育期大部分屬于早熟類型，平均生育期125 d；平均始果節高19.2 cm，株高60.0 cm以上較高株型的種質少?？展底儺惓潭雀?。衣分整體較高，超過42.0%的占總數的44.7%，產量變幅大，籽棉產量極差高達7 003.5 kg/hm2，6 001 kg/hm2以上高產種質占11.5%；皮棉產量極差高達3 111.0 kg/hm2，有15個超高產種質產量超過3 000 kg/hm2。 6月底開花前后黃萎病發生很輕， 8月底達到發病高峰，病指20.0以下的占50.1%。纖維長度以28.0～29.9 mm居多，馬克隆值多在B2級，比強度較高，

4.2篩選出綜合性狀協調性較好的、不同地域優異種質16份，可作為增加遺傳多樣性的骨干親本。