淺談陸地棉矮化材料在新疆的利用及選育

馬盾　周小云

摘要：隨著陸地棉規模化、標準化等先進的種植方式的推廣，要求棉花品種的一致性（純度）越來越高，其中，陸地棉株高的矮化及整齊度成為重要的影響因素。本文淺述了近10年來，新疆農業科學院核技術生物技術研究所通過離子束輻照及國內外引進，獲得了一批綜合性狀較優的陸地棉矮化材料，并進行了雜交選育和利用，為陸地棉株高矮化育種提供參考。

關鍵詞：新疆棉區；陸地棉；矮化材料；選育；利用

中圖分類號：S562.035 文獻標志碼： A 文章編號：2095-3143（2014）06-0017-03

0 引言

陸地棉具有無限生長的習性，目前培育的陸地棉品種，如果不打頂一般株高在1～1.5 m，水肥條件好時亦可高達1.5 m以上[1]。新疆陸地棉為“矮、密、早、膜” 種植模式[2-3]，其中，所謂的矮，是利用化學調控、水肥調節和人工打頂等措施完成的。這種矮化栽培方式雖然改變了棉花原有的生長習性，但無法改變棉花無限生長的遺傳基礎，矮化性狀無法得以遺傳[4]。若利用棉花自身矮化，自然控制植株高度，實現棉花免打頂，減少化學試劑的用量，從而減輕對環境的污染，降低農民勞動強度及生產成本，提高棉花產量和纖維品質，對新疆陸地棉生產的全面機械化和現代化有著重要的現實意義[5]。新疆農業科學院核技術生物技術研究所通過離子束輻照及自交、純化，經過10余代的選育，獲得純合的棉花矮化高代材料，再與從美國、澳大利亞等國引進陸地棉矮化品種資源進行雜交，或與海島棉的雜交等，可獲得穩定遺傳的矮化類型。因此，作者將這些年的選育體會，從陸地棉育種的角度觀察分析矮化陸地棉后代的選育過程，研究矮化陸地棉的可利用性[6]方面進行淺談，旨在促進陸地棉矮化材料的選育和利用，為棉花生產全面實行機械化和現代化作出一些貢獻。

1 矮化陸地棉品種資源的收集利用

目前中國陸地棉的矮化資源不多，具備自然矮化的材料不足30份，其中多數是作為遺傳研究的工具材料。這些材料大多帶有紅株、紅葉、節數多而節間短、叢生和過于緊湊等不利于豐產的性狀[1]。這些材料的鈴普遍較小、品質較差、植株不健壯、個別畸形，不宜直接用于生產，甚至難以直接用作育種親本。從美國、澳大利亞、印度等國引進的矮化材料，種植兩年后株高有逐步提高的現象，雖然其中一些材料不穩定，但有個別材料表現出典型的矮化特征，植株健壯、吐絮通暢、鈴多且大，用其作雜交育種的矮化材料，進行豐產性和纖維品質等方面的試驗研究，可獲得植株矮化、棉纖維品質及產量同步改良的后代材料。

2 利用輻照技術獲得矮化陸地棉突變體

2004年4月，采用能量為25 keV的氮兩個劑量（8×1016N+/cm2和12×1016N+/cm2）注入新陸早17號的400粒種子中（200粒/劑量）進行輻照處理后種植，秋季獲得株高在65～75 cm免打頂離子束處理突變體后代16株。2005～2013年經過不斷種植、篩選、提純選育，南繁北育到M13～M14代，獲得了矮化性狀穩定、品質好、豐產性優、株型穩定（株高50～60 cm）的遺傳材料20份[7]。

采用鈷60輻照陸地棉種子，輻照劑量從5～300 GY，獲得的輻照后代中有極矮型，其植株矮小、株高均不到20 cm，節短葉色深綠、很少開花結鈴、結鈴小吐絮不暢、種子量少且多有畸形、難以發芽、后代矮化性狀不穩定，難以用于育種材料。幾年來未獲得遺傳性較好的矮化材料。

實踐證明利用輻照技術（離子束）對綜合性狀好的陸地棉材料進行小劑量處理，可以獲得各方面表現好的矮化材料，這是陸地棉矮化育種的一個有效途徑，可以縮短矮化育種進程[8]。

3 矮化陸地棉雜交后代的選育

進行矮化材料與正常株高材料雜交，利用矮化材料的矮化特性與綜合性狀優的陸地棉材料進行雜交選育，可獲得較好的矮化材料，研究證明：矮化材料做母本的后代矮化效果更好，矮化材料做父本的后代其優良性狀遺傳得更好。

從遺傳角度分析，矮化材料的雜交后代F2代植株，遺傳分離不是發散的、兩級的、成比例的，而是比較集中的，均以平均值為中線呈正態分布，表明矮化基因未遵循孟德爾遺傳分離規律，即非顯性基因與隱性基因（主效基因）作用的結果，而是多效基因（微效基因）作用的結果[9]。多數植株高度高于矮化親本，進一步說明高稈基因的優勢大于矮稈基因，具有生長優勢。

在具有矮化基因的雜交后代（F2）中，多數材料仍然表現出株高優勢，平均株高介于雙親株高之間的占48.90%，約占一半；平均株高高于雙親的占全部材料的38.25%；僅有少數材料表現出株高矮化現象，占全部材料的12.85%，約占十分之一。

將F2代中矮化品系種植篩選到F3代，矮化后代株高<70 cm材料占F3代全部材料的80%，矮化后代所占比例迅速提高，并趨向穩定，F4～F13代矮化后代基本穩定在90%以上。表明通過系統定向選育，可以獲得遺傳穩定的矮化品系[6]。

4 矮化陸地棉與海島棉雜交后代的利用

矮化陸地棉植株與普通陸地棉植株，在結鈴節位方面具有相同的特性，即距離地面3節開始結鈴，這在一定程度上浪費了結鈴空間。而海島棉植株是從地面第一節便開始結鈴了，利用海島棉這一特性，通過矮化陸地棉與海島棉雜交，選育矮化陸地棉第一節結鈴的雜交后代，可獲得遺傳性狀穩定的后代，可充分利用棉花植株的結鈴空間，使矮化陸地棉獲得更多的結鈴節，達到增產的效果。但值得注意的是陸地棉與海島棉的雜交后代，由于陸地棉的遺傳物質與海島棉的遺傳物質相互不易融合，其雜交后代分離劇烈，不容易穩定遺傳，需要定向選育10代以上，其矮化遺傳特性才能相對穩定。

參考文獻

[1] 馬盾，周小云，邵琳，等.陸地棉矮化材料株高與纖維品質關系的研究[J].西北農業學報，2010，19（12）：59-62.

[2] 馬盾，周小云，何江，等.陸地棉矮化變異株形態學與遺傳的研究[J].西北農業學報，2011，20（2）：95-98.

[3] 周小云，馬盾，王浩，等.陸地棉免打頂對株高和主要經濟性狀的影響[J].西北農業學報，2012，21（10）：71-74.

[4] 馬盾，周小云. 新疆陸地棉矮化材料的問題分析[J].棉花科學，2014，36（2）：3-5.

[5] 王坤波，劉正德.試論棉花矮化育種[J].中國棉花，1996，23（9）：2-3.

[6] 王學德，潘家駒.棉花育種基礎研究論文集[M]. 北京：學術期刊出版社，1987：45-52.

[7] 楊占輝.新疆綠洲地區棉花“密、矮、早、膜”種植技術[J].現代農業科學，2009，16（1）：57-58.

[8] 王坤波，王淑民.新疆植棉之管見[J].新疆農業科學，1995，（3）：106-108.

[9] 何鑒星，孫傳渭，姜茹琴，等.棉花矮化突變體的遺傳分析[J].遺傳學報 1996，23（5）：397-402.