河北省棉花品種冀棉25的育種利用效果分析

崔淑芳，王廣恩，錢玉源，張海娜，劉 祎，金衛平，田海燕，李俊蘭

（河北省農林科學院棉花研究所，農業部黃淮海半干旱區棉花生物學與遺傳育種重點實驗室，河北 石家莊 050051）

棉鈴蟲是為害棉花蕾鈴的第一大害蟲。特別是進入90年代，棉鈴蟲連年暴發，而且還普遍出現了第5代棉鈴蟲為害，其發生數量之大、為害范圍之廣以及棉花受害程度之重均為歷史罕見。棉鈴蟲為害后，一般棉田減產50.0%以上，部分棉田絕收，棉農談蟲色變，國家出現“棉荒”，紡織業幾乎崩潰[1～4]。加上棉花枯萎病和黃萎病常常大發生，如1995年和1996年病情嚴重的棉田病株率高達100%，棉株落葉成光桿、枯死絕收。因此，培育抗病蟲棉花品種，對棉花生產持續發展具有重要意義[5～15]。

1993年底崔洪志等[3]將抗蟲基因導入棉花品種泗棉3號，獲得一批轉Bt基因抗蟲材料，為培育抗蟲棉帶來了希望。棉花四大栽培種中，亞洲棉（俗稱“中棉”）抗枯萎病，海島棉抗黃萎病，野生棉抗枯萎病和黃萎病。河北省農林科學院植物保護研究所和河北省農林科學院棉花研究所等單位從20世紀70年代即致力于陸地棉與野生棉、亞洲棉和海島棉的雜交，成功將抗枯黃萎病等特性轉育到陸地棉中，先后育成了冀棉3號、冀棉7號、冀棉14、冀棉15、冀棉20、冀棉24和冀棉25等抗枯黃萎病較好的品種[13～20]，為培育抗病棉花新品種奠定了基礎。據統計，以冀棉25為親本材料共育出24個不同類型的棉花品種[4～10]（圖1），其中，通過河北省農作物品種審定委員會審定的棉花品種20個，且除冀棉298、冀668、邯4849和豐抗棉1號為非抗蟲棉品種外，其他16個品種均為抗蟲棉品種，占河北省審定抗蟲棉品種數量（截至2016年河北省共審定抗蟲棉品種137個）的11.7%；國家審定的抗蟲棉品種5個，分別是冀228、冀棉169、創雜棉20、冀豐914和邯8266；通過天津市和新疆維吾爾自治區審定的抗蟲棉品種各1個，分別是創優棉168和冀豐107。通過分析以冀棉25為親本育成的16個抗蟲棉品種的特征特性及其對親本的改良效果，以期為棉花育種工作提供有效借鑒。

1 材料與方法

研究材料為利用冀棉25育成、1997～2016年通過河北省審定的16個抗蟲棉品種，分別是冀豐106、冀雜3268、冀228、冀雜6268、冀棉169、冀1316、冀1516、冀雜708、希普6、希普3、冀H170、冀中棉608、冀豐4號、冀豐914、冀豐1982和冀2658（圖1）。其主要性狀值分別來源于1995～2016年的河北省棉花品種區域試驗匯總結果，其中，抗病性由河北省農林科院植物保護研究所測定，纖維品質由農業部棉花品質監督檢驗測試中心檢測。將產量性狀指標（單株鈴數、鈴重、衣分、子指）、皮棉產量、抗病性（枯萎病病情指數、黃萎病相對病情指數）、纖維品質指標（上半部平均長度、斷裂比強度、馬克隆值）進行分類匯總，與親本冀棉25進行比較，分析育成抗蟲棉品種的特征特性。

圖1 利用冀棉25育成品種的系譜Fig.1 The pedigree of the varieties bred with Jimian 25* ①～25○為品種培育單位，其中，①～11○：河北省農林科學院棉花研究所；12○：河北省農林科學院棉花研究所，河北冀豐棉花科技有限公司；13○～17○：河北省農林科學院糧油作物研究所，河北冀豐棉花科技有限公司；18○：河北省農林科學院棉花研究所，河北冀豐棉花科技有限公司，創世紀轉基因技術有限公司；19○：保定市農業科學研究院；20○和21○：石家莊希普天苑中也種業有限公司；22○和23○：邯鄲市農業科學院；24○和25○：石家莊市民豐種子有限公司。

2 結果與分析

2.1 優良親本冀棉25

1955～1998年河北省共培育出棉花品種33個，其中，適宜冀中南棉區種植的品種有26個。這其中，11個品種抗枯萎病、耐黃萎病，分別為冀棉3號、冀棉7號、冀棉14、冀棉15、冀棉18（F1）、冀棉19、冀棉20、冀棉21、冀棉22、冀棉24和冀棉25，其遺傳基礎主要來源于斯字棉、岱字棉和烏干達棉，其中，冀棉18為雜交種，冀棉19和冀棉21為低酚棉，冀棉22為中長絨棉（表1）。冀棉20導入了海島棉和野生棉，冀棉24導入了野生瑟伯氏棉的遺傳物質，冀棉25導入了中棉和野生瑟伯氏棉，大大拓寬了品種的遺傳基礎。資料顯示，以冀棉20和冀棉25為親本材料選育的棉花品種較多[4，10]。

冀棉25在1994～1995年河北省棉花品種區域試驗和1995年河北省棉花品種生產試驗中，霜前皮棉產量均居第1位，分別較對照中棉所12增產23.3%和19.5%。在1995～1996年國家黃河流域棉花品種區域試驗和1997年國家黃河流域棉花品種生產試驗中，霜前皮棉產量分別居第3位和第2位，分別較對照中棉所12增產7.9%和8.5%；在1995～1996年國家黃河流域棉花品種區域試驗中，平均枯萎病病情指數為17.3，黃萎病相對病情指數為16.4，是黃河流域棉花區域試驗9個參試品種中唯一達到抗黃萎病水平的品種，也是穩定性最好的品種，在黃河流域具有廣泛的適應性[11，12]，是我國棉花育種工作者優先選用的親本材料之一。

表1 冀棉25與同類品種來源及主要性狀的比較Table 1 Comparison of source and main characters of Jimian 25 with other same type varieties

2.2 利用冀棉25育成抗蟲棉品種的性狀分析

2.2.1 產量性狀及皮棉產量

2.2.1.1 單株鈴數。冀棉25單株鈴數為12.8個[10～13]。16個育成抗蟲棉品種的單株鈴數為13.4～19.0個，均較冀棉25增多，提高幅度為0.6～6.2個；單株鈴數順序為冀 2658＞冀豐 914＞冀 H170＞冀豐 1982＞希普 3＞冀1516＞（希普6=冀228）＞（冀棉169=冀1316）＞冀中棉 608＞冀雜 3268＞冀豐 106＞冀雜 6268＞冀雜 708＞冀豐4號（表2）。表明利用冀棉25育成的所有抗蟲棉品種單株鈴數均較親本增多，其中，冀2658提高幅度最大，增多了6.2個。

2.2.1.2 鈴重。冀棉25鈴重為5.2 g。16個育成抗蟲棉品種的鈴重為5.8～6.9 g，均較冀棉25提高，增加幅度為0.6～1.7 g；鈴重順序為冀豐1982＞冀雜708＞冀雜6268、冀豐914、希普3＞冀1516＞（冀豐4號=希普6=冀H170）＞（冀1316=冀雜3268）＞（冀豐106=冀中棉 608=冀 2658） ＞冀棉 169＞冀 228。表明利用冀棉25育成的所有抗蟲棉品種鈴重均較親本提高，其中，冀豐1982增加幅度最大，提高了1.7 g。

2.2.1.3 衣分。冀棉25衣分為38.9%。16個育成抗蟲棉品種的衣分為38.6%～41.9%，與冀棉25相比除冀2658衣分略有降低外，其他15個品種衣分均提高，增加幅度為0.2個百分點～3.0個百分點；衣分順序為希普 3＞冀雜 3268＞冀豐 106＞冀豐 914＞希普 6＞冀H170＞（冀1316=冀雜6268）＞冀豐4號＞冀雜708＞冀228＞冀 1516＞冀棉 169＞冀中棉 608＞冀 2658。表明利用冀棉25育成的多數抗蟲棉品種衣分較親本提高，其中，希普3增加幅度最大，提高了3.0個百分點。

2.2.1.4 子指。冀棉25子指為10.4 g。16個育成抗蟲棉品種的子指為10.4～12.0 g，均較冀棉25提高，增加幅度為0.0～1.6 g；子指順序為冀豐1982＞冀1516＞冀雜6268＞（冀雜708=冀雜3268）＞希普6＞（冀豐4號=冀豐106）＞（冀1316=冀228）＞（冀中棉608=冀棉169） ＞（希普 3=冀 2658） ＞（冀豐 914=冀 H170）。表明利用冀棉25育成的所有抗蟲棉品種子指均較親本提高，其中，冀豐1982增加幅度最大，提高了1.6 g。

2.2.1.5 皮棉產量。冀棉25皮棉產量為913.5 kg/hm2。16個育成抗蟲棉品種的皮棉產量為1 390.5～1 771.5 kg/hm2，均較冀棉25提高，提高幅度為477.0～858.0 kg/hm2；皮棉產量順序為希普3＞冀H170＞希普6＞冀豐914＞冀豐 1982＞冀雜 708＞冀雜 3268＞冀 1516＞冀 228＞冀1316＞冀棉169＞ （冀雜 6268=冀 2658） ＞冀中棉608＞冀豐106＞冀豐4號。表明利用冀棉25育成的所有抗蟲棉品種皮棉產量均較親本提高，其中，希普3增加幅度最大，提高了858.0 kg/hm2。

表2 利用冀棉25育成抗蟲棉品種的皮棉產量及其產量性狀Table 2 Lint yield and yield traits of Bt cotton varieties bred with Jimian 25

2.2.2 抗病性

2.2.2.1 枯萎病。冀棉25枯萎病病情指數為11.4，抗枯萎病。16個育成抗蟲棉品種的枯萎病病情指數為0.3～9.8，均較冀棉25降低，指標值順序為冀豐1982＜冀中棉608＜冀豐4號＜冀 H170＜冀雜708＜冀豐914＜冀雜 3268＜希普 6＜冀豐 106＜冀 228＜冀 1316＜（冀棉169=冀雜6268=希普3）＜冀1516＜冀2658。表明利用冀棉25育成的所有抗蟲棉品種的枯萎病發病程度均較親本降低，其中，冀豐106、冀雜3268、冀雜708、希普6、冀H170、冀中棉608、冀豐4號、冀豐914和冀豐1982對枯萎病的抗性較冀棉25顯著提高，達到了高抗水平。

2.2.2.2 黃萎病。冀棉25黃萎病相對病情指數為68.6，耐黃萎病。16個育成抗蟲棉品種的黃萎病相對病情指數為24.9～63.0，均較冀棉25降低，指標值順序為冀豐914＜希普3＜冀豐4號＜冀1516＜冀豐1982＜冀棉 169＜希普 6＜冀 1316＜冀2658＜冀 H170＜冀雜 708＜冀中棉 608＜冀雜 6268＜冀豐 106＜冀 228＜冀雜3268，但對黃萎病的抗性均為耐，與親本冀棉25相當。表明利用冀棉25育成的所有抗蟲棉品種雖然黃萎病抗性均為耐，但黃萎病發病程度均較親本降低。

2.2.3 纖維品質

2.2.3.1 上半部平均長度。冀棉25纖維上半部平均長度為30.4 mm。16個育成抗蟲棉品種的上半部平均長度為28.9～32.6 mm，其中，冀228、冀雜6268、冀雜708和冀棉169的纖維長度較冀棉25增長，幅度為0.1～2.2mm；冀1316和希普6的纖維長度與冀棉25相同；其他品種的纖維長度均縮短。表明利用冀棉25育成的抗蟲棉品種中，有4個品種纖維長度增大，2個品種纖維長度未發生改變，其中，冀228上半部平均長度增長最多。

表3 利用冀棉25育成抗蟲棉品種的抗病性及纖維品質Table 3 Disease resistance and fiber quality of Bt cotton varieties bred with Jimian 25

2.2.3.2 斷裂比強度。冀棉25斷裂比強度為25.4cN/tex。16個育成抗蟲棉品種的斷裂比強度為28.5～32.4 cN/tex，均較冀棉25提高，斷裂比強度順序為冀228＞冀豐1982＞冀雜708＞冀豐106＞（冀中棉608=冀豐4號）＞冀2658＞冀雜 6268＞冀豐 914＞冀雜 3268＞冀 1316＞希普3＞希普6＞冀棉169＞（冀1516=冀H170）。表明利用冀棉25育成的所有抗蟲棉品種斷裂比強度均較親本增大，其中，冀228增加幅度最大，提高了7.0cN/tex。

2.2.3.3 馬克隆值。冀棉25馬克隆值為4.3。16個育成抗蟲棉品種的馬克隆值為3.8～5.4，其中，冀228和冀雜6268較冀棉25降低，其他14個品種均較冀棉25增高。表明利用冀棉25育成的抗蟲棉品種中只有冀228和冀雜6268對親本的馬克隆值有所改良，多數品種對馬克隆值沒有改良。這是棉花育種工作者需要注意的問題。

2.3 利用冀棉25育成抗蟲棉品種的改良成效

2.3.1 育成的優良品種多 至2016年，河北省共審定抗蟲棉品種137個，依據河北省審定棉花新品種試行標準（Ⅰ型品種上半部平均長度≥31 mm，斷裂比強度≥32 cN/tex，馬克隆值3.7～4.2；Ⅱ型品種上半部平均長度≥29 mm，斷裂比強度≥30 cN/tex，馬克隆值3.5～5.0；Ⅲ型品種上半部平均長度≥27 mm，斷裂比強度≥28 cN/tex，馬克隆值3.5～5.5），其中有Ⅰ型品種2個、Ⅱ型品種38個，分別占河北省抗蟲棉品種數量的1.5%和27.7%；國家審定的適宜黃河流域種植的抗蟲棉品種（雜交種）119個，其中有Ⅰ型品種1個、Ⅱ型品種45個，分別占黃河流域抗蟲棉品種數量的0.8%和37.8%。而利用冀棉25培育、河北省審定的16個抗蟲棉品種中，纖維品質Ⅰ型品種1個、Ⅱ型品種3個，分別占育成品種數量的6.3%和18.8%。

2.3.2 產量性狀、抗病性和纖維品質等性狀均得到改良 性狀改良分為育成品種性狀與親本對應性狀值的差值。我們采用性狀改良分來衡量育成品種對親本性狀的改良程度。通常情況下，單株鈴數、鈴重、衣分、子指、皮棉產量、上半部平均長度和斷裂比強度的性狀值越高，表示該性狀越優良，因此，這7個性狀的改良分用育成品種的性狀值減去親本對應的性狀值表示；而枯萎病病情指數、黃萎病相對病情指數和馬克隆值＞3.4范圍內，性狀值越低，表示該性狀越優異，因此，這3個性狀的改良分用親本性狀值減去育成品種對應的性狀值表示。對某個品種來說，其所有性狀的改良分之和即為改良總分。

利用冀棉25育成的16個抗蟲棉品種，單株鈴數、鈴重、衣分、子指、皮棉產量、枯萎病病情指數、黃萎病相對病情指數和斷裂比強度的改良分均為正值，說明這些性狀均得到了不同程度的改良；10個品種的纖維上半部平均長度改良分為負值，14個品種的馬克隆值改良分為負值（表4），說明此類性狀未得到較好改良。這為棉花育種工作者指出了在品種選育和改良中需要注意與重視的問題。16個育成抗蟲棉品種的改良總分順序為希普3＞冀H170＞希普6＞冀豐914＞冀豐 1982＞冀 1516＞冀 228＞冀雜 6268＞冀 2658＞冀雜708＞冀豐4號＞冀豐106＞冀中棉608＞冀棉169＞冀雜 3268＞冀 1316。

表4 16個育成抗蟲棉品種對冀棉25的主要性狀改良分Table 4 Trait improvement score of Bt cotton varieties bred with Jimian 25

3 結論與分析

3.1 親本遺傳基礎豐富、性狀優良，選育優良品種多

冀棉25具有中棉和野生瑟伯氏棉豐富的遺傳基礎，且具有產量高、抗病性好、纖維品質優良、適應性良好等優良特性，以其為親本共培育出不同類型的棉花新品種24個。

3.2 親本遺傳基礎豐富，結合逐步改良，可實現性狀突破

通常情況下，親緣關系及遺傳基礎類同[4～6]，則很難培育出突破性品種。本研究的16個抗蟲棉品種均來源于冀棉25和GK-12及其選系，但卻選育出了纖維品質Ⅰ型品種（冀228）和Ⅱ型品種（冀雜708、冀中棉608、冀豐4號），在纖維品質性狀上實現了突破。以冀豐4號和冀雜708選育過程為例，2個品種均是以冀棉25為母本，以纖維優質、抗逆品系231系為父本進行雜交，通過連續定向選擇培育出冀668，冀668既繼承了母本冀棉25的豐產穩產性能，又吸收了父本231系的纖維優質和抗逆性，實現了雙親優異性狀的互補，與母本冀棉25相比，冀668產量大幅度提高、纖維長度增加、斷裂比強度提高[14]；在此基礎上，又以冀668為母本，以抗蟲棉GK12選系為父本雜交進行再改良選育而成，由“不抗蟲”轉育成“抗蟲”，同時斷裂比強度得到較大幅度提高，達到纖維品質Ⅱ型品種。說明親本具有不同棉種遠緣的遺傳物質，后代類型很豐富，結合逐步改良與連續選擇，可以實現性狀指標的突破。

3.3 產量性狀、抗病性、纖維品質性狀可實現協同提高

冀228和冀雜6268對產量、抗病性和纖維品質等主要性狀的改良分均為正值，說明這2個棉花品種的各主要性狀均得到了改良，實現了產量性狀、抗病性和纖維品質性狀的協同提高。其中，常規品種冀228是通過連續雜交和同步選擇來實現的，而雜交種冀雜6268則是通過父母本性狀互補來實現的。

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