抗蟲雜交棉F1與F2的經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)特性分析

陳旭升,狄佳春,趙 亮

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 經(jīng)濟(jì)作物研究所/農(nóng)業(yè)部 長(zhǎng)江下游棉花與油菜重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210014)

抗蟲雜交棉F1與F2的經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)特性分析

陳旭升,狄佳春,趙 亮

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 經(jīng)濟(jì)作物研究所/農(nóng)業(yè)部 長(zhǎng)江下游棉花與油菜重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210014)

分析了7個(gè)抗蟲雜交棉組合F1與F2代間經(jīng)濟(jì)性狀的相關(guān)性。結(jié)果顯示:在抗蟲雜交棉F1與F2代間，籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量、衣分、籽指、比強(qiáng)度、馬克隆值及伸長(zhǎng)率均存在極顯著的正相關(guān)，單鈴重、不孕籽率、纖維長(zhǎng)度均呈顯著正相關(guān)，株高、果枝數(shù)、結(jié)鈴數(shù)、爛鈴率、脫落率均不存在顯著相關(guān)性；F1的籽棉、皮棉產(chǎn)量的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)與其F2優(yōu)勢(shì)的衰退率之間僅存在弱的正相關(guān)。上述結(jié)果表明：要想獲得產(chǎn)量具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的抗蟲雜交棉F2，首先必須獲得產(chǎn)量具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的F1組合。

抗蟲雜交棉；雜種F1；雜種F2；經(jīng)濟(jì)性狀；相關(guān)性

雜交棉在生產(chǎn)上的大面積推廣應(yīng)用,人工去雄雜交制種成為瓶頸。隨著農(nóng)村青壯年勞動(dòng)力進(jìn)城務(wù)工,農(nóng)村的勞動(dòng)力資源日益短缺,導(dǎo)致以勞動(dòng)力密集型為特征的雜交棉人工制種成本不斷上漲。近年來,長(zhǎng)江流域雜交棉種植面積與雜交棉人工制種面積急劇下滑,這既有棉花產(chǎn)業(yè)本身不景氣的原因,也有雜交棉種子價(jià)格過高的原因。開辟棉花雜種優(yōu)勢(shì)利用新途徑,降低雜交棉種子的生產(chǎn)成本乃棉花產(chǎn)業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。國(guó)內(nèi)外已有許多研究表明,棉花雜種F2代仍具有可利用的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)[1-6];而且雜種棉F2群體的綜合抗逆性也優(yōu)于陸地常規(guī)棉[5-6]。在轉(zhuǎn)基因抗蟲雜交棉F2代利用方面,陳旭升等(2003)[7]研究指出:利用抗蟲棉親本,配制父母本皆為抗蟲棉的雜交組合,如果父母本抗蟲基因插入位點(diǎn)不同,則雙抗蟲親本雜交棉F2代將分離出6%左右的感蟲株,但在棉鈴蟲發(fā)生不是特別嚴(yán)重的年份,這并不會(huì)明顯影響棉花群體的抗蟲性質(zhì)量。陳旭升等(2007)[8]分析了非等位點(diǎn)雙抗蟲親本雜交棉F2的有關(guān)農(nóng)藝性狀及生產(chǎn)應(yīng)用的潛在價(jià)值。陳旭升等(2013)[9]進(jìn)一步對(duì)一個(gè)雙親本等位點(diǎn)抗蟲雜交棉F1、F2的農(nóng)藝性狀進(jìn)行了比較,顯示獲得F1、F2均具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),且F2群體抗蟲性達(dá)100%的雜交棉組合在育種實(shí)踐上是可行的。

本研究分析了7個(gè)抗蟲雜交組合F1與F2的產(chǎn)量與纖維品質(zhì)等經(jīng)濟(jì)性狀,旨在明確抗蟲雜交棉組合F1經(jīng)濟(jì)性狀優(yōu)勢(shì)與F2經(jīng)濟(jì)性狀優(yōu)勢(shì)表達(dá)的相關(guān)性，從而為在育種上快速篩選具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的抗蟲雜交棉F2組合提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

配置7個(gè)雙抗蟲親本雜交棉F1組合R086×R012、R086×R059、R086×R107、R086×R109、R086×R110、SR038×SR028、SR039×SR002。F1自交得7個(gè)F2組合。

1.2 試驗(yàn)方法

2016年,在睢寧王集試驗(yàn)地種植7個(gè)F1組合、7個(gè)F2組合,以抗蟲雜交棉“蘇雜6號(hào)”為對(duì)照,共計(jì)15個(gè)材料。隨機(jī)區(qū)組排列,3次重復(fù)。在9月初調(diào)查大田植株性狀。在吐絮盛期,3個(gè)重復(fù)各收中部棉鈴20個(gè)。試驗(yàn)分次收吐絮籽棉,共收花5次,將各期收獲的籽棉曬干稱重，并軋花得大樣衣分,計(jì)算籽棉、皮棉單位面積產(chǎn)量。室內(nèi)考種20個(gè)棉鈴,得單鈴重、籽指、每囊粒數(shù)。各材料取皮棉樣品15 g,委托農(nóng)業(yè)部纖維品質(zhì)檢測(cè)中心進(jìn)行纖維品質(zhì)測(cè)定。利用Excel統(tǒng)計(jì)軟件,統(tǒng)計(jì)F1、F2有關(guān)經(jīng)濟(jì)性狀的平均表現(xiàn),并計(jì)算相關(guān)系數(shù)。相關(guān)計(jì)算公式為:F1競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)(%)=(F1籽皮棉產(chǎn)量-對(duì)照籽皮棉產(chǎn)量)/對(duì)照籽皮棉產(chǎn)量×100%；F2衰退率(%)=(F2籽皮棉產(chǎn)量-F1籽皮棉產(chǎn)量)/F1籽皮棉產(chǎn)量×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 雜交棉F1與F2植株農(nóng)藝性狀的相關(guān)性

將7個(gè)抗蟲雜交棉組合F1與F2的大田農(nóng)藝性狀的平均表現(xiàn)及其相關(guān)性列于表1。由表1可見:雜交棉的株高、果枝數(shù)、結(jié)鈴數(shù)、爛鈴率4個(gè)農(nóng)藝性狀在F1與F2之間均存在正向關(guān)聯(lián),但都未達(dá)到顯著水平；只有雜交棉的脫落率在F1與F2之間存在負(fù)向關(guān)聯(lián),但也未達(dá)到顯著水平。

表1 雜交棉F1與F2的大田農(nóng)藝性狀平均表現(xiàn)及2代間的相關(guān)性

注:R0.01(5)=0.874；R0.05(5)=0.754。下同。

2.2 雜交棉F1與F2籽皮棉產(chǎn)量及棉鈴性狀的相關(guān)性

由表2可見:雜交棉F1與F2的籽棉、皮棉產(chǎn)量存在極顯著的正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)R分別為0.9513、0.9444)；F1籽棉產(chǎn)量競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)與其F2優(yōu)勢(shì)衰退率之間存在極弱的正相關(guān)(R=0.0707)，F(xiàn)1皮棉產(chǎn)量競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)與其F2優(yōu)勢(shì)衰退率之間也存在弱的正相關(guān)(R=0.1878),但兩者均未達(dá)到顯著水平。以上結(jié)果表明:一個(gè)雜交組合只有具有較高的F1籽棉、皮棉產(chǎn)量，其F2才有可能也具有較高的籽棉、皮棉產(chǎn)量;F1的產(chǎn)量競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)與其F2優(yōu)勢(shì)的衰退率之間并不存在顯著的相關(guān)性。

表2 雜交棉F1與F2的籽皮棉產(chǎn)量及2代間的相關(guān)性

再分析7個(gè)抗蟲雜交棉組合F1與F2棉鈴有關(guān)性狀的相關(guān)性，結(jié)果(見表3)顯示:F1與F2的衣分呈極顯著正相關(guān)(R=0.8931)，單鈴重呈顯著正相關(guān)(R=0.8221)，籽指呈極顯著正相關(guān)(R=0.9552)，不孕籽率呈顯著正相關(guān)(R=0.8142)；F1與F2的每囊粒數(shù)也呈正相關(guān),但未達(dá)顯著水平(R=0.7452)。

2.3 雜交棉F1與F2纖維品質(zhì)性狀的相關(guān)性

在吐絮期,3個(gè)區(qū)組分別取樣測(cè)定纖維品質(zhì),其平均結(jié)果(表4)顯示：抗蟲雜交棉F1與F2的纖維長(zhǎng)度呈顯著正相關(guān)(R=0.8736),比強(qiáng)度呈極顯著正相關(guān)(R=0.9756)；馬克隆值、伸長(zhǎng)率在F1與F2之間也表現(xiàn)出極顯著正相關(guān)性(R=0.9261,0.9664)；只有整齊度在F1與F2之間不存在顯著的相關(guān)性(R=0.2867)。

表3 雜交棉F1與F2的棉鈴性狀及2代間的相關(guān)性

表4 雜交棉F1與F2的平均纖維品質(zhì)表現(xiàn)及2代間的相關(guān)性

3 討論

由于棉花是異源四倍體,其遺傳基礎(chǔ)復(fù)雜,很難有完全的純合體，而且棉花的經(jīng)濟(jì)性狀也大多是由多基因控制的數(shù)量性狀,因此雜交棉F1處于純雜合狀態(tài),F2基本上處于混雜合狀態(tài),這正是雜交棉F2具有可以利用優(yōu)勢(shì)的遺傳基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)作物雜種優(yōu)勢(shì)利用一般認(rèn)為:雜種F1的優(yōu)勢(shì)愈大,其F2的衰退率愈甚。但棉花的情況比較復(fù)雜。吳夫安等(2002)[10]曾報(bào)道6個(gè)雜交棉組合,其中2個(gè)最佳雜交棉組合F1的籽棉、皮棉產(chǎn)量分別位列第1、第2位，而在這6個(gè)組合的F2代中,這兩個(gè)雜交組合的籽棉、皮棉產(chǎn)量仍位列第1、第2位，這表明陸地雜交棉并不會(huì)因?yàn)槠銯1的優(yōu)勢(shì)表達(dá)而導(dǎo)致其F2代優(yōu)勢(shì)的明顯衰退。本研究結(jié)果也顯示:抗蟲雜交棉的產(chǎn)量性狀在F1與F2之間存在普遍的正向關(guān)聯(lián)，且F1的籽棉、皮棉產(chǎn)量的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)與其F2的優(yōu)勢(shì)衰退率之間并不存在顯著的負(fù)向關(guān)聯(lián)。言外之意,一個(gè)組合的F1具有明顯的產(chǎn)量競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),其F2就有可能繼續(xù)擁有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

另外,抗蟲雜交棉F1與F2的這種正向相關(guān)性還表現(xiàn)在如下經(jīng)濟(jì)性狀中:衣分、單鈴重、籽指、不孕籽率等。雜交棉F1與F2的纖維品質(zhì)性狀也多呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)性。這表明抗蟲雜交棉F1與F2之間經(jīng)濟(jì)性狀的正向相關(guān)可能具有某種普遍性。

[1] 河北農(nóng)科院棉花所.棉花一、二代雜種優(yōu)勢(shì)初探[J].棉花,1978,5(3):8-9.

[2] 邢以華,靖深蓉,占先合,等.棉花雜種二代利用價(jià)值的研究[J].中國(guó)棉花,1987,14(2):12-14.

[3] 楊芳荃.湖南省雜交棉的研究與應(yīng)用[J].棉花學(xué)報(bào),1995,7(4):206-208.

[4] 錢大順,許乃銀,張香桂.陸地棉品種間F2雜種優(yōu)勢(shì)利用研究進(jìn)展[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),1996(6):27-28.

[5] Meredith W R J. Yield and fiber quality potential for second generation cotton hybrids [J]. Crop Sci, 1999, 30: 1045-1048.

[6] Bing T, Jenkins J N, McCarty J C, et al. F2hybrids of host plant germplasm and cotton cultivars I: heterosis and combining ability for lint yield and yield components [J]. Crop Sci, 1993, 33: 700-705.

[7] 陳旭升,狄佳春,許乃銀,等.雙抗蟲親本雜交棉F1代的生物學(xué)抗蟲性及有關(guān)經(jīng)濟(jì)性狀分析[J].棉花學(xué)報(bào),2003,15(5):284-287.

[8] 陳旭升,狄佳春,肖松華,等.雙抗蟲親本雜交棉F2代的抗蟲性及其經(jīng)濟(jì)性狀分析[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2007(5):47-49.

[9] 陳旭升,狄佳春,馬曉杰.雙親等位點(diǎn)抗蟲雜交棉F1、F2農(nóng)藝性狀比較[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,41(8):79-81.

[10] 吳夫安,韓長(zhǎng)勝,李澤田,等.轉(zhuǎn)基因雙抗雜交棉F1、F2代高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)研究進(jìn)展[J].中國(guó)棉花,2002,29(7):16-17.

(責(zé)任編輯:黃榮華)

Analysis of Economic Characters Correlation between F1and F2of Insect-resistant Hybrid Cotton

CHEN Xu-sheng, DI Jia-chun, ZHAO Liang

(Institute of Industrial Crops, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Cotton and Rape in Lower Reaches of Yangtze River, Ministry of Agriculture, Nanjing 210014, China)

In this paper, the economic character correlations between F1and F2of seven insect-resistant hybrid cotton combinations were analyzed. The results showed that: between the F1and F2of insect-resistant hybrid cotton combinations, there was extremely significant positive correlation in seed cotton yield, lint yield, lint percent, seed index, specific strength, micronaire value, and elongation rate; there was significant positive correlation in single-boll weight, mote rate, and fiber length; there was no significant correlation in plant height, number of fruit branches, boll number, rotted boll rate and abscission rate; there was weak positive correlation between the competitiveness of seed cotton yield, lint yield in hybrid cotton F1and their decline rate in F2. It is concluded that obtaining hybrid F1combinations with yield competitive advantage is essential to the acquirement of insect-resistant hybrid cotton F2combinations with yield competitive advantage.

Insect-resistant hybrid cotton; Hybrid F1; Hybrid F2; Economic character; Correlation

2017-02-20

高產(chǎn)高效轉(zhuǎn)基因棉花新品種培育科技重大專項(xiàng)子課題(2016ZX08005-001);轉(zhuǎn)基因生物新品種培育科技重大專項(xiàng)子課題 (2016ZX08005-005)。

陳旭升(1965─),男,浙江樂清人,研究員,博士,主要從事棉花遺傳育種工作。

S562.035.1

A

1001-8581(2017)06-0013-03