優質早熟麥后直播轉基因抗蟲棉花新品種ZD2040的選育

張勝昔 馮常輝 韓光明

摘要：闡明了優質早熟麥后直播轉基因抗蟲棉花新品種ZD2040的選育背景、方法及過程，詳細介紹了該品種特征特性，在前期研究基礎上，對其栽培技術要點進行了簡要總結，以期為該品種大面積生產應用提供可靠數據及理論依據。

關鍵詞：優質；早熟；直播棉；ZD2040

中圖分類號：S562 文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2018）20-0019-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.20.004 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract： ZD2040 was a new transgenic cotton variety direct sowing after wheat with good quality and early maturity， The breeding background， method and process of ZD2040 were described in this paper and also its main performance was introduced in detail. Furthermore， several cultivation key points of ZD2040 were summarized in order to provide reliable data or theoretical foundation for an extensive area production.

Key words： good quality； early maturity； direct sowing cotton； ZD2040

棉花新品種ZD2040是由湖北省農業科學院經濟作物研究所選育的優質、早熟、適于麥后直播及輕簡化栽培的轉cry1Ab/cry1Ac基因抗蟲棉花新品種，2014年獲得國家轉基因生物安全生產應用證書[證書編號為農基安證字（2014）第129號]，2018年通過湖北省農作物品種審定委員會審定命名，審定編號為鄂審棉2018005 。

1 選育背景

棉花是中國重要的經濟作物，在所有經濟作物中，棉花是產業鏈較長的作物，密切關系到棉農、棉花收購加工企業、紡織服裝企業等產業鏈上下游各方的利益，紡織工業涉及數以萬計產業工人的就業問題[1]。湖北省是中國產棉大省，面積、產量、產值均已超過河南省，位居全國第四、長江流域之首，常年棉花種植年均產值86億元，占農業總產值的6.5%左右[2]。然而，湖北省棉花生產與需求并不對稱，年生產量仍只占需求量的40%左右，尤其是優質原棉依賴外調。從農業農村部的統計數據看，2016年湖北省棉花種植面積、單產、總產分別為20.25萬hm2、930.6 kg/hm2、18.8萬t，同比分別減少6.22萬hm2、 195.15 kg/hm2、1.01萬t，減幅分別為23.50%、17.34%、 36.91%，并且這一局面在2017、2018年并未得到根本性改變，嚴重制約了湖北省棉花產業可持續健康發展。究其原因，主要是因為：①糧棉爭地矛盾的影響，中國人多地少，為了確保糧食安全，國家不得不采取減棉增糧策略。自2014年開始，國家對棉花收儲政策進行了調整，內地棉農的補貼與新疆目標價格補貼存在巨大的差距（新疆已確定2017—2019年連續3年目標價格補貼為18 600元/t，折算成對新疆棉農補貼為11 250元/hm2，內地最高為3 270元/hm2；同時，隨著糧食收購價格及補貼的提高，糧棉收購價比由原來的5∶1（即5 kg水稻總價與1 kg子棉價相當）降低到2.5∶1左右，植棉比較效益明顯下降，棉農種植棉花積極性不高，致使植棉面積大幅下降。②湖北省棉花生產本身存在問題。一是在所有主栽作物中，棉花是技術含量最高的作物，施肥、用藥、化調等管理措施必須根據不斷變化的氣候、生育時期、物候以及土壤狀況進行靈活掌握，植棉豐產需要經驗積累。二是植棉機械化程度低。近年來湖北省棉花生產技術不斷革新，在播種、中耕、除草、治蟲等方面基本可以實現輕簡化、機械化管理，植棉效益稍有增加[3]。盡管如此，由于棉花生產大面積推廣應用的仍然是雜交棉品種，采取的仍然是稀植大棵的種植方式，棉花吐絮采摘期較長，不僅使原棉纖維一致性降低，而且必須進行人工采摘，用工成本高。三是優質早熟適于機械化采收的棉花新品種十分缺乏[4]。從湖北省“十二五”審定的棉花新品種看，全部為中熟品種，生育期均在120 d以上，吐絮采摘期依然達55 d以上，不適于麥棉連作種植和機械化采收，“十三五”湖北省開始有適于麥后直播的早熟棉花新品種審定，但還遠遠滿足不了生產實際需求，從纖維品質看，盡管“十二五”審定品種有所提高，但距紡織工業需求仍有一定差距，纖維長度多集中在29～30 mm，超過30 mm的不多；比強度多集中在29～30 cN/tex，超過30 cN/tex的不多；馬克隆值多在5.0以上，整齊度多集中在83%～85%，大于85%的很少，并且纖維內在品質指標間不協調，各指標同時達到優質要求以上的品種更少[5]。基于以上背景，開展了優質、早熟、抗蟲、適于麥棉連作和機械化采收的棉花新品種育種科研工作，并成功育成新品種ZD2040。

2 選育經過

2.1 育種目標

生育期。為了適應麥后直播要求，生育期須控制在110 d以內，10月20日前收花量占收花總量的比例（霜前花率）要求達80%以上。

纖維品質。為了滿足紡織工業對優質原棉的緊缺需求及適應機采，上半部長度須達31 mm以上（即使機采損失1 mm左右，仍能保證紡織工業30 mm以上的優質要求），比強度30 cN/tex以上，馬克隆值5.0以下，整齊度85%以上，紡紗均勻指數140以上。

皮棉產量。與生產應用品種平均產量（930.6 kg/hm2，2016年農業農村部統計數據）相當，即使減產，須控制在5%以內。

農藝性狀。為了適應機采要求，成鈴吐絮須集中（通過催熟劑和脫葉劑處理，控制在45 d以內），株高120 cm以內，株型疏朗，第一果枝節位7節以上，果枝上舉，適于60 000株/hm2以上的種植密度。

綜合抗性。抗棉（紅）鈴蟲，耐枯萎病、耐黃萎病（枯萎病指20以內，黃萎病指35以內）。

2.2 技術難點與方法

2.2.1 技術難點 必須打破陸地棉品種間雜交及系統選育存在的早熟與纖維品質、早熟與產量、產量與纖維品質等之間的負相關[6，7]；早熟、產量、纖維品質等性狀均屬數量性狀，由微效多基因控制，存在選育周期長的問題。

2.2.2 技術方法 為了打破目標性狀間的負相關，引入野生棉等種質，拓寬陸地棉遺傳基礎；為了避免有利基因的丟失，早期（F2代開始）進行集團選擇；為了縮短育種周期，選育方法上采取重病區和人工病圃同步鑒定篩選，提高選擇的代表性和準確性；南繁北育，加快育種進程；不同生態區域同步比產，以空間換取時間。

2.3 選育過程

2.3.1 親本的創制 以具有墨西哥半野生棉、美國優質纖維種質PD系（具有亞洲棉、瑟伯氏棉和海島棉血緣）血緣的自育品種鄂抗棉12為基礎材料，用早熟優質棉花品系徐244（江蘇省引進）作父本與之雜交，以改良其早熟性，通過系統選育，于2007年成功育成生育期為117 d且其他綜合性狀優良的新品系TM01；以自育早熟豐產優質轉基因抗蟲雜交棉花新品種KB02為基礎，通過系統選育，于2007年成功育成生育期105 d的優質轉基因抗蟲新品系ZA02。

2.3.2 ZD2040的選育經過及詳細系譜 2007年用TM01作母本，ZA02作父本配制雜交組合。2007年冬、2008年、2009年連續加代（海南3代，武漢2代），加代過程中用卡拉霉素進行抗蟲性集團選擇，2010年武漢F6代中選單株，對獲選單株進行膠體晶蛋白試紙篩選，2011年通過株行圃試驗選獲抗蟲株系ZD2040（當年行號），2012年通過武漢、潛江的多點品系測優篩選試驗，2013年參加湖北省農業科學院經濟作物研究所聯合品比試驗，2014—2015年申請并獲得轉基因安全生產應用證書，2016—2017年參加湖北省區域試驗，2018年通過湖北省審定命名。具體選育過程見圖1。

3 ZD2040的綜合表現

3.1 農藝性狀

區城試驗結果顯示，ZD2040生育期108 d，株高114.9 cm，第一果枝節位7.6節，果枝14.1臺，單株結鈴15.1個，上桃快，成鈴集中，單鈴重4.76 g，大樣衣分38.47%，小樣衣分40.13%，子指11.4 g，霜前花率83.2%。植株塔形，莖桿多茸毛，葉片中等大小，葉色淡綠，鈴卵圓形，鈴尖突起中強，吐絮較暢，苞葉中等大小。全生育期前中期生長勢較強，整齊度較好。

3.2 產量水平

2016年區域試驗結果顯示，子棉平均產量3 405.45 kg/hm2，比對照增產13.02%，居參試品種第三位；皮棉平均產量1 311.45 kg/hm2，比對照增產6.66%，增產不顯著，居參試品種第二位，增產點率為71.4%；霜前皮棉平均產量1 090.5 kg/hm2，比對照增產26.66%，居參試品種第一位。2017年區域試驗結果顯示，子棉平均產量3 103.05 kg/hm2，比對照增產2.21%，居參試品種第三位；皮棉平均產量1 209.00 kg/hm2，比對照減產5.76%，減產不顯著，居參試品種第六位，增產點率為77.8%；霜前皮棉平均產量 1 018.95 kg/hm2，比對照增產11.00%，居參試品種第三位。兩年平均結果與對照品種對比情況見表1。

3.3 纖維品質

ZD2040纖維品質達優質Ⅰ類水平，兩年區域試驗平均結果及其與對照品種對比情況如表2所示。

3.4 抗病蟲性狀

ZD2040抗棉鈴蟲、抗枯萎病，耐黃萎病（表3）。

4 ZD2040栽培技術要點

ZD2040適宜湖北省的小麥-棉花接茬種植模式[8，9]。近期對ZD2040的配套栽培技術研究表明，ZD2040作麥后直播棉品種應用時，栽培上應注意把握好個體和群體的關系。合理的種植密度是提高ZD2040產量的關鍵，不同種植密度與不同施肥水平對產量結果的影響存在著明顯的互作。在現有施肥習慣和水平下，種植密度應控制在67 500株/hm2以下。在中等地力和中等施肥水平時，密度以60 000株/hm2左右為宜；地力條件好、施肥水平高的地區，密度以52 500～60 000株/hm2為宜。同春季種植常規棉比較，要降低總的肥料施用量，在中等地力的土壤條件下，全生育期以純氮180 kg/hm2、純磷90 kg/hm2、純鉀150 kg/hm2為宜[10]。2018年正在對該品種進行機械化采收中試及催熟劑、脫葉劑篩選試驗。

目前為幫助湖北省棉農掌握良種良法，分析現有資料總結了ZD2040的主要栽培技術要點。一是適時播種。5月下旬至6月上旬播種，一般直播密度在60 000株/hm2左右，每穴播3～4粒，出苗后及時補苗。二是科學施肥。一般以純氮180 kg/hm2、純磷90 kg/hm2、純鉀150 kg/hm2、硼砂15 kg/hm2為宜。三是合理化控。遵循前輕后重、少量多次的原則，蕾期噴施縮節胺7.5～15.0 g/hm2，花鈴期視棉花長勢噴施縮節胺30～60 g/hm2，控制株高在100 cm左右，防止倒伏。四是加強田間管理。適時中耕，起壟培土，及時整枝、打頂、抹贅芽，遇旱及時灌溉。五是加強蟲害防治。重點防治紅蜘蛛、盲蝽蟓，注意防治棉蚜、三四代棉鈴蟲和紅鈴蟲、斜紋夜蛾和煙粉虱等害蟲。

參考文獻：

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