新疆機采棉育種方法的思考

孟慶忠 易先達 張濤

摘 要：針對新疆棉區機采棉育種現狀，在新疆不同生態區建立機采棉育種流動基因庫，加強機采性狀的選擇，提高機采棉品種抗逆性。

關鍵詞：機采棉；育種；流動基因庫

中圖分類號 S562 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）13-0112-02

棉花生產在我國農業生產中占有十分重要的地位。長期以來，我國棉花收獲基本上依靠人工完成，棉花品種的選育都是以適應人工采收為目標，近年來隨著機采棉的面積不斷擴大，原有棉花品種不適宜機械采收，我國的機采棉育種面臨大的挑戰。

1 現階段機采棉存在的問題

近年來新疆植棉水平在機械化、規模化等方面走在了全國前列，特別是新疆生產建設兵團植棉機械化采收已達90%以上。隨著機采棉的大面積推廣應用，機采棉花產量大幅增加，原棉纖維品質出現大幅下降[1]。目前新疆還沒有培育出既優質又豐產的專用機采棉品種，為適應機械化采收的需要，取而代之的是諸多來自河北、山東等內地省份的傳統品種替代機采棉品種，內地品種多是在低密度下選育而來，在新疆高密度下種植表現出葉大蔭蔽、株型松散、生育期長等不適宜新疆棉區的特性。針對機采棉現狀，機采棉育種方法、思路亟需改善。

2 機采棉育種的探討

2.1 種質資源的引進與利用 種質的擴增、改良、和創新是棉花育種的重要保障。要培育適應性好的棉花品種，要從種質的擴增、改良和創新入手，擴增種質遺傳基礎，形成適應本地氣候區的種質資源是關鍵。外來種質和地方種質通過人工雜交和自然選擇，聚合大量的優良基因，種質的抗逆性（適應性）才得以提高。特別是對美國、澳大利亞等機采棉技術較成熟的國家引進的種質，針對其機采棉適應性的農藝性狀，并按照新時期的育種目標進行調整、篩選和鑒定。從而構建新疆機采棉核心種質，不斷強化優良新種質的搜集、引進與利用。

2.2 適宜機采性狀的選擇 機采棉對植株株葉形態（株高、始果節高度、果枝節間長度、枯葉掛枝等）、吐絮、含絮力、脫葉劑敏感性、纖維品質等方面都有較高要求。始果節高度低于20cm時，采收作業極易吸附田 間殘存的地膜與地面塵土、雜質。不同棉花品種對脫葉劑敏感性不同，脫葉的快慢與脫葉質量對機采時間等生產環節帶來諸多問題，同時也影響了機采棉的纖維品質的一致性[2-3]。美國棉花品種在噴脫葉劑后，脫葉迅速，且落葉掛枝極少，新疆現有的棉花品種落葉掛枝較多，機采時干枯葉片極易混入棉花中，增加了雜質。今后機采棉育種中，應借鑒美棉、澳棉的葉形態，加強選擇力度。桑有龍[4]對新陸早50研究發現機采棉纖維長度28.65mm，比手摘棉減少0.32mm，單鈴重平均4.51g，比正常鈴重降低9.8%，產量和品質下降較大。宋敏等[5]研究表明，機采棉的纖維長度較手摘棉差1mm，短纖維率高達19.97%，斷裂比強度較手摘棉差1.08cN·tex-1。總體來看，機采棉與手摘棉除馬克隆值處于同一等級外，在纖維長度、斷裂比強度等指標上均較手摘棉差，所以在機采棉育種中，要加強對纖維長度和比強度的選擇，纖維長度應在30mm左右，比強度30cN·tex-1左右。棉花品種棉殼含絮力低會導致籽棉未采收時脫落而造成減產，含絮力太強則會引起機采時籽棉采收不干凈而造成減產。

適宜機采的棉花品種應具備良好的株葉形態（Ⅰ～Ⅱ果枝、株高、果枝節間長度、枯葉掛枝等）、早熟、纖維品質優良（雙30）、吐絮集中、含絮力中等、始果節位高（20cm以上）、對脫葉劑敏感的特性。

2.3 機采棉育種流動基因庫的建立 張金發等[6]總結了常規育種法、改良回交發、輪回選擇法、隨機互交法、改良互交法、分裂選擇法、選擇指數法等幾種常規的棉花育種方法。改良互交法是最早由Cupl于20世紀70年代提出，是在隨機互交法和輪回選擇法基礎上發展而來。該方法致力于育種中間材料的充分利用，在兩輪互交之間施行選擇，擇優雜交，根據育種目標不斷引進新的外源種質加以補充，它是一個開放的育種體系，是一種系統的、漸近的育種方法。張鳳鑫等[7]認為生物遺傳系統的演化及其基因的表達是一個自組織的過程。采用多個優良種質通過多次隨機交配，產生一個原始平衡的基礎育種群體，給以臨界性環境影響，可以產生某些期望的組合類型，而且在選擇過程中不斷輸入新的優良種質，使群體不斷得到補充，建立一個保持基因流動性的育種種質庫，通過輪回選擇可以獲得高產、優質、抗病的綜合品種類型。周雁生等[8]提出的棉花有利基因同步積加的育種體系，詹先進等[9]等在此基礎上進一步提出棉花階梯式復交育種方法。馬家璋等建立混交混選體系，其指導思想是通過混交，打破育種性狀間的不利遺傳負相關，通過混選獲得優良基因的重組體。陳旭升等[10]總結以上幾種育種模式有一個共同特點，即利用多親本的多次互交來緩解棉花高產、優質、抗逆性等性狀的負向相關，以實現多目標的協同提高。

在黃河流域和長江流域棉區的低密度模式下單株的結鈴性對產量的貢獻相當大，在新疆棉區高密度的種植模式下相對弱化了單株結鈴性對產量的貢獻，高密度引起了單株之間的競爭逆境，增加了株葉形態對產量及纖維品質的影響，在機采棉育種中更強調了群體這一概念。棉花產量來自群體內各性狀的協調，高密度下群體更加要強調抗逆性，即產量就是抗逆性。表現在棉花上即抗病、耐高溫、耐密、種子耐低溫發芽等性狀，篩選抗逆品種，實際上是篩選基因之間的關系。現在棉花轉基因育種主要是抗棉鈴蟲和耐除草劑，即強化了抗逆育種。在張鳳鑫的基因流動性種子庫和Cupl改良互交法的基礎上，應在新疆不同類型棉區建立棉花育種流動基因庫，群體內混選混交，不斷加入新種質，選自群體的優良種質不斷回流，群體內流動起來的優良基因不斷循環累加。

2.4 棉花流動基因庫的選擇方法 群體分離世代早期（Ⅰ～Ⅲ世代），主要對株葉形態進行選擇，兼顧結鈴性，鈴型、鈴重、集中吐絮、含絮力等性狀混選混收。群體分離高世代（Ⅳ世代以上），進行以結鈴性為主兼顧株葉形態的單株選擇，考種單鈴重、衣分、手梳絨長3個指標，依據不同生態區的機采棉要求中選單株，后代混種。依據育種者及單位情況決定進入株系選擇的育種世代，早進入株系選擇世代將減少不同基因型間的競爭，負面影響是增加育種成本。

為加快棉花育種進程，現階段冬天海南南繁是常用方法之一，在建立機采棉育種流動基因庫早期混交時的確可以加快世代，但進入到群體分離世代時，群體內選擇是利用基因型與環境互作在分離群體或遺傳多樣性群體內擴大遺傳方差，從而容易擴大選擇差和提高選擇響應，將逐漸提高群體內種質的抗逆性，使原本可能沉默的基因或隱性基因在逆境下得到表達。沒有了逆境，就沒有選擇壓力，所以群體分離世代不提倡再進行海南加代。

在以前社會物資匱乏的時候，我們的育種家的“經驗育種”起到了關鍵的作用。隨著社會經濟的發展，物資極大豐富，國家資金和大型種子企業投入了大量人力物力在棉花育種工作中，今后的育種工作要變“經驗育種”為“設計育種”，把棉花品種的每一個性狀指標“設計”成適宜機械收獲。機采棉育種流動基因庫采用“循環育種”策略累加育種群體中的基因加性效應，協調高產、優質、抗逆性等優良性狀，聚集適宜機采性狀，培育抗逆性強的高產、穩產、纖維品質優的棉花品種。

參考文獻

[1]夏鑫.機采棉棉花品質簡析[J].上海紡織科技，2010，38（9）：1-3.

[2]胡君霞.棉花脫葉劑使用次數對脫葉率及采凈率的影響[J].新疆農墾科技，2013（12）：34-35.

[3]雷斌，張云生，李忠華，等.棉花脫葉劑的田間篩選效果[J].新疆農業科學，2011，48（12）：2321-2324.

[4]桑有龍.2013年下野地墾區機采棉減產主要因素分析[J].農業技術，2014（3）：11-12.

[5宋敏，王海標，高文偉，等.新疆早熟植棉區機采棉與手摘棉纖維品質比較[J].中國棉花，2015，42（12）：4-6.

[6]張金發.棉花育種方法研究進展[J].湖北農學院學報，1992，12（3）：68-75.

[7]張鳳鑫，梅選明，蔣新河.在棉花育種中保持基因流動性的種子庫建設的研究[J].西南農業大學學報（增刊），1987（3）：32-36.

[8]周雁生.棉花有利基因同步積加育種體系研究[J].湖北農業科學（增刊），1989（1）：12-15.

[9]詹先進，藍家樣，陳全求，等.棉花階梯式復交育種方法的建立與應用[J].湖北農業科學，2011，50（24），5031-5039.

[10]陳旭升，劉劍光，狄佳春，等.棉花品種高產優質選育方法研究進展[J].江西棉花，2001，23（2）：3-5. （責編：張宏民）