轉(zhuǎn)基因棉花三系配合力及雜種優(yōu)勢分析

，，，，

(1.山東濱州職業(yè)學(xué)院，山東 濱州 256603； 2.山東農(nóng)興種業(yè)有限責(zé)任公司，山東 惠民 251706)

實(shí)踐證明，利用雜種優(yōu)勢，是大幅度提高棉花產(chǎn)量、改進(jìn)纖維品質(zhì)和增強(qiáng)抗病蟲能力的有效途徑[1]，三系雜交棉選育是雜交棉育種的趨勢，是雜交棉普及推廣的希望所在[2-3]。20世紀(jì)60年代，Meyer通過陸地棉與哈克尼西棉種間雜交，首次實(shí)現(xiàn)了三系配套。自2004年始，我國三系雜交棉品種選育有了很大的突破，先后審定了豫雜棉1號、邯雜98-1、銀棉2號、浙雜2號、邯雜429、中棉所83、中棉所99[4]、魯雜2138[5]等品種，新疆還審定了彩色棉品種新彩棉9號[4]。但是，三系雜交棉制種過程中，存在著異化授粉，產(chǎn)生不育株的潛在風(fēng)險。利用紅葉、紅花、低酚等性狀標(biāo)記，選育標(biāo)記型雜交種，利用標(biāo)記性狀進(jìn)行去雜，是一條有效的途徑[6-11]。

本試驗(yàn)以自育的5份胞質(zhì)不育系和4份恢復(fù)系，分析其配合力、F1代的雜種優(yōu)勢表現(xiàn)，為組合篩選提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試親本

5份轉(zhuǎn)基因棉花三系作母本，分別是14 KC 73 A、14 KC 79 A、14 XB 11 A、10-11 A、15 ZS 31 A，代號依次是A 1、A 2、…、A 5，其中A 1為紅花標(biāo)記不育系，A 2紅葉、紅花標(biāo)記不育系，A 3為緊湊型不育系，A 4為紅葉棉不育系。4份恢復(fù)系作父本，分別是15 HF 23、15 KC 11-1、15 KC 11-2、15 ZZ 12，代號依次是B 1、B 2、…、B 4，其中B 1為低酚標(biāo)記恢復(fù)系。按NCⅡ遺傳交配設(shè)計(jì)，配制組合20個，雜交方法是開花當(dāng)日09：00時在母本上授父本花粉。以魯棉研28為對照。

1.2 田間試驗(yàn)

試驗(yàn)于2017年在濱州職業(yè)學(xué)院科技示范中心進(jìn)行。田間種植20個F1代及對照種。重復(fù)2次，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，行長4 m，重復(fù)間留走道0.8 m，行距0.67 m，株距0.35 m，單行區(qū)，每小區(qū)實(shí)留苗12株，施肥等其他田間管理措施同于大田。

1.3 數(shù)據(jù)調(diào)查與處理

根據(jù)棉花生育進(jìn)程依次調(diào)查全生育期、第一果枝節(jié)位、株高、果枝數(shù)、籽棉產(chǎn)量、 皮棉產(chǎn)量、衣分、鈴重、單株鈴數(shù)等9個性狀及纖維品質(zhì)5項(xiàng)指標(biāo)(2.5%跨長、整齊度、比強(qiáng)度、馬克隆值、伸長率)，共14個性狀。纖維品質(zhì)5項(xiàng)指標(biāo)由農(nóng)業(yè)部纖維品質(zhì)監(jiān)督檢測中心測得。試驗(yàn)數(shù)據(jù)按小區(qū)平均，先方差分析的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行配合力和雜種優(yōu)勢分析。競爭優(yōu)勢(CH)計(jì)算公式如下：

競爭優(yōu)勢(CH)=[(F1-對照值)/對照值]×100%，式中，F(xiàn)1、對照值均為平均值。

表1 F1代性狀方差分析(均方)及親本配合力效應(yīng)

表2 F1代各性狀特殊配合力效應(yīng)

方差分析、相關(guān)分析及配合力分析等均按小區(qū)平均，采用固定模型，參照劉來福[12]的方法計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 配合力分析

2.1.1 方差分析

性狀方差分析結(jié)果(表1)表明，14個性狀組合間差異均達(dá)顯著以上水平。母本間的GCA差異14個性狀均達(dá)顯著以上水平，父本間除節(jié)位、株高、果枝數(shù)、整齊度、伸長率外的9個性狀的GCA差異均達(dá)顯著以上水平。母本×父本的SCA效應(yīng)，除節(jié)位、株高、果枝數(shù)、整齊度外的10個性狀達(dá)到顯著以上水平。

2.1.2 親本的GCA效應(yīng)分析

母本中GCA效應(yīng)差異顯著的14個性狀，A 1、A 3、A 4分別有9個性狀的GCA效應(yīng)值為正，表現(xiàn)較好。父本，9個性狀中B 1、B 2、B 4分別有5、4、4個的GCA效應(yīng)值為正，表現(xiàn)較優(yōu)。

表3 F1代平均值和競爭優(yōu)勢

2.1.3 組合的SCA效應(yīng)分析

14個性狀中，SCA效應(yīng)達(dá)到顯著以上水平有10個性狀。由表2可見，生育期SCA效應(yīng)前5位的組合分別是：A 2×B 2>A 5×B 3>A 5×B 4>A 4×B 4>A 4×B 1；籽棉產(chǎn)量A 4×B 1>A 3×B 2>A 3×B 3>A 4×B 4>A 2×B 4；皮棉產(chǎn)量A 4×B 1>A 3×B 2>A 3×B 3>A 2×B 4>A 4×B 4；鈴重A 2×B 1>A 5×B 3>A 3×B 4>A 3×B 2>A 1×B 4；單株鈴數(shù)A 4×B 1>A 1×B 4>A 3×B 2>A 2×B 4>A 1×B 3，衣分A 2×B 3>A 4×B 1>A 5×B 2>A 3×B 3>A 1×B 1；2.5%跨長A 4×B 1>A 3×B 2>A 2×B 3>A 1×B 4>A 5×B 1；比強(qiáng)度A 3×B 3>A 4×B 1>A 5×B 2>A 1×B 4>A 4×B 4；馬克隆值A(chǔ) 2×B 1>A 4×B 2>A 1×B 2>A 4×B 4>A 3×B 1；伸長率A 5×B 1>A 4×B 3>A 2×B 2>A 3×B 1>A 4×B 4。

從綜合角度看，10個性狀中，A 3×B 2、A 3×B 3、A 4×B 1等3個組合有8個性狀SCA效應(yīng)值均為正，A 1×B 1、A 1×B 4、A 2×B 4、A 4×B 4、A 5×B 1等組合有7個性狀的SCA效應(yīng)值全為正，以上8個組合的SCA效應(yīng)較優(yōu)。主要性狀皮棉產(chǎn)量、2.5%跨長及比強(qiáng)度3個性狀SCA效應(yīng)值同時為正的組合4個，分別是A 2×B 4、A 3×B 2、A 3×B 3、A 4×B 1。

2.2 雜種優(yōu)勢分析

由表3可見，主要產(chǎn)量性狀中，籽棉產(chǎn)量CH的平均值分別為-5.1%，有7個組合具有正向的競爭優(yōu)勢，皮棉產(chǎn)量CH的平均值分別為-9.9%，有7個組合具有正向的競爭優(yōu)勢，依次是A 4×B 1、A 3×B 2、A 5×B 1、A 1×B 1、A 5×B 4、A 3×B 1、A 3×B 3。主要品質(zhì)性狀中，2.5%跨長CH的平均值分別為2.1%，有16個組合具有正向的競爭優(yōu)勢，比強(qiáng)度CH的平均值分別為5.0%，有17個組合具有正向的競爭優(yōu)勢，馬克隆值CH的平均值分別為-9.5%，20個組合均具有負(fù)向的競爭優(yōu)勢。2.5%跨長和比強(qiáng)度同時為正向競爭優(yōu)勢的組合14個。

3 結(jié)論與討論

配合力分析的目的是指導(dǎo)組合選配。本試驗(yàn)涉及轉(zhuǎn)基因棉花5份不育系和4份恢復(fù)系，親本多數(shù)性狀的GCA和SCA均達(dá)到顯著水平以上，說明性狀既受加性基因控制，又有非加性基因的效應(yīng)，與前人的研究結(jié)果相似[13-15]。 A 1、A 3、A 4、B 1、B 2、B 4多數(shù)性狀GCA效應(yīng)為正且值高，具有較高的利用價值。將

續(xù)表3：

組合 鈴數(shù) 衣分 2.5%跨長 整齊度 比強(qiáng)度 馬克隆值 伸長率 均值CH均值CH均值CH均值CH均值CH均值CH均值CHA1×B115.70 5.02 41.15 6.33 28.6-1.0 83.3 2.6 30.7 8.9 5.1 -7.3 7.0 34.6 A1×B215.00 0.33 39.00 0.78 290.3 83.4 2.6 30.2 7.1 5.3 -4.5 7.0 33.7 A1×B318.20 21.74 37.55 -2.9729.31.4 85.1 4.7 29.1 3.2 5.0 -10.0 7.2 37.5 A1×B418.90 26.42 39.45 1.9429.351.6 85.0 4.6 30.1 6.6 5.2 -5.5 7.2 38.5 A2×B113.50 -9.70 36.55 -5.56 28.4-1.7 82.4 1.5 31.5 11.7 5.2 -5.5 5.5 5.8 A2×B213.50 -9.70 36.35 -6.0729.93.5 83.8 3.1 31.5 11.7 4.6 -16.4 6.2 18.3 A2×B312.90 -13.71 36.55 -5.5630.054.0 84.4 3.9 29.8 5.5 4.9 -11.8 5.9 12.5 A2×B415.30 2.34 36.30 -6.2029.83.1 85.0 4.7 30.3 7.4 5.1 -7.3 5.9 12.5 A3×B1 18.20 21.74 38.35 -0.9029.752.9 82.1 1.0 29.3 3.9 4.9 -10.9 6.0 15.4 A3×B218.00 20.40 39.40 1.8131.48.7 83.0 2.2 30.7 8.9 4.6 -16.4 5.6 7.7 A3×B317.50 17.06 38.20 -1.2930.65.9 83.5 2.8 30.1 6.6 4.8 -12.7 6.0 14.4 A3×B414.25 -4.68 38.50 -0.5229.853.3 82.8 2.0 28.7 1.8 5.1 -8.2 6.1 16.3 A4×B124.60 64.55 33.15 -14.34290.3 83.0 2.2 30.2 7.1 4.6 -16.4 6.5 25.0 A4×B2 14.70 -1.67 31.15 -19.5128.90.0 82.8 1.9 28.8 2.1 5.2 -6.4 7.4 41.3 A4×B3 14.50 -3.01 27.70 -28.4228.8-0.3 82.7 1.8 26.5 -6.2 5.0 -9.1 7.8 50.0 A4×B4 17.00 13.71 30.75 -20.5428.5-1.4 83.7 3.0 27.9 -1.1 5.4 -2.7 7.5 44.2 A5×B111.70 -21.74 40.20 3.8829.62.4 85.1 4.8 29.8 5.7 5.0 -9.1 7.1 36.5 A5×B211.50 -23.08 40.40 4.3930.154.3 83.8 3.1 31.2 10.6 5.0 -10.0 7.0 34.6 A5×B312.60 -15.72 36.75 -5.0429.351.6 84.7 4.2 28.3 0.2 5.0 -10.0 6.9 32.7A5×B4 11.45 -23.41 37.90 -2.0729.93.5 83.5 2.8 28.0 -0.7 4.9 -10.9 6.5 25.0 平均值15.53.336.8-5.029.52.1 83.6 3.0 29.6 5.0 5.0 -9.5 6.6 26.8 ck平均值14.95 0.00 38.70 0.0028.50.081.20.028.20.05.50.05.20.0

SCA和競爭優(yōu)勢結(jié)合分析，A 4×B 1、A 2×B 2、A 3×B 3等3個組合在皮棉產(chǎn)量、2.5%跨長和比強(qiáng)度3個性狀上，SCA效應(yīng)值為正，又有正向的競爭優(yōu)勢，應(yīng)是值得考察的重點(diǎn)組合。

棉花不育系利用的目的是在省工的前提下，選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的雜交組合。本試驗(yàn)表明，利用三系不育系配制組合，主要產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀具有較高的雜種優(yōu)勢，皮棉產(chǎn)量競爭優(yōu)勢達(dá)到10%以上的組合6個，主要品質(zhì)性狀2.5%跨長和比強(qiáng)度達(dá)到雙30的組合3個，同時增產(chǎn)又優(yōu)質(zhì)的組合2個。主要品質(zhì)性狀2.5%跨長和比強(qiáng)度多數(shù)組合出現(xiàn)正向的競爭優(yōu)勢，馬克隆值均出現(xiàn)負(fù)向的競爭優(yōu)勢，在目前普遍存在馬克隆值偏高的現(xiàn)象下，為高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)三系雜交棉選育提供了基礎(chǔ)。