200份陸地棉種質資源的遺傳多樣性分析

劉劍光 趙君 徐劍文 吳巧娟 肖松華

摘要：對200份陸地棉種質資源的農藝性狀進行鑒定，并開展產量、纖維品質性狀的相關性分析、主成分分析和聚類分析，以期為棉花遺傳改良研究中的親本選配提供理論依據。結果表明，在產量性狀中，單株結鈴數的變異系數最大，其次為籽指;在纖維品質性狀中，斷裂伸長率的變異系數最大，其次為馬克隆值;纖維長度與斷裂比強度存在正相關，馬克隆值與纖維長度、斷裂比強度存在顯著負相關;所有材料可分為6個類群。

關鍵詞：陸地棉;種質資源;遺傳多樣性;產量性狀;纖維品質性狀

中圖分類號：S562.024 ? 文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2021）14-0066-04

棉花是世界上最重要的經濟作物之一，是紡織工業原料、食用油、飼料蛋白和農民收入的重要來源，也是當前生產生物柴油最具潛力的原料之一，受到許多國家政府的高度重視。在我國的國民經濟發展中，棉花對我國農業增效、農民增收同樣起到了不可替代的作用[1]。近年來，國內棉花育種不斷有新的突破，每年都有許多品種通過國審、省審并進行推廣種植，但與我國棉紡織工業和棉花生產的發展需求相比，目前推廣的棉花品種存在纖維品質類型單一的突出問題[2-4]。有研究發現，在我國棉花產量、品質提高的諸多因素中，科技進步占40%以上，其中品種改良占主要份額[5]，而種質資源則是品種培育、改良的基礎和關鍵，加強棉花種質資源的遺傳多樣性研究具有重要意義[6]。許多研究者對棉花種質資源進行了分析與評價，篩選出了一批特異資源并將其用到了育種中，為新品種的選育推廣作出了巨大的貢獻[7-10]。因此，不斷發掘、利用種質資源并加以鑒定分析，是培育突破性棉花品種的重要基礎。本試驗以200份陸地棉種質資源為研究材料，通過2年的田間性狀調查與測定，對其主要數量性狀進行綜合評價分析，旨在為進一步合理利用種質資源、培育高產優質的棉花新品種提供理論基礎和參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗所用研究材料來源于江蘇省農業科學院經濟作物研究所棉花研究室歷年來創建的200份陸地棉資源材料，編號為JZ-001～JZ-200。

1.2 田間試驗設計

本試驗所用材料于2017-2018年種植于江蘇省鹽城市大豐區稻麥原種場試驗田，采用隨機區組試驗設計，每個材料均種植2行，行長5 m，行距 1 m，株距0.3 m，設2次重復。試驗田肥力中等，均勻一致，田間管理與當地大田生產一致。

1.3 試驗性狀調查

于8月中上旬打頂后在每小區連續選取典型棉株10株，調查株高、果枝數、單株結鈴數。調查依據為杜雄明等的棉花種質資源性狀描述規范[11]。于9月中旬收取50個中部正常吐絮棉鈴，室內考種調查鈴質量、籽指、衣分，并取20 g皮棉樣品送至中國農業科學院棉花研究所農業農村部棉花品質監督檢驗測試中心，檢測棉花纖維上半部平均長度、斷裂比強度、斷裂伸長率、馬克隆值、長度整齊度指數等品質指標，檢驗依據為GB/T 20392—2006《HVI棉纖維物理性能試驗方法》。

1.4 描述性統計

用Excel 2016對調查統計的性狀數據進行整理，用SPSS（19.0 版）分析軟件計算各性狀的均值、大小值、變幅、標準差、方差和變異系數并進行系統聚類分析、主成分分析及相關分析。

2 結果與分析

2.1 品質性狀的數據分析

根據纖維品質統計結果對200份材料的主要纖維品質指標進行統計分析。由表1可以看出，該批材料不同纖維品質性狀間的變異系數為1.21%～16.99%，其中斷裂伸長率處于5.90%～12.30%區間，變異系數為16.99%，是幾個性狀中最大的，說明個體間斷裂伸長率差異較大;馬克隆值的變異系數達14.49%，說明樣本在該性狀上存在較大差異，有利于特異資源的篩選比較;纖維長度、斷裂比強度的均值分別為30.50 mm、30.80 cN/tex，變異系數均小于10.00%，說明本研究所用材料多屬于高品質材料且纖維品質性狀差異不大。

2.2 農藝性狀及產量性狀的數據分析

對200份材料的田間農藝性狀及產量性狀進行統計分析，由表2可以看出，該批材料在株高、果枝數性狀方面的差異較小，其均值分別為96.36 cm、16.10臺，與在江蘇省種植的主要品種的指標接近。主要產量性狀的變異程度較大，單株結鈴數、鈴質量及衣分的變異系數都超過了10.00%，分布在11.29%～24.65%之間，其中單株結鈴數的變異系數最大，高達24.65%，說明供試材料在主要產量性狀指標上存在較大差異，資源類型比較豐富，在實際育種工作中可以根據不同育種目標為育種家提供更多可供選擇的親本材料。

2.3 主要數量性狀的聚類分析

以歐氏距離為遺傳距離，對11個數量性狀進行聚類分析，建立樹狀圖。從圖1可以看出， 200份材料在聚類距離為5時聚為6類。對不同類群的材料進行統計分析，將獲得的結果列于表3。類群Ⅰ包含46份材料，平均株高為103.70 cm，單株結鈴數為29.52個，單鈴質量為5.20 g，衣分為33.48%，籽指為11.88 g，在該批材料中屬于產量性狀表現好的一個類群。但該類群材料纖維品質表現一般，纖維長度、斷裂比強度分別為29.36 mm、28.93 cN/tex。類群Ⅱ包括的材料最多，有63份，平均株高為 91.90 cm，單株結鈴數為27.88個，單鈴質量為5.27 g，衣分為32.20%，籽指為12.59 g，其單鈴質量是幾個類群中最高的;纖維品質表現一般，纖維長度、斷裂比強度分別為29.64 mm、29.72 cN/tex。類群Ⅲ包括47份材料，該類群材料單株結鈴數低（19.23個）、纖維品質優良（纖維長度為32.51 mm，斷裂比強度為33.85 cN/tex，馬克隆值為3.53），性狀表現較為集中。類群Ⅳ包括42份材料，產量性狀表現一般（單株結鈴數為20.60個，單鈴質量為5.10 g，衣分為28.81%）、纖維品質較好（纖維長度為 30.83 mm，斷裂比強度為30.94 cN/tex，馬克隆值為4.14）。類群Ⅴ包括1份材料，是本批研究材料中株高最矮的，僅為75.00 cm;產量性狀表現一般，單株鈴數為22.65個，鈴質量為4.27 g，衣分為27.42%;纖維品質表現好，纖維長度為31.80 mm，纖維斷裂比強度為33.5 cN/tex，馬克隆值為3.70。類群Ⅵ也只包括1份材料，屬于產量性狀較好、結鈴性超強的材料，單株結鈴數高達54.30個，單鈴質量為 5.06 g，衣分為34.03%，籽指為11.70 g，纖維長度、斷裂比強度分別為29.15 mm、29.70 cN/tex。聚類分析結果也表明，這批材料有較豐富的變異，能為培育特異種質資源和新品種提供更多的材料來源。

2.4 主要數量性狀的相關性分析

對200份材料的產量、纖維品質等9個主要數量性狀進行相關性分析，由表4可以看出，單株結鈴數、鈴質量、衣分等產量性狀與纖維長度、斷裂比強度均呈極顯著負相關，與前人的研究結果[12-15]一致。馬克隆值與單株結鈴數、鈴質量、衣分呈極顯著正相關，與纖維長度、斷裂比強度存在極顯著負相關，說明馬克隆值變大，單鈴質量與衣分增加，同時纖維長度和斷裂比強度下降;斷裂伸長率與馬克隆值呈極顯著正相關，與纖維長度、斷裂比強度呈極顯著負相關。

3 討論與結論

棉花是我國重要的經濟作物，棉花種質資源是培育棉花優良品種和發展棉花生產最重要的基礎材料。長期的棉花生產實踐證明，優異的種質資源對育種水平的提高有著重要意義。我國棉花種質資源豐富，遺傳基礎廣泛，系統地對棉花種質資源進行鑒定、分析及遺傳多樣性研究，能為棉花的遺傳改良提供更加豐富的親本材料，對于棉花的遺傳育種具有重大的推動意義。

本試驗通過對200份棉花種質資源的系統鑒定，發現單株結鈴數、鈴質量、衣分及馬克隆值、斷裂伸長率的變異系數都超過了10.00%。產量性狀中單株結鈴數的變異系數達到了24.65%，纖維品質性狀中馬克隆值的變異系數為14.49%，這與尹會會等的研究結果[13，15]是一致的。

通過對200份棉花資源材料的產量性狀及纖維品質性狀相結合進行相關性分析、聚類分析，從試驗結果可以看出，棉花數量性狀間的相關關系比較復雜，彼此相互影響制約，各性狀對棉花高產優質育種目標有不同的貢獻，因此在棉花種質利用及培育棉花新品種時應充分考慮各性狀間的關系，找到平衡點，兼顧棉花產量和棉花纖維品質的提高。

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