陸地棉品種纖維品質(zhì)主要性狀遺傳效應(yīng)分析

劉曉紅，石忠健，吉維維，卡依沙爾·熱合曼，姜愛紅，王蕾，周濤*

（1. 新疆前海種業(yè)股份有限公司，新疆 圖木舒克 843900；2. 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第三師氣象站，新疆 圖木舒克 843900；3.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第三師種子管理站，新疆圖木舒克 843900）

棉花產(chǎn)業(yè)對推動我國經(jīng)濟發(fā)展具有十分重要的作用。隨著社會的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，棉花加工和利用企業(yè)對棉纖維品質(zhì)有了更高的要求[1]。若生產(chǎn)的棉花品質(zhì)不佳，則將面臨收購價格低、產(chǎn)品收益不高等問題。 所以提高棉花單產(chǎn)的同時，應(yīng)該對棉花纖維品質(zhì)性狀進行改良[2]。對陸地棉不同材料組合的產(chǎn)量、品質(zhì)性狀的遺傳力、配合力和雜種優(yōu)勢的分析可以為篩選優(yōu)異高效的親本組合提供科學(xué)依據(jù)[3-4]。

研究表明，棉花雜種優(yōu)勢的大小受顯性效應(yīng)影響[5-6]。 陸地棉品種間雜種F1有較強的品質(zhì)優(yōu)勢，在雜種優(yōu)勢的利用中可以根據(jù)顯性效應(yīng)的值考慮雜種優(yōu)勢的大小。為了大幅度提高陸地棉纖維品質(zhì)性狀，篩選優(yōu)異親本是關(guān)鍵[7]。分析性狀之間的加性相關(guān)和顯性相關(guān)關(guān)系更有利于發(fā)現(xiàn)性狀之間的本質(zhì)關(guān)系，根據(jù)加性效應(yīng)與顯性效應(yīng)的評估結(jié)果可以設(shè)計對不同性狀的選育策略，對遺傳率低的性狀改良可以通過間接選擇，而對遺傳率高的性狀改良則可以通過直接篩選實現(xiàn)[8]。 本研究根據(jù)加性- 顯性遺傳模型， 對陸地棉雜交親本和F1纖維品質(zhì)主要性狀的1 年試驗資料進行方差分析， 估算遺傳率、親本的加性效應(yīng)和組合的顯性效應(yīng)，為親本的選配和利用優(yōu)質(zhì)陸地棉材料育種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗于2021 年4 月20 日，在新疆前海種業(yè)股份有限公司試驗地進行， 將2020 年獲得的284 個品質(zhì)性狀優(yōu)良的親本， 及配制的F1雜交組合進行播種。 試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，2 次重復(fù)；每個小區(qū)地膜覆蓋種植2 行，行長3.0 m，行距為（55＋10）cm，株距為0.13 m，田間管理與當?shù)卮筇锵嗤?/p>

1.2 性狀測定

10 月份在每小區(qū)每株中部（第5 果枝）取1 個棉鈴，用軋花機軋花后取混合樣，再用HFT9000 纖維測試儀測定上半部平均長度（mm）、長度整齊度指數(shù)（%）、馬克隆值、斷裂比強度（cN·tex－1）和斷裂伸長率（%）5 項纖維品質(zhì)指標。 以小區(qū)平均值為單位進行統(tǒng)計分析。

1.3 遺傳模型與統(tǒng)計分析方法

采用MINQUE 統(tǒng)計方法， 應(yīng)用加性- 顯性遺傳模型對F1纖維品質(zhì)性狀進行方差分析， 對遺傳率、 親本的加性效應(yīng)和組合的顯性效應(yīng)進行估算。分別估算加性方差VA、顯性方差VD、隨機誤差的方差（機誤方差）Ve和表型方差VP，并計算加性方差、顯性方差和機誤方差占表型方差的比率，采用朱軍[9]、吳吉祥等[10]的方法預(yù)測后代的遺傳表現(xiàn)。各估算值和預(yù)測值的標準誤用Jackknife 抽樣方法對年份內(nèi)試驗區(qū)組進行抽樣估算， 以檢驗各遺傳參數(shù)、親本加性效應(yīng)和組合顯性效應(yīng)的顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 優(yōu)質(zhì)材料F1纖維品質(zhì)性狀的方差分析

284 個親本及配制的F1雜交組合的5 個纖維品質(zhì)性狀方差分析結(jié)果見表1。 由表1 可以看出，284 個親本5 個性狀的加性方差、顯性方差均達到極顯著水平，說明在這5 個纖維品質(zhì)性狀的變異中加性效應(yīng)、顯性效應(yīng)均起到了極顯著作用。 5 個性狀的機誤方差也均達到了極顯著水平，說明未知因素對纖維品質(zhì)有極顯著影響。 其中，纖維上半部平均長度、馬克隆值、斷裂比強度的狹義遺傳率較大，說明其遺傳力較強，在育種上可以早代選擇。 長度整齊度指數(shù)、 斷裂伸長率的狹義遺傳率相對較小，說明這2 個性狀較其他3 個性狀來說遺傳力弱，可以比其他3 個性狀在較高的世代選擇。

表1 284個優(yōu)質(zhì)材料F1纖維品質(zhì)性狀的方差分析

2.2 親本纖維品質(zhì)性狀的加性效應(yīng)分析

某一性狀的加性效應(yīng)值可以間接說明親本對后代該性狀的提高作用。 由表2 可知，棉花纖維上半部平均長度的加性效應(yīng)最大，且達到正向極顯著水平的親本是19p94 （2.79）， 其次為親本19p93（2.74）、19p271（1.63）等，這些親本對其后代纖維上半部平均長度的提高作用顯著，因而從其后代中容易選擇出纖維較長的材料； 而親本19p452、19p412、19p456 的纖維上半部平均長度加性效應(yīng)達到了負向極顯著水平， 加性效應(yīng)值分別為－2.00、－1.90、－1.77， 說明在這些親本的后代中不易選擇到纖維比較長的材料。表2 所列材料的纖維上半部平均長度加性效應(yīng)均達到了0.1 以上的顯著水平，其他未列出的多數(shù)為不顯著，或效應(yīng)值比較低的材料， 在其后代中選出纖維較長材料的可能性較低。

棉花長度整齊度指數(shù)的加性效應(yīng)： 親本19p457（0.95）的最大，達到了正向極顯著水平，說明有利于在雜種后代中選擇出棉花纖維長度整齊度比較好的材料。表2 所列的大部分材料的長度整齊度指數(shù)加性效應(yīng)達到了0.1 以上的顯著水平；其他未列出的多數(shù)為不顯著， 或效應(yīng)值比較低的材料，在其后代中選出纖維長度整齊度較好材料的可能性較低。 達到負向極顯著水平的親本是19p412（－1.94），說明從其后代中不容易選擇出長度整齊度較好的材料。

親本19p185 的棉花纖維斷裂比強度加性效應(yīng)（4.87）最大，達到正向極顯著水平，說明其對后代棉花纖維斷裂比強度的選擇十分有利。 親本19p452 的棉花纖維斷裂比強度的加性效應(yīng)（－3.57）達到了負向的極顯著水平，說明它不利于后代棉花纖維斷裂比強度的選擇。表2 中所列材料纖維斷裂比強度的加性效應(yīng)除19p327 外， 都達到了0.1 以上的顯著水平；其他未列出的多數(shù)為不顯著，或效應(yīng)值比較低的材料，說明這些組合不利于選育棉花纖維斷裂比強度較高的后代。

棉花斷裂伸長率：加性效應(yīng)最大且達到正向極顯著水平的是親本19p91（0.09），其次是親本19p93（0.08）、19p238（0.07），說明從這些親本的后代中容易選擇出斷裂伸長率較好的材料； 而親本19p412的加性效應(yīng)（－0.11）達到了負向極顯著水平，說明從該親本的后代中不易選擇到斷裂伸長率比較好的材料。表2 中所列的大部分材料的斷裂伸長率加性效應(yīng)達到了0.1 以上的顯著水平；其他未列出的多數(shù)為不顯著，或效應(yīng)值比較低的材料，從其后代中選出斷裂伸長率比較好的材料的可能性較低。

表2 部分親本的加性效應(yīng)

2.3 親本組合纖維品質(zhì)性狀的顯性效應(yīng)分析

表3 列出了30 個組合的5 個纖維品質(zhì)性狀的顯性效應(yīng)預(yù)測值。 由表3 可知，纖維上半部平均長度具有極顯著正向顯性效應(yīng)的組合是D61×122（1.50）、D55×318（1.08），說明這些組合的F1可能在纖維上半部平均長度上表現(xiàn)出雜種優(yōu)勢； 組合D191×321 （－2.58）、D317×321 （－1.95）、D36×215（－1.38）、D42×321（－0.76）、D59×122（－1.06）的纖維上半部平均長度具有極顯著的負向顯性效應(yīng)， 說明這些組合的F1在纖維上半部平均長度上很難表現(xiàn)出雜種優(yōu)勢。表3 中所列組合纖維上半部平均長度的顯性效應(yīng)達到了0.1 及其以上的顯著水平。

組合D77×122（0.18）、D285×318（0.54）、D296×318（0.38）、D302×321（1.39）、D134×215（0.54）、D148×215（0.68）的長度整齊度指數(shù)在0.1 水平上具有顯著的正向顯性效應(yīng)， 說明這些組合的F1可能在長度整齊度指數(shù)上表現(xiàn)出雜種優(yōu)勢； 而組合D48×279（－0.62）、D59×122（－1.08）的長度整齊度指數(shù)具有極顯著的負向顯性效應(yīng)，這些組合的F1在長度整齊度指數(shù)上很難表現(xiàn)出雜種優(yōu)勢。

斷裂比強度在0.05 水平上有顯著正向顯性效應(yīng)的組合是D37×321（0.72）、D55×318（0.84）、D122×194 （2.33）、D192×318 （2.04）、D148×215（1.19），說明這些組合的F1可能在斷裂比強度上表現(xiàn)出雜種優(yōu)勢；組合D35×321（－1.45）、D42×321（－1.58）、D48×279 （－1.03）、D58×122（－1.21）、D59×122（－2.22）、D122×321（－2.21）、D191×321（－2.00）、D317×321（－2.52）的斷裂比強度具有極顯著的負向顯性效應(yīng)， 說明這些組合的F1很難在斷裂比強度上表現(xiàn)出雜種優(yōu)勢；表3 中所列其余組合的斷裂比強度顯性效應(yīng)也均達到了0.1 及其以上的顯著水平。

表3 部分組合纖維品質(zhì)性狀的顯性效應(yīng)預(yù)測值

斷裂伸長率呈極顯著正向顯性效應(yīng)的組合為D55×318（0.02），說明該組合的F1可能在斷裂伸長率上表現(xiàn)出雜種優(yōu)勢； 組合D191×321（－0.11）、D35×321（－0.03）的斷裂伸長率具有極顯著的負向顯性效應(yīng)， 說明該組合的F1很難在斷裂伸長率上表現(xiàn)出雜種優(yōu)勢。

3 討論與結(jié)論

本研究采用加性- 顯性遺傳模型對284 個陸地棉親本及其雜交后代的5 個纖維品質(zhì)性狀的遺傳分析結(jié)果表明，它們的加性方差/ 表型方差的值均比顯性方差/ 表型方差的值高，說明5 個纖維品質(zhì)性狀的加性效應(yīng)要比顯性效應(yīng)更為顯著。這就要求在選育纖維品質(zhì)優(yōu)良的品種時選擇加性效應(yīng)好的親本，在早代進行相關(guān)性狀的篩選。 由于品種馬克隆值的增加或減少并不能直接反映纖維品質(zhì)的優(yōu)劣，因此未分析親本和親本組合馬克隆值的加性效應(yīng)和顯性效應(yīng)。親本19p94 的棉花纖維上半部平均長度加性效應(yīng)最大， 且達到了正向極顯著水平，有利于選擇出棉花纖維比較長的后代材料。 親本19p457 的棉花纖維長度整齊度指數(shù)加性效應(yīng)達到了正向的極顯著水平，有利于選擇出棉花纖維長度整齊度指數(shù)比較好的后代材料。 19p185 的棉花纖維斷裂比強度加性效應(yīng)最大，且達到了正向的極顯著水平，對后代棉花纖維斷裂比強度的選擇十分有利。陸地棉的這5 個纖維品質(zhì)性狀均以加性效應(yīng)為主，與大多數(shù)研究的結(jié)論[11-12]基本一致。纖維上半部平均長度、馬克隆值、斷裂比強度的狹義遺傳率較大，說明這3 個性狀可以穩(wěn)定遺傳，在育種上可以早代選擇；長度整齊度指數(shù)、斷裂伸長率的狹義遺傳率相對較小，說明其遺傳穩(wěn)定性較其他3 個性狀差，可以在較高世代篩選。 但是，上半部平均長度、長度整齊度指數(shù)、斷裂比強度和斷裂伸長率的顯性效應(yīng)均達到正向顯著水平的組合很少； 因此，陸地棉雜交育種中要選擇合適的親本進行大量組配，以篩選纖維品質(zhì)綜合表現(xiàn)好的組合。

本研究選取的5 個纖維品質(zhì)性狀受加性及顯性效應(yīng)的控制，其中在選擇時加性效應(yīng)要比顯性效應(yīng)更為重要。棉花纖維品質(zhì)性狀的遺傳分析結(jié)果因試驗材料不同而異。本研究結(jié)果可為親本的選配以及利用優(yōu)質(zhì)陸地棉材料育種提供理論依據(jù)。