不同熟性陸地棉品種主要性狀配合力分析

摘要：為選育出較佳的親本及雜交組合，選用8個(gè)中熟（含中早熟）陸地棉品種（德棉16號(hào)、中棉所3018、魯棉338、魯棉1131、魯棉258、魯棉691、聊棉15號(hào)和DLN12）作母本，4個(gè)早熟陸地棉品種（魯棉研19號(hào)、中棉所50、德棉15號(hào)和德0720）作父本，按照不完全雙列雜交設(shè)計(jì)（NCⅡ）組配32個(gè)雜交組合，對(duì)其農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀和纖維品質(zhì)性狀共12個(gè)性狀進(jìn)行配合力分析。結(jié)果顯示：籽棉單產(chǎn)、鈴重、衣分、株高、纖維上半部平均長度、馬克隆值和斷裂比強(qiáng)度主要受基因加性效應(yīng)控制；一般配合力效應(yīng)分析得出，魯棉258、魯棉691、DLN12、中棉所50和德0720有7個(gè)及以上性狀的一般配合力效應(yīng)值為正，是較好的親本材料，其中魯棉691、DLN12是突出的豐產(chǎn)親本，中棉所50是較好的優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)親本；雜交組合特殊配合力效應(yīng)分析得出，組合魯棉1131×魯棉研19號(hào)、魯棉258×德棉15號(hào)、聊棉15號(hào)×中棉所50綜合性狀優(yōu)勢(shì)明顯，具有較大育種利用價(jià)值。研究結(jié)果可為篩選強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：陸地棉；熟性；雜交育種；配合力分析；農(nóng)藝性狀；產(chǎn)量構(gòu)成因素；纖維品質(zhì)；加性效應(yīng)；不完全雙列雜交；一般配合力；特殊配合力

棉花是重要的天然纖維、油料和蛋白兼用作物，具有產(chǎn)量高、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活中占據(jù)重要地位[1]。近年來，隨著糧棉爭地矛盾的加劇和棉花生產(chǎn)成本的增加，植棉壓力不斷增大，因此培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、適于輕簡化生產(chǎn)的棉花新品種顯得尤為重要[2]。雜交育種通過不同親本間雜交，在后代中選育出優(yōu)于親本的個(gè)體或組合，是棉花育種的重要技術(shù)手段之一[3-4]。然而，遺傳具有不穩(wěn)定性和復(fù)雜性，盡早評(píng)估雜交組合的優(yōu)劣對(duì)提高雜交育種效率至關(guān)重要。配合力分析是進(jìn)行親本選擇以及雜種優(yōu)勢(shì)預(yù)測(cè)的重要方法之一[5]，包括一般配合力（general combining ability， GCA）和特殊配合力（special combining ability， SCA）分析[6]，對(duì)于常規(guī)育種中優(yōu)良親本的選擇與優(yōu)勢(shì)組合的組配具有重要意義[7-8]。一般配合力是指親本的若干組合子代平均值與子代總平均值的離差，主要體現(xiàn)在親本品種把特性傳遞給下一代的能力，受基因加性效應(yīng)決定，可穩(wěn)定遺傳[9]；特殊配合力是指某些特殊的組合與其在雙親平均表現(xiàn)預(yù)期結(jié)果的偏差，其反映了非加性效應(yīng)的大小，受環(huán)境影響較大，不能穩(wěn)定遺傳[10]。前人在同一熟性棉花品種主要性狀配合力分析方面做了大量的研究工作[2，9，11-12]，但對(duì)不同熟性棉花品種間主要性狀的配合力分析研究較少。本研究選用中熟（含中早熟）及早熟陸地棉品種作為親本，分析其主要性狀的一般配合力和組合的特殊配合力，以選育出較佳的親本及雜交組合，為培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)棉花新品種提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以8個(gè)中熟（含中早熟）陸地棉品種作母本，包括德棉16號(hào)（B1）、中棉所3018（B2）、魯棉338（B3）、魯棉1131（B4）、魯棉258（B5）、魯棉691（B6）、聊棉15號(hào)（B7）和DLN12（B8）；以4個(gè)早熟陸地棉品種作父本，包括魯棉研19號(hào)（A1）、中棉所50（A2）、德棉15號(hào)（A3）和德0720（A4）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2023年在德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院科技示范園進(jìn)行。以中熟陸地棉品種為母本，早熟陸地棉品種為父本，按照不完全雙列雜交設(shè)計(jì)（又稱“NCⅡ”），通過人工去雄配制32個(gè)雜交組合。試驗(yàn)地塊年平均氣溫為12.9 ℃，平均年日照時(shí)間為2 592 h，平均年降水量為547.5 mm；土壤質(zhì)地為壤土，土壤含有機(jī)質(zhì)1.20%、全氮0.66 mg·kg－1、速效鉀122.43 mg·kg－1、有效磷22.04 mg·kg－1，pH為8.04；前茬作物為棉花。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)3次生物學(xué)重復(fù)，每個(gè)雜交組合5行區(qū)，行長5.0 m，行距0.76 m，株距0.36 m，理論種植密度3.6×104株·hm－2，采用地膜覆蓋。田間管理同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)棉田。

1.3 性狀調(diào)查

1.3.1 農(nóng)藝性狀調(diào)查。于吐絮期，每小區(qū)選取長勢(shì)均勻的10株棉株（不包括邊株）定株調(diào)查株高、單株結(jié)鈴數(shù)和第一果枝節(jié)位。

1.3.2 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素調(diào)查。于吐絮期，選取棉株中部正常吐絮的30個(gè)棉鈴進(jìn)行考種，測(cè)定鈴重、衣分，按小區(qū)收獲后計(jì)算籽棉單產(chǎn)和皮棉單產(chǎn)。

1.3.3 纖維品質(zhì)性狀調(diào)查。各小區(qū)軋花后取皮棉30 g送至農(nóng)業(yè)農(nóng)村部棉花品質(zhì)檢驗(yàn)測(cè)試中心（安陽）測(cè)定纖維上半部平均長度、斷裂比強(qiáng)度、馬克隆值、斷裂伸長率和長度整齊度指數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel和DPS 7.05軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各性狀配合力方差分析

對(duì)32個(gè)雜交組合的12個(gè)性狀進(jìn)行方差分析，結(jié)果（表1）顯示12個(gè)性狀在組合間的差異均達(dá)到極顯著水平，說明這些性狀在雜交組合間存在一定的遺傳差異。雙親鈴重的GCA和雜交組合的SCA方差均達(dá)到差異極顯著水平，說明鈴重除了受加性效應(yīng)影響外，還在一定程度上受親本交互效應(yīng)的影響。母本的GCA方差在籽棉單產(chǎn)、纖維上半部平均長度和馬克隆值這3個(gè)性狀上達(dá)到差異顯著水平，在衣分、株高、纖維斷裂比強(qiáng)度這3個(gè)性狀上達(dá)到差異極顯著水平，且雜交組合的這6個(gè)性狀的SCA方差均達(dá)到差異極顯著水平，表明這些性狀受基因的加性效應(yīng)及非加性效應(yīng)共同影響。

2.2 GCA效應(yīng)分析

GCA在同一性狀不同親本或同一親本不同性狀間均存在明顯差異，效應(yīng)大小也不同，這表明不同親本間不同性狀的基因加性效應(yīng)遺傳更為復(fù)雜。GCA效應(yīng)分析結(jié)果（表2）表明，皮棉單產(chǎn)的GCA正效應(yīng)值以母本B6最大，B8次之，其他母本B3、B5及父本A2、A3的GCA效應(yīng)均為正值，選用這些親本較易組配出高產(chǎn)組合。籽棉單產(chǎn)、第一果枝節(jié)位和株高的GCA正效應(yīng)值均以B6最大，單株結(jié)鈴數(shù)、鈴重、衣分的GCA正效應(yīng)值分別以B8、B5、B3最大。在纖維品質(zhì)方面，以纖維上半部平均長度、斷裂比強(qiáng)度、斷裂伸長率、長度整齊度指數(shù)的GCA效應(yīng)值為正向，馬克隆值GCA效應(yīng)值為負(fù)向作為育種目標(biāo)，父本A2、A4表現(xiàn)較好。綜合而言，B5、B6、B8、A2和A4都有7個(gè)及以上性狀GCA表現(xiàn)為正向效應(yīng)，是較好的親本材料，其中B6、B8是突出的豐產(chǎn)母本，A2是較好的優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)父本。

2.3 SCA效應(yīng)分析

由表3可知，籽棉單產(chǎn)和皮棉單產(chǎn)的SCA效應(yīng)值均為正值的組合有16個(gè)，其中B6×A4、B5×A3、B3×A3、B4×A1、B7×A2組合的效應(yīng)值較高；鈴重的SCA效應(yīng)值為正值的組合有16個(gè)，其中B8×A4、B5×A3、B6×A3、B3×A2組合的效應(yīng)值較高；衣分的SCA效應(yīng)值為正值的組合有17個(gè)，其中B6×A4、B4×A2、B5×A3組合的效應(yīng)值較高；單株結(jié)鈴數(shù)、第一果枝節(jié)位、株高這3個(gè)性狀的SCA效應(yīng)值為正值的組合分別有19個(gè)、17個(gè)和15個(gè)。從纖維品質(zhì)方面來看，綜合效應(yīng)值較好的組合有B2×A4、B4×A1、B5×A3、B6×A2、B3×A4、B7×A2。綜合產(chǎn)量和品質(zhì)性狀來看，B4×A1、B5×A3、B7×A2等組合具有較大的利用價(jià)值。

3 討論與結(jié)論

棉花育種的最終目標(biāo)是選育產(chǎn)量高、纖維品質(zhì)優(yōu)良的品種[13]。此前很多研究表明，利用棉花雜種優(yōu)勢(shì)可以提高皮棉單產(chǎn)，改善纖維品質(zhì)等[12-15]，配合力可反映親本各性狀在雜交組合中的配合能力，可作為選配親本的重要依據(jù)[12]。

GCA是指某一親本在雜交后代中的平均表現(xiàn)，受加性基因控制[16]。本研究以8個(gè)中熟陸地棉品種為母本和4個(gè)早熟陸地棉品種為父本，分析了其GCA，其中母本B6的皮棉單產(chǎn)、籽棉單產(chǎn)、第一果枝節(jié)位、株高的GCA正效應(yīng)值均最大；母本B8單株結(jié)鈴數(shù)、B5鈴重、B3衣分的GCA正效應(yīng)值在所有親本中最大；纖維品質(zhì)方面親本A2、A4表現(xiàn)較好，因此在組配優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)組合時(shí)要優(yōu)先考慮這些親本。

同時(shí)，本研究通過分析32個(gè)雜交組合的SCA發(fā)現(xiàn)，在產(chǎn)量相關(guān)性狀上表現(xiàn)較好的組合有B6×A4、B5×A3、B3×A3、B4×A1、B7×A2；在纖維品質(zhì)相關(guān)性狀上，表現(xiàn)較好的組合有B2×A4、B4×A1、B5×A3、B6×A2、B3×A4、B7×A2。可知，組合B4×A1、B5×A3、B7×A2的綜合性狀優(yōu)勢(shì)明顯，具有較大利用價(jià)值。

綜上，雜交后代中各性狀SCA的最佳效應(yīng)值組合：籽棉單產(chǎn)、皮棉單產(chǎn)、衣分為B6（GCA效應(yīng)值高）×A4（GCA效應(yīng)值低），纖維品質(zhì)方面為B2（GCA效應(yīng)值低）×A4、B5（GCA效應(yīng)值高）×A3（GCA效應(yīng)值低），說明SCA效應(yīng)高的雜交組合，其親本的GCA效應(yīng)不一定高，這與桑曉慧等[4]、吳珂等[17]、劉麗等[18]得出的雙親GCA和組合SCA效應(yīng)相互獨(dú)立的結(jié)論一致。與此同時(shí)，本研究發(fā)現(xiàn)同一親本與不同親本組配時(shí)，雜交組合的SCA效應(yīng)值變化較大，因而通過組配不同的親本雜交組合篩選具有競爭優(yōu)勢(shì)的新組合是培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)棉花品種的關(guān)鍵。

本研究利用不同熟性的親本組配雜交組合，根據(jù)后代配合力分析得出魯棉691（B6）、DLN12（B8）為豐產(chǎn)親本，中棉所50（A2）為豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)親本，組合魯棉1131（B4）×魯棉研19號(hào)（A1）、魯棉258（B5）×德棉15號(hào)（A3）、聊棉15號(hào)（B7）×中棉所50（A2）綜合性狀優(yōu)勢(shì)明顯，可作為優(yōu)質(zhì)育種材料加以利用。研究結(jié)果將為篩選強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合提供依據(jù)。

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（責(zé)任編輯：莊蕾 責(zé)任校對(duì)：楊子山）