不同類型抗蟲棉花種質(zhì)資源培育與利用分析

眭書祥，朱青竹，趙麗芬，李增書，張艷麗，王 虎，董章輝

（石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院，河北 石家莊 050041）

從20世紀(jì)90年代開始，我國黃河流域棉區(qū)棉鈴蟲連年暴發(fā)為害，給棉花生產(chǎn)造成了重大損失，棉花生產(chǎn)上迫切需要抗蟲品種。抗蟲種質(zhì)資源是培育抗蟲棉花品種的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，因此，抗蟲種質(zhì)資源的培育越來越受到重視。20世紀(jì)90年代以前，我國利用形態(tài)、生理和生化抗蟲育種方法育成了一些對棉鈴蟲、紅鈴蟲以及葉螨具有一定抗性的棉花種質(zhì)資源[1]，但這些抗蟲種質(zhì)資源因為綜合性狀差或配合力不高而很少得到利用。20世紀(jì)70～90年代，國內(nèi)一些學(xué)者利用棉花遠(yuǎn)緣雜交的方法篩選出一批抗棉鈴蟲的種質(zhì)資源[2～5]，鑒定出了一批高抗棉蚜、高抗棉鈴蟲和既抗棉蚜又抗棉鈴蟲的種質(zhì)[6～8]。1996年我國從美國引進(jìn)了轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲棉品種，但由于品種單一、衣分低、長勢弱，因此，難以適應(yīng)我國棉區(qū)復(fù)雜多變的氣候及不同耕作制度的需求[9]。

石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院從20世紀(jì)80年代初開始利用遠(yuǎn)緣雜交的手段培育具有生理抗蟲性的種質(zhì)資源[10]；90年代初先后開展了轉(zhuǎn)Bt和Bt+CpTi抗蟲基因的抗蟲種質(zhì)資源研究[11～12]；90年代末開始從形態(tài)抗蟲著手，確立了培育抗棉鈴蟲兼抗盲蝽象新種質(zhì)的育種目標(biāo)[13]，以期培育出更為優(yōu)良的棉花抗蟲種質(zhì)資源，解決日益嚴(yán)重的棉花蟲害問題。

1 材料與方法

1.1 育種材料

棉屬遠(yuǎn)緣材料有海島棉吉扎45和野生瑟伯氏棉。棉屬陸地棉材料有ASJ-2、86-1、中381、晉棉7號、泗棉3號和石遠(yuǎn)321。外源抗蟲基因為Bt和Bt＋CpTi。

1.2 育種方法

1.2.1 遠(yuǎn)緣雜交法 采用棉花遠(yuǎn)緣雜交技術(shù)，將棉屬陸地棉以外其他棉種的抗蟲性導(dǎo)入陸地棉，培育出抗蟲棉花種質(zhì)資源。

1.2.2 外源基因?qū)敕?利用花粉管通道法和農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將外源抗蟲基因?qū)氲绞荏w棉花品種。

1.2.3 形態(tài)抗蟲育種法 選擇植株絨毛稀少、葉色深綠、表面蠟質(zhì)較多的材料，提高其抗盲蝽象的性能。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同類型抗蟲棉花種質(zhì)的選育

2.1.1 遠(yuǎn)緣雜交種質(zhì)石遠(yuǎn)321的選育 以埃及海島棉吉扎45做母本與野生瑟伯氏棉進(jìn)行雜交，雜種胚經(jīng)過離體培養(yǎng)和染色體加倍恢復(fù)育性，再用陸地棉品種ASJ-2做父本進(jìn)行雜交育成三元雜交種。進(jìn)一步用86-1回交進(jìn)行性狀改良，最后用中381進(jìn)行雜交，選育出遠(yuǎn)緣雜交抗蟲棉花種質(zhì)石遠(yuǎn)321。1997年通過河北省和國家品種審定，1999年通過新疆自治區(qū)品種審定。

由山東棉花研究中心進(jìn)行的棉花抗棉鈴蟲鑒定結(jié)果顯示，石遠(yuǎn)321對棉鈴蟲具有形態(tài)和生理抗性，抗性達(dá)Ⅱ級。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所對石遠(yuǎn)321進(jìn)行了抗棉蚜特性鑒定，結(jié)果顯示，該品種對棉蚜的抗性為Ⅱ級。

2.1.2 轉(zhuǎn)Bt抗蟲基因種質(zhì)GK12的選育 將Bt抗蟲基因?qū)脬裘?號育成GK12，2004年通過河北省審定。2.1.3 轉(zhuǎn)Bt＋CpTi雙價基因種質(zhì)SGK321的選育 將Bt＋CpTi雙價基因?qū)胧h(yuǎn)321，育成雙價轉(zhuǎn)基因抗蟲棉SGK321，2001年通過河北省審定，2002年通過國家審定。

在國家區(qū)試試驗中，SGK321三代棉鈴蟲3齡以上幼蟲存活率及三代棉鈴蟲3齡以上幼蟲株率均明顯低于CK，分別下降了22個百分點和50個百分點；且對棉鈴蟲抗性種群2～5齡幼蟲的死亡率、存活幼蟲體重、化蛹率和成蟲羽化率等指標(biāo)的影響均顯著優(yōu)于Bt棉。

SGK321葉片對棉鈴蟲的殺蟲活性高于同期測定的Bt棉的殺蟲活性。用SGK321棉葉連續(xù)飼養(yǎng)不同齡期的棉鈴蟲，5齡以下幼蟲均不能化蛹和羽化；而用Bt棉葉連續(xù)飼養(yǎng)的棉鈴蟲，2齡幼蟲可部分化蛹和羽化。表明SGK321對棉鈴蟲具有較強的抗性，尤其是對大齡幼蟲的正常生育阻礙作用明顯，對棉鈴蟲幼蟲致死快且致死率高。研究表明，SGK321還可延緩棉鈴蟲抗性的產(chǎn)生[14]。

2.1.4 抗盲蝽象種質(zhì)晉棉-26的選育 將Bt基因?qū)霑x棉7號中獲得轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲材料，利用形態(tài)育種法從中選育出具有形態(tài)抗盲蝽象特性的材料晉棉-26，2007年通過河北省審定。

室內(nèi)鑒定結(jié)果顯示，晉棉-26棉苗接種綠盲蝽后，綠盲蝽的校正死亡率高于CK。其中，接種綠盲蝽4 d后的綠盲蝽校正死亡率較CK高103%，差異達(dá)顯著水平。晉棉-26蕾和鈴的被害率、被害指數(shù)以及整個生育期的百株脫落數(shù)均顯著低于CK[13]。

2.2 不同類型抗蟲棉花種質(zhì)資源的利用情況

2.2.1 石遠(yuǎn)321的利用情況 利用石遠(yuǎn)321做親本，2005～2013年7家育種單位共育成通過審定的棉花品種8個，其中，3個品種通過了國家審定（表1）。

表1 利用石遠(yuǎn)321做親本育成的棉花品種Table 1 The cotton varieties bred by using Shiyuan 321 as parent

2.2.2 GK12的利用情況 利用GK12做親本，2004～2014年55家育種單位共育成通過審定的棉花品種101個，其中，25個品種通過了國家審定（表2）。

2.2.3 SGK321的利用情況 利用SGK321做親本，2005～2014年28家育種單位共育成通過審定的棉花品種41個，其中，9個品種通過了國家審定（表3）。

2.2.4 晉棉-26的利用情況 利用晉棉-26做親本，2006年2家育種單位共育成通過審定的棉花品種2個（表4）。

表2 利用GK12做親本育成的棉花品種Table 2 The cotton varieties bred by using GK12 as parent

（續(xù)表）

（續(xù)表）

表3 利用SGK321做親本育成的棉花品種Table 3 The cotton varieties bred by using SGK321 as parent

（續(xù)表）

表4 利用晉棉-26做親本育成的棉花品種Table 4 The cotton varieties bred by using Jinmian-26 as parent

3 結(jié)論與討論

石遠(yuǎn)321雖然具有一定的抗蟲性，但與其他轉(zhuǎn)基因抗蟲棉相比抗蟲能力仍顯不足，因此，用其做親本育成的棉花品種較少，2005～2013年通過審定的品種僅8個，且多作為非抗蟲親本利用。GK12是以泗棉3號為受體育成的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉材料，由于受體豐產(chǎn)性好、適應(yīng)性強，因此，其配合力較好，用其做親本育成的棉花品種較多，2004～2014年通過審定的品種共計101個，親本利用效率較高。SGK321與GK12品種特性相似，且抗蟲能力突出，用其做親本2005～2014年通過審定的品種共計41個。晉棉-26以晉棉7號為受體育成，由于受體品種的適宜種植區(qū)域較小，致使其配合力不高，利用率較低，以晉棉-26為親本育成的棉花品種僅2個。

隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)的興起，棉花抗蟲育種已經(jīng)進(jìn)入了較高水平，傳統(tǒng)的遠(yuǎn)緣雜交方法已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)對棉花品種抗蟲性的需求。轉(zhuǎn)基因育種目前僅在抗棉鈴蟲領(lǐng)域取得了較大成功，并且隨著轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的推廣應(yīng)用，棉花非靶標(biāo)害蟲為害越來越重，因此，應(yīng)重視兼抗多種害蟲棉花品種的培育。在該方面，通過形態(tài)育種與轉(zhuǎn)基因技術(shù)相結(jié)合的方法，培育既抗棉鈴蟲又抗盲蝽象的晉棉-26的育種實踐具有一定的借鑒意義。

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