陸地棉異色花粉混雜原因及保純技術(shù)

柴莉英+郭香墨++潘登明++馬寶玲++張珂珂

摘要：棉花花粉顏色性狀的一致性和遺傳穩(wěn)定性是品種純度的重要標(biāo)志之一，育種實踐中由于多種原因常導(dǎo)致一個遺傳群體中出現(xiàn)異色花粉混雜現(xiàn)象。作者通過田間觀察和理論分析，總結(jié)出“不同顏色花粉材料臨近種植、收貯和種子加工中的機(jī)械混雜、田間去雜不徹底、雜交親本材料不純”是異色花粉混雜的主要原因，并針對性提出了“不同顏色花粉材料田間設(shè)置隔離區(qū)、配置雜交組合注意親本花粉顏色和純度、拔除異色花粉植株要徹底、在群體中進(jìn)行異色花粉去雜和收貯中嚴(yán)格控制混雜”的該性狀保純技術(shù)措施。旨在提高品種的種子純度。

關(guān)鍵詞：棉花；花粉顏色；混雜；保純措施

中圖分類號：S562.035 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-3143（2017）05-0051-03

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2017.05.013

0 引言

棉花是常異花授粉作物，其品種要求具有特異性、一致性和遺傳穩(wěn)定性（DUS）。作為陸地棉商業(yè)化品種，除要求主要形態(tài)性狀、農(nóng)藝性狀和經(jīng)濟(jì)性狀相對完全一致外，其它性狀也要整齊一致。

在育種實踐中，棉花的株型、葉形和鈴形是基本形態(tài)性狀，容易做到純合一致，而某些不易觀察性狀則純合較為困難，如棉花花粉顏色性狀即屬于此類。因此，作者對育種中由于多種原因常導(dǎo)致一個遺傳群體中出現(xiàn)異色花粉混雜現(xiàn)象進(jìn)行了觀察和分析，提出了解決的技術(shù)措施，以期為育種者提供參考。

1 異色花粉對純度的影響

目前國內(nèi)外培育的棉花品種，白色花粉占絕大多數(shù)，這是來自陸地棉本身的遺傳性狀，而黃色花粉性狀來自海島棉[1]，由于海島棉具有纖維品質(zhì)優(yōu)良、抗黃萎病、與陸地棉雜交不存在生殖隔離等突出特點(diǎn)，作為陸地棉改良的重要種間種質(zhì)，多年來在品質(zhì)改良中廣泛應(yīng)用[2]。特別是近年來作為陸地棉品質(zhì)改良的陸地棉、海島棉、瑟伯氏棉三元雜種（HBT）在品質(zhì)改良中廣泛應(yīng)用，取得了明顯成效。但由此帶來陸地棉花粉出現(xiàn)乳白色、淡黃色和黃色多種表現(xiàn)，對棉花品種純度造成較嚴(yán)重污染，特別是在育種實踐中，由于親本材料具有黃色或淡黃色花粉性狀，導(dǎo)致不同后代材料中含有黃色或淡黃色花粉（簡稱異色花粉）污染植株，只有在棉花開花期才能出現(xiàn)，徹底消除異色花粉植株十分困難。據(jù)中棉種業(yè)科技股份有限公司2016年7月調(diào)查，在親本材料、株系、株行中，乳白色花粉群體中均出現(xiàn)明顯的淡黃色和黃色花粉混雜現(xiàn)象（見表1）。

由表1可知，異色花粉污染從親本圃即開始，如不加選擇，隨著育種世代增加污染程度逐漸加重，高代株系的異色花粉污染率高于低代株行。

2 花粉顏色遺傳分析

Endrizzi[3]早于1985年就研究了陸地棉花粉顏色的遺傳，證明陸地棉的花粉為乳白色，海島棉則為黃色，花粉顏色由P1、P2基因共同控制，黃色花粉顏色表現(xiàn)為顯性。基因型為p1p1P2P2或p1p1p2p2的植株花粉表現(xiàn)為乳白色，P1P1p2p2則表現(xiàn)為淡黃色，而P1P1P2P2基因型的植株則表現(xiàn)黃色。因此，如田間乳白色花粉的陸地棉群體中發(fā)現(xiàn)黃色花粉的植株，應(yīng)連續(xù)2年鑒定才能徹底清除。

3 花粉顏色混雜原因分析

3.1 黃色花粉材料與白色花粉材料臨近種植

棉花屬于常異花授粉作物，受昆蟲、風(fēng)媒傳播的影響，通常異交率在3%～20%[2]，杜雄明，等[4]研究認(rèn)為，棉花是常異花授粉作物，如果一個品種有5%的雜株，在不加控制下，第四代就有57 %的植株發(fā)生天然雜交。本文作者對親本、株行和株系的混雜數(shù)據(jù)分析（表1）也得出相似的結(jié)果。如黃色花粉材料與白色花粉材料臨近種植，在開放授粉條件下，不同顏色花粉材料不可避免產(chǎn)生異交，雜交F1代呈現(xiàn)顯性，表現(xiàn)出黃色和淡黃色花粉性狀。

3.2 收獲、晾曬與種子加工中的機(jī)械混雜

棉花收獲和晾曬中操作條件不嚴(yán)格控制，也會混入異色花粉種子；軋花過程中種子清理不徹底，異色花粉材料均可混入，上年混入的異色花粉種子會在種植年白色花粉材料群體中出現(xiàn)黃色或淡黃色花粉植株。應(yīng)嚴(yán)格防止混雜，做到單收、單晾曬、單加工，徹底清除收花口袋和軋花機(jī)中殘留的異品種種子，保純程序不嚴(yán)格也可造成機(jī)械混雜。

3.3 田間去雜不徹底

棉花開花期是觀察鑒定群體純度的關(guān)鍵時期，特別是花粉顏色性狀，只有開花期才能觀察鑒別。如去雜保純措施不嚴(yán)格，極易造成群體混雜。育種田觀察的原則是從進(jìn)入株行試驗的材料開始觀察，趨于遺傳穩(wěn)定的材料（高代株系）普遍觀察，即將參加區(qū)域試驗的重點(diǎn)材料逐株觀察，連續(xù)觀察2～3 d。2016年中棉種業(yè)科技股份有限公司田間鑒定，在白色花粉植株群體中含有黃色和淡黃色花粉雜株，連續(xù)去雜3 d，去雜結(jié)果如表2所示。

3.4 雜交親本材料不純

在配置雜交組合時，白色花粉親本中混雜異色花粉植株，導(dǎo)致雜交后代出現(xiàn)異色花粉植株，如不注意淘汰，后代勢必增加異色花粉植株比例。即使當(dāng)代注意淘汰，后代仍有出現(xiàn)異色植株的可能。

4 花粉顏色性狀的保純措施

4.1 不同顏色花粉材料田間設(shè)置隔離區(qū)

中棉種業(yè)科技股份有限公司育種課題組最早于2011年引進(jìn)黃色花粉種質(zhì)系3606，通過與其種植不同距離的植株研究表明，產(chǎn)生自然異交的最大垂直距離可達(dá)40 m左右。因此在引進(jìn)黃色花粉性狀種質(zhì)系或育種田中同時具有不同顏色花粉材料時，應(yīng)嚴(yán)格設(shè)置隔離區(qū)，隔離區(qū)距離應(yīng)在40 m以上，也可種植玉米等高稈作物隔離。

4.2 配置雜交組合注意親本花粉顏色和純度

在組培雜交組合時，最好選擇同顏色花粉材料做親本，減少后代分離中選擇同顏色花粉植株的難度，提高育種效率。如選擇不同花粉顏色材料做親本時，雜交后代應(yīng)逐株選擇，并系統(tǒng)連續(xù)選擇2個世代以上。

4.3 拔除異色花粉植株要徹底

少數(shù)混雜材料拔除異色花粉植株要干凈徹底，要逐行逐株檢查，拔除的最佳時期在初花期，最佳時間在每天下午，在花瓣張開、能辨別花粉顏色而未散粉時進(jìn)行。因為棉花開花期并非每株同時開花，所以要連續(xù)觀察和拔除異色花粉植株3 d以上。

4.4 群體中異色花粉株的清除

對株系、品系等高世代材料，如果異色花粉植株占群體總量的20%以上，拔除雜株將會使產(chǎn)量造成較大損失，而且工作量大，建議淘汰混雜群體；如果異色花粉植株占群體總量較少，可對異色花粉植株做標(biāo)記，收獲時先收異色花粉植株，收獲后作為雜花淘汰；或在開花期拔除異色花粉植株，以避免異色花粉性狀再次污染。

參考文獻(xiàn)

[1] 潘家駒. 棉花育種學(xué)[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1998.

[2] 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所主編，中國棉花遺傳育種學(xué)[M]. 濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2003.

[3] Endrizzi JE， Turcotte E.L. Genetic， cytology， and evolution of Gossypium[J]. Adv. Genet， 1985（23）：271-375.

[4] 杜雄明，劉國強(qiáng)，傅懷勤. 棉花品種資源混雜材料的處理方法[J]. 作物品種資源，1994（2）：14-15.endprint