優(yōu)質(zhì)早熟麥后直播轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉花新品種ZD2040的選育

張勝昔 馮常輝 韓光明

摘要：闡明了優(yōu)質(zhì)早熟麥后直播轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉花新品種ZD2040的選育背景、方法及過(guò)程，詳細(xì)介紹了該品種特征特性，在前期研究基礎(chǔ)上，對(duì)其栽培技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要總結(jié)，以期為該品種大面積生產(chǎn)應(yīng)用提供可靠數(shù)據(jù)及理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：優(yōu)質(zhì)；早熟；直播棉；ZD2040

中圖分類(lèi)號(hào)：S562 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2018）20-0019-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.20.004 開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Abstract： ZD2040 was a new transgenic cotton variety direct sowing after wheat with good quality and early maturity， The breeding background， method and process of ZD2040 were described in this paper and also its main performance was introduced in detail. Furthermore， several cultivation key points of ZD2040 were summarized in order to provide reliable data or theoretical foundation for an extensive area production.

Key words： good quality； early maturity； direct sowing cotton； ZD2040

棉花新品種ZD2040是由湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所選育的優(yōu)質(zhì)、早熟、適于麥后直播及輕簡(jiǎn)化栽培的轉(zhuǎn)cry1Ab/cry1Ac基因抗蟲(chóng)棉花新品種，2014年獲得國(guó)家轉(zhuǎn)基因生物安全生產(chǎn)應(yīng)用證書(shū)[證書(shū)編號(hào)為農(nóng)基安證字（2014）第129號(hào)]，2018年通過(guò)湖北省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定命名，審定編號(hào)為鄂審棉2018005 。

1 選育背景

棉花是中國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物，在所有經(jīng)濟(jì)作物中，棉花是產(chǎn)業(yè)鏈較長(zhǎng)的作物，密切關(guān)系到棉農(nóng)、棉花收購(gòu)加工企業(yè)、紡織服裝企業(yè)等產(chǎn)業(yè)鏈上下游各方的利益，紡織工業(yè)涉及數(shù)以萬(wàn)計(jì)產(chǎn)業(yè)工人的就業(yè)問(wèn)題[1]。湖北省是中國(guó)產(chǎn)棉大省，面積、產(chǎn)量、產(chǎn)值均已超過(guò)河南省，位居全國(guó)第四、長(zhǎng)江流域之首，常年棉花種植年均產(chǎn)值86億元，占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的6.5%左右[2]。然而，湖北省棉花生產(chǎn)與需求并不對(duì)稱(chēng)，年生產(chǎn)量仍只占需求量的40%左右，尤其是優(yōu)質(zhì)原棉依賴(lài)外調(diào)。從農(nóng)業(yè)農(nóng)村部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，2016年湖北省棉花種植面積、單產(chǎn)、總產(chǎn)分別為20.25萬(wàn)hm2、930.6 kg/hm2、18.8萬(wàn)t，同比分別減少6.22萬(wàn)hm2、 195.15 kg/hm2、1.01萬(wàn)t，減幅分別為23.50%、17.34%、 36.91%，并且這一局面在2017、2018年并未得到根本性改變，嚴(yán)重制約了湖北省棉花產(chǎn)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展。究其原因，主要是因?yàn)椋孩偌Z棉爭(zhēng)地矛盾的影響，中國(guó)人多地少，為了確保糧食安全，國(guó)家不得不采取減棉增糧策略。自2014年開(kāi)始，國(guó)家對(duì)棉花收儲(chǔ)政策進(jìn)行了調(diào)整，內(nèi)地棉農(nóng)的補(bǔ)貼與新疆目標(biāo)價(jià)格補(bǔ)貼存在巨大的差距（新疆已確定2017—2019年連續(xù)3年目標(biāo)價(jià)格補(bǔ)貼為18 600元/t，折算成對(duì)新疆棉農(nóng)補(bǔ)貼為11 250元/hm2，內(nèi)地最高為3 270元/hm2；同時(shí)，隨著糧食收購(gòu)價(jià)格及補(bǔ)貼的提高，糧棉收購(gòu)價(jià)比由原來(lái)的5∶1（即5 kg水稻總價(jià)與1 kg子棉價(jià)相當(dāng)）降低到2.5∶1左右，植棉比較效益明顯下降，棉農(nóng)種植棉花積極性不高，致使植棉面積大幅下降。②湖北省棉花生產(chǎn)本身存在問(wèn)題。一是在所有主栽作物中，棉花是技術(shù)含量最高的作物，施肥、用藥、化調(diào)等管理措施必須根據(jù)不斷變化的氣候、生育時(shí)期、物候以及土壤狀況進(jìn)行靈活掌握，植棉豐產(chǎn)需要經(jīng)驗(yàn)積累。二是植棉機(jī)械化程度低。近年來(lái)湖北省棉花生產(chǎn)技術(shù)不斷革新，在播種、中耕、除草、治蟲(chóng)等方面基本可以實(shí)現(xiàn)輕簡(jiǎn)化、機(jī)械化管理，植棉效益稍有增加[3]。盡管如此，由于棉花生產(chǎn)大面積推廣應(yīng)用的仍然是雜交棉品種，采取的仍然是稀植大棵的種植方式，棉花吐絮采摘期較長(zhǎng)，不僅使原棉纖維一致性降低，而且必須進(jìn)行人工采摘，用工成本高。三是優(yōu)質(zhì)早熟適于機(jī)械化采收的棉花新品種十分缺乏[4]。從湖北省“十二五”審定的棉花新品種看，全部為中熟品種，生育期均在120 d以上，吐絮采摘期依然達(dá)55 d以上，不適于麥棉連作種植和機(jī)械化采收，“十三五”湖北省開(kāi)始有適于麥后直播的早熟棉花新品種審定，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了生產(chǎn)實(shí)際需求，從纖維品質(zhì)看，盡管“十二五”審定品種有所提高，但距紡織工業(yè)需求仍有一定差距，纖維長(zhǎng)度多集中在29～30 mm，超過(guò)30 mm的不多；比強(qiáng)度多集中在29～30 cN/tex，超過(guò)30 cN/tex的不多；馬克隆值多在5.0以上，整齊度多集中在83%～85%，大于85%的很少，并且纖維內(nèi)在品質(zhì)指標(biāo)間不協(xié)調(diào)，各指標(biāo)同時(shí)達(dá)到優(yōu)質(zhì)要求以上的品種更少[5]?；谝陨媳尘?，開(kāi)展了優(yōu)質(zhì)、早熟、抗蟲(chóng)、適于麥棉連作和機(jī)械化采收的棉花新品種育種科研工作，并成功育成新品種ZD2040。

2 選育經(jīng)過(guò)

2.1 育種目標(biāo)

生育期。為了適應(yīng)麥后直播要求，生育期須控制在110 d以?xún)?nèi)，10月20日前收花量占收花總量的比例（霜前花率）要求達(dá)80%以上。

纖維品質(zhì)。為了滿(mǎn)足紡織工業(yè)對(duì)優(yōu)質(zhì)原棉的緊缺需求及適應(yīng)機(jī)采，上半部長(zhǎng)度須達(dá)31 mm以上（即使機(jī)采損失1 mm左右，仍能保證紡織工業(yè)30 mm以上的優(yōu)質(zhì)要求），比強(qiáng)度30 cN/tex以上，馬克隆值5.0以下，整齊度85%以上，紡紗均勻指數(shù)140以上。

皮棉產(chǎn)量。與生產(chǎn)應(yīng)用品種平均產(chǎn)量（930.6 kg/hm2，2016年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）相當(dāng)，即使減產(chǎn)，須控制在5%以?xún)?nèi)。

農(nóng)藝性狀。為了適應(yīng)機(jī)采要求，成鈴?fù)滦蹴毤校ㄍㄟ^(guò)催熟劑和脫葉劑處理，控制在45 d以?xún)?nèi)），株高120 cm以?xún)?nèi)，株型疏朗，第一果枝節(jié)位7節(jié)以上，果枝上舉，適于60 000株/hm2以上的種植密度。

綜合抗性?？姑蓿t）鈴蟲(chóng)，耐枯萎病、耐黃萎?。菸≈?0以?xún)?nèi)，黃萎病指35以?xún)?nèi)）。

2.2 技術(shù)難點(diǎn)與方法

2.2.1 技術(shù)難點(diǎn) 必須打破陸地棉品種間雜交及系統(tǒng)選育存在的早熟與纖維品質(zhì)、早熟與產(chǎn)量、產(chǎn)量與纖維品質(zhì)等之間的負(fù)相關(guān)[6，7]；早熟、產(chǎn)量、纖維品質(zhì)等性狀均屬數(shù)量性狀，由微效多基因控制，存在選育周期長(zhǎng)的問(wèn)題。

2.2.2 技術(shù)方法 為了打破目標(biāo)性狀間的負(fù)相關(guān)，引入野生棉等種質(zhì)，拓寬陸地棉遺傳基礎(chǔ)；為了避免有利基因的丟失，早期（F2代開(kāi)始）進(jìn)行集團(tuán)選擇；為了縮短育種周期，選育方法上采取重病區(qū)和人工病圃同步鑒定篩選，提高選擇的代表性和準(zhǔn)確性；南繁北育，加快育種進(jìn)程；不同生態(tài)區(qū)域同步比產(chǎn)，以空間換取時(shí)間。

2.3 選育過(guò)程

2.3.1 親本的創(chuàng)制 以具有墨西哥半野生棉、美國(guó)優(yōu)質(zhì)纖維種質(zhì)PD系（具有亞洲棉、瑟伯氏棉和海島棉血緣）血緣的自育品種鄂抗棉12為基礎(chǔ)材料，用早熟優(yōu)質(zhì)棉花品系徐244（江蘇省引進(jìn)）作父本與之雜交，以改良其早熟性，通過(guò)系統(tǒng)選育，于2007年成功育成生育期為117 d且其他綜合性狀優(yōu)良的新品系TM01；以自育早熟豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)雜交棉花新品種KB02為基礎(chǔ)，通過(guò)系統(tǒng)選育，于2007年成功育成生育期105 d的優(yōu)質(zhì)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)新品系ZA02。

2.3.2 ZD2040的選育經(jīng)過(guò)及詳細(xì)系譜 2007年用TM01作母本，ZA02作父本配制雜交組合。2007年冬、2008年、2009年連續(xù)加代（海南3代，武漢2代），加代過(guò)程中用卡拉霉素進(jìn)行抗蟲(chóng)性集團(tuán)選擇，2010年武漢F6代中選單株，對(duì)獲選單株進(jìn)行膠體晶蛋白試紙篩選，2011年通過(guò)株行圃試驗(yàn)選獲抗蟲(chóng)株系ZD2040（當(dāng)年行號(hào)），2012年通過(guò)武漢、潛江的多點(diǎn)品系測(cè)優(yōu)篩選試驗(yàn)，2013年參加湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所聯(lián)合品比試驗(yàn)，2014—2015年申請(qǐng)并獲得轉(zhuǎn)基因安全生產(chǎn)應(yīng)用證書(shū)，2016—2017年參加湖北省區(qū)域試驗(yàn)，2018年通過(guò)湖北省審定命名。具體選育過(guò)程見(jiàn)圖1。

3 ZD2040的綜合表現(xiàn)

3.1 農(nóng)藝性狀

區(qū)城試驗(yàn)結(jié)果顯示，ZD2040生育期108 d，株高114.9 cm，第一果枝節(jié)位7.6節(jié)，果枝14.1臺(tái)，單株結(jié)鈴15.1個(gè)，上桃快，成鈴集中，單鈴重4.76 g，大樣衣分38.47%，小樣衣分40.13%，子指11.4 g，霜前花率83.2%。植株塔形，莖桿多茸毛，葉片中等大小，葉色淡綠，鈴卵圓形，鈴尖突起中強(qiáng)，吐絮較暢，苞葉中等大小。全生育期前中期生長(zhǎng)勢(shì)較強(qiáng)，整齊度較好。

3.2 產(chǎn)量水平

2016年區(qū)域試驗(yàn)結(jié)果顯示，子棉平均產(chǎn)量3 405.45 kg/hm2，比對(duì)照增產(chǎn)13.02%，居參試品種第三位；皮棉平均產(chǎn)量1 311.45 kg/hm2，比對(duì)照增產(chǎn)6.66%，增產(chǎn)不顯著，居參試品種第二位，增產(chǎn)點(diǎn)率為71.4%；霜前皮棉平均產(chǎn)量1 090.5 kg/hm2，比對(duì)照增產(chǎn)26.66%，居參試品種第一位。2017年區(qū)域試驗(yàn)結(jié)果顯示，子棉平均產(chǎn)量3 103.05 kg/hm2，比對(duì)照增產(chǎn)2.21%，居參試品種第三位；皮棉平均產(chǎn)量1 209.00 kg/hm2，比對(duì)照減產(chǎn)5.76%，減產(chǎn)不顯著，居參試品種第六位，增產(chǎn)點(diǎn)率為77.8%；霜前皮棉平均產(chǎn)量 1 018.95 kg/hm2，比對(duì)照增產(chǎn)11.00%，居參試品種第三位。兩年平均結(jié)果與對(duì)照品種對(duì)比情況見(jiàn)表1。

3.3 纖維品質(zhì)

ZD2040纖維品質(zhì)達(dá)優(yōu)質(zhì)Ⅰ類(lèi)水平，兩年區(qū)域試驗(yàn)平均結(jié)果及其與對(duì)照品種對(duì)比情況如表2所示。

3.4 抗病蟲(chóng)性狀

ZD2040抗棉鈴蟲(chóng)、抗枯萎病，耐黃萎病（表3）。

4 ZD2040栽培技術(shù)要點(diǎn)

ZD2040適宜湖北省的小麥-棉花接茬種植模式[8，9]。近期對(duì)ZD2040的配套栽培技術(shù)研究表明，ZD2040作麥后直播棉品種應(yīng)用時(shí)，栽培上應(yīng)注意把握好個(gè)體和群體的關(guān)系。合理的種植密度是提高ZD2040產(chǎn)量的關(guān)鍵，不同種植密度與不同施肥水平對(duì)產(chǎn)量結(jié)果的影響存在著明顯的互作。在現(xiàn)有施肥習(xí)慣和水平下，種植密度應(yīng)控制在67 500株/hm2以下。在中等地力和中等施肥水平時(shí)，密度以60 000株/hm2左右為宜；地力條件好、施肥水平高的地區(qū)，密度以52 500～60 000株/hm2為宜。同春季種植常規(guī)棉比較，要降低總的肥料施用量，在中等地力的土壤條件下，全生育期以純氮180 kg/hm2、純磷90 kg/hm2、純鉀150 kg/hm2為宜[10]。2018年正在對(duì)該品種進(jìn)行機(jī)械化采收中試及催熟劑、脫葉劑篩選試驗(yàn)。

目前為幫助湖北省棉農(nóng)掌握良種良法，分析現(xiàn)有資料總結(jié)了ZD2040的主要栽培技術(shù)要點(diǎn)。一是適時(shí)播種。5月下旬至6月上旬播種，一般直播密度在60 000株/hm2左右，每穴播3～4粒，出苗后及時(shí)補(bǔ)苗。二是科學(xué)施肥。一般以純氮180 kg/hm2、純磷90 kg/hm2、純鉀150 kg/hm2、硼砂15 kg/hm2為宜。三是合理化控。遵循前輕后重、少量多次的原則，蕾期噴施縮節(jié)胺7.5～15.0 g/hm2，花鈴期視棉花長(zhǎng)勢(shì)噴施縮節(jié)胺30～60 g/hm2，控制株高在100 cm左右，防止倒伏。四是加強(qiáng)田間管理。適時(shí)中耕，起壟培土，及時(shí)整枝、打頂、抹贅芽，遇旱及時(shí)灌溉。五是加強(qiáng)蟲(chóng)害防治。重點(diǎn)防治紅蜘蛛、盲蝽蟓，注意防治棉蚜、三四代棉鈴蟲(chóng)和紅鈴蟲(chóng)、斜紋夜蛾和煙粉虱等害蟲(chóng)。

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