遠(yuǎn)緣雜交種冀棉25的選育及其育種利用

崔淑芳，錢玉源，王廣恩，劉祎，張海娜，韓軒，金衛(wèi)平，田海燕，李俊蘭

（河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所/農(nóng)業(yè)部黃淮海半干旱區(qū)棉花生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，石家莊050051）

棉花在中國(guó)是1種很成功的引進(jìn)作物。建國(guó)以來(lái)育成的品種多數(shù)來(lái)源于斯字棉、岱字棉等國(guó)外引進(jìn)品種，遺傳基礎(chǔ)狹窄，限制了突破性品種的培育[1-6]。利用遠(yuǎn)緣雜交可實(shí)現(xiàn)棉屬不同種間的遺傳物質(zhì)交流，有效拓寬種質(zhì)的遺傳基礎(chǔ)，創(chuàng)造出具有豐富性狀的新種質(zhì)材料[7-10]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，已獲得陸地棉與19個(gè)野生棉種及其他栽培種的高代種間雜種材料，培育出1批具有不同優(yōu)良性狀的棉花品種，如莘棉5號(hào)、山農(nóng)3號(hào)、蘇長(zhǎng)1號(hào)、川棉109、江蘇棉1號(hào)、江蘇棉3號(hào)、棕絮1號(hào)、中棉所17、秦遠(yuǎn)4號(hào)、秦荔 4號(hào)、秦荔 514、秦荔 534、遠(yuǎn) 345、晉棉 21、晉棉 27、豫棉 11、冀棉 13、冀棉 20、冀棉 24、冀棉 25等[1-11]。其中，冀棉25由河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所利用棉屬種間遠(yuǎn)緣雜交培育而成。本文總結(jié)分析了冀棉25的選育及利用其培育的品種，以期為棉花育種工作者提供有益借鑒。

1　材料與方法

1.1　材料

冀棉25及利用冀棉25培育的24個(gè)不同類型棉花品種：冀棉298、冀668、邯 4849、豐抗棉1號(hào)、冀豐 106、冀雜 3268、冀 228、冀雜 6268、冀棉 169、冀 1316、冀1516、冀雜 708、希普6、希普 3、冀H170、冀中棉 608、冀豐 4 號(hào)、冀豐 914、冀豐 1982、冀 2658、創(chuàng)雜棉 20、邯 8266、創(chuàng)優(yōu)棉 168和冀豐107。

1.2　方法

將利用冀棉25培育的24個(gè)棉花品種的產(chǎn)量性狀指標(biāo)（單株鈴數(shù)、鈴重、衣分）、皮棉產(chǎn)量、枯萎病病情指數(shù)（簡(jiǎn)稱枯萎病指）、黃萎病相對(duì)病情指數(shù)（簡(jiǎn)稱黃萎病指）、纖維上半部平均長(zhǎng)度、斷裂比強(qiáng)度、馬克隆值等主要性狀進(jìn)行分類匯總。數(shù)據(jù)來(lái)源于《河北棉花品種志》[3]和1995―2016年的河北省棉花品種區(qū)域試驗(yàn)匯總結(jié)果。

2　結(jié)果與分析

2.1　冀棉25的選育及其主要性狀

2.1.1冀棉25的選育。配制石短5號(hào)（陸地棉）×瑟伯氏棉（野生棉）和邢臺(tái)6871（陸地棉）×武安中棉（亞洲棉）2組種間雜交組合，授粉后，經(jīng)GA3處理獲得了三倍體種間雜種種子。翌年，嫁接于陸地棉砧木上，秋水仙堿溶液誘導(dǎo)染色體加倍后，獲得了可育的六倍體雜種“石瑟”和“中陸”。配制復(fù)交組合[冀棉 8 號(hào)×（4086×石瑟）]×（冀 182×中陸），南繁北育，經(jīng)過(guò)連續(xù)精準(zhǔn)定向篩選，選育出冀棉25。1994―1995年參加河北省棉花品種區(qū)域試驗(yàn)，1995―1997年參加全國(guó)黃河流域棉花品種區(qū)域試驗(yàn)。1998年通過(guò)河北省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定[3,11]。

2.1.2冀棉25的主要性狀。冀棉25[3,11]屬中熟品種，生育期141 d，霜前花率88.3%，單株鈴數(shù)14.1個(gè)，鈴重5.5 g，衣分39.2%，抗黃萎病，是黃河流域區(qū)域試驗(yàn)參試品種中第1個(gè)達(dá)到黃萎病抗性水平的品種。纖維品質(zhì)優(yōu)良，上半部平均長(zhǎng)度30.1 mm，斷裂比強(qiáng)度 27.3 cN·tex－1，馬克隆值 4.4。

2.2　冀棉25的利用成效

2.2.1冀棉25的育成，克服了遠(yuǎn)緣雜交障礙，拓寬了品種遺傳基礎(chǔ)。冀棉25的選育過(guò)程中，采用噴施GA3誘導(dǎo)成鈴、秋水仙堿染色體加倍和嫁接技術(shù)，克服了陸地棉和野生棉、陸地棉和亞洲棉雜交不親和的障礙，創(chuàng)制出了遠(yuǎn)緣雜交中間材料 “石瑟”和“中陸”?！笆崩w維品質(zhì)優(yōu)良、抗病性強(qiáng)，“中陸”衣分較高、抗逆性強(qiáng)。以“石瑟”和“中陸”為親本，與陸地棉進(jìn)行多次回交、復(fù)交、連續(xù)定向選擇，選育出的品種冀棉25，增加了瑟伯氏棉和武安中棉的遺傳基礎(chǔ)[10-12]，顯著提高了品種的抗病性、抗逆性和適應(yīng)性[10-12]。

圖1　冀棉25育成品種系譜

2.2.2冀棉25是重要的棉花種質(zhì)資源。利用冀棉25及其選系共培育24個(gè)不同類型的棉花品種（圖1，表2），是棉花育種重要的優(yōu)良種質(zhì)資源[1-2,13-15]。

2.2.3利用冀棉25選育出優(yōu)良品種多。選育出纖維品質(zhì)Ⅰ型品種1個(gè)，Ⅱ型品種4個(gè)。根據(jù)《主要農(nóng)作物品種審定標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)家級(jí)）》：Ⅰ型品種上半部平均長(zhǎng)度≥31 mm，斷裂比強(qiáng)度≥32 cN·tex－1，馬克隆值3.7～4.2；Ⅱ型品種上半部平均長(zhǎng)度≥29 mm，斷裂比強(qiáng)度≥30 cN·tex－1，馬克隆值 3.5～5.0），高抗枯萎病品種12個(gè)，大鈴品種6個(gè)（鈴重≥6.6 g），高衣分品種5個(gè)（衣分≥41.0%）（表1）。

表1　冀棉25及其育成品種的主要性狀

2.3　育成品種對(duì)親本冀棉25主要性狀的改良效果

表2中親本性狀值加或減的結(jié)果為相應(yīng)的品種不同的性狀值，單株鈴數(shù)、鈴重、衣分、皮棉產(chǎn)量、上半部平均長(zhǎng)度、斷裂比強(qiáng)度的性狀值越高即表示該性狀越好，“＋”表示性狀值提高，而且“＋”后面的數(shù)值越高對(duì)親本相應(yīng)的性狀改良程度越高；而枯萎病病情指數(shù)、黃萎病病情指數(shù)指和馬克隆值則相反，“－”表示性狀值降低，而且“－”后面的數(shù)值越大，對(duì)親本相應(yīng)的性狀改良效果越好。綜合改良效果為“＋”、“－”值總和（表 2）。 從表 3可以看出，所有的育成品種對(duì)親本冀棉25在單株鈴數(shù)、鈴重、皮棉產(chǎn)量、斷裂比強(qiáng)度上均有改良，改良程度最大的品種分別為冀H170、冀豐1982、希普3、冀雜6268。在衣分上，除了創(chuàng)雜棉20、冀2658較親本降低沒(méi)有改良效果外，其他品種均有提高，提高幅度最大的品種為冀豐107。所有育成品種的枯萎病病情指數(shù)和黃萎病病情指數(shù)比親本冀棉25均降低，說(shuō)明對(duì)其均有改良，改良程度較大的品種分別為冀豐1982、創(chuàng)雜棉20。5個(gè)品種的上半部平均長(zhǎng)度提高 （對(duì)親本有改良），改良程度較大的品種為冀雜6268，3個(gè)品種與親本相當(dāng)，6個(gè)品種降低，沒(méi)有改良效果。只有3個(gè)品種的馬克隆值比親本有所降低，有一定的改良效果；其它品種均提高，沒(méi)有改良效果（表 2）。

表2　育成品種主要性狀相對(duì)親本冀棉25的改良效果

3　討論

遠(yuǎn)緣雜交是拓寬品種遺傳基礎(chǔ)的重要途徑，野生棉、亞洲棉等棉種具有豐富的優(yōu)異基因，利用遠(yuǎn)緣雜交將不同棉種的優(yōu)異基因轉(zhuǎn)移到栽培陸地棉中，可有效提高栽培陸地棉的遺傳多樣性[16-20]。一直到20世紀(jì)90年代末，河北省培育審定的棉花品種大部分來(lái)源于國(guó)外引進(jìn)品種斯字棉、岱字棉等，為了拓寬品種遺傳基礎(chǔ)、提高品種適應(yīng)性等，河北省各育種單位通過(guò)嘗試?yán)迷耘嚓懙孛夼c海島棉、野生棉等棉屬不同種的遠(yuǎn)緣雜交，先后培育出冀棉6 號(hào)、冀棉 12、冀棉 13、冀棉 20、冀棉 24、冀棉 25。冀棉6號(hào)、冀棉12、冀棉13對(duì)枯、黃萎病的抗性不理想，冀棉20、冀棉24（石遠(yuǎn)321）、冀棉25高抗枯萎病、耐黃萎病被用作育種親本培育出大量品種。其中，冀棉20、冀棉25直接用作育種親本分別培育出20多個(gè)不同類型品種，冀棉24轉(zhuǎn)育成抗蟲(chóng)棉sGK321后再用作育種親本培育出20多個(gè)不同類型品種，與來(lái)源于斯字棉的冀棉1號(hào)（邢臺(tái)6871）培育出的6個(gè)品種相比，遠(yuǎn)緣雜交棉品種冀棉20、冀棉25和sGK321不僅大大拓寬了棉花育種的遺傳基礎(chǔ)，而且顯著提高了品種的利用效果。張建宏等利用QTL對(duì)海島棉陸地棉種間雜交種評(píng)價(jià)分析認(rèn)為相關(guān)性狀位點(diǎn)聚合越多性狀表現(xiàn)越好[21-23]，龐朝友等利用SSR分析方法對(duì)棉花種間雜交漸滲系評(píng)價(jià)認(rèn)為海島棉、瑟伯氏棉、亞洲棉等在栽培陸地棉的纖維品質(zhì)、抗病蟲(chóng)、抗逆等性狀改良上均發(fā)揮了較大作用，證明遠(yuǎn)緣雜交是拓寬品種遺傳基礎(chǔ)的重要途徑之一，遠(yuǎn)緣雜交技術(shù)與轉(zhuǎn)基因技術(shù)相結(jié)合是培育優(yōu)良品種的重要手段之一[22-25]。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃滋康.中國(guó)棉花品種及其系譜[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2007：295-342.

[2]中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所.中國(guó)棉花遺傳育種學(xué)[M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2003：466-493.

[3]崔瑞敏.河北棉花品種志[M].石家莊：河北科學(xué)技術(shù)出版社，2013：86-239.

[4]邢澤農(nóng)，蔣雷，賀道華，等.陜棉抗病種質(zhì)及其衍生品種的遺傳多樣性與群體結(jié)構(gòu)研究[J].西北植物學(xué)報(bào)，2016，36(8)：1551-1559.

[5]艾尼江，朱新霞，呂軍，等.我國(guó)早熟陸地棉品種遺傳多樣性分析[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，52(3)：402-410.

[6]艾先濤，李雪源，沙紅，等.南疆自育陸地棉品種遺傳多樣性研究[J].棉花學(xué)報(bào)，2010，22(6)：603-610.

[7]范李萍，吳鵬昊，王莉萍，等.基于遺傳和表型特征的海島棉遺傳多樣性分析[J].植物遺傳資源學(xué)報(bào)2016，17(2)：197-208.

[8]孫君靈，周忠麗，賈銀華，等.“十五”國(guó)家科技攻關(guān)棉花優(yōu)異創(chuàng)新種質(zhì)簡(jiǎn)介[J].中國(guó)棉花，2008，35(4)：11-12.

[9]梁正蘭，姜茹琴，鐘文南，等.棉花種間雜交技術(shù)創(chuàng)新及育種程序的建立[J].中國(guó)科學(xué)(C 輯)，2001，31(2)：120-124.

[10]龐朝友，杜雄明，馬峙英.具有野生棉外源基因的陸地棉特異種質(zhì)創(chuàng)造與利用進(jìn)展[J].棉花學(xué)報(bào)，2005,17(3)：171-177.

[11]王志忠，王兆曉，崔瑞敏.棉花種間雜交新品種冀棉25號(hào)的選育[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，1999,14(增)：28-34.

[12]劉芳，宋海勃，李衛(wèi)平，等.不同果枝類型長(zhǎng)絨棉資源主要性狀的分析[J].中國(guó)棉花，2008，35(3)：13-14.

[13]杜雄明，周忠麗.棉花種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2005.

[14]郭海萍，周敬霄，肖付明，等.冀豆4號(hào)選育與創(chuàng)新利用[J].植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2014，15(3)：644-647.

[15]余成章，傅文澤，孫漢忠，等.泉薯218選育與創(chuàng)新利用[J].植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2011，12(1)：163-166.

[16]周忠麗，吳仕勇，孫君靈，等.我國(guó)現(xiàn)存亞洲棉的表型多樣性分析[J].植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2011，12(6)：881-889.

[17]賀道華，邢宏宜，李婷婷，等.92份棉花資源遺傳多樣性的 SSR 分析[J].西北植物學(xué)報(bào)，2010，30(8)：1557-1564.

[18]陳光，杜雄明.我國(guó)陸地棉基礎(chǔ)種質(zhì)表型性狀的遺傳多樣性分析[J].西北植物學(xué)報(bào)，2006，26(8)：1649-1656.

[19]陳光，杜雄明，盧東柏，等.利用SSR分子標(biāo)記進(jìn)行海島棉遺傳多樣性研究[J].植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2005，6(2)：135-139,155.

[20]武耀廷，張?zhí)煺妫髣γ?利用分子標(biāo)記和形態(tài)學(xué)性狀檢測(cè)的陸地棉栽培品種遺傳多樣性[J].遺傳學(xué)報(bào)，2001，28(11)：1040-1050.

[21]張建宏，郭寶生，趙貴元，等.利用棉花纖維品質(zhì)相關(guān)QTL評(píng)價(jià)海陸漸滲品種品質(zhì)初探[J].棉花學(xué)報(bào)，2013，25(3)：247-253.

[22]龐朝友，杜雄明，馬峙英.棉花種間雜交漸滲系創(chuàng)新效果評(píng)價(jià)及特異種質(zhì)篩選[J].科學(xué)通報(bào)，2006，51(1)：55-62.

[23]郭寶生，張建宏，劉素恩，等.棉花品種分子標(biāo)記遺傳多樣性檢測(cè)[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2010，25(增)：47-49.

[24]周寶良，陳松，沈新蓮，等.陸地棉高品質(zhì)纖維種質(zhì)基因庫(kù)的拓建[J].作物學(xué)報(bào)，2003，29(4)：514-519.

[25]王娟娟，趙明，韓雨威，等.微衛(wèi)星DNA標(biāo)記開(kāi)發(fā)技術(shù)進(jìn)展及其在經(jīng)濟(jì)植物研究中的應(yīng)用[J].生命科學(xué)研究，2016，20(3)：260-266.