李　禾

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所利用生化輔助育種技術(shù)，選擇抗氧化系統(tǒng)酶類活性強(qiáng)、不早衰的品種作親本，培育出中棉所24、中棉所27、中棉所36三個(gè)品種。以上三個(gè)品種的生育期僅為110天左右，霜前花率90％以上；全國(guó)夏棉品種區(qū)試霜前皮棉產(chǎn)量較對(duì)照中棉所16增產(chǎn)14.6％－24.7％；纖維品質(zhì)綜合指標(biāo)優(yōu)良，具有高抗枯萎病，耐黃萎病。實(shí)現(xiàn)了早熟不早衰、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病的特性。這三個(gè)品種已在我國(guó)累計(jì)種植3000萬(wàn)畝，并獲得了國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

以上品種是“國(guó)家棉花早熟”課題組系列研究成果的一部分，除了使用生化輔助育種技術(shù)，該所還采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)、空間搭載航天誘變、基因的克隆與分子改良培育出15個(gè)短季棉、低酚棉和轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉等一系列新品種，在全國(guó)主要棉區(qū)累積種植2億畝，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益190億元，獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)一項(xiàng)、二等獎(jiǎng)三項(xiàng)、省部級(jí)獎(jiǎng)八項(xiàng)等。

棉花生產(chǎn)關(guān)系到國(guó)內(nèi)2億棉農(nóng)的經(jīng)濟(jì)收入，1900萬(wàn)紡織工人的就業(yè)問(wèn)題。但是棉花生長(zhǎng)的時(shí)間長(zhǎng)，我國(guó)北方冬季長(zhǎng)，只能種一季棉花，剩余的時(shí)間不夠種植小麥，加上我國(guó)人多地少的特性，棉糧爭(zhēng)地矛盾突出。從棉花的植物本性來(lái)說(shuō)，其生長(zhǎng)期和光合作用時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)量越高、品質(zhì)就越好，因此，做到早熟又高產(chǎn)成為我國(guó)農(nóng)業(yè)科研人員必須解決的大難題。

核心提示

棉花是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物和戰(zhàn)略物資，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中占有重要的地位。但是另一方面，我國(guó)人多地少，尤其在北方，只能種一季棉花，剩余的時(shí)間不夠種植小麥。因此，提高復(fù)種指數(shù)和土地的利用率，始終是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主題之一。

短季棉是一個(gè)特殊的棉花品種，它株型緊湊、植株偏矮、節(jié)間短、果枝短、第一果枝著生節(jié)位低、葉量少，生育期短，是適合我國(guó)一年兩熟和多熟制條件下種植的棉花類型，因此，通過(guò)短季棉品種遺傳改良，發(fā)展短季棉生產(chǎn)對(duì)緩解我國(guó)糧棉爭(zhēng)地的矛盾具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)解析

早熟如何不早衰

在早熟棉育種中，早熟是最主要的性狀，但早熟伴隨早衰，嚴(yán)重影響早熟棉品種的產(chǎn)量和品質(zhì)。通過(guò)對(duì)短季棉品種SOD酶類研究發(fā)現(xiàn)，早熟不早衰的品種葉片葉綠素和蛋白質(zhì)降解慢，SOD、PDD、CAT活性強(qiáng)，而早熟早衰的品種SOD、PDD、CAT活性低，葉綠素和蛋白質(zhì)降解快，表現(xiàn)抗逆性差、產(chǎn)量低。從而提出了從親本到后代對(duì)抗氧化系統(tǒng)酶的活性進(jìn)行選擇的生化輔助育種技術(shù)。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所利用生化輔助育種技術(shù)，選擇抗氧化系統(tǒng)酶類活性強(qiáng)、不早衰的品種作親本，在后代選擇中以SOD、POD和CAT酶活性高低對(duì)各世代進(jìn)行篩選，有效地緩解了早熟早衰的遺傳負(fù)相關(guān)。

“陸?！彪s交綜合改良

海島棉纖維品質(zhì)優(yōu)良，但產(chǎn)量相對(duì)較低，陸地棉產(chǎn)量較高，但纖維品質(zhì)遠(yuǎn)不如海島棉。在國(guó)家973項(xiàng)目“棉花纖維品質(zhì)功能基因組學(xué)研究與分子改良”和“十一五”863項(xiàng)目“棉花纖維品質(zhì)相關(guān)功能基因的克隆與驗(yàn)證”的支持下，通過(guò)現(xiàn)有分子標(biāo)記技術(shù)，將海島棉的纖維品質(zhì)優(yōu)異的基因轉(zhuǎn)移到陸地棉中，達(dá)到既高產(chǎn)又優(yōu)質(zhì)目的。通過(guò)選擇獲得高比強(qiáng)優(yōu)質(zhì)新品系11個(gè)，纖維長(zhǎng)度在34mm以上，纖維比強(qiáng)度在34cN/tex以上，最高達(dá)37.6cN/tex，馬克隆值在3.3—4.3，其中陸海雜交組合9號(hào)表現(xiàn)較好，籽棉產(chǎn)量為151.39kg/畝，較國(guó)家區(qū)試對(duì)照品種魯棉研21增產(chǎn)8.24％，霜前皮棉產(chǎn)量為55.55kg／畝，相當(dāng)于對(duì)照品種的88.39％。從而使陸海雜交組合在籽棉產(chǎn)量和纖維品質(zhì)方面得到綜合改良。有望在新疆和長(zhǎng)江流域棉區(qū)進(jìn)行試種。

多重技術(shù)提高抗病性

上世紀(jì)80年代后期，我國(guó)棉田曾發(fā)生嚴(yán)重枯、黃萎病，致使部分棉田不能植棉。而抗病性與早熟、高產(chǎn)呈遺傳負(fù)相關(guān)，通過(guò)研究熒光動(dòng)力學(xué)、SOD、POD、CAT與抗病性關(guān)系，參照熒光、酶活性的方法選種，提高了抗病育種的準(zhǔn)確性和效率。選育出抗病、優(yōu)質(zhì)、早熟、高產(chǎn)的中棉所16，克服了早熟與抗病、高產(chǎn)等性狀遺傳負(fù)相關(guān)。

專家解讀

解讀人：喻樹(shù)迅(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所所長(zhǎng)、博士生導(dǎo)師)

突破點(diǎn)一：推動(dòng)麥棉兩熟新耕作制度

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外短季棉品種分析，我國(guó)短季棉種植分遼寧、新疆特早熟春棉區(qū)，黃河麥棉兩熟區(qū)和長(zhǎng)江棉麥菜多熟區(qū)。麥棉兩熟共生期長(zhǎng)，造成小麥棉花均晚熟，產(chǎn)量低、品質(zhì)差；而早熟與優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性呈遺傳負(fù)相關(guān)，國(guó)內(nèi)外棉花遺傳育種界一直未突破此遺傳障礙。通過(guò)多年遺傳研究，蕾期脫落率低、果枝始生節(jié)位低、遺傳力高則早熟性狀好，為此將其確定為早熟的指示性狀。育成的麥棉兩熟早熟新品種中棉所10、中棉所14、中棉所26，生育期110天左右，比春棉早30天，累計(jì)種植7000萬(wàn)畝。對(duì)形成我國(guó)麥棉兩熟新耕作制度起到推動(dòng)作用。

突破點(diǎn)二：美國(guó)轉(zhuǎn)基因棉花比例大降

1996年美國(guó)轉(zhuǎn)基因棉花占全國(guó)轉(zhuǎn)基因棉花面積的95％，2006年下降到15％，中棉所37、42、45、50等轉(zhuǎn)基因品種起了重要作用。

上世紀(jì)90年代我國(guó)棉區(qū)棉鈴蟲(chóng)大暴發(fā)，每年造成100億元以上的經(jīng)濟(jì)損失。針對(duì)棉鈴蟲(chóng)的危害，短季棉育種在保持早熟、豐產(chǎn)、抗病的前提下，抗蟲(chóng)性成為棉花育種的重要目標(biāo)。在“國(guó)家轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉花育種”項(xiàng)目的支持下，我們通過(guò)常規(guī)育種技術(shù)與轉(zhuǎn)基因技術(shù)相結(jié)合，使短季棉育種在熟性和抗蟲(chóng)性方面步入了新階段。育成轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉的中棉所37、42、45、50，為國(guó)產(chǎn)抗蟲(chóng)棉發(fā)展起到促進(jìn)作用。

突破點(diǎn)三：可以吃的棉籽仁

棉籽仁中含有豐富的蛋白質(zhì)和脂肪，陸地棉的棉仁中含有40％左右的蛋白質(zhì)和35％以上的脂肪，但一般棉花籽仁中含有較高的棉酚及其衍生物，人及非反芻動(dòng)物食用后便會(huì)產(chǎn)生中毒現(xiàn)象，棉油脫毒精煉后可食用，但榨油后的棉籽餅只能作肥料，影響了棉籽蛋白的綜合利用，選育的一些低酚棉品種因低酚性狀純度差，難于在生產(chǎn)上應(yīng)用。

我們通過(guò)遺傳分析與篩選，首次從國(guó)內(nèi)外育種材料中篩選出抗病、早熟、低酚等種質(zhì)材料；采用生物化學(xué)測(cè)試與遺傳分析相結(jié)合的方法，找出控制低酚性狀的雙隱性基因的優(yōu)良個(gè)體，其低酚性狀遺傳穩(wěn)定，棉酚含量低微，僅0.0025％，低于0.04％的國(guó)際衛(wèi)生食用標(biāo)準(zhǔn)，具有較高的綜合利用價(jià)值，是低酚棉育種的一大進(jìn)展。

新聞背景

短季棉解決糧棉爭(zhēng)地矛盾

我國(guó)是世界最大的棉花生產(chǎn)國(guó)。全國(guó)常年植棉面積約8000萬(wàn)畝左右，約占世界棉花種植面積的13％％，同時(shí)我國(guó)還是原棉消費(fèi)和紡織品出口大國(guó)，棉花還關(guān)系到我國(guó)2億棉農(nóng)的經(jīng)濟(jì)收入，關(guān)系到1900萬(wàn)紡織工人的就業(yè)問(wèn)題。

此外，棉花是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物和戰(zhàn)略物資，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中占有重要的地位。但是另一方面，我國(guó)人多地少，尤其在北方，只能種一季棉花，剩余的時(shí)間不夠種植小麥。因此，提高復(fù)種指數(shù)和土地的利用率，始終是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主題之一。

短季棉是一個(gè)特殊的棉花品種。它株型緊湊、植株偏矮、節(jié)間短、果枝短、第一果枝著生節(jié)位低、葉量少。生育期短，是適合我國(guó)一年兩熟和多熟制條件下種植的棉花類型，因此，通過(guò)短季棉品種遺傳改良，發(fā)展短季棉生產(chǎn)對(duì)緩解我國(guó)糧棉爭(zhēng)地的矛盾具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

我國(guó)人多地少，糧棉爭(zhēng)地矛盾歷來(lái)突出并日趨嚴(yán)重，選育生育期相對(duì)較短適宜黃河和長(zhǎng)江流域棉區(qū)種植的短季棉品種，是實(shí)現(xiàn)一熟向糧(油)棉兩熟乃至多熟發(fā)展，從而取得糧棉雙豐收的需要，特別是甘肅、新疆北疆及部分南疆棉區(qū)，由于前期氣溫低，常造成低溫凍害，后期氣溫下降快，造成棉鈴不能正常成熟，嚴(yán)重影響產(chǎn)量和品質(zhì)，也迫切需要耐遲播且早熟的短季棉品種。

新聞延伸

各國(guó)短季棉概況

目前，世界上種植短季棉的，除了我國(guó)外，還有美國(guó)、前蘇聯(lián)、印度和埃及等國(guó)家。各國(guó)情況又各不相同：前蘇聯(lián)是世界上最北的棉區(qū)，生長(zhǎng)期季節(jié)短。為避開(kāi)棉花生長(zhǎng)后期常遇的低溫而種植短季棉品種；美國(guó)、印度、埃及與前蘇聯(lián)的情形有所不同。在美國(guó)種植短季棉品種是為減少或避開(kāi)后期蟲(chóng)害，減少田間管理工作，降低生產(chǎn)成本：印度20世紀(jì)80年代推行輪作制，要求選育早熟棉花品種。