楊兆光　肖遠(yuǎn)龍　吳振江　劉亞平

摘要：為探討高衣分、低馬克隆值的轉(zhuǎn)iaaM基因材料的利用價(jià)值，以IF1-1為父本配制雜交組合，以贛棉雜1號(hào)為對(duì)照，分析雜交組合在農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀、纖維品質(zhì)等方面的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。結(jié)果表明：大多雜交組合的株高、脫落率、籽棉產(chǎn)量、單鈴重、籽指、衣指等表現(xiàn)為正向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，生育期、果枝數(shù)、果節(jié)數(shù)、單株成鈴數(shù)表現(xiàn)為負(fù)向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，部分組合的纖維品質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)顯著。IF1-1對(duì)棉花早熟性有較強(qiáng)的改良作用，IF1-1與部分母本（如華農(nóng)9052）配組能夠獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的新材料。

關(guān)鍵詞：棉花；iaaM基因；IF1-1；配組雜交；競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)

中圖分類(lèi)號(hào)：S562.037 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-3143（2017）06-0010-05

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2017.06.003

0 引言

提高產(chǎn)量和改良纖維品質(zhì)一直是棉花品種改良的兩個(gè)重要目標(biāo)性狀。衣分是決定棉纖維產(chǎn)量的重要因素，而馬克隆值是棉纖維品質(zhì)的重要指標(biāo)，代表棉纖維的細(xì)度和成熟度。棉花雜種優(yōu)勢(shì)利用是提高棉花產(chǎn)量、改進(jìn)纖維品質(zhì)和增強(qiáng)抗逆能力的有效途徑[1-2]。自1997年轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉在我國(guó)商業(yè)化以來(lái)，已培育出很多份抗蟲(chóng)棉親本材料，在一定程度上克服了棉花鱗翅目害蟲(chóng)的為害[3-7]。受種質(zhì)資源的限制，利用傳統(tǒng)育種手段對(duì)纖維品質(zhì)改良的作用不太明顯。西南大學(xué)利用胚珠表皮特異啟動(dòng)子FBP7調(diào)控生長(zhǎng)素合成基因iaaM（色氨酸單加氧酶）在棉花品種冀棉14中表達(dá)，在纖維細(xì)胞起始時(shí)期特異的積累IAA，促進(jìn)纖維起始細(xì)胞和成熟纖維數(shù)量增加，提高棉花纖維產(chǎn)量，增加纖維細(xì)度，降低馬克隆值，實(shí)現(xiàn)了棉花纖維產(chǎn)量和品質(zhì)的同步改良，育成了轉(zhuǎn)基因棉新種質(zhì)IF1-1，被列為棉花第二代轉(zhuǎn)基因新種質(zhì)材料[8-9]。由于材料IF1-1本身缺點(diǎn)較多，其他經(jīng)濟(jì)性狀一般，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)許多學(xué)者圍繞材料IF1-1在改良棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)方面進(jìn)行了有益探索[10-16]。本研究以轉(zhuǎn)FBP7-iaaM高衣分、低馬克隆值株系IF1-1為親本，與綜合性狀好的棉花品系進(jìn)行雜交，并以贛北植棉區(qū)主推雜交棉品種贛棉雜1號(hào)為對(duì)照，對(duì)雜交后代進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)分析，以探討材料IF1-1在棉花改良中的作用，為創(chuàng)制高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的棉花新材料提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

以2012年3月西南大學(xué)發(fā)放的第二代轉(zhuǎn)基因材料IF1-1為父本，分別以鄂贛棉29（有毛）、RIO-67、冀228、中101943、中915、雅棉6號(hào)、鄂贛棉29（無(wú)毛）、錦K133、晶華棉135、中6913、MAR、中棉所49和華農(nóng)9052為母本進(jìn)行雜交組配，獲得雜交組合F1代13份材料，分別編號(hào)1～13。以常規(guī)雜交棉贛棉雜1號(hào)為對(duì)照（ck），進(jìn)行雜種F1代競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)測(cè)定。

1.2 方法

試驗(yàn)設(shè)在江西省棉花研究所科研基地。2016年4月19日播種，雙膜小拱棚營(yíng)養(yǎng)缽育苗，期間及時(shí)揭膜煉苗，苗床期間調(diào)查出苗期以及苗病發(fā)生情況。5月17日移栽，一畦雙行，行距0.87 m，株距0.48 m，種植密度24000株/hm2，小區(qū)面積20 m2，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。試驗(yàn)田按常規(guī)進(jìn)行管理。

大田期調(diào)查各參試材料的現(xiàn)蕾期、開(kāi)花期、吐絮期等生育性狀，株高，果枝層數(shù)，單株總成鈴數(shù)、總果節(jié)數(shù)、脫落數(shù)等農(nóng)藝性狀，單株桃數(shù)、單鈴重、籽棉重等產(chǎn)量性狀；分別于7、8、9月中旬調(diào)查單株蕾、花、鈴等，考察各材料的結(jié)鈴進(jìn)度。以小區(qū)實(shí)收產(chǎn)量計(jì)產(chǎn)，收取各材料中上部吐絮正常的棉鈴進(jìn)行室內(nèi)考種，考種后棉樣送農(nóng)業(yè)部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（安陽(yáng)）檢測(cè)棉花纖維品質(zhì)。

采用農(nóng)博士育種家—實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)軟件（V1.14）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、方差分析[17]。

2 結(jié)果與分析

2.1 生育期及結(jié)鈴進(jìn)度

2.1.1 生育期

從表1可以看出，材料1、3～10、12、13的苗期天數(shù)比對(duì)照短1～3天，具有負(fù)向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；材料2～7、10～12的蕾期天數(shù)比對(duì)照短1～4天，有負(fù)向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；材料1～7、10～13的花鈴期天數(shù)比對(duì)照短8～13天，負(fù)向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯；材料2～6、10～13的生育期比對(duì)照短13～19天，負(fù)向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯，材料1、7～9的生育期比對(duì)照短5～11天，也表現(xiàn)出一定的負(fù)向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；所有材料的生育期均比對(duì)照短，13個(gè)材料的平均生育期比對(duì)照短12天，表現(xiàn)出明顯的負(fù)向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

2.1.2 結(jié)鈴進(jìn)度

從表1還可以看出，材料2～13的伏前桃較對(duì)照多1.1～3.8個(gè)/株，正向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯；各材料的伏桃比對(duì)照多0.8～6.3個(gè)/株，具明顯正向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；各材料的秋桃比對(duì)照少3.9～6.3個(gè)/株，負(fù)向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯。

2.2 農(nóng)藝性狀

在株高方面，材料1、2、4、6、8～13比對(duì)照高，具正向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；在果枝數(shù)方面，材料6和8表現(xiàn)為正向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，其他材料為負(fù)向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，但優(yōu)勢(shì)不明顯；在果節(jié)數(shù)方面，各材料均表現(xiàn)為負(fù)向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；在單株成鈴數(shù)方面，材料6、7、9～11表現(xiàn)為正向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；在脫落率方面，材料2～13均比對(duì)照高，正向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯（見(jiàn)表2）。

2.3 產(chǎn)量性狀

材料1～5的籽棉產(chǎn)量比對(duì)照減產(chǎn)，具有負(fù)向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，且材料4比對(duì)照極顯著減產(chǎn)；材料6～13的籽棉產(chǎn)量較對(duì)照增產(chǎn)，具有正向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，其中材料10、11、13比對(duì)照極顯著增產(chǎn)，材料9比對(duì)照顯著增產(chǎn)（見(jiàn)表3 ）。

2.4 考種性狀

在單鈴重方面，材料3、6～8、11～13表現(xiàn)為正向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，材料5、10與對(duì)照持平；在衣分方面，材料2、6、8、9、11表現(xiàn)為正向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，其余材料為負(fù)向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；大部分材料的籽指、衣指、鈴殼重表現(xiàn)為正向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)（表3）。

2.5 纖維品質(zhì)endprint

在長(zhǎng)度方面，材料1、2、13表現(xiàn)為正向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，其余材料為負(fù)向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；在長(zhǎng)度整齊度方面，材料11、13表現(xiàn)為正向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；在比強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率方面，僅材料13表現(xiàn)為正向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，其余為負(fù)向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；在馬克隆值方面，各材料普遍偏高，材料1、4、7、11表現(xiàn)為負(fù)向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，材料10、13與對(duì)照持平（表4）。

3 結(jié)論與討論

各材料的生育期表現(xiàn)出顯著的負(fù)向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，整體縮短12天以上，表明材料IF1-1對(duì)棉花早熟性有較強(qiáng)的改良作用。各材料8月15日以前上桃快，正向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)顯著，8月15日以后上桃慢，為負(fù)向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，符合選育目標(biāo)對(duì)早熟和集中結(jié)鈴的要求。

各材料的多數(shù)農(nóng)藝性狀表現(xiàn)為正向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，但不顯著，與前人研究結(jié)果較一致，說(shuō)明轉(zhuǎn)iaaM基因種質(zhì)材料IF1-1對(duì)農(nóng)藝性狀的改良作用不明顯，不影響農(nóng)藝性狀的遺傳效應(yīng)。

IF1-1為高衣分、低馬克隆值棉花種質(zhì)，通過(guò)增加棉花纖維數(shù)量而提高衣分和改變纖維細(xì)度，顯著提升雜交后代的皮棉產(chǎn)量及纖維品質(zhì)，在棉花育種中具有重要作用[8-9，12-15]。本試驗(yàn)13份雜交組合中，分別有8份材料的籽棉產(chǎn)量表現(xiàn)為正向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)、5份材料的衣分表現(xiàn)正向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)、4份材料的馬克隆值表現(xiàn)有利的負(fù)向競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，在一定程度上表明轉(zhuǎn)iaaM棉花種質(zhì)IF1-1在棉花產(chǎn)量及纖維品質(zhì)改良方面具有積極作用。以（華農(nóng)9052×IF1-1）F1的產(chǎn)量和纖維品質(zhì)綜合表現(xiàn)突出，說(shuō)明以IF1-1配組獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的后代材料是可行的。

本試驗(yàn)僅僅考察了參試組合的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，接下來(lái)將進(jìn)一步探索該類(lèi)組合的超中優(yōu)勢(shì)及超親優(yōu)勢(shì)，以便為該材料的育種利用提供科學(xué)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 喻樹(shù)迅，范術(shù)麗. 我國(guó)棉花遺傳育種進(jìn)展與展望[J]. 棉花學(xué)報(bào)，2003，15（2）：120-124.

[2] 崔愛(ài)花，夏紹南，張麗娟，等. 對(duì)10個(gè)棉花雜交組合競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)研究[J]. 棉花科學(xué)，2014，36（3）：24-27.

[3] 孟艷艷. 高優(yōu)勢(shì)抗蟲(chóng)雜交棉新品種的選育及其雜種優(yōu)勢(shì)利用研究[D]. 武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.

[4] 黃知軍，黃衛(wèi)東，隗平華. 轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉雜交種創(chuàng)新棉2號(hào)的選育與栽培技術(shù)要點(diǎn)[J]. 中國(guó)棉花，38（10）：38.

[5] 潘群斌，蔡立旺，王為，等. 轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)雜交棉花新品種蘇棉28[J]. 中國(guó)棉花，2011，38（5）：30.

[6] 劉亞平，楊兆光，肖遠(yuǎn)龍. 通過(guò)雜交獲得三抗棉的可行性探索[J]. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2015（1）：15-18.

[7] 劉亞平，楊兆光，肖遠(yuǎn)龍，等. 抗草甘膦雜交棉超親和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的分析[J]. 棉花科學(xué)， 2015，37（6）：23-30.

[8] PEI Yan，ZHENG Xue-lian，ZHANG Mi，et al. Improvements of Fiber Yield and Fiber Fineness by Expressing the iaaM Gene in Cotton Seed Coat[J]. Cotton Science，2008，20（s1）：44.

[9] Mi Zhang，Xuelian Zheng，Shuiqing Song，et al. spatiotemporal manipulation of auxin biosynthesis in cotton ovule epidermal cells enhances fiber yield and quality [J]. Nature Biotechnology，2011，29（5）：453-458.

[10] 王國(guó)寧. 轉(zhuǎn)iaaM基因高衣分棉花新種質(zhì)創(chuàng)制[D]. 保定：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

[11] 劉天雄. 轉(zhuǎn)iaaM基因棉花纖維起始與發(fā)育的生物特性研究[D]. 杭州：浙江大學(xué)， 2013.

[12] 王國(guó)寧，張桂寅，吳立強(qiáng)，等. 轉(zhuǎn)iaaM基因高衣分棉花新種質(zhì)材料創(chuàng)制[J]. 中國(guó)棉花，2014，41（7）：27-30.

[13] 肖欽之. 利用轉(zhuǎn)iaaM基因種質(zhì)IF1-1改良棉花纖維產(chǎn)量與品質(zhì)的研究[D]. 杭州：浙江大學(xué)，2015.

[14] 陳旭升，狄佳春，趙亮. 轉(zhuǎn)iaaM基因?qū)﹃懙孛拗饕?jīng)濟(jì)性狀的相關(guān)效應(yīng)分析[J]. 中國(guó)棉花，2015，42（6）：17-19.

[15] 劉宏偉，李南南，苗玉煥，等. 利用FBPiaaM改良華雜棉H318產(chǎn)量與纖維品質(zhì)研究[J]. 石河子大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，34（2）：133-137.

[16] 劉存敬，江振興，張建宏，等. 轉(zhuǎn)iaaM高衣分棉花種質(zhì)IF1-1雜種優(yōu)勢(shì)分析及育種應(yīng)用[J]. 河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，20 （3）：70-74.

[17] 肖遠(yuǎn)龍，劉亞平，楊兆光，等. 抗草甘膦雜交棉F2代利用價(jià)值研究[J]. 江西棉花，2011，33（S1）：59-63.endprint