摘 要：【目的】評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉品種（系）的適應(yīng)性與應(yīng)用價(jià)值，為棉花新品種的選育提供適合的親本。

【方法】以90份轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉為材料，研究其農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀的變異情況及相關(guān)性，并以主要農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀對(duì)90份轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉進(jìn)行主成分和聚類分析。

【結(jié)果】供試90份轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉品種（系）纖維品質(zhì)、農(nóng)藝性狀間差異顯著，其中44份轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉為早熟材料，46份轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉為中早熟材料；前5個(gè)主成分特征值均大于1，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)71.62%，第1主成分與產(chǎn)量有關(guān)，第2主成分與纖維品質(zhì)有關(guān)，第3主成分與植株性狀有關(guān)。90份轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉劃分為4個(gè)類群，第I類群籽指性狀表現(xiàn)好；第II類群斷裂比強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率較好；第III類群?jiǎn)沃赈彅?shù)、鈴重、衣分較高；第IV類群纖維品質(zhì)較好。

【結(jié)論】篩選出了G21-2、G21-14、G21-1、G21-77等綜合性狀優(yōu)異、鈴重均在5.00 g以上、衣分在42%以上的轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉品種（系）18份。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉；農(nóng)藝性狀；適應(yīng)性；陸地棉

中圖分類號(hào)：S562；S188"" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A"" 文章編號(hào)：1001-4330（2024）07-1561-13

0 引 言

【研究意義】棉花是紡織業(yè)的重要來源［1］，2022年我國(guó)新疆棉花種植面積249.69×104 hm2（3 745.4×104 畝），占全國(guó)棉花總種植面積的83.2%，棉花總產(chǎn)量539.1×104 t，占全國(guó)棉花總產(chǎn)量的90.2%，占世界棉花總產(chǎn)量的20%［2］。

棉花枯萎病、黃萎病、棉鈴蟲、棉蚜等均危害棉花生長(zhǎng)。因此評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉品種的適應(yīng)性，篩選出適合新疆早熟棉區(qū)的優(yōu)質(zhì)轉(zhuǎn)BT基因棉品種（系），對(duì)創(chuàng)新種質(zhì)資源和選育抗蟲棉新品種有重要意義。

【前人研究進(jìn)展】20世紀(jì)90年代棉鈴蟲危害作物受害面積達(dá)到2 192×104 hm2［3，4］。轉(zhuǎn)BT基因棉的應(yīng)用不僅使棉花棉鈴蟲得到了有效控制，還減輕了棉鈴蟲對(duì)玉米、大豆等作物的危害。

【本研究切入點(diǎn)】李雪源等［5］對(duì)新疆轉(zhuǎn)基因抗蟲棉進(jìn)行了回顧與展望。有關(guān)轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉種質(zhì)資源的適應(yīng)性與應(yīng)用價(jià)值文獻(xiàn)尚不多見［6-8］，需評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉品種（系）在新疆早熟棉區(qū)的適應(yīng)性。

【擬解決的關(guān)鍵問題】收集90份轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉品種（系）為供試材料，田間種植2年，分析90份轉(zhuǎn)BT基因棉品種（系）在新疆早熟棉區(qū)的適應(yīng)性及其農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀的變異情況，為新疆培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉新品種選育提供優(yōu)良的育種親本。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試的90份轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉品種（系）均來自我國(guó)棉花育種的科研機(jī)構(gòu)。表1

試驗(yàn)于2021～2022年在新疆塔城地區(qū)沙灣市新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花育種基地進(jìn)行，沙灣市屬于大陸性中溫帶干旱氣候，平均氣溫為6.3～6.9℃，全年日照時(shí)數(shù)為2 800～2 870 h，≥10℃積溫3 400～3 600℃，無霜期170～190 d，年降水量140～350 mm。

采用間比排列法，設(shè)3次重復(fù)。行長(zhǎng)8.8 m，行寬2.42 m，株距12 cm，小區(qū)面積20 m2。供試棉花品種（系）種植密度為15 600株/667m2，采用地膜覆蓋種植。

1.2 方 法

1.2.1 生育期

將棉花品種（系）分為早熟品種（112 ～125 d）；中早熟品種（126～134 d）；中熟品種（135～145 d）；中晚熟品種（145～154 d）以及晚熟品種生育期＞155 d（生育期為從播種到吐絮期的天數(shù)（d））。根據(jù)杜雄明等［9］棉花種質(zhì)資源描述規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量。

1.2.2 農(nóng)藝性狀

8～9月，從每個(gè)重復(fù)中選取具有代表性的棉花植株5株，調(diào)查供試材料的第一果枝節(jié)位、株高、果枝數(shù)、鈴數(shù)等農(nóng)藝性狀。在吐絮期取每份材料中間部位吐絮正常的20個(gè)棉鈴，稱重計(jì)算鈴重。

1.2.3 纖維品質(zhì)

軋花后測(cè)定每個(gè)材料的衣分、籽指。取軋花后的皮棉20 g，送農(nóng)業(yè)農(nóng)村部棉花質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（烏魯木齊）。

我國(guó)棉花纖維品質(zhì)審定標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)纖維長(zhǎng)度、斷裂比強(qiáng)度、馬克隆值等將棉花纖維分為3個(gè)等級(jí)，第一類：纖維長(zhǎng)度≥31.0 mm、比強(qiáng)度≥32.0 cN/tex、馬克隆值3.7～4.2為優(yōu)質(zhì)棉；第二類：纖維長(zhǎng)度≥29.0 mm、比強(qiáng)度≥30.0 cN/tex、馬克隆值3.5～5.0為中等棉；第三類：纖維長(zhǎng)度≥27.0 mm，比強(qiáng)度≥28.0" cN/tex，馬克隆值3.5～5.5為普通棉。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用Excel整理數(shù)據(jù)，運(yùn)用SPSS26.0軟件進(jìn)行描述統(tǒng)計(jì)和聚類分析，運(yùn)用Rstudio進(jìn)行主成分分析和相關(guān)性及可視化分析，運(yùn)用Origin進(jìn)行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉品種（系）的生育期

研究表明，90份轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉品種（系）中，其中44份材料為早熟品種（系）（112～125 d），46份材料為中早熟品種（系）（126～135 d）。表2

2.2 轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉品種（系）農(nóng)藝性狀變異比較

研究表明，供試材料不同性狀的變異系數(shù)范圍為4.23%～14.05%。其中株高變異系數(shù)最大，為14.05%，衣分的變異系數(shù)最小，為4.23%。農(nóng)藝性狀變異系數(shù)由大到小的順序?yàn)橹旮撸?4.05%）gt;單株鈴數(shù)（11.40%）gt;單株果枝數(shù) （10.62%）gt;皮棉產(chǎn)量（9.78%）gt;第一果枝節(jié)位（9.30%）gt;鈴重（8.59%）gt;籽棉產(chǎn)量（7.40%）gt;籽指（7.08%）gt;衣分（4.23%）。

供試材料中株高、單株鈴數(shù)、單株果枝數(shù)3個(gè)農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)均大于10%，不同來源地的轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉品種（系）性狀存在較大的差異，變異類型豐富，品種的改良潛力大。表3

2.3 轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉品種（系）纖維品質(zhì)性狀比較

研究表明，供試材料各纖維品質(zhì)性狀的變異系數(shù)在1.55%～20.54%。其中馬克隆值的變異系數(shù)最大為20.54%；其余棉纖維品質(zhì)性狀變異系數(shù)的大小依次為斷裂比強(qiáng)度（7.71%）＞上半部平均長(zhǎng)度（4.95%）＞伸長(zhǎng)率（1.99%）＞整齊度指數(shù)（1.55%）。

大部分轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉品種（系）為第三類普通棉，但是也有一部分屬于第一類優(yōu)質(zhì)棉。供試材料中各纖維品質(zhì)性狀的變異系數(shù)較大，遺傳多樣性較為豐富。表3

2.4 轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉品種（系）性狀之間的相關(guān)性

研究表明，供試材料各性狀之間存在不同程度的相關(guān)性。其中農(nóng)藝性狀X1（第一果枝節(jié)位）與各性狀相關(guān)性不顯著；X2（株高）與果枝數(shù)、鈴重、單株鈴數(shù)、籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，與衣分呈顯著正相關(guān)，與籽指呈顯著負(fù)相關(guān)；X3（果枝數(shù)）與鈴數(shù)呈極顯著正相關(guān)。

供試材料產(chǎn)量性狀X4（鈴重）與斷裂比強(qiáng)度呈顯著負(fù)相關(guān)；X5（單株鈴數(shù)）與籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，與馬克隆值呈顯著負(fù)相關(guān)；X6（籽指）與上半部平均長(zhǎng)度、整齊度、斷裂比強(qiáng)度呈顯著正相關(guān)，與衣分、皮棉產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)。X7（衣分）與籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量呈極顯著

正相關(guān)；

X8（籽棉產(chǎn)量）與皮棉產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，與伸長(zhǎng)率呈顯著負(fù)相關(guān)；X9（皮棉產(chǎn)量）與上半部平均長(zhǎng)度、斷裂比強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率呈顯著負(fù)相關(guān)。

品質(zhì)性狀X10（上半部平均長(zhǎng)度）與伸長(zhǎng)率、斷裂比強(qiáng)度和整齊度指數(shù)呈極顯著正相關(guān)；與馬克隆值呈極顯著負(fù)相關(guān)。X11（整齊度指數(shù)）與斷裂比強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率呈極顯著正相關(guān)。X12（馬克隆值）與斷裂比強(qiáng)度呈極顯著負(fù)相關(guān)。X13（斷裂比強(qiáng)度）與伸長(zhǎng)率呈極顯著正相關(guān)。表4，圖1

2.5 轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉品種（系）主要性狀的主成分

研究表明，提取特征值大于1的主成分，共有5個(gè)，累計(jì)貢獻(xiàn)率為71.62%。第一主成分的特征值為3.69，相應(yīng)的貢獻(xiàn)率為26.33%，其中皮棉產(chǎn)量的特征向量值最大（0.75），對(duì)第一主成分影響最大，其次是籽棉產(chǎn)量（0.67）、衣分（0.56）、單株鈴數(shù)（0.42），因此第一主成分為棉花產(chǎn)量因子。

第二主成分的特征值為2.46，相應(yīng)的貢獻(xiàn)率為17.58%，其中上半部平均長(zhǎng)度的特征向量值最大（0.61），其次是斷裂比強(qiáng)度（0.59）、整齊度（0.38）、伸長(zhǎng)率（0.37），因此第二主成分為棉花纖維品質(zhì)因子。

第三主成分的特征值為1.50，相應(yīng)的貢獻(xiàn)率為10.70%，其中果枝數(shù)的特征向量值最大（0.64），其次是株高（0.38）、鈴重（0.36）、單株鈴數(shù)（0.35），因此第三主成分為棉花植株性狀因子。

第四主成分的特征值是1.34，相應(yīng)的貢獻(xiàn)率為9.55%，其中馬克隆值的向量值最大（0.39）。第五主成分的特征值是1.05，貢獻(xiàn)率為7.46%，其中第一果枝節(jié)位的向量值最大（0.63）。樣本間有一定的離散空間，而且離散的空間大小不一。表5，圖2

2.6 轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉品種（系）的聚類分析

研究表明，聚類劃分為4大類群。類群I包含G21-64、G21-50、G21-33等6個(gè)品系，占比6.67%；類群II包含G21-67、G21-35、G21-31等47個(gè)品系，占比52.22%；類群III包含G21-23、G21-74、G21-75等7個(gè)品系，占比7.78%；類群IV包含G21-1、G21-7、G21-75等30個(gè)品系，占比33.33%。圖3

第I類群共6份材料屬于籽指較高的一類材料。代表材料為G21-32、G21-51、G21-33；第II類群共47份材料，屬與斷裂比強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率較好的材料，代表材料為G21-35、G21-66、G21-2和G21-67；第III類群共7份材料，該類群屬于第一果枝節(jié)位、株高、單株鈴數(shù)、鈴重、衣分較高的材料，該類群的材料與棉花產(chǎn)量密切相關(guān)，代表材料為 G21-84、G21-90和G21-74；第IV類群共30份材料屬于上半部平均長(zhǎng)度、整齊度、馬克隆值較好的材料，該類群的優(yōu)質(zhì)性狀與棉花纖維品質(zhì)有著直接的聯(lián)系，并且該類群有較高的衣分均值為44.07%，代表材料為G21-1、G21-37、G21-49、G21-77；其中衣分較高的代表品種為G21-78、G21-85、G21-59等。表6

2.7 綜合性狀表現(xiàn)較好的18份轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉品種（系）的評(píng)價(jià)

研究表明，篩選出的18份轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉品種（系）與產(chǎn)量相關(guān)性狀中，鈴重均值為6.15，變幅為1.84，較90份轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉平均值增加了0.17；單株鈴數(shù)的均值為9.10，變幅為5.80，較90份轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉鈴數(shù)平均值增加了3～4個(gè)；衣分占比均在42%以上；籽指均值為10.89，變幅為3.34。各農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)在3.48%～19.44%，其中株高、果枝節(jié)位、單株果枝數(shù)、單株鈴數(shù)、鈴重的變異系數(shù)均大于10%，遺傳多樣性豐富。表7

18份轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉品種（系）的纖維品質(zhì)性狀中G21-2、G21-14、G21-1、G21-77、G21-59、G21-66為中等棉；G21-46、G21-90、G21-58、G21-26、G21-50、G21-18為普通棉。2年主要農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)的差異較小，轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉品種（系）具有一定的穩(wěn)定性。表8，圖4～5

3 討 論

3.1

趙麗芬等［10］對(duì)早熟轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉品種資源主要農(nóng)藝性狀鑒定與評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)株高、第一果枝節(jié)位、果枝數(shù)、單株鈴數(shù)具有較大的變幅，試驗(yàn)對(duì)90份中早熟轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉品種（系）進(jìn)行綜合分析，其農(nóng)藝性狀的變異結(jié)果與文獻(xiàn)［10］結(jié)果一致。

試驗(yàn)相關(guān)性分析得出，株高與單株果枝數(shù)、鈴重、單株鈴數(shù)、籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，株高越高果枝數(shù)、鈴數(shù)越多，鈴重與單株鈴數(shù)呈負(fù)相關(guān)，單鈴重越重，單株鈴數(shù)越少，試驗(yàn)研究結(jié)果與齊子杰等［11］研究結(jié)果一致；聚類分析中表明纖維品質(zhì)好與產(chǎn)量高的并不在同一類，與陳榮江等［12］研究結(jié)果一致。不同來源的種質(zhì)資源的農(nóng)藝性狀具有相同的變異程度，說明該性狀具有一定的穩(wěn)定性；而產(chǎn)量性狀易受到地理、氣候等因素的影響。

主成分分析中提取了貢獻(xiàn)率達(dá)71.62%的5個(gè)主成分因子，其中第一主成分為棉花產(chǎn)量因子，貢獻(xiàn)率為26.33%；第二主成分為棉花纖維品質(zhì)因子，貢獻(xiàn)率為17.58%；第三主成分為棉花植株性狀因子，貢獻(xiàn)率為10.70%；第四主成分為馬克隆值因子，貢獻(xiàn)率9.55%；第五主成分為第一果枝節(jié)位因子，貢獻(xiàn)率7.44%。

3.2

BT基因和CPTI基因是轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉研究中最常用的2個(gè)外源基因；轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉的抗蟲效果主要表現(xiàn)在抗蟲的時(shí)空性、抗蟲的持久性及抗蟲范圍狹窄等方面［13-19］；抗蟲的時(shí)空性一般表現(xiàn)在兩方面：一方面隨著轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉生育期的變化，抗蟲效果也隨之減弱；另一方面棉花不同部位抗蟲效果也不盡相同。轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉的持久性主要表現(xiàn)在抗蟲基因的單一性，其次抗蟲范圍狹窄主要是轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉僅對(duì)棉鈴蟲、紅鈴蟲等少數(shù)鱗翅目昆蟲產(chǎn)生抗性，并且隨著生育期的變化隨之減弱，研發(fā)多基因、雙基因的抗蟲品種以提高棉花的綜合抗蟲能力［20-23］。

4 結(jié) 論

供試90份轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉品種（系）的農(nóng)藝性狀差異顯著。第I類群：籽指較高，代表材料為G21-32、G21-51、G21-33；第II類群：斷裂比強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率較好，代表材料為G21-35、G21-66、G21-2和G21-67；第III類群：第一果枝節(jié)位、株高、單株鈴數(shù)、鈴重、衣分較高，該類群的材料與棉花產(chǎn)量密切相關(guān)，代表材料為 G21-84、G21-90和G21-74 ；第IV類群：上半部平均長(zhǎng)度、整齊度、馬克隆值較好，該類群的優(yōu)質(zhì)性狀與棉花纖維品質(zhì)有直接的聯(lián)系，并且該類群有較高的衣分均值為44.07%，代表材料為G21-1、G21-37、G21-49、G21-77；其中衣分值較高的代表品種為G21-78、G21-85、G21-59。篩選出18份轉(zhuǎn)BT基因抗蟲棉品種（系），其中鈴重均在5.10g以上、衣分在42%以上。其中G21-2、G21-14、G21-1、G21-77、G21-59、G21-66為中等棉；G21-46、G21-90、G21-58、G21-26、G21-50、G21-18為普通棉。

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Evaluation of adaptability of 90 BT transgenic insectresistant

cotton varieties （lines） in early cotton areas of Xinjiang

LI Ying， GUO Wenwen， LI Jiangbo， QU Yanying， CHEN Quanjia， ZHENG Kai

（College of Agricultural Xinjiang Agricultural University/Key Laboratory of Crop Genetic Improvement and Germplasm Innovation， Urumqi 830052， China）

Abstract：【Objective】 Evaluate the adaptability and application value of germplasm resources， and to provide parents for the selection and breeding of new cotton varieties.

【Methods】 The variation and correlation of agronomic traits and quality traits were studied by using 90 BT transgenic insect-resistant" cotton as experimental materials， and principal component analysis and clustering analysis of 90 BT transgenic insect-resistant" cotton were carried out with main agronomic traits and quality traits.

【Results】 The results of the analysis showed that there were significant differences in fiber quality and agronomic traits in the test materials. Among them， 44 were converted to BT gene cotton as early maturing materials， and 46 were converted to BT gene cotton as medium and early maturing materials. The first five principal component characteristic values were greater than 1， and the cumulative contribution rate reached 71.62%， the first principal component was related to cotton yield， the second principal component was related to fiber quality， and the third principal component was related to plant traits. 90 trans-BT cotton were divided into 4 groups by cluster analysis， and the sub-finger traits of group I showed good performance. Group II， the specific strength and elongation at break were good. Group III had higher boll number， boll weight and clothing score per plant. Group IV's fiber quality was better.

【Conclusion】 18 parts of G21-2， G21-14， G21-1， G21-77 and other boll weights are selected from 90 transgenic cotton materials， all with a weight of more than 5.00 g， clothing content of more than 42%， and excellent comprehensive properties.

Key words：BT transgenic insect-resistant "cotton; agronomic trait; adaptability; upland cotton

Fund projects：Design and Cultivation of a New Early maturing and Disease resistant Cotton Variety （2023ZD04041）

Correspondence author：ZHENG Kai （1988-）， male， from Xinyang， Henan， Ph.D.， associate professor， research direction： cotton molecular breeding， （E-mail）zhengkai555@126.com

CHEN Quanjia（1972-）， male， from Urumqi，Xinjiang， professor， doctoral supervisor， research direction： cotton genetics and breeding， （E-mail）chenqjia@126.com

收稿日期（Received）：

2023-11-15

基金項(xiàng)目：

早熟抗病棉花新品種設(shè)計(jì)與培育（2023ZD04041）

作者簡(jiǎn)介：

李穎（1998-），女，河北保定人，碩士研究生，研究方向?yàn)檗r(nóng)藝與種業(yè)，（E-mail）18331290824@139.com

通訊作者：

鄭凱（1988-），男，河南信陽人，副教授，博士，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)槊藁ǚ肿佑N，（E-mail）zhengkai555@126.com

陳全家（1972-），男，新疆烏魯木齊人，教授，博士，碩士生/博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)槊藁ㄟz傳育種，（E-mail）chenqjia@126.com