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棉花品種的遺傳改良對棉花產量與品質提高具有重要的促進作用[1]。安徽省是產棉大省,生產上種植的棉花品種長期依賴引進[2],直到1986年才首次審定棉花品種。截至2010年,安徽省農作物品種審定委員會共審定了103個棉花品種(雜交種),審定的品種適應性強、豐產性好,較好地滿足了棉花生產對優良品種的需求。本文通過對安徽省審定棉花品種的產量、品質和抗病性進行分析,總結安徽省棉花品種遺傳改良的主要成效,為明確棉花品種遺傳改良的主攻方向和制定育種目標提供依據。
1材料與方法
1.1材料收集、整理了從1986年到2010年安徽省農作物品種審定委員會審定的103個棉花品種(雜交種。以下未特別說明,品種數據均包含雜交種)的基礎數據。品種性狀均以安徽省農業委員會的品種審定公告描述的數據為準[3];對于品種審定公告未涉及的性狀指標,采用安徽省棉花品種區域試驗匯總數據和文獻[2]記載的數據。
1.2研究方法對品種性狀進行分析時,均不統計短季棉和彩色棉等特殊類型品種,僅對其中96個中熟春棉品種的性狀進行分析。品種抗病性分析采用1997—2010年審定的具備完整抗性鑒定結果的82個品種的抗病性數據。纖維品質指標統一轉換成HVICC校準值,品質分級按照國家標準GB1103-1999《棉花(細絨棉)》劃分;對枯萎病和黃萎病的抗性,根據相對病情指數,參照文獻[4]的方法劃分抗性類型。采用Excel整理棉花品種性狀數據,并作統計圖,采用SAS軟件GLM模塊進行統計分析。
2結果與分析
2.1產量性狀的遺傳改良
2.1.1育成品種產量分析。1986—2010年安徽省審定棉花新品種103個,其中常規品種33個,雜交種(組合)70個。25年平均每年審定棉花新品種4.1個,“七五”(1986—1990年)期間年均審定新品種0.8個,“十一五”(2006—2010年)期間增加到10.8個。育成的96個中熟春棉品種的皮棉產量主要分布在1300~1700kg•hm-2,其中皮棉產量在1500~1600kg•hm-2的品種占31.82%,總體平均皮棉產量為1341.03kg•hm-2。新育成品種的產量水平不斷提高,但產量提高的速度有所減緩,呈對數型增長趨勢(圖1)。對不同時間段(x)育成品•18•種的平均皮棉產量(y)進行對數型回歸擬合,得到回歸方程式為:y=300.2127ln(x)+1053.5748回歸方程決定系數r2=0.9857,擬合程度好。“七五”期間育成品種的平均皮棉產量為1050.60kg•hm-2,到“十一五”期間育成品種平均皮棉產量增加到1559.96kg•hm-2。25年平均每年增產皮棉20.37kg•hm-2;不同時期審定品種在區域試驗中皮棉產量平均比對照增產幅度在4.45%~11.31%,平均增產7.87%。根據回歸方程式(1)進行預測,“十二五”期間(2011—2015年)安徽省育成棉花品種平均皮棉產量為1591.48kg•hm-2,將達到“七五”期間平均產量的1.5倍。
2.1.2育成品種性狀分析。安徽省1986—2010年育成棉花品種的鈴重分布范圍在4.5~6.6g,其中鈴重5.0~6.0g的品種占育成品種數的71.88%,鈴重在6.0g以上的大鈴品種占11.46%。衣分變化范圍在36.75%~43.39%,呈單峰曲線分布,主體集中在40.0%~42.0%,占育成品種數的61.46%。育成品種的產量性狀及生育性狀變化趨勢分析表明(表1),從“七五”到“十一五”期間,育成品種的子指和株高性狀變化不顯著;鈴重顯著增大,衣分、衣指提高,生育期顯著縮短,霜前花率顯著增加,早熟性得到改善。對不同類型品種的綜合比較中可以看出(表2),安徽省育成棉花品種中雜交種的產量及其與對照相比的增產率均顯著高于常規種,雜交種的鈴重、衣分等產量構成因素也顯著優于常規種;雜交種的株高大于常規種,生育期短于常規種,說明雜交種具有長勢強、早熟性好、成鈴集中等優勢。
2.2品質性狀的遺傳改良1986—2010年安徽省育成品種的纖維上半部平均長度平均值為29.98mm,其主體分布在29.0~31.0mm,占育成品種數的72.04%。斷裂比強度平均值為30.08cN•tex-1,主體分布在29.0~31.0cN•tex-1,占育成品種數的60.87%;比強度≥33.0cN•tex-1的品種僅占6.52%。麥克隆值平均值為4.9,主體分布在4.7~5.1,占育成品種數的64.89%;麥克隆值≤4.9的品種占育成品種數的51.06%。不同時期安徽省育成的棉花品種纖維品質基本穩定,各項主要品質指標平均值變化幅度較小,但纖維品質單項指標間同步和協調性變化較大(圖2,3)。“七五”期間育成的品種平均纖維比強度較高,麥克隆值較低,但纖維長度偏低;“八五”(1991—1995年)和“九五”(1996—2000年)期間育成的品種平均纖維長度較高,但纖維比強度下降,麥克隆值也逐步提高。直到“十五”(2001—2005年),新育成品種的纖維長度和強度的協調性得到改善,但纖維麥克隆值偏高的問題也日顯突出。進一步分析表明,安徽省育成的棉花雜交種平均纖維上半部平均長度29.92mm、斷裂比強度30.14cN•tex-1,常規種纖維平均長度30.15mm、斷裂比強度29.92cN•tex-1,兩項指標差異不顯著;但雜交種平均麥克隆值為4.95,顯著高于常規種的4.79。棉纖維偏短、偏粗,不能滿足棉紡織工業對原棉的需求等問題,成為影響雜交棉大面積推廣的潛在限制因素。
2.3抗性性狀的遺傳改良通過1997—2010年審定的82個棉花品種對枯萎病和黃萎病的抗性分析可以看出(表3),安徽省育成的棉花品種對枯萎病具有較好的抗(耐)性,“九五”期間育成的品種對枯萎病反應型達到抗級以上的占61.54%,到“十五”、“十一五”期間分別下降到58.82%和34.61%;相應地,耐枯萎病的品種所占的比例從“九五”期間的23.08%增加到“十一五”期間的61.54%。新育成品種對枯萎病的抗性呈現下降的趨勢,值得育種工作者重視。對黃萎病的抗性水平集中在耐病的范圍(占71.95%),感黃萎病的占21.95%,缺乏高抗黃萎病類型的品種。另外,對枯萎病和黃萎病的抗性水平都達到抗或抗以上級別的兼抗型品種僅占4.88%。因此加強對枯萎病和黃萎病的抗性改良是棉花新品種選育需要解決的主要問題。
3結論與討論
3.1品種遺傳改良成效品種是棉花增產的內因,我國每次大規模的品種換代,都使棉花單產提高10%以上[1,5-6]。Bridge等分析了美國密西西比州棉花品種遺傳改良的效果[7-8],得出密西西比州在1922—1962年間棉花品種遺傳改良的年增產潛勢為10.2kg•hm-2;1910—1978年間為9.46kg•hm-2,美國棉花產量的年平均遺傳改良速度為7.0~10.4kg•hm-2。張金發等根據1950—1994年湖北省棉花品種區域試驗資料,研究得出湖北省棉花產量潛力以每年7.5kg•hm-2的速度增長[9]。孔繁玲、姜保功等分析認為,1950—1994年期間我國黃淮棉區棉花品種產量遺傳改良的年增長率為6.4kg•hm-2,纖維品質特別是纖維強度性狀得到了提高,農藝性狀也得到改善[10-12]。本研究得出安徽省新育成棉花品種平均產量1341.03kg•hm-2,位居全國中上等水平[2];產量比對照平均增產7.87%,產量潛力以每年20.37kg•hm-2的速度增長,新品種的育成對促進全省棉花單產和總產提高有重要作用。在產量逐年提高的同時,品種早熟性得到改善,鈴重、衣分等產量構成因素有逐年提高的趨勢。纖維品質總體較好,各項主要品質指標變化幅度較小,品質一致性好。纖維品質指標中,纖維上半部平均長度和比強度的協調性逐步提高,但纖維比強度處于中等水平,缺少高強度的優質棉品種;雜交種麥克隆值偏高、纖維偏粗。新品種對枯萎病具有較好的抗(耐)性,但抗性水平呈現下降的趨勢;對黃萎病的抗性水平集中在耐病的范圍,缺乏高抗黃萎病和對枯、黃萎病兼抗型品種。
3.2品種遺傳改良展望通過對安徽省育成棉花品種的性狀分析,根據安徽省的自然生態條件,結合棉紡織工業的現實需求[13],提出安徽省棉花品種遺傳改良的主攻目標。一是培育超高產棉花新品種。在品種資源創新的基礎上,同步改進產量構成要素,在選擇鈴重的基礎上,將單株結鈴數和衣分保持在較高的水平,以實現皮棉單產的突破。其次是培育優質品種。改良品質指標協調性,逐步解決產量與纖維品質的矛盾,提高纖維比強度、降低麥克隆值、解決纖維偏粗等問題是安徽省棉花品種品質遺傳改良的主要目標。三是培育抗病品種。加強棉花枯、黃萎病致病機理研究,并嘗試通過生物技術,結合病圃選擇、修飾回交和輪回選擇等傳統方法,逐步提高新品種的抗病性,培育多抗性品種。另外,要拓展棉花育種研究領域,培育高品質棉、短季棉、超短纖維棉以及彩色棉等專用(特用)型棉花新品種,以適應棉花生產和棉紡織工業發展的多元化需求。