棉花海陆回交后代主要农艺性状的变异

（新疆兵团第八师136团农业科，石河子市，834018） 冯新民 汪铖亮

棉花是世界性的重要经济作物，棉纤维是重要的纺织工业原料。随着纺织工业技术的发展和人民生活水平的提高，对棉花纤维品质的要求愈来愈高[1]。因此，开发利用陆地棉以外的优异种质（如海岛棉等）的有益基因，拓宽陆地棉栽培品种的遗传基础，创造更多优异种质，是我国棉花品种改良持续发展必须解决的问题。海陆回交工作的目的就是要转移海岛棉的优异基因进入不同的陆地棉遗传背景中去，改良陆地棉纤维品质等，创造具有陆地棉遗传背景并渐渗有海岛棉优异纤维品质基因等的新材料。

棉花纤维品质性状及产量性状多为由多个基因控制的数量遗传性状，多年来在育种实践中，众多学者对棉花新品种产量性状与品质性状开展了研究。在棉花［2,3］、水稻［4,5］、大豆［6,7］、红花［8］等作物数量遗传性状的研究中，主成分分析方法的应用较多。陈荣江等[9]对棉花新品种产量性状与品质性状的典型相关与主成分分析表明，棉花新品种要在产量上有所突破，应重点选择结铃性强的材料，同步提高单铃重、衣指和衣分。刘昌文等[10]通过对45个新疆早熟棉品系的7个农艺性状进行了相关性和通径分析，发现衣分是影响皮棉产量最主要的因素。相吉山等[11]对北疆棉花“新陆早”系列品种主要性状分析表明：生育期、铃重和衣分是影响产量的主要因素，选育高衣分品种是提高皮棉产量的重要途径。宿俊吉等[12]对陆地棉的主要农艺性状研究表明，衣分的株数是影响皮棉产量的主要因素，其次是单株铃数、单铃重。Wu等[13]从相关和通径分析方面研究了棉花主要农艺性状对皮棉产量的影响。Syed等[14]通过相关和通径分析对12个陆地棉品系的重要农艺性状进行了研究，分析指出有效果枝数和铃数对单株籽棉具有正向促进作用。Saeed等[15]利用通径分析探讨5个陆地棉品种及其F1的主要农艺性状对产量的影响，分析得出单株铃数对籽棉产量的正向促进作用最大，其次是铃重，而植株节间长度对产量具有最大的负向促进作用。

通过对海陆种间杂交并回交获得的群体BC4F2进行农艺性状的变异系数分析、聚类分析和相关性分析，探讨此方法在特异性状选育上应用的可行性［16,17］，推断群体内纤维品质的基本动态［18］，为棉花性状改良目标［19］的针对性及育种提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验采用的是新疆农业大学农学院作物遗传教研室构建的陆地棉系9与海岛棉新海16的回交组合BC4F2群体。系9具有陆地棉的丰产特性，在本试验中作为轮回亲本，海岛棉品种新海16是典型长绒棉由新疆农业科学院经作所培育而成，因其具有优异的纤维品质及丰产潜力，故将其作为非轮回亲本。由系9与新海16杂交并回交获得的BC4F2群体，共包括76个单株，是经过连续几年有目的选择田间特异表型性状单株与轮回亲本多次回交，最终获得的回交群体。

1.2 试验设计

2007～2011年以系9为轮回亲本，与新海16杂交、回交并自交获得BC4F2。2012在石河子136团种植76个BC4F2单株群体，播种时间为4月中旬，行长3m，株距10cm，大田常规管理，按单株收取自然铃，收花分2次进行，最后一次收花时间为10月25日。

1.3 方法

2012年4月16日将BC4F2群体及亲本种植于第八师136团试验田，按常规方法进行田间管理。吐絮期前（8月15日）测量BC4F2群体的株高、始节数、始节高、果枝数、有效果枝数、铃数、有效铃数，完全吐絮期后（10月15日）按编号挂牌收获回交群体单株纤维，对收获的单株称取籽（皮）棉重量，纤维量足10g以上的取样送安阳中国农业部棉花品质监督检验测试中心测定纤维品质。

1.4 数据统计与分析

利用DPS6.5、SPSS11.0、EXCEL2003等软件进行数据的分析以及图表的绘制。

2 结果与分析

2.1 BC4F2代农艺性状的变异性分析

对试验材料的9个主要农艺性状进行变异性分析，研究表明在BC4F2（表1）回交群体中始节高、有效铃数、始节数、有效果枝数的变异系数较大分别为36.4%、25.6%、25.2%、23.4%变异比较明显；产量构成性状的变异系数最大的是有效铃数，最小的是衣分。大小顺序为：始节高＞有效铃数＞始节数＞有效果枝数＞铃数＞果枝数＞单铃重＞株高＞衣分。

2.2 BC4F2代农艺性状的相关性分析

由表2可知，除株高与始节高、始节数、铃数，始节高与始节数、铃数，始节数与果枝数，果枝数与铃数、衣分，铃数与衣分，衣分与单铃重在BC4F2呈正相关，且株高与始节高，始节高与始节数，果枝数与铃数，衣分与单铃重在2个世代都达到了极显著水平BC4F2中为0.36、0.69、0.76、0.39。

2.3 BC4F2代农艺性状的聚类分析（表2）

根据9个农艺性状数据可以得到76份回交株系材料间的遗传相似系数。遗传相似系数越大,亲缘关系越近；越小，亲缘关系则越远。利用DPS 6.5软件对76份棉花材料进行聚类分析，得到农艺性状分析聚类图，以遗传相似系数20.0为阈值,可将76份BC4F2材料（见图1）聚为a、b两类，a类群可以分为a1、a2亚类，b类群可以分为b1、b2亚类。a1亚类包含32个株系；a2亚类包含24个株系；b1亚类包含17个株系；b2亚类包含7个株系。

表1 BC4F2主要农艺性状的变异情况

表2 BC4F2农艺性状的相关性分析

图1 基于7个性状的76份回交株系材料间的聚类图（BC4F2）

3 讨论

3.1 有关海陆回交农艺性状的变异性分析

从上述研究结果可知，76份回交株系后代的7个主要农艺性状中有效果枝数、有效铃数在两个世代中的变异幅度都较大，但是衣分最小。从两世代变异的大小顺序可以看出，还是有所差别的。这就反映了在不同世代回交株系材料间存在一定的差异，有具有一定的相似性，这是由于亲本组配选择和后代群体人工选择等多种因素造成的。

3.2 有关海陆回交农艺性状的相关性分析

棉花各主要经济性状之间存在着不同程度的相关性。如果两个性状间的遗传相关关系密切,则在棉花的育种中对某一性状的选择自然会影响到另外一个性状,这种影响可能是正向的也可能是负向的,取决于遗传相关的性质和程度[20]。所以,研究各性状间的相关关系是非常必要的，可以为棉花的海陆杂交种的选育提供信息,使一些重要的经济性状得到同步改良。大量研究表明,产量性状和纤维品质性状间,在遗传上存在不同程度的负相关[21],故在本研究中没有列出产量性状和品质性状的相关关系。在田间进行性状选择时，应该注意各个性状间的相互制约的关系，我们在改变某一性状的同时，应该防止其他性状的劣变。通过上述相关性分析，反应了各农艺性状与产量构成性状之间的相互关系，以了解更影响皮棉产量和纤维品质的性状指标，为海陆回交后代新品种的选育、选择和高产栽培提供理论参考依据。

3.3 有关海陆回交农艺性状的聚类分析

通过聚类分析既可以看出类群间的相互关系，又可以了解类群内株系的亲疏远近，参与聚类的性状越多越能综合反映株系的客观实际，特别是一些主要性状。相吉山等[22]利用9个主要性状和SSR引物扩增结果均可将33个陆地棉品系聚为2大类4亚类，通过比较分析，在遗传背景相近的同一优势群体中挑选出综合表现优良的品系；莫惠栋等[23]通过对大麦品种聚类研究认为，用个别重要的性状聚类，其分组结果清晰明确，便于材料取用，但其聚类稳定性差，而用多个性状聚类，其结果比较稳定，只是有些性状的差异会被另一些性状的差异所掩盖，造成聚类间差别模糊。因此，对于棉花不同株系的聚类分析，不管是个别数量性状的聚类，还是综合性状的聚类，都不能作为某一株系群体取舍的唯一参考，必须对个群体内表现优良的材料进行深入的比较分析，综合评价，最终决定材料的取舍。

4 结论

新疆光热资源比较丰富、无霜期长，是比较适宜棉花生长的最佳区域。本研究利用海陆回交后代BC4F2群体的主要农艺性状的变异性、聚类和相关性分析方法，得到以下结论：

（1）表明在BC4F2代回交株系材料间存在一定的差异，也具有一定的相似性，在田间进行选择是要注意农艺性状之间复杂的关系。

（2）农艺性状聚类图可以看出回交后代的群体还不是很稳定，基因出现分离和重组。因为有的目标性状基因已经处于纯和状态受环境影响较小，但是有的目标性状基因处于杂合状态比较容易受环境影响。此时进行单株选择是十分不可靠的。

（3）通过对样本的性状分析，株高与始节高，始节高与始节数，果枝数与铃数，衣分与单铃重在回交群体中都达到了极显著水平，这说明铃重和衣分、果枝数与铃数的同步遗传改良较容易，也就是说控制产量各个性状之间的同步遗传改良比较容易。

因此,要选育出比现有推广品种好的优质品种,必须从众多复杂因素中找出影响较大的因素后进行品种的遗传改良,这样才能有效提高棉花育种的效率。

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