9个转基因杂交棉组合的优势比较研究

周德桂 梅正鼎

摘要：以转基因抗虫杂交棉9个（代号为B1～B9）新组合和 湘杂棉7号（对照）为材料，进行生育性状、光合特性、产量性状和品质性状等方面进行系统的比较分析。研究结果表明：各组合与对照在生育期、株高、果枝数方面无显著差异；B3的早熟性、结铃性、叶绿素含量、籽棉产量和纤维品质均优于对照；B5、B6、B9的籽棉产量与对照无显著差异，B1、B2、B4、B7、B8叶绿素含量偏低、皮棉减产，品质也略差。综合各方面的因素，B3叶绿素含量高，有利于光合产物生产和供应，且铃大，结铃性强、产量高，纤维品质优，符合湖南省棉花新品种审定的产量及品质要求。

关键词：湖南；杂种优势；杂交棉；光合特性；产量；品质

中图分类号：S562.037. 文献标志码： A 文章编号：2095-3143（2015）01-0027-07

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2015.01.006

0引言

棉花作为重要的民用和战略物资，其生产一直受到国家的高度重视。20世纪90年代，棉花重大害虫棉铃虫的连年爆发为害，造成了棉花产量的严重损失。转基因抗虫杂交棉的诞生是人类利用遗传工程技术征服棉花害虫的一大突破性进展[1-4]。国内外转基因棉花的研发主要集中于抗虫、耐除草剂、抗病、纤维改良、抗旱和耐盐碱等性状，但只有抗虫、耐除草剂棉花注册应用。自1996年商业化种植以来，年种植面积逐年上升，到2010年止，全世界转基因棉花的种植面积已达21000000 hm2。转基因棉花的大规模种植，对有效控制棉花害虫与杂草的发生为害发挥了重要作用，显著降低了生产成本，提高了棉花产量[5]。

转基因棉花种植的面积在中国的逐年增加，显著提高了植棉的经济效益和社会效益，但是由于转基因棉花在国内缺乏品质优良的品种以及抗性的单一化、市场监管混乱等问题，阻碍了其健康发展，因此，必须加快转基因棉花育种，改善转基因棉花品质[6]。湖南是全国主产棉省份之一，其中转基因抗虫杂交棉种植面积达90%以上[7-9]。为筛选出高产、优质的转基因抗虫杂交棉新品种，作者以湖南省棉花科学研究所抗病课题组选育的转基因抗虫杂交棉新组合为材料，通过对其产量、品质、光合特性、农艺性状等进行研究，为湖南省棉花新品种审定提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

供试材料为B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8、B9、湘杂棉7号（ck），由湖南省棉花科学研究所抗病课题组提供。

1.2试验方案

试验于2013年在湖南省棉花科学研究所茅湾基地进行，试验地为旱土，土壤肥力中等偏上。试验采用随机区组设计，重复3次，小区面积为20 m2，4行区，种植密度为24012株/hm2，每小区48株，每行12株。试验采用营养钵育苗移栽，于4月12日播种，5月10日移栽。大田管理参照DB43/T286—2006棉花栽培技术规范执行。

1.3测定项目与方法

1.3.1 株高、果枝数、铃数 固定小区中的第二行连续调查10株，于7月20日、8月20日和9月20日调查株高、果枝数和成铃数。

1.3.2 产量和衣分 分小区单独收花、保存，并称重，计算小区的总产量和衣分。

1.3.3 品质测定 分小区收花、保存，轧花后每小区取25 g皮棉送农业部棉花品质监督测试中心进行纤维品质检测（HVICC标准）。

1.3.4 铃重 每小区收取100个吐絮铃，计算各组合的单铃重。

1.3.5 叶绿素含量测定 固定小区中的第二行连续10株，在开花初期（7月4日）、盛花期（8月16）和吐絮期（9月15日），于9：00～11：00用SPAD-502Plus便携式叶绿素仪测定棉株主茎上的倒四叶（打顶后测倒二叶）的叶绿素含量。

1.4 数据分析

运用Excel进行数据统计，使用统计软件DPS进行方差分析。

2结果与分析

2.1生育性状分析

2.1.1生育进程分析 现蕾期、开花期和吐絮初期以第一果枝第一果节10%现蕾、开花和吐絮为标准，盛期以第四果枝第一果节50%的棉株为标准。从生育期调查结果来看（表1），各组合与对照生育期虽有所不同，但差别很小，相差1天左右，说明各组合间生育进程无明显差别。

2.1.2早熟性 从棉花“三桃”的分布来看（表5），伏前桃的多少排序是B3>B5>B6>ck>B9>B2>B7>B1>B8>B4 ，以B3和B5较多，分别占总铃数的28.69%、28.47%；伏桃的的多少排序是B3>B2>B5>B1>B7>B6>ck>B4>B8>B9 ，以B3和B2较多，分别占总铃数的28.75%、28.63%；秋桃的的多少排序是B8>B4>ck>B7>B6>B2>B1>B5>B3>B9，以B3和B9较多，分别占总铃数的7.86%、7.05%。

试验第一次收花为9月3日，从第一次收花的量来看（表2），各组合收花量不同，占总量的比例也不同，以B3最高，比ck高0.4306 kg，差异达显著水平。以10月30日之前所收的籽棉为霜前花。从霜前花比率看，以B3、B9和B5较高，分别比ck高1.51、1.35和0.45个百分点，但差异不显著；其他组合均比对照低。表明B3、B5、B9的早熟性较好。

2.1.3株高 于7月20日、8月20日和9月20日分别调查各组合的株高，由表3可以看出，最终株高表现依次为B9>B7>B3>CK>B6>B4>B2>B5>B1>B8，以B9、B7、B3的平均株高较高，分别比ck高7.56 cm、6.01 cm、1.99 cm。其他组合比对照矮。总之，各组合之间株高虽然存在一定差异，但经方差分析差异不显著。

2.1.4果枝数 于7月20日、8月20日和9月20日对杂交棉不同组合的果枝数进行调查，其结果见表3。各材料前期棉株生长发育比较整齐，从7月20日调查结果看，果枝数都在13层以上，最多的是B3，为14.83层，最少的是B4，为13.28层，两者相差1.55层。从9月20日调查结果看，以B9、B1、B3、B8、B2较多，分别比ck多1.4、1.06、0.93、0.66、0.06层，经方差分析，B9与B2、B4、B5、B6、B7和ck之间达到显著差异，B9与B1、B3、B8之间，其它组合与ck之间均差异不显著。

2.1.5结铃性 结铃性是影响产量的重要因素，由表4可以看出，各组合单株成铃数的多少依次为B3>ck>B8>B5>B4>B2>B6>B7>B1>B9，以B3单株平均成铃51.34个最多，比ck多2.13个，但差异不显著； B9、B1分别比ck少9.32个、8.55个，差异达显著水平，其他组合与对照间差异不显著。

2.2叶绿素分析

棉花叶片中的叶绿素是重要的光合器官，叶片中叶绿素含量的多少反映棉株光合作用的强弱，是棉花营养生长的重要表现。

由表5可以看出，7月4日测定，B5的SPAD值比ck多3.78%，达到显著水平；其他处理与ck间无显著差异。

8月16日测定，B3、B9、B5、B1的SPAD值比ck分别多4.44%、2.31%、1.64%、1.04%，但差异均不显著，其他处理的值均低于ck。

9月15日测定，B3、B9、B8的SPAD值均高于ck，B3比ck多5.27%，达显著水平；B4、B8、B9比ck分别多1.48%、1.48%、1.34%，差异没达到显著水平；其他处理的SPAD值均低于ck。

2.3产量性状分析

2.3.1 子棉产量分析 从表6中可以看出，各组合的籽棉产量差异较大，其排序为B9>B3>B5>B6>B7>ck>B4>B2>B8>B1，以B9、B3的籽棉产量较高，分别比对照增产7.67%和7.04%，无达到显著水平；B5、B6、B7分别比对照增产6.55%、4.02%、0.52%，均没达到显著水平；B4、B2、B8、B1分别比对照减产18.92%、29.46%、31.81%、40.86%，其减产均达到显著水平。

2.3.2 皮棉产量分析 从表6中还可以看出，各组合皮棉产量差异也较大，其排序为B3>B9>B5>B6>ck>B7>B4>B8>B2>B1，以B3最高，比对照增产6.29%，差异达显著水平；B9、B5分别比对照增产4.15%、3.57%、3.29%，但差异不显著；B7比对照减产1.83%，差异不显著；B4、B8、B2、B1分别比对照减产19.3%、33.72%、34.90%、41.27%，差异均达显著水平。

2.4纤维品质分析

棉花纤维品质对照GB1103—2007《棉花细绒棉》和GB/T20392—2006《HVI棉纤维物理性能试验方法》国家标准。从表7中可知，B3和B5的上半部平均长度属于中长绒级（31.0～33.9 mm），ck与其他组合均属中绒级（28.0～30.9 mm）；整齐度指数均属于高级（>85）；马克隆值B3和B5属于B2级（4.3～4.9），其他组合属于C2级（4.9以上）；断裂比强度是B5、B1、B3、B8、B2、B4均高于对照，其中B5、B1、B3均属于较高级（30～33）。综合评定，B3和B5纤维品质明显优于对照，符合湖南省棉花新品种审定的品质要求。

3结论与讨论

前人在转基因抗虫杂交棉的竞争优势研究方面，一般只进行农艺性状与产量及产量性状相关性研究，或只进行单一生理特性与产量及纤维品质性状相关性研究，本试验将转基因抗虫杂交棉生物学特性、产量性状、品质性状等方面进行系统的比较分析，明确各组合生育期、主要农艺性状、生理特性、产量及产量性状的差异，对新品种审定具有较全面参考价值。

前人对棉花叶绿素含量方面的研究较多，但大多集中对常规棉和杂交棉的研究，关于转基因抗虫杂交棉叶绿素含量，特别是叶绿素含量对产量影响方面的研究甚少。本研究表明B3、B9和B5在花铃期表现叶绿素含量较高，棉株光合作用较强，有利于棉花进行光合作用，提高光合速率，产生比较多的光合产物，可以满足棉花旺盛的生殖生长对营养的需求，为棉花的高产优质提供保障。吐絮期B5的叶绿素含量相对比较低，而且从花铃期至吐絮期，B5的叶绿素含量下降的较快，这种表现不利于B5后期的光合作用，容易造成早衰，影响后期棉铃的正常成熟吐絮，应在实际生产中加强B5的后期管理，保持它能够生产出一定的营养物质供给后期棉铃的发育。B3和B9后期的叶绿素含量较高，有利于后期的光合作用，可以积累比较多的光合产物，但是要防止后期营养生长过旺，出现贪青晚熟的现象，影响棉花的生殖生长造成减产。在实际生产中应协调好营养生长和生殖生长的关系，合理施肥，加强肥水管理，使棉花从营养生长及时过渡到生殖生长，确保早开花、早结铃、结大铃，为高产打下良好的基础。

国内外专家对棉花杂种优势利用进行了大量的研究，尽管所利用的亲本材料多种多样，但一致表明，棉花杂种具有一定的产量优势，这种优势具有生产利用价值[10-12]。本试验研究认为，不同的亲本所配制的杂交组合，在生育性状、光合特性、产量和纤维品质方面存在较大的差异。因此选用优良亲本配组，有可能从中筛选出具有较大产量优势、理想株型、纤维品质较好的杂种应用于棉花生产。对9个转基因抗虫杂交组合进行农艺性状、光合特性、产量、品质性状比较研究表明，B3组合符合湖南省棉花新品种审定的产量和品质要求。

参考文献

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收稿日期：2014-11-18

基金项目：转基因生物新品种培育科技重大专项（2011ZX08005-001）。

作者简介：周德桂（1979-），男，湖南常德人，研究实习员，主要从事棉花栽培与育种研究。

E-mail：739017796@qq.com

通讯作者：梅正鼎，男，（1981-），湖南沅江人，助理研究员，硕士，主要从事棉花栽培与育种研究。Tel：0736-7387806，E-mail：739017796@qq.com。