Bt基因导入对棉花叶片生长特征的影响

2015-08-20 17:05华鹤良陈源张祥陈德华
江苏农业科学 2015年7期

华鹤良+陈源+张祥+陈德华

摘要:以转基因抗虫棉与受体及亲本品种为试验材料,研究抗虫Bt基因导入对棉花叶片生长发育的影响。结果表明,Bt基因导入使棉花叶片生长特征发生变化。常规抗虫棉品种主茎叶片数量减少,在不同生育阶段出叶速度有所变化;果枝叶数增加或减少,且增长速率具有前快后慢和前慢后快型。杂交抗虫棉品种则表现为叶数增加和出叶速度快。抗虫棉单株叶面积的变化有3种形式,一是在盛花前叶面积都以是主茎叶为主体,二是与常规棉相同,但叶面积更大,这类棉花主要是抗虫棉杂交种,三是是前中期与常规棉相同,至盛铃期果枝叶面积达到高峰。转Bt基因抗虫棉群体的最适LAI范围为4.0~4.5,实现抗虫棉高产的群体适宜LAI应出现在盛铃期。

关键词:Bt基因;棉花叶片;生长特征

中图分类号: S562.01 文献标志码: A 文章编号:1002-1302(2015)07-0053-02

收稿日期:2014-07-16

基金项目:国家自然科学基金(编号:30971727、31171479);高等学校博士学科点专项科研基金(编号:20113250110001);江苏省重点实验室重大项目(编号:10KJA210057)。

作者简介:华鹤良(1964—),男,江苏扬州人,高级农艺师,主要从事农业技术推广工作。E-mail:hlhua@yzu.edu.cn。

通信作者:陈德华,教授,主要从事棉花栽培研究。E-mail:cdh@yzu.edu.cn。

转Bt基因抗虫棉在遏制棉虫危害、节省农资成本、降低劳动强度、减少农药带来的环境污染、促进农田生态环境改善等方面具有优势,为棉花大面积种植、农村经济发展提供了保障,目前转基因抗虫棉在我国已得到快速推广应用[1-3]。但是由于转Bt基因棉植株体内的抗虫基因转录、翻译都要消耗光合产物、矿物质,因此其生长发育规律也与受体品种有所不同[4-5]。棉株90%的光合产物来自于叶片,随着Bt转基因抗虫棉在我国的全面应用,掌握Bt基因导入引起的棉叶生长变化特征,对于协调棉花养分的生产和分配、提高棉花产量及品质具有重要意义。

1 对主茎叶生长的影响

将GK19、泗抗1号、苏抗103、GK22等转基因抗虫棉花常规种与其常规棉亲本泗棉3号进行对比,将中棉所41、中棉所45等与中棉所12进行相比,将鲁棉研21、鲁棉研27与鲁棉研10号进行相比,抗虫棉均表现出主茎叶片数减少特征。在江苏省扬州市至打顶前调查,GK19、泗抗1号、GK22主茎叶片数分别为23.7、24.1、23.5张,泗棉3号为26.4张;中棉所41、中棉所45分别为24.3、24.5张,中棉所12为259张,出叶速度减慢;鲁棉研21、鲁棉研27主茎叶数分别为24.3、24.6张,鲁棉研10号为25.6张。但GK19、苏抗103在苗蕾期主茎出叶速度快,主茎叶片数多。初花期测定结果表明,GK19、苏抗103主茎叶片数分别为19.5、19.2张,对照泗棉3号仅17.1张。以上结果说明转Bt基因抗虫棉常规种主茎叶的数量少于相应地受体常规种,但部分品种在某一生育阶段内生长速度快,出叶速度分2种,一种为叶片数少,出叶速度慢;另一种为苗蕾期出叶速度加快。

2 对果枝叶生长的影响

研究表明,转Bt基因抗虫棉常规种有2种特征,第1种特征表现为果枝叶数量多,如GK22、GK19、苏抗103、泗抗1号单株果枝叶片的数量较对照泗棉3号多10%~15%,单株果枝叶片数可达90张以上(密度为37 500株/hm2)。但其叶片数量有2种不同的增长动态,一种表现为前慢后快型,如GK22、新洋822,盛花期后果枝形成的叶片数占单株果枝叶的70%以上;另一种表现为前快后慢型,如GK19、苏抗103,盛花期后果枝叶形成的数量仅占55%~60%。第2种特征为果枝叶数量减少,如新99B、中棉所41、中棉所45、鲁棉研21、鲁棉研27,主要是由于上部果枝很难拉伸,限制了果枝叶形成。一般果枝叶在37 500株/hm2密度下仅为80张左右。大多数转Bt基因抗虫棉品种子叶与真叶叶色略深,叶片偏小,真叶缺刻较深,缺刻深处有明显皱褶,叶片薄,单叶面积小,比叶质量较低。但泗棉3号系统的抗虫棉表现为子叶大,苗势较强,花铃期之前,长势长相较旺,叶片大而下披,叶色浓绿。转基因抗虫棉杂交种出叶速度比各自亲本品种快。转基因抗虫棉杂交种苏6抗F1、泗3抗F1、泗3抗F2与各自的亲本相比,叶数多、出叶速度快,苏6F1比苏棉6 号出叶速度快0.2张/d;泗3F1、泗3F2 出叶速度均比亲本快0.2张/d。抗虫棉杂交种单个叶面积较大,苏6F1、泗3F1、泗3F2 单个叶面积比各自亲本增加9.6、17.4、9.4 cm2 。由此可见,抗虫棉杂交种比相应的亲本棉苗叶片生长势强,有利于培育壮苗。

3 对叶面积、叶面积系数的影响

3.1 单株叶面积变化

单株叶面积由子叶、主茎叶、果枝叶叶面积组成。随着棉花生育进程的推进,常规棉苗蕾期以主茎叶为主体,现蕾期至初花期叶面积增长最快,盛花期主茎叶的叶面积达高峰,初花期果枝叶叶面积已超过主茎叶,占单株总面积的52%~56%,始絮期果枝叶面积达高峰。转基因抗虫棉单株叶面积在Bt基因导入后发生了一定变化,单株叶面积有3种变化形式,第1种变化形式是盛花前叶面积都是以主茎叶为主体,叶面积从盛蕾期至盛花期增长最快,主茎叶在结铃初期(08-05)达高峰;果枝叶面积在盛花期开始超过主茎叶,盛絮期(09-15)达到高峰,如泗抗1号等。第2种变化形式与常规棉相同,但叶面积更大,这类棉花主要是抗虫棉杂交种泗抗3号。第3种形式主要是前中期与常规棉相同,盛铃期果枝叶面积达到高峰,以后开始下降,如中棉所45等(表1、表2)。

3.2 群体叶面积与叶面积系数

群体条件下,叶的大小、数量及其排列对光合生产、产量影响很大。因此棉花最适叶面积系数(LAI)及叶面积分布对棉花生产具有较大影响。