单隐性与双隐性核不育陆地棉的综合比较

雷亚柯 贾朝阳 刘德征 马威 张景峰 王留名 杨亚洲 魏秀丽 穆相华 张百行

摘要：分别以双隐性核不育类型（P1）和单隐性核不育类型（P2）陆地棉材料不育株为母本，与8个父本配制组合，从中亲优势、超亲优势和竞争优势方面考察P1和P2在杂种优势方面的差异；用NCⅡ交叉法比较了P1和P2在产量、品质和抗病性方面的14个指标的配合力差异；用Topsis评价法对P1和P2进行综合比较。结果表明：P1和P2的中亲优势均较明显，但超亲优势和竞争优势方面综合表现均不突出；两者的超亲优势和竞争优势中仅品质方面优势较强，而P1的黄萎病指相对最低，P2的吐絮集中率相对最差；P1的一般配合力总体上要好于P2，前者优势在于产量方面，后者优势在于品质和抗病性方面，但P1综合性状的潜能不及P2；综合评价表明，P2的综合特性要好于P1。在两种不同核基因类型材料育种改良时，P1应注意加强抗病性的提高，P2应注意加强产量特性的提高。

关键词：棉花；核不育系；杂种优势；配合力；综合评价

中图分类号： S562.035 文献标识码： A 文章编号：2095-3143（2016）02-0003-07

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2016.02.001

Comprehensive Comparison between the Single Recessive GMS and the Double Recessive GMS of Upland Cotton

Lei Yake， Jia Chaoyang， Liu Dezheng， Ma Wei， Zhang Jingfeng，

Wang Liuming， Yang Yazhou， Wei Xiuli，Mu Xianghua，Zhang Baihang

（Zhoukou Academy of Agricultural Sciences/the Key Lab of Crop Molecular Breeding and Bioreactor of Henan Province， Zhoukou 466001， China）

Abstracts：We taked the double recessive GMS type （P1） and single recessive GMS type （P2） upland cotton materials as female parent combined with 8 male parents， respectively， and compared the differences in heterosis between P1 and P2 in mid-parent heterosis， heterobeltiosis and competitive advantage； Comparing the differences of 14 combining ability indexes in yield， quality and disease resistance between P1 and P2 by NC II cross method； Comprehensive comparison for P1 and P2 by Topsis evaluation method. The results showed： the mid-parent heterosis of P1 and P2 were more obvious， but the comprehensive performance of heterobeltiosis and competitive advantage were not prominent； The advantage of quality in both P1 and P2 were high， and the verticillium wilt in P1 was relative lowest， the concentration ratio of boll opening in P2 was relative worst； The general combining ability of P1 was better than P2， the advantage of P1 lied in yield characters， and the advantage of P2 lied in quality characters and disease resistance characters， but the comprehensive trait potential of P1 was less than P2； Comprehensive evaluation showed that the comprehensive characteristics of P2 was better than P1. In breeding improvement program， the variety P1 should pay attention to the improvement of resistance of verticillium wilt， the variety P2 should pay attention to the improvement of yield characteristics.

Key words： Cotton； Genetic male sterile （GMS） line； Heterosis； Combining ability； Comprehensive evaluation

0引言

常见的棉花不育类型有温敏型、胞质互作型和核不育型等，但在实际应用中，前两者因存在一些较难克服的问题，其育成品种在市场上推广利用较少[1]，而核不育类型材料有着恢复系广、育性相对稳定等优点[2-3]，市场应用较多。面对用工成本不断攀升，杂交种子生产成本高，难于普及的问题，研究核不育类型杂交种显得十分必要。棉花核不育类型大体有双隐性与单隐性核不育类型，目前大多数研究报告只是针对其中一种或少部分[4-6]，而同等条件下的深入综合比较研究较少。本文以双隐性和单隐性核不育陆地棉为研究对象，分别与8个相同父本进行组配，通过研究两者F1代的单铃重、衣分等14个性状指标，全面综合比较两者在杂种优势和配合力等方面的差异和特性，为核不育类型陆地棉在杂交棉育种中的广泛利用提供理论参考依据。

1材料与方法

1.1材料

试验选择的双隐性核不育材料为周抗A-2（中棉所38系选优株与9708杂交后优选）、单隐性核不育材料来自GA18改良选系（川杂棉16系选优株与周9802杂交后优选），分别用P1和P2表示。8个父本材料分别是鑫秋2号、商726、鲁7619、GK164、银兴4号、豫9E01、天宁8号和奥4406，对照品种为鲁棉研28。

1.2方法

按NCII法测定配合力，2个母本中的不育株分别与8个父本组配。分别调查F1的11个指标：枯萎病指、黄萎病指、株高、果枝数、株铃数、铃重、子指、衣分、子棉产量、霜前花率和吐絮集中率[7]。棉纤维送中国农业科学院棉花研究所（安阳）进行棉纤维上半部平均长度、断裂比强度和马克隆值等品质指标检测。试验地前茬为空白地，土壤肥力中等偏高，播种方式为育苗移栽。试验为3行区，2次重复；小区行长7.0 m，行距1.0 m，株距0.3 m，密度3.4万株/hm2。

在杂种优势分析时，枯萎病指和黄萎病指数据采用余弦化处理[7]。F1某性状杂种优势分别以该性状双亲平均值（MP）、高亲平均值（HP）和对照值（CK）为基数计算，公式如下。

平均中亲优势（%）=，平均超亲优势（%）=，

平均竞争优势（%）=。

用以上公式分别计算F1代的平均中亲优势（简称中亲优势）、平均超亲优势（简称超亲优势）和平均竞争优势（简称竞争优势），以及P1和P2的一般配合力，并用Topsis法对P1和P2进行综合评价。数据整理采用MS Excel 2010，数据分析采用DPS v14.5。

2 结果与分析

2.1杂种优势分析

从表1可以看出，P1组合F1的中亲优势指标正值的有10个，负值的有4个，其中相对较高的指标是株铃数、子棉产量、马克隆值、比强度、衣分和铃重等，主要集中在产量和品质方面；超亲优势中，指标正值有4个，负值有10个，其中较高的指标是株铃数和子棉产量，主要是产量方面指标；竞争优势中，指标正值的有3个，负值的有11个，较高的指标分别是株高、株铃数和纤维长度。黄萎病指在杂种优势三个指标方面的表现均相对最低，说明双隐性核不育材料在抗病性育种方面要加强。F1变异系数较大的指标是黄萎病指、株铃数和子棉产量，都在10%以上，较小的是枯萎病指、霜前花率和株高，在1%左右。

P2组合F1的中亲优势指标正值的有11个，负值的有2个，其中较高的指标是黄萎病指、比强度、子棉产量、纤维长度和株铃数，这些指标涉及产量、品质和抗性三方面。超亲优势方面有3个正值指标和11个负值指标，相对较高的是株铃数、比强度和纤维长度，主要是品质方面指标。竞争优势中有4个正值指标和10个负值指标，相对较高的指标是纤维长度、马克隆值、株高和比强度，主要是品质方面指标。吐絮集中率在杂种优势三个指标方面的表现均相对最低，说明单隐性核不育材料在成熟特性方面需要加强改良。F1变异系数，幅度10%以上的只有子棉产量，较小的是枯萎病指和霜前花率，其余指标均在5%左右。

中亲优势分析表明：两种类型核不育系材料F1代在马克隆值和吐絮集中率方面均为负值，在枯萎病指、衣分、霜前花率、铃重、纤维长度、比强度、株铃数和子棉产量这8个指标均为正值，且依次增大，说明这两种材料组配的杂交F1代在产量和品质方面的中亲优势都很强。P1组合的负值指标有6个，P2的只有3个，P2的组合中亲优势总体略好于P1组合；超亲优势方面：P1和P2组合F1代均在株铃数、马克隆值和比强度方面为正值，在黄萎病指、吐絮集中率等8个指标方面为负值，说明两者超亲优势相对较弱，仅在品质方面有较强的优势。P1和P2组合F1代具有的正值指标分别是5个和4个，总体来看P1和P2组合F1代超亲优势相对持平；竞争优势方面：由于P1和P2组合F1代均在马克隆值、株高、纤维长度和株铃数4个指标方面为正值，在吐絮集中率、黄萎病指和子棉产量等9个指标方面为负值，且P1和P2组合F1代具有的正值指标分别是4个和5个，竞争优势方面和超亲优势方面的表现基本一致，两者在品质方面有较强的优势，且两者优势基本持平。变异系数方面，P1和P2组合F1代均在株铃数和子棉产量方面的变异系数较高，而在枯萎病指和霜前花率方面的变异系数较小。另外，P1组合在黄萎病指、株铃数、吐絮集中率、铃重等9个方面的变异系数较P2的大，说明理论上P1组合的后代群体中出现这9个性状表现优良的单株概率比P2高。

单隐性母本值9.8140.9086.9553.3028.7527.605.29中亲值10.8840.7396.2872.7428.5327.595.62中亲优势0.440.060.96-1.284.385.97-2.36超亲优势-3.49-1.71-1.73-20.972.584.723.88竞争优势-1.40-3.36-2.64-21.495.601.873.15F1变异系数2.861.570.952.852.343.562.26 注：马克隆值为低优指标，本试验所有材料马克隆值检测结果数值在5.06～5.93范围内，在此范围内，其数值越低，说明该项指标越好。因此，在分析杂种优势时，负值（正值）应理解为正值（负值）。

2.2配合力分析

表2中，F1方差分析的差异显著性表明：各组合之间在吐絮集中率、纤维长度、马克隆值、黄萎病指、衣分和霜前花率方面存在极显著差异（P≤0.01，下同），在子指和比强度方面存在显著差异（0.01

亲本方面，P1的枯萎病指和株高等10个指标表现优于P2，尤其株铃数和子棉产量的优势比较明显，但P1在黄萎病指和衣分方面表现相对较差。P1中与子棉产量相关的性状表现较好，但其黄萎病指较高，所以在遗传改良时，适合与P1组合的父本除了满足杂交组合一般选配原则外[8]，黄萎病指还要尽可能低；P2的子棉产量低于P1，可能是P2的株铃数较P1低，所以与P2组合的父本除了遵循与P1一样的选配原则外[8]，结铃性和株铃数特性要尽量好。由于P1和P2的F1分别在黄萎病指和株铃数方面的变异系数都较大（表1），通过遗传改良，都有可能选育出综合性状优良的目标材料。

表3为P1、P2各性状指标配合力效应最优值，从中可以看出：在一般配合力方面，P1在株铃数、子棉产量和铃重等10个指标方面的一般配合力好于P2，而P2仅在黄萎病指、衣分、纤维长度和马克隆值4个指标的一般配合力优于P1。P1在综合性状上的一般配合力要好于P2，相同父本时，理论上与P1组合的F1综合性状要好于与P2组合的F1。P1的优势在于产量方面，而P2的优势在于品质和抗病性方面。在特殊配合力方面，P1组合在枯萎病指和铃重等6个性状的值高于P2，尤其是枯萎病指方面优势明显，而P2在籽棉产量、株铃数、比强度和马克隆值等8个性状上高于P1，相同父本时，从理论上讲，与P2组合的F1会出现某单个性状好于与P1组合的F1的概率要高，但其优势仅限某方面，而出现综合性状优于P1组合F1的概率相对较小。

2.3综合评价

分别以表1中P1和P2 的14个指标原始数值、表2中P1和P2 的14个指标理论数值为依据，利用Topsis法，从统计学方面对两种不同类型核不育材料进行综合评价分析，结果见表4。表中每个指标权重值大小参考吴征彬[9]和该指标与产量相关性大小[10-14]所定。由于2015年新的审定标准对抗病性要求有所提高，所以抗病性指标赋值适当增加。

从表4中可以看出，尽管双方各有优势指标，但不论以原始数值还是以理论数值进行综合评价分析，结果都是P2优于P1。在以理论数值比较中，P2仅以微弱优势领先P1，但以原始数值比较，P2的综合指数明显高于P1。

3讨论

杂种优势分析表明，两种类型核不育材料的中亲优势均较明显，两者均在与皮棉产量和品质方面相关的指标上优势比较强。两种类型材料的超亲优势和竞争优势较弱，仅有少部分指标超亲或超对照，其大部分是品质方面。双隐性核不育材料的黄萎病指优势最弱，而单隐性核不育材料的吐絮集中率优势最弱。从3个杂种优势指标的正负值多少看，单隐性核不育类型的杂种优势略强于双隐性核不育类型。

配合力分析表明，双隐性核不育类型材料的一般配合力总体上要好于单隐性核不育类型，前者的优势在于产量方面，后者的优势在于品质和抗病性方面，这和前人研究结果相一致[5，15]。在该试验中，特殊配合力相对效应最优值为不同类型母本与同一批父本组合中的最高值（低优性状为最低值），其高低在某种程度上可代表该材料的潜能高低，所以从特殊配合力最优值大小比较可知，单隐性核不育类型在8个性状上的特殊配合力相对效应最优值高于双隐性核不育类型，所以单隐性核不育类型的综合潜能要高于双隐性核不育类型。

以涵盖产量、品质和抗性三方面的14个指标为基础进行的综合评价结果表明，单隐性核不育类型的综合评价好于双隐性核不育类型。但从配合力分析结果看，单隐性核不育类型材料多个性状的一般配合力不及双隐性核不育类型材料，所以通过遗传改良提高单隐性核不育类型的综合特性，其难度比改良双隐性核不育类型的要大。

在育种上，为了更好地发挥两种核不育类型材料的杂种优势，选配组合用的父本综合性状要尽可能好，一般配合力高，其F1代中亲优势将越强。针对两种核不育类型材料的优缺点，在杂交组配时父本除了综合性状的一般配合力高外，双隐性核不育类型的父本抗病性要比较突出，单隐性核不育类型的父本产量指标要好，且吐絮集中率较高，这样两个核不育类型F1代杂种优势可能都很强，其材料自身价值都能得到充分体现。另外，双隐性核不育类型的黄萎病指等性状的变异系数较大，单隐性核不育类型的株铃数等性状的变异系数也较大，因此，在优良组合后代群体中进行筛选，都有望获得性状优良的理想材料。

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收稿日期：2016-03-25

基金项目：河南省周口市科技攻关计划项目（13030101）。

作者简介：雷亚柯（1981-），男，陕西周至人，助理研究员，主要从事棉花遗传育种与作物栽培技术研究。