陆地棉免打顶种质资源形态指标的研究及鉴定

马晓梅，李保成，周小凤，董承光，王 新，李生秀

(农业部西北内陆区棉花生物学与遗传育种重点实验室 / 新疆农垦科学院棉花研究所，新疆石河子 832000)

陆地棉免打顶种质资源形态指标的研究及鉴定

马晓梅，李保成，周小凤，董承光，王 新，李生秀

(农业部西北内陆区棉花生物学与遗传育种重点实验室 / 新疆农垦科学院棉花研究所，新疆石河子 832000)

目的研究具有特殊性状的棉花种质资源表型性状，为棉花株型塑造提供参考依据，为培育免人工化控打顶、适应机采棉花品种提供有效亲本材料。方法采用田间培育和定点观察方法，研究在未化控打顶处理下，澳棉sicot75整个生育期的株型特征，进行数据分析和比较。结果在未化控处理下，澳棉sicot75始节高、果枝始节位、果枝数、果枝节间总数与化控打顶处理后的指标差异不显著，棉花株高与化控处理后的株高差异显著，但符合机械采收条件。结论澳棉sicot75的部分形态指标对缩节胺不敏感，株高在未化控条件下表现稳定，这一特性可作为株型育种中重要的种质资源，为培育株高稳定、株型适宜的免打顶机采棉品种提供有效的资源储备。

棉花；免打顶；形态指标；株型

0 引 言

【研究意义】新疆作为中国重要的优质原棉生产基地，近年来，精量播种、膜下滴灌、机械化采收等技术的应用为新疆棉花产业的全程机械化生产提供了技术支持。植棉机械化水平的高低直接影响了棉花生产的效率及效益。目前，在棉花田间管理工作中，人工化控、打顶仍需要大量的人力物力资源，增加了植棉成本，因此，从棉花株型性状入手，研究影响机械化采收和栽培措施的株型因子，筛选棉花免打顶种质资源，寻找控制该性状的特异基因，为新疆棉花育种提供特异的亲本材料，从品种改良育种着手，对培育免打顶陆地棉品种具有实际意义。【前人研究进展】植物的分枝与株型在很大程度上受顶端优势的影响[1，2]。顶端优势解除直接导致侧芽的生长发育，诸多研究表明，基因突变可影响植物激素合成或降解，最终致使顶端优势减弱或增强[3，4]。顶端优势的减弱或丧失，决定植物不必摘心或打顶。【本研究切入点】目前，关于棉花免打顶品种的选育的报道较少。澳棉sicot75是由澳大利亚引进的陆地棉种质资源，该材料遗传性状稳定，大田发现该材料对DPC(缩节胺)敏感，表现为株型紧凑且株高严重矮化，同时在减少化控次数时，株型变化不大。针对这一性状特点，对该材料整个生育期免化控、免打顶处理，从其株高、果枝数、果枝长度、果枝始节高等数量性状入手，研究该资源的生长发育规律，从表型研究出发，寻找免打顶种质资源。【拟解决的关键问题】培育免打顶棉花新品种，为简化新疆现代农业田间操作管理，降低劳动成本，实现新疆棉田全程机械化生产提供有效的种质资源储备。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试品种为澳棉sicot75，由澳大利亚引进的陆地棉品种，对照为新陆早36号。试验在新疆农垦科学院棉花研究所试验地进行，3膜12行种植模式，膜宽1.45 m。株距为10 cm，理论株数为15 734株/667 m2。

1.2 方 法

对新陆早36号和澳棉sicot75进行DPC处理，试验设三个重复，每个重复种植面积为：试验地4月21日播种，5月1日(子叶展平)在田间每个材料各重复选定相邻的10株生长均匀的植株，作为定点定株调查区，定时观察记录。整个生育期不喷施DPC等化控药物，不进行人工打顶，其他田间管理措施与大田一致。

自5月1日子叶展平开始，在选定的调查区域，每隔7 d调查一次植株株高；自现蕾后，调查植株的株高、果枝数及果枝长度、不同果枝的果节长度；8月底，对供试品种及对照进行株高、始节高、始节位、果枝数、果枝长度等指标的调查。吐絮后，各材料收考种花进行室内考种及纤维检测。

1.3 数据处理

数据采用EXCEL2003处理，用SPSS19.0软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理各品种间株高比较

2.1.1 不同处理各品种株高差异

研究表明，DPC处理的澳棉sicot75成熟期株高较未处理条件下，株高降低了35.96%，而DPC处理的新陆早36号株高则较未处理条件下株高降低了40.86%；两品种在未化控处理条件下，株高差异显著，且株高均显著高于化控后的株高；DPC处理的澳棉sicot75成熟期株高较DPC处理的新陆早36号株高低15.29%，差异不显著。

DPC处理后的澳棉sicot75果枝始节位较DPC处理的新陆早36号果枝始节位高出3.1果节，未化控的澳棉sicot75果枝始节位较未化控的新陆早36号果枝始节位高出2.38果节；DPC对品种的果枝始节位影响不大，同一品种不同处理，果枝始节位差异不显著；不同品种间果枝始节位有差异。

DPC处理后的澳棉sicot75果枝台数较未化控处理的澳棉sicot75果枝台数少0.5台，差异不显著；DPC处理后的新陆早36号较未化控处理的新陆早36号果枝台数少8.0台，差异显著。DPC处理条件下，澳棉sicot75较新陆早36号多4.0台果枝，差异显著；未化控处理下，澳棉sicot75较新陆早36号少3.5台果枝，差异显著。

DPC处理后的澳棉sicot75主茎节间总数较未化控处理的澳棉sicot75主茎节间总数多0.41，差异不显著；DPC处理后的新陆早36号主茎节间总数较未化控处理的新陆早36号主茎节间总数少7.81，差异显著。未化控处理下，澳棉sicot75主茎节间总数较新陆早36号少1.12，无显著差异；DPC处理下，澳棉sicot75主茎节间总数较新陆早36号多7.1，差异显著。

DPC处理后的澳棉sicot75主茎果枝节间平均长度较未化控处理的澳棉sicot75主茎果枝节间平均长度少2.44 cm，差异显著；DPC处理后的新陆早36号主茎果枝节间平均长度较未化控处理的新陆早36号主茎果枝节间平均长度少0.88 cm，无显著差异。未化控处理下，澳棉sicot75主茎果枝节间平均长度较新陆早36号少0.8 cm，差异不显著；DPC处理下，澳棉sicot75主茎果枝节间长度较新陆早36号少2.36 cm，差异显著。表1

2.1.2 未化控处理各品种株高变化

研究表明，澳棉sicot75与新陆早36号在未化控处理条件下，株高变化均表现为慢-快-慢的趋势，在现蕾后株高逐渐出现差异，盛蕾期以后株高差异显著；澳棉sicot75与新陆早36号整个生育期株高变化规律均呈对数函数增长，对数方程分别为y=395 83 Ln(x)-4(R2=0.950 1)、y=519 85 Ln(x)-554 017(R2=0.947 6)，均高度拟合。在未化控条件下，棉花不同品种植株株高生长变化规律是一致的，与冯秀敏[11]等研究结果相一致。

株高是决定棉花是否适合机采的主要指标之一。研究表明，6月12日到7月12日株高增长最快，新陆早36号(未化控)株高明显高于澳棉sicot75(未化控)及新陆早36号(DPC处理)。新陆早36号(未化控)在8月7日后，生长点干枯脱落，株高基本稳定；澳棉sicot75(未化控)的株高在7月24日基本稳定，进入生长停滞时期。图1

表1 不同棉花品种果枝形态差异
Table 1 Fruiting branch parameters of different cotton varieties

品种Vatiety株高Plantheight(cm)始节高Heightoffirstfruitingbranch(cm)果枝始节位Nodeoffirstfruitingbranch果枝台数Numberofsympodias主茎节间总数Nunberofnodes主茎果枝节间平均长度Lengthbetweennodes(cm)澳棉sicot75(未化控)Sicot75(nochemicalcontrol)84 00bB22 00a6 84aAB12bA18 84aA5 16bB新陆早36号(未化控)xinluzaoNo 36(nochemicalcontrol)107 38aA15 00a4 46bB15 5aA19 96aA5 96bB澳棉sicot75(化控)Sicot75(chemicalcontrol)53 79cC19 17a7 75aA11 5ABb19 25aA2 72aA新陆早36号(化控)xinluzaoNo 36(chemicalcontrol)63 5cC17 8a4 65bB7 5cB12 15bB5 08bB

图1 未化控处理下各品种株高变化
Fig.1 Change of plant height of different cotton varieties

两品种在未化控、未打顶情况下，株高生长速度变化趋势相近，均表现为慢-快-慢的增长速度。棉花生长前期，各处理苗期株高增长速度都很缓慢；6月初现蕾初期，株高日增长速度开始加快，一直到7月3日株高日增长速度均达到最高，澳棉sicot75为2.29 cm/d，新陆早36号为3.55 cm/d，新陆早36号是澳棉sicot75株高日增长量的1.55倍。7月3日后，株高增长速度均出现下降趋势，并逐渐缓慢。未处理条件下，澳棉sicot75和新陆早36号的株高也在6月12日开始出现差异，而出现株高增长速率的差异，可能是因为两棉花品种在这段时间对光照和温度敏感性不同而造成的。图2

2.2 果枝增长情况

2.2.1 未化控处理果枝发生规律

研究表明，各品种在同等条件下，果枝台数发生规律差异不大。澳棉sicot75与新陆早36号在果枝增长前期，增长趋势一致；直到7月24日开始，澳棉sicot75的果枝增长速度较新陆早36号降低，直到8月7日，澳棉sicot75的果枝台数不再增加，而新陆早36号的果枝台数仍不断增加。两品种果枝台数达到最高峰时，新陆早36号有14.8台果枝，澳棉sicot75有12.8台果枝。图3

2.2.2 不同果枝和不同果节分布

研究表明，DPC处理的新陆早36号果枝数最少，有8台果枝，未化控处理的新陆早36号有16台果枝；DPC处理的澳棉sicot75果枝有12台果枝，未化控处理的澳棉sicot75也有12台果枝。澳棉sicot75果枝台数受DPC影响不大，而新陆早36号的果枝台数受DPC影响较明显。

除了对株高有明显影响外，DPC对果枝的长度和果节数有影响，进而控制棉花株型。对不同处理下，各果枝果节位进行了调查。研究表明，未化控条件下，第1～12台每台果枝均有两个果节以上，其中第3～7台果枝有三个果节；果枝长度最长达15.50 cm，最短有0.38 cm。澳棉sicot75在DPC处理下，第1～8台果枝均有两果节以上，其中第1～2台果枝有三节果节；果枝长度最长为7.37 cm，最短为0.25 cm。图4

可见，澳棉sicot75(未化控)整株果节数较澳棉sicot75(DPC处理)多5个果节，果枝长度差异较明显，未化控的果枝长度显著长于化控后的果枝长度。新陆早36号(未化控)各果枝果节总数较新陆早36号(DPC处理)多21个果节，果枝长度差异显著。澳棉sicot75(未化控)各果枝果节总数较新陆早36号(未化控)果节总数少10个果节，除第1、3、4台果枝长度较新陆早36号长，其余果枝均比新陆早36号短。因此可得出，DPC对澳棉sicot75不同果枝果节长度影响较大，但对整株果节数影响不大。即DPC对澳棉sicot75的株型塑造影响较大。图5

图2 未化控处理下各品种株高平均日增长量的比较
Fig.2 Comparison of different varieties on average date growth of plant height

图3 不同时期各品种果枝台数
Fig.3 Fruiting branch number of different cotton varieties

图4 不同处理各品种果枝长度
Fig.4 Length of every fruit branch of different cotton varietles

图5 不同处理各品种不同果枝果节长度
Fig.5 Length of every internode of different treatments at cotton varieties

3 讨 论

新疆地处亚欧大陆腹地，棉区分布于荒漠绿洲中，干旱少雨，阳光充沛，已形成了新疆绿洲灌溉农业的“矮、密、早”植棉模式[5]。虽然这种矮化栽培方式改变了棉花的无限生长习性，但随着新疆棉花种植面积的不断加大，通过植物生长调节剂缩节胺(DPC)和人工打顶等栽培措施来控制棉花株高，此类方法不仅增加棉农种植成本，同时，生长调节剂残留对环境污染的影响也不容忽视。通过品种筛选及改良，选育出免化控、免打顶棉花品种，是改善这一现状的重要突破口之一。胡兆璋、李雪源、赵会薇等研究表明[6-9]，适宜的机采棉品种是：株高控制在75～85 cm，有限果枝，果枝始节距离地面18 cm 以上，果枝I-Ⅱ型分枝等。澳棉sicot75在未化控情况下，始节高、始节位、果枝台数指标与化控处理情况下差异不大，株高也在合理范围内，外部株型特征符合机采棉形态要求。

目前，虽然关于化学打顶剂氟节胺的研究和使用的报道层出不穷[10-12]，也有大量研究结果表明，化学封顶剂对棉花可起到封顶的效果，也存在许多问题，化学封顶效果表现不够稳定，出现二次生长现象，或株高控制不彻底，养分浪费造成减产等现象[13、14]。因此，若从品种遗传机理出发，合理利用棉花自身的免控株高性状，从遗传上调控棉花株高，选育出株高适当，株型理想的品种，是从根本上取代人工化控打顶的重要方法之一。澳棉sicot75在未化控、未打顶条件下，整个生育期抗逆性好，植株成熟期主茎自然封顶，群体株高表现稳定，这一性状特点利于免化控打顶条件。通过品种改良手段，挖掘棉花免打顶基因，揭示棉花植株顶端优势减弱的机理，培育免打顶品种，为简化大田管理程序，实现新疆棉花生产全程机械化，提供重要的研究方向及资源储备。

4 结 论

4.1 澳棉sicot75在未化控条件下，株高比DPC处理下高出30.21 cm；主茎果枝节间平均长度比DPC处理下长2.44 cm；不同果枝果节长度比DPC处理下明显增长。缩节胺对澳棉sicot75株高、主茎果枝节间长度、果枝长度影响较大。新陆早36号在未化控条件下，株高、果枝台数、主茎节间总数与DPC处理后的指标相比，差异均显著增加。

4.2 澳棉sicot75在未化控条件下，始节高、果枝始节位、果枝数、果枝节间总数与化控打顶处理后的指标差异不显著。新陆早36号在未化控条件下，始节高、果枝始节位、主茎果枝节间平均长度与化控处理后的各指标相比，无明显差异。

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Abstract：【Objective】 To study the phenotypic traits of the germplasm resources of the cotton with particular features. The results might provide references for future plant shaping, non manual chemical control topping and cotton varieties that are sui Table for machine harvesting.【Method】Through field cultivation and fixed point observation, the research studied the plant morphology of sicot75 throughout its growth duration under the condition of no chemical control topping. The collected data were then analyzed and compared.【Result】Without chemical control the differences were not significant between the height of first fruiting branch, node of first fruiting branch, number of sympodials and number of nodes to the indices after the treatment. For the chemical control group, a significant difference was shown between the initial plant height and the plant height after the treatment. The difference, however, met the requirements of machine harvesting.【Conclusion】Partial morphological indices of sicot75 are not sensitive to mepiquat chloride, and the plant height is s
Table under the condition of no chemical control. This feature, used as an important germplasm resource, provides an effective resource reserved for cultivating topping-free cotton varieties with sui
Table plant type and high stability in terms of plant height.

Keywords: cotton; topping-free; morphological indexes; plant type

ResearchandIdentificationoftheMorphologicalIndicesofTopping-freeCotton'sGermplasmResources

MA Xiao-mei，LI Bao-cheng ，ZHOU Xiao-feng，DONG Chen-guang，WANG Xin，LI Sheng-xiu

(CottonResearchInstitute,XinjiangAcademyofAgriculturalandReclamationSciences/NorthwestInlandRegionKeyLaboratoryofCottonBiologyandGeneticBreeding,MinistryofAgriculture,ShiheziXinjiang832000,China)

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.09.002

S562

A

1001-4330(2017)09-1579-08

2017-06-05

兵团重大专项“适宜机采的不同生态区棉花品种筛选与评价”(2016AA001-1)；兵团育种专项“早熟机采棉新品种选育”(2016AC027)

马晓梅(1978-)，女，四川绵竹人，副研究员，硕士，研究方向为棉花育种，(E-mail)maxm_09@sina.com

李保成(1961-)，男，研究员，研究方向为棉花栽培育种，(E-mail)xjlbc@sohu.com

Supported by: The Key S&T projects of Xinjiang Production and Construction Corps " Screening and Evaluation of Cotton Varieties Sui
Table for Machine Harvesting in Different Ecological Areas" (2016AA001-1) and the Breeding Projects of Xinjiang Production and Construction Corps "Breeding of Early-maturity Cotton Varieties Sui
Table for Machine Harvesting " (2016AC027)

Corresponding author：LI Bao-cheng (1961-):male, native place; Henan, Researcher, research field: cotton cultivation technology and breeding. (E-mail)xjlbc@sohu.com