三系杂交棉品种的现状和发展建议

陈全求++蓝家样++韩光明++黄云++董建辉

摘要：棉花具有明显的杂种优势，三系杂交棉降低了制种的劳动强度和用工量，制种程序简便，纯度高，适合大面积制种，所以具有广阔的推广应用前景。本文对三系杂交棉的品种、纤维品质和制种技术现状进行了概述，并针对三系杂交棉的现状提出了相应的发展建议。

关键词：三系杂交棉；品种；现状；发展建议

中图分类号：S562.035 文献标识码：A 文章编号：2095-3143（2017）05-0002-05

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2017.05.001

0 引言

棉花具有明显的杂种优势，各主要产棉国都非常重视棉花杂种优势的应用与研究。但是，随着劳动力成本不断提高，大规模人工杂交制种生产棉花杂交种难以为继，现已成为制约棉花杂交种大面积推广利用的“瓶颈”[1]。 为解决棉花杂交种生产难题，利用棉花细胞质雄性不育系，选育集优质、高产、简化制种于一体的棉花三系杂交种已成为棉花育种的重点方向之一[2]。2000年以来，各育种单位在三系棉花品种取得了一些进展，开始陆续有三系杂交棉品种通过审定并在生产上推广应用。

1 三系杂交棉品种的现状

1.1 三系杂交棉品种审定的现状

自20世纪80年代末，相继有新疆生产建设兵团第一师农业科学研究所、河北省邯郸市农业科学研究所、湖北省农业科学院经济作物研究所和山西省农业科学院棉花研究所开始报道已实现棉花三系配套。但是，很长的一段时间内未见有成功的三系配套品种审定。三系杂交棉的产量水平与人工制种杂交棉有一定差距，原因可能是由于胞质对产量等因素有负作用，所以三系杂交种在生产上的利用长期以来受到一定的限制[3-4]。直到2000年后才有较多的三系杂交棉品种审定，从表1可以看出，2004年河南省审定了豫杂棉1号，2005年黄河流域审定了邯杂98-1和银棉2号、浙江省审定了浙杂2号，2006年新疆审定了新彩棉9号和新杂棉2号、河北省审定了邯杂 429，且邯杂 429于2007年通过国审，2008年黄河流域审定了银棉8号，2009年黄河流域审定了邯杂 301、新疆审定了新陆中43号，2010年河北省审定了冀FRH 3018，2011年山西省审定了中棉所83，2016年黄河流域审定了中棉所99。三系杂交棉品种的审定在2004年左右才开始取得突破。尤其是2005年和2006年，审定的品种较多。从审定的地点看。黄河流域三系杂交棉走在前列，黄河流域审定的三系杂交棉品种最多，有9个品种，新疆有3个品种，而长江流域只有1个品种通过审定。

上述系列品种的育成，说明三系杂交棉能够达到普通人工制种杂交种的产量水平，同时由于三系杂交棉降低了制种的劳动强度和用工量，制种程序简便，纯度高，适合大面积制种，所以相对于人工制种杂交种具有广阔的推广应用前景。

1.2 三系杂交棉品种产量相关性状的现状

从表1可以看出，审定的三系杂交棉，黄河流域的品种生育期较短，一般都在120天左右，其中邯杂 301生育期为119天，中棉所99为118天。新疆的3个品种中有2个品种的生育期在125天左右，新陆中43号生育期较长，为133天，这是因为新疆的品种中含有海岛棉血统，海島棉生育期一般较长。长江流域的浙杂2号的生育期也较长，为133天。从单铃重上看新疆品种都是陆海杂交种，单铃重较轻，一般在4 g左右，其他三系品种都是陆地棉，单铃重均大于5 g，其中冀FRH3018和中棉所 99最高，单铃重为6.5 g。在衣分性状上，新疆棉花的衣分较低，没有超过40%，其主要原因是新疆棉花是海陆杂种。其他三系杂交棉的衣分在40%以上，以中棉所83衣分最高，为43%，其次是银棉2号和邯杂 301，分别为42.6%和42.3%。

在籽棉和皮棉产量上，13个审定的三系品种均比各自的对照增产，有些增产幅度非常明显，新彩棉9号是第一个三系彩色杂交棉，籽棉产量比对照增产35.7%，皮棉产量增产25.3%；豫棉杂1号、邯杂98-1、银棉2号和邯杂 429的籽棉、皮棉产量均比对照增产20%左右。这也说明三系杂交棉达到人工制种杂交棉的产量水平。新疆地区的籽棉产量明显高于其他地区，得益于新疆的气候和高密度栽培，其一般密度在10万株/hm2以上。2006年育成的新彩棉9号和新杂棉2号的籽棉产量分别为4653.5 kg/hm2和4882.5 kg/hm2，尤其是2009年育成的新陆中43号，籽棉产量达到6035 kg/hm2。虽然在衣分上明显低于其他地方的品种，但是新疆三系品种的皮棉产量相对也较高，新杂棉2号皮棉产量为1897.7 kg/hm2，新陆中43号皮棉产量为2217.9 kg/hm2。从审定的品种看，各个流域随着年份的增加，三系棉花品种的籽棉产量、皮棉产量一直在增加，这说明在三系育种上，不断对三系棉花进行改良取得了成效，三系棉花品种能够满足市场需求，为进一步的推广打下良好的基础。

1.3 三系杂交棉品种纤维品质的现状

从表2可以看出，在纤维长度上，长度和比强度超过双30的品种有4个，其中新疆品种占3个，另外一个为中棉所 99。尤以新疆的海陆三系品种的品质较好，新陆中43号达到了长绒棉的标准，长度为35 mm、比强度为36.5 cN/tex、马克隆值为3.5、伸长率6.1%、整齐度为84.8%；新杂棉2号达到了中长绒棉的标准，长度为34.3 mm、比强度为37.4 cN/tex、马克隆值为3.6、伸长率7.2%、整齐度为84.3%；新彩棉9号作为唯一的彩色棉品种，其长度为30.7 mm，比强度为33.9 cN/tex，马克隆值为3.6，该品种的选育克服了彩色棉产量低、品质差的缺点，丰富了彩色棉的纤维类型。有6个品种的纤维长度超过30 mm，分别为豫棉杂1号、新彩棉9号、新杂棉2号、新陆中43号、冀FRH3018、中棉所 99，有7个品种的比强度超过30 cN/tex，分别为浙杂2号、新彩棉9号、新杂棉2号、新陆中43号、邯杂 429、中棉所83、中棉所 99。中棉所99是唯一一个纤维品质达到双30的陆地棉品种，在所有陆地棉品种中，纤维品质最优，长度为30.4 mm、比强度为31.3 cN/tex、马克隆值为5.1、伸长率5.2%、整齐度为84.6%。endprint

2 三系杂交棉制种技术研究现状

三系杂交棉[5]采用不育系、恢复系和保持系进行杂交制种，省去了去雄过程，能够降低制种成本。自实现三系配套后三系杂交棉的制种技术受到越来越多的人研究。杨亚东，等1995年报道攻克陆海三系杂交棉制种技术难关，使得其繁种及制种产量得到显著的提高，按1993年实收种子以定额用工计算，平均每个杂交人工完成生产种子为2.14 kg，若按实际用工计算，三系制种法则每个杂交人工生产种子已达到3 kg[6]。蒋梅巧，等从1999年开始在金华市多年试验表明， 在放养30桶/hm2蜜蜂条件下，不育系单株结铃数基本达到常规水平。2001年，金华石门农场三系制种产量为1230 kg/hm2，兰溪墩头三系制种产量为1575 kg/hm2，高于用“人工去雄授粉法”制种的产量（1050 kg/hm2） [7]。赵向前，等[8-9]于2002年以彩色棉纤维的颜色作为指示性状，用于三系杂交棉制种，将带有指示性状的棕色棉恢复系或绿色棉恢复系按1∶ 2的比例与白色棉不育系混合种植（混播制种方式），利用天然媒介传粉提高杂交种子产量，试验以常规的条播制种方式为对照，发现混播制种方式可有效地提高不育系的结铃率和降低其棉铃的不孕籽率，制种产量比对照增加14%以上。陈建灿，等2004年根据试验研究，提出了“三系”杂交棉制种技术操作规程，总结出“隔离、传媒、诱杀、栽培”的制种技术。利用该制种技术可替代人工去雄授粉法制种。这种系统的制种技术突破传统人工去雄授粉法的难题，达到既省工，又节本，其制种成本仅为人工去雄制种的八分之一[10]。

罗程，等2008年在前人研究的基础上，已初步形成了一套适合新疆气候和生产特点、行之有效的以“摘花授粉，花药冷藏，整株杂交，集中成铃”为核心的陆海“三系”天然彩色杂交棉制种技术体系[11]。任爱民，等2008年根据抗病虫三系杂交棉邯杂98-1的制种特点，总结出一套较为完整的邯杂98-1的高效杂交制种技术[12]。戚廷香，等[13]于2011～2013年对三系杂交棉制种方法进行了一些探索，三系法制种省去了人工去雄工序，用恢复系授粉即可获得杂交种且不会损伤柱头，减少了蕾铃的脱落，制种成本比常规杂交棉降低。三系制種父母本可以分开种植，保证了杂交种的纯度，可实现棉花杂交种生产的标准化、规模化和产业化。研究发现，在只考虑制种环节时，三系杂交制种在海南的成本为28.8～34.6 元/kg，在安阳的成本是 14.2～17.0 元/kg，而人工杂交制种的成本为49.5～55.0 元/kg。因此，三系杂交制种比人工杂交制种效益提高了3 倍 ，主要体现在劳动力成本的降低，解决了当前棉花常规杂交制种用工难的困境[13]。朱永红，等2017年通过对意蜂在网室内为三系杂交棉制种的试验研究，并结合晋南气候条件，总结出一套利用蜜蜂为网室内三系杂交棉授粉制种的配套技术[14]。

3 对三系杂交棉育种的发展建议

3.1 加强棉花细胞质雄性不育系的创制

棉花细胞质雄性不育的产生虽然有很多途径但多数是通过棉花间的远缘杂交、栽培棉品种的自发突变和利用现有不育系的回交转育等途径产生。棉花细胞质雄性不育材料的创制是培育三系杂交棉的关键。目前棉花中最有利用价值的细胞质雄性不育系是哈克尼西棉细胞质雄性不育系。现在选育的三系杂交棉品种基本都含有哈克尼西棉细胞质雄性不育系。我国棉花质核互作雄性不育系研究起步较晚。现在的三系杂交棉品种利用的细胞质雄性不育系比较单一，因此最重要的就是创制更多新的细胞质雄性不育系，为选育更好三系杂交棉品种提供保障。

3.2 加强棉花三系材料的共享和新品种的选育

我国在20世纪80年代末期才实现棉花三系配套，直到2000年以后才陆续有三系杂交棉品种审定。虽然我国棉花质核互作雄性不育系研究起步较晚，但是在棉花三系杂交种选育方面已取得较大进展。尤其是在2006年前后，审定的三系杂交棉品种最多，达到了研究的高峰，但是2011年后审定的品种又很少，只有2016年审定了中棉所99，该品种品质达到了“双30”，籽棉和皮棉产量也超过对照，具有明显的优势，为三系棉花育种发展坚定了信心。棉花育种者应加强交流，加强三系材料的交换和共享，拓宽恢复基因的来源，通过远缘杂交及回交等手段实现多种恢复基因和育性加强基因的聚合，培育出对不育系具有强恢复力且稳定的新型恢复系，培育强优势杂交棉新品种。

3.3 加快棉花质核互作雄性不育及其恢复的分子机理研究

许多学者对棉花质核互作雄性不育及其恢复的分子机理进行了研究，棉花细胞质雄性不育研究与应用已展现出良好的前景，但是棉花与玉米、水稻等作物相比，棉花染色体数目多，基因组较大，因此关于棉花雄性不育和育性恢复机理的研究还远远落后。随着棉花基因组测序计划的完成，棉花质核互作雄性不育及其恢复的调控机理必将进一步明朗，进而促进棉花三系杂种优势的利用研究迈上一个新的台阶[15]。相信随着分子生物学新技术的发展，对棉花雄性不育和育性恢复机理的研究一定会取得重大突破。

3.4 加大三系杂交棉制种技术新途径的研究

随着棉区经济的发展，劳动力成本逐年上升，靠手工制种的杂交棉发展模式已经无法满足现阶段棉花产业发展的需求，杂交棉的发展迫切需要在制种技术上有新的突破。棉花质核互作雄性不育系杂交制种，是实现这一目标的有效途径之。从目前的研究看，主要还是以人工授粉为主，虽然三系杂交棉相对于人工杂交棉省工，但是由于机械化的发展，直播用种量的增加对杂交棉制种提出了更高的要求。研究及优化以蜜蜂等昆虫为媒介的高效传粉体系，简化制种流程，增加产量，降低制种成本是三系杂交棉推广应用的前提。

参考文献

[1] 黄殿成. 我国棉花杂交种产业化现状 、问题与对策[J]. 中国棉花，2009，36（7）：34-39.

[2] 崔艳利，郭立平，邢朝柱，等. 棉花三系杂交棉不同生态区遗传效应及优势表现[J]. 棉花学报，2014，26（1）：1-9.

[3]李蒙恩.棉花三系配套的研究[J].石河子农学院学报，1990（1）：1-7.

[4]刘爱玉，陈金湘，李瑞莲，等.棉花雄性不育研究利用现状与展望[J].中国棉花，2005，32（3）：5-8.

[5] 王学德. 三系杂交棉 —棉花细胞质雄性不育的遗传学基础[M]. 北京：科学出版社，2011：37.

[6] 杨亚东. 陆海三系杂交棉的配制及应用研究[J]. 新疆农垦科技，1995（5）：24-26.

[7] 蒋梅巧，郑寨生，孔向军. 三系杂交棉制种实践及其关键技术[J]. 安徽农业科学，2003，31（1）：96-97.

[8] 赵向前，王学德. 纤维颜色作为指示性状的三系杂交棉制种技术[J]. 浙江大学学报（农业与生命科学版），2002，28（2）：123-126.

[9] 赵向前. 彩色棉的纤维色素与品质形成机理[D]. 杭州：浙江大学硕士论文，2003.

[10] 陈建灿，叶建昌.“三 系”杂交棉制种及栽培技术的实践与研究[J].江西棉花，2004，26（1）：19-22.

[11] 罗城，焦明钮，吕云飞，等.陆海三系彩色杂交棉高产高效制种技术[C].中国棉花学会2008年年会论文汇编，安阳：中国棉花杂志社，2008：236-237.

[12] 任爱民，马维军，张玉娟，等.抗虫三系杂交棉邯杂98-1的高效制种技术[J].河北农业科学， 2008，12（4）： 8-9.

[13] 戚廷香 ，邢朝柱， 郭立平，等.三系抗虫杂交棉中棉所 83 高效制种技术[J].现代农业科技，2012（22）：42-43.

[14] 朱永红 ，李朋波 ，潘转霞，等. 网室内意蜂授粉三系杂交棉制种技术[J]. 中国棉花，2017，44（4）：34-35.

[15] 韩宗福，王景会，申贵芳，等. 棉花质核互作雄性不育与育性恢复的研究及利用现状[J]. 中国农业大学学报，2011（3）：36-41.endprint