自花授粉与自然授粉对棉花F2群体铃重和衣分的影响

乔文青，严根土，王宁，石建斌，许庆华，周红，黄群

（中国农业科学院棉花研究所/棉花生物学国家重点实验室，河南安阳455000）

棉花是我国重要的经济作物，与人们的日常生活息息相关，对现代植棉业和棉纺业的发展做出了重要贡献，是关乎国计民生的重要战略物资[1]。长久以来，育种家一直围绕棉花的产量、品质、抗性和适应性开展工作，但同等程度下兼顾这4个目标，无疑是非常困难的，因此育种家常选择以1个目标为主的策略来进行新品种的筛选。产量作为棉花的1个重要的育种目标，高产是育种家的不懈追求，铃重和衣分既是产量构成的2个重要指标，也是决定产量高低的主要因素[2-6]。

棉花作为常见的常异花授粉作物，其天然异交率为3%～20%[1]。为了探讨不同授粉方式对早代棉花产量的影响，本试验通过分析F2群体自花授粉和自然授粉的铃重和衣分，同时分析F2群体的自交铃、自然铃与亲本自然铃的铃重和衣分，以期找到自交铃和自然铃的铃重、衣分的变化规律，为筛选高产棉花新品种提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为396289和中棉所49及其杂交后的F2群体。以铃重较大、衣分较高的品系396289为母本，以铃重、衣分相对较低的中棉所49为父本配制杂交组合，构建的F2群体。

1.2 试验方法

两亲本396289和中棉所49以及F2群体于2016年种植于中国农业科学院棉花研究所试验田（河南省安阳县）。试验地肥力均匀一致，田间管理同大田常规管理。

自花授粉是在开花期做自交，自然授粉则采用大田正常授粉的方式，对F2群体的各单株分别做自花授粉和自然授粉并进行编号。收花时随机挑选180株分别收取自交铃和自然铃，分别考察其铃重和衣分。亲本的授粉方式为自然授粉，并考察其铃重和衣分。

1.3 统计分析方法

利用MS Excel 2007和SAS 9.2对数据统计与分析。

2 结果与分析

2.1 F2群体铃重和衣分的频率分析

从图1A可以看出，自交铃铃重频率最高的2个区间为5.00～5.99 g和6.00～6.99 g，自然铃铃重6.00～6.99 g和7.00～7.99 g的频率最高。二者在6.00～6.99 g区间重合。从图1B可以看出，自交铃与自然铃衣分的变化趋势与铃重大致相同，自交铃衣分频率最高的2个区间分别为32.6%～35.0%和35.1%～37.5%，自然铃则分别为37.6%～40.0%和40.1%～42.5%，不重合。这可能说明，自交对衣分的影响大于其对铃重的影响。

2.2 亲本和F2群体铃重和衣分的统计分析

由表1可知，母本396289的铃重比父本中棉所49的高0.76 g，衣分较父本中棉所49高3.3百分点。

图1 F2群体的铃重和衣分的频率分布

由表1可以看出，自然铃铃重的均值、最大值、最小值均明显大于自交铃，这说明自花授粉与自然授粉对F2群体的铃重均有影响。通过方差分析可知，自交铃的铃重与自然铃有显著差异，自然铃的铃重与母本396289有显著差异，而与中棉所49无显著差异。因此推测，自然授粉条件下，F2群体的铃重可能与构建群体的父本铃重有关。自交铃与自然铃的铃重的标准差、方差相近，但是自交铃的变异系数较自然铃大，这可能说明自花授粉较自然授粉对铃重离散程度的影响大。由于偏度和峰度的绝对值均小于1，说明自交铃和自然铃的铃重呈现一定程度的偏态分布，近似正态分布。

表1 群体铃重和衣分的统计分析

自然铃衣分的均值明显高于自交铃（表1），说明不同授粉方式影响F2群体的衣分。方差分析可知，自交铃衣分与自然铃的差异显著，自然铃的衣分与母本396289的差异显著，而与中棉所49无显著差异。这说明自然授粉条件下，F2群体的衣分可能与构建群体的父本衣分关系较大。自然铃和自交铃衣分的最大值、最小值都没有表现出像铃重那样的明显界限，但整体而言自然铃衣分的最大值和最小值均大于自交铃。自交铃和自然铃衣分的标准差、方差、变异系数并没有明显的区别，可能说明自花授粉与自然授粉对衣分的离散程度无影响或影响并不固定。由于偏度和峰度的绝对值均小于1，因此自交铃和自然铃的衣分均呈现一定程度的偏态分布，近似正态分布。

3 小结与讨论

本文利用铃重和衣分有显著差异的2个亲本配制杂交组合，获得了1个F2群体。利用不同的授粉方式处理F2群体进行处理，通过比较自交铃和自然铃的铃重、衣分，初步探索了棉花自花授粉、自然授粉对铃重和衣分的影响。

结果发现：不同授粉方式对F2群体的铃重和衣分有显著影响。自交铃和自然铃的铃重、衣分均存在显著差异，而且自交铃的铃重、衣分均低于自然铃，说明在该F2群体中自交可能会降低棉花的铃重和衣分。这可能是因为棉花是常异花授粉作物，自交会影响其天然异交率，限制杂种优势。棉花的铃重和衣分属于数量性状遗传，比较容易受环境条件的影响而发生改变[7-8]。因此，本研究并不能确定环境效应和遗传效应对自交铃铃重和衣分下降的贡献率分别为多少，仍需进一步研究。

由于棉花是常异花授粉作物，自然授粉是自花授粉与异花授粉的综合体现，也更为复杂。在本研究中，F2群体自然铃的铃重和衣分与父本无显著差异；而潘兆娥等[4]的研究表明，F2群体正常生长时，其铃重和衣分的差异可能与父本有关，父本的铃重和衣分越大，其后代的铃重和衣分也越大。推测自然授粉条件下的异花授粉可能对铃重和衣分能够与父本保持无差异有影响。因此，在育种实践中，可以参考父本的铃重和衣分有目的的对产量性状改良。但是异花授粉对铃重和衣分的影响的实际贡献率仍需进一步研究。

由于本研究的群体和材料有限，可以在后续的研究中通过同一母本与不同铃重、衣分的父本配制杂交组合、构建群体，同时对亲本与后代进行自花授粉和自然授粉，研究不同授粉方式对F2群体铃重和衣分的影响，对本文的结论进行补充或验证。