新疆海岛棉联合试验品系表型性状遗传多样性分析

李小童，白玉林，杜斌，王承强，刘绍欢，刘霞

（新疆溢达纺织有限公司，乌鲁木齐830054）

新疆是我国唯一的长绒棉生产区[1]，自20世纪50年代从国外引种种植以来，新疆长绒棉育种经历了引种、系统选育、兼顾高产优质等综合性状选育的不同育种阶段，利用不同的选育方法培育出了多个适合不同生态区的优良长绒棉新品种[2]。近些年审定的长绒棉品种数量较多，株型大多为紧凑型、零式果枝，上半部平均长度为36.65 mm，断裂比强度为44.09 cN·tex－1，马克隆值略微升高，铃重和衣分无明显差异，但主栽品种不稳定、纤维超长超强等单一或复合品质性状突出的长绒棉新品种少的问题依然存在。随着纺织产业的升级，不仅对原棉纤维上半部平均长度和断裂比强度的要求越来越高，同时对马克隆值、纤维细度及纤维成熟度的要求也越来越高；并且随着大众生活水平的不断提升，高支纱产品的市场越来越广阔，要求育种者应顺应市场需求，分梯度选育适合不同纱线生产的优质原棉。目前新疆长绒棉品种选育工作已取得了很大的进步，主要的产量和纤维品质性状遗传改良效果显著[3-4]。对不同审定品种进行遗传多样性及其遗传背景分析发现，虽然新疆长绒棉审定品种的产量和纤维品质在不断的提升，但亲本遗传基础狭窄、核心亲本使用普遍的问题依然存在[5-6]。

本研究对参加新疆长绒棉新品种（系）审定的参试材料进行遗传多样性分析，旨在了解目前各单位参试品种（系）表型性状的遗传规律及品种遗传基础，明确目前各育种单位的选育特点，以期为今后的长绒棉育种工作提供借鉴，并在产量性状和纤维品质性状方面寻求质的突破，培育出农户喜爱和符合市场需求的长绒棉新品种。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为2016年和2017年参加新疆联合试验的长绒棉新品系（表1），由各参试单位提供；2016年参试材料32份，2017年参试材料31份，共63份。另选审定品种以作比较，包括新海13号至新海41号，新海44号至新海47号及新海50号共34份材料，由新疆溢达纺织有限公司提供。

1.2 试验设计

试验采用间比排列，2次重复，行长6.6 m，平均行距38.33 cm，株距11.0 cm，6行区，小区面积15 m2。试验在新疆阿拉尔市10团20连进行，前茬作物为棉花，土质为沙壤土，土壤肥力均匀，年度间田间管理一致。

1.3 性状调查及方法

全生育期对所有参试材料进行农艺性状调查。8月下旬每小区选择长势均匀的连续10株调查株高、第一果枝节位、第一果枝高度、果枝数、单株铃数和脱落率；8月下旬至9月上旬进行吐絮日期调查，计算生育期；10月中旬每小区整株收取100个棉铃考种，测定铃重、衣分和籽指，并将轧花所得皮棉寄至原农业部棉花品质监督检验测试中心（乌鲁木齐）进行纤维品质测试。

1.4 数据分析

利用MS Excel和SPSS 11.0对表型数据进行统计分析，获取方差、标准偏差、变异系数、遗传多样性指数等参数，将表型数据标准化（无量纲化处理），计算参试材料的欧式距离，并以Ntsys 2.10的离差平方和法对表型数据进行聚类分析。

表1 新疆长绒棉联合试验参试材料名称和选育单位

2 结果与分析

2.1 表型性状分析

对2016年和2017年新疆长绒棉联合试验的63个品系的16个表型性状进行统计分析（表2）发现：10个主要农艺性状中，脱落率的变异系数最大，达29.2%；第一果枝高度、第一果枝节位、单株铃数和株高，其变异系数分别为23.9%、21.0%、17.7%和17.2%；衣分变异系数最小，仅为5.1%。变异系数的大小与表型性状数据的变异范围呈正相关，说明目前参加自治区长绒棉审定参试材料的单株铃数和产量还有很大的提升空间。

对6个纤维品质性状分析结果表明，断裂伸长率的变异系数最大（14.4%），变异范围为4.0%～6.9%；其次为断裂比强度的8.4%，变异范围为34.5～51.4 cN·tex－1；长度整齐度指数的变异系数最小（1.3%），变异范围为86.5%～91.2%。

16个表型性状中遗传多样性指数在1.094～2.069，平均值为1.853。其中株高的遗传多样性指数最高，为2.069，然后依次是籽指、果枝数和马克隆值，其遗传多样性指数分别为2.066、2.050和2.038；衣分的遗传多样性指数最低。

表2 参试品系表型性状变异及遗传多样性分析

2.2 表型性状聚类分析

对数据进行标准化处理，采用离差平方和法进行聚类分析，计算不同参试品系的欧式遗传距离（图1）。从图1可以看出，在阈值为27.024时，可将参试品系分为3大类，分别包含9、23和31个品系；在阈值为20.980时，第3大类可分为2个亚类，分别包含12和19个品系。

分析可知：不同参试品系的遗传距离变幅为1.531～45.664，平均遗传距离为5.373。参试品系的遗传距离变幅增加反映出不同育种单位品种的遗传基础不断扩增和丰富[7]。同一单位选育或表型性状相近的参试品种（系）大多数聚成一类，其中产量性状高、纤维品质优良的31个参试品种（系）均聚在第三类群，侧面反映出各参试单位的选育特点及核心种质使用普遍的问题依然存在。

从表型性状统计结果（表3）可知，各类群参试品系表型性状差异较大，各具代表性，很好地反映了参试品系的特点。第Ⅰ类群的品系主要表现为：早熟、矮秆、果枝始节低、果枝多，单株结铃性强、衣分高、脱落率低、籽指小和纤维品质较差。第Ⅱ类群品系的特点是：生育期长、株高中等、始节位高、单株结铃数少、铃重低、衣分低，纤维品质优于第Ⅰ类群。第Ⅲ类群的品系的熟性、果枝始节、单株结铃数、脱落率和衣分居中，而株高、果枝数、铃重、籽值和纤维品质优于第Ⅰ、Ⅱ类群。

2.3 参试品系与新疆已审定长绒棉品种的性状比较分析

参试品系与新疆已审定长绒棉品种比较发现：参试品系的铃重高于参试的34个审定品种，衣分和籽指差异不大；纤维上半部平均长度、断裂比强度、长度整齐度和纺纱均匀性指数均优于审定品种，马克隆值差异不大，但断裂伸长率低于审定品种。

图1 参试品系表型性状聚类图

表3 不同聚类类群品系表型性状分析

表4 参试品系与新疆自育审定长绒棉品种表型性状比较

由表5得知，海岛棉纤维断裂伸长率与纤维上半部平均长度、断裂比强度、长度整齐度和纺纱均匀性指数均呈显著负相关，其相关系数分别为－0.585、－0.866、－0.499和－0.811，说明断裂伸长率随着其他纤维品质指标的提升呈降低的趋势。

表5 参试品系纤维品质性状的相关性分析

3 结论与讨论

16个海岛棉的表型性状变异系数范围为5.1%～29.2%，平均遗传多样性指数为1.853。分析发现纤维品质的遗传多样性指数几乎均高于平均值，说明纤维品质在海岛棉遗传育种中还具有很大的改良和利用潜力。聚类分析将63份参试材料聚为3大类，并且具有明显的类群关系，类群之间表现出了明显的区域性和育种家选育特点。

随着参试品系纤维上半部平均长度、断裂比强度、长度整齐度和纺纱均匀性指数的不断提升，其纤维的断裂伸长率呈降低趋势，从而影响纱线的内在弹性。此结果虽然与纤维品质性状间的相关性有关系，但也从侧面反映出育种与纱线研发的脱节及育种材料遗传基础狭窄的问题依然存在。但6个纤维品质性状中断裂伸长率的变异系数最大，其育种利用空间很大，育种家应利用其潜力育成综合纤维品质优良的长绒棉新品种。

对不同环境的参试品种（系）合并进行聚类分析无法消除环境对相关性状的影响，从而对聚类结果产生影响。因此对两年的参试材料单独做聚类分析发现：同一单位选育或表型性状相近的参试品种（系）大多聚为一类，与两年表型合并分析结果一致；但两年合并聚类分析时其欧式距离会略微变大。两年参试材料单独和合并进行聚类分析时均发现，近一半品种都聚类在同一类群中，这可能与核心种质的普遍使用有关（联合试验参试品系未提供亲本来源）。

对审定品种和参试品系的农艺性状分析可以看出，大部分参试品种株高较高（80 cm以上），始果节位有降低趋势，这对籽棉产量有提升作用[12]，但限制了长绒棉的机械化采收[13]。而且高秆品种对水肥、温度较敏感，若水肥调控不当或遇恶劣环境蕾铃脱落严重，从而影响棉田产量和种植户收入，进而影响种植户种植积极性及品种推广。近些年随着纺织产业的发展，一方面审定长绒棉品种不能满足优质纱线生产的要求；另一方面，纱线与原棉指标之间的相互关系以及原棉品质主要指标是否真正能够衡量原棉和纱线品质优劣的问题依然值得研究。因此，长绒棉育种工作者在培育新品种时，要多进行农户走访及纱厂和市场调研，培育出农户喜爱种植、满足优质纱线生产及具有市场竞争力的长绒棉新品种。