早熟棉12份新品系主要性状的分析与综合评价

邓艳凤 肖水平 王涛 杨绍群 杨秀 刘新稳

摘要：为筛选出适宜长江流域种植的早熟、高产、优质棉花新品种，以自主选育的12份早熟棉新品系为研究对象，利用变异性、简单相关性分析、隶属函数值法和聚类分析对参试材料的10个主要性状进行比较分析和综合评价。结果表明：12份材料间的性状变异系数在2.47%～23.23%，变幅较大，其中变异系数最大的为籽棉产量（23.23%），最小的为生育期（2.47%）;生育期与果枝数、衣分间呈显著正相关，成铃数与果枝数、籽棉产量间呈极显著正相关;平均隶属函数值排序为PB10>PB12>PB11>PB01>PB04>PB06>PB07>PB08>PB02>PB05>PB03>PB09;在遗传距离为6.0时将12份材料划分为四大类，其中第I类群和第II类群表现较差，还需进行进一步改良，第III类群主要以高产为主，第IV类群（PB01、PB10和PB04）综合表现最好。通过综合评价，PB01、PB10和PB04综合表现较好，適宜在长江流域棉区示范种植和进一步试验鉴定。

关键词：早熟棉;新品系;性状;综合评价

中图分类号：S562.035    文献标识码：A    文章编号：2095-3143（2020）04-0014-07

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2020.04.003

Abstract：  In order to screen out early-maturing， high-yield， high-quality cotton suitable for planting in the Yangtze River Basin， 10 agronomic traits of 12 new early-maturing cotton lines introduced were analyzed with the methods of ariability， simple correlation analysis， membership function value method and clustering analysis. The result showed that the variation coefficients of the characters among 12 materials ranged 2.47% to 23.23%， and the variation coefficient of yield （23.23%） was the largest， the growth period （2.47%） was the smallest. The correlation analysis result showed that the growth period was extremely significantly correlated with the number of fruit branches and lint percentage， the number of bolls per plant was extremely significantly correlated with the number of fruit branches and yield per unit area. The average membership function value was as follows： PB10>PB12>PB11>PB01>PB04>PB06>PB07>PB08>PB02>PB05>PB03>PB09. Cluster analysis showed that the 12 cotton lines were classified into 4 groups when the genetic distance was 6.0. Among which， group I and group II need further improvement because of their poor performance， group III belonged to high-yield materials， group IV （PB01、PB10 and PB04） was the best. Through comprehensive evaluation， PB01， PB10 and PB04 showed excellent comprehensive performance， and could be widely planted in Yangtze River Basin.

Key words： Early maturing cotton; New lines; Traits; Overall evaluation

0  引言

我国人口众多，土地耕种面积相对较少，长期存在用地需求与土地供应不足等矛盾，目前通过提高土地复种指数，来提高土地利用率是解决农业生产的主要方式之一。早熟棉因其具有生育期短，生长发育较快等特点，可以在冬小麦、油菜等作物完全成熟收获后再播种，从而实现粮棉一年两熟，增加复种指数，有效缓解粮棉争地、棉花种植面积减少等问题[1]。此外由于我国植棉区范围广阔，气候条件复杂多变，种植早熟陆地棉可以避免自然灾害及病虫草害，从而减少农药污染达到保护生态环境的目的。因此，对早熟棉的选育成为目前棉花育种家努力的一个主要方向[2]。深入分析早熟棉的主要性状是筛选出综合性状优良早熟棉材料的重要依据，因而及时研究探讨棉花新品系的特征特性，对早熟棉新品种（系）的选育有着重要的意义。目前一般采用变异分析[3]、相关分析[4-6]、隶属函数法[7-8]、聚类分析[9-11]等多种统计分析方法对棉花的主要性状进行比较分析，帮助育种家筛选出早熟、高产、优质等多抗性优异品种。徐敏[12]等通过对早熟棉创新种质资源主要农艺性状进行聚类分析，将144份种质资源材料分为9大类群，这些类群可分别作为早熟、大铃、抗病、高产、优质等材料加以利用。齐海坤[13]等对机采棉杂交后代主要性状间的相关性研究发现，单位面积籽棉产量与株高、单株果枝数呈极显著正相关，而品质性状又与单株果枝数、单铃重呈负相关性，与衣分呈正相关性，表明产量性状和品质性状与株型性状之间有一定的相关性。邓艳凤[14]等通过对江西省棉花研究所早熟课题组2012～2015年选育出的57份早熟陆地棉材料主要性状进行分析，筛选出具早熟、高产、优质等特性的棉花新品系5份。本研究以江西省棉花研究所早熟棉育种课题组2014～2017年选育出的12份早熟棉新品系为试验材料，通过调查测定棉花的主要性状（生育期、株高、果枝数、成铃数、衣分、铃重、纤维长度、比强度、马克隆值、籽棉产量，采用变异分析、相关性分析、隶属函数法和聚类分析等统计方法，进行具体性状比较分析和综合评价，以期更好地筛选出综合性状优良的新品系，为后期进行区域试验或品种审定、推广等提供理论支持。

1  材料和方法

1.1  试验材料

采用的早熟陆地棉新品系共12份，编号分别为PB01、PB02、PB03、PB04、PB05、PB06、PB07、PB08、PB09、PB10、PB11、PB12，均为江西省棉花研究所早熟棉育种课题组经过多年多代优中选优筛选获得。

1.2  试验方法

试验于2018年5月至2019年11月在江西省棉花研究所科研基地试验田进行，每种材料种两行，行长8.0 m，行距0.8 m，株距0.2 m，设3次重复，各小区采用随机区组排列。试验田为多年未耕的板地，前茬为油菜，肥力均匀一致，地面平整。在棉花生长期间适时调查棉花生育期，收获前每小区连续选取长势正常的棉花10株，测量株高，统计果枝数和成铃数，并收取100朵完全開裂的铃花，晾干后测定单铃重、衣分等指标，并取棉纤维样寄送农业农村部棉花品质监督检验测试中心（安阳）进行纤维品质检测。

1.3  数据标准化及统计分析

试验数据经 Microsoft Excel 2007初步整理，利用SAS V8进行平均值、标准差、变异系数等简单统计量的计算以及性状间相关性的分析，利用SPSS 19.0进行系统聚类分析。参照王婷婷[15]等（2018）的方法计算隶属函数值，计算公式为：Zij=（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）……（1）;Zij=1-（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）…… （2）。式中，Zij为i品系j性状的隶属函数值，Xij为i品系j性状的测定值，Xjmin和Xjmax分别为j性状的最小值和最大值，当该性状为正向择优时采用（1）式进行计算，负向时采用（2）式进行计算。

2  结果与分析

2.1  主要性状的遗传多样性分析

由表1可知，12份早熟陆地棉新品系生育期为84～90 天，平均值为87.08 天;株高为75～97 cm，平均值为88.17 cm;果枝数为9.8～14个/株，平均值为11.84个/株;成铃数为10.6～19个/株，平均值为13.24个/株;衣分为35.82%～43.58%，平均值为40.24%;单铃重为3.70～4.84 g，平均值为4.24 g;纤维长度（上半部平均长度）为24.8～29.3 mm，平均值为26.83 mm;比强度（断裂比强度）为22.4～32.7 cN/tex，平均值为27.82 cN/tex;马克隆值为5.2～5.7，平均值为5.49;籽棉产量为2061.00～3949.90 kg/hm2，平均值为2717.75 kg/hm2。

比较各性状的变异系数可知（表2），籽棉产量的变异系数最大，为23.23%;成铃数的变异系数次之，为22.02%;生育期的变异系数最小，为2.47%;其次是马克隆值，为2.85%。其他性状的变异系数为5.53%～12.00%。表明成铃数和籽棉产量具有较高的改良潜力，而生育期和马克隆值趋于稳定。

2.2  主要性状的相关性分析

由表3可知，早熟陆地棉性状间存在不同程度的相关性，生育期与衣分间、株高与铃重间均呈显著正相关，株高与马克隆值间呈显著负相关，果枝数与成铃数间、成铃数与籽棉产量间均呈极显著正相关;纤维长度与比强度间呈极显著正相关，马克隆值与其余9个性状间均存在负相关性，籽棉产量除铃重和马克隆值外与其余7个性状间均存在正相关性。

2.3  应用隶属函数法对12个新品系的综合评价

基于早熟陆地棉的早熟、矮化、高产和优质等育种目标，结合相关性分析结果，以生育期、株高和马克隆值（试验数值在4.2以上）为负向择优指标，果枝数、成铃数、衣分、单铃重、纤维长度、比强度和籽棉产量均为正向择优指标，分别计算各材料上述10个指标的隶属函数值及平均隶属函数值。由表4可知，12份材料的平均隶属函数值排序为PB10>PB12>PB11>PB01>PB04>PB06>PB07>PB08>PB02>PB05>PB03>PB09，其中PB10、PB12和PB11的平均隶属函数值较高，综合性状表现好。

2.4  聚类分析

如图1所示，对参试材料的平均隶属函数值进行系统聚类，在遗传距离为6.0时，可将12份早熟棉新品系划分为四大类。第I类包括PB05、PB07、PB06和PB09共4份新品系，其主要特征为株高较高，铃重较大;第Ⅱ类包括PB02、PB03和PB08共3份新品系，其主要特征为纤维品质较好，但产量较低;第Ⅲ类包括PB11和PB12共2份新品系，其主要特征为果枝数、成铃数较多和衣分较高;第Ⅳ类包括PB01、PB10和PB04共3份新品系，其主要特征为综合表现好，尤其纤维品质优。

3  讨论与结论

变异系数（CV）是反映不同观测值变异程度的一个重要统计参数，常常被用来衡量作物遗传稳定性的重要指标[16]。马晓梅[17]通过对新疆128份早熟陆地棉参试品种（系）的5个主要株型及产量性状进行调查研究发现，这5个主要性状的变异系数按从小到大顺序排列依次为：株高<单株果枝数<果枝始节位<单位面积籽棉产量<单株结铃数。本研究对12份早熟陆地棉新品系的10个主要性状进行遗传变异分析，结果发现变异系数大于5%的有8个性状，表明这批材料遗传多样性较为丰富。参试材料的10个性状中籽棉产量（23.23%）和成铃数（22.02%）变异系数大，变异系数小于5%的有马克隆值（2.85%）和生育期（2.47%），说明这批新品系在产量性状上存在很大的改良潜力，而生育期和品质性状趋于稳定。

棉花的产量和纤维品质及农艺性状间存在相互影响，因此为提高棉花的产量和改良品质，育种家开始越来越多地研究棉花产量和品质与各农艺性状间的相关性。石建斌[18]在对陆地棉纤维品质与主要农艺性状的相关性研究中发现果枝数与纤维断裂比强度呈显著正相关性，衣分与马克隆值呈极显著正相关，而单铃重与马克隆值呈极显著负相关性。本研究相关性分析结果表明，早熟陆地棉的籽棉产量与成铃数呈极显著正相关性，籽棉产量与纤维品质性状（马克隆值除外）间均存在一定的正相关性，表明增加成铃数可以显著增加棉花的籽棉产量，这与齐海坤的部分研究结果一致，此外发现单铃重与籽棉产量间没有显著相关性，表明增加品种的单铃重并不会显著提高品种的籽棉产量。

利用隶属函数法作为筛选优良新品种（系）综合评价方法时，应根据育种目标进行相关指标的筛选[19-21]。本研究在计算隶属函数值时，根据育种目标对各性状的要求，将生育期、株高和马克隆值（虽然马克隆值是一个适度指标，但试验所有材料的马克隆值均高于4.2）确定为负向择优指标，其余性状确定为正向择优指标，以确保平均隶属函数值越高的材料，综合性状越优。根据材料的隶属函数综合得分平均值，筛选出的PB10、PB12和PB01新品系在长江流域棉区示范种植和进一步试验鉴定。

利用聚类分析，将12份新品系分为四大类群，每个类群的农艺性状都有不同特点，其中第I类群株高较高，铃重较重;第Ⅱ类群纤维品质较好，但产量较低;第Ⅲ类群属高产类群，单株果枝数、单株结铃数较多和衣分较高，可以作种质材料进一步改良纤维品质性状再试验;第Ⅳ类群早熟高产优质类群。其综合性状表现好，尤其是纤维品质优，可以推荐参加棉花早熟组的区域试验。

通过对12份早熟陆地棉新品系的主要性状考察和综合分析，共筛选出PB10、PB01和PB04共3个综合性状优良的新品系，可重点培育成长江流域棉区早熟陆地棉示范推广品种。

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