200份陆地棉种质资源的遗传多样性分析

刘剑光 赵君 徐剑文 吴巧娟 肖松华

摘要：对200份陆地棉种质资源的农艺性状进行鉴定，并开展产量、纤维品质性状的相关性分析、主成分分析和聚类分析，以期为棉花遗传改良研究中的亲本选配提供理论依据。结果表明，在产量性状中，单株结铃数的变异系数最大，其次为籽指;在纤维品质性状中，断裂伸长率的变异系数最大，其次为马克隆值;纤维长度与断裂比强度存在正相关，马克隆值与纤维长度、断裂比强度存在显著负相关;所有材料可分为6个类群。

关键词：陆地棉;种质资源;遗传多样性;产量性状;纤维品质性状

中图分类号：S562.024   文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2021）14-0066-04

棉花是世界上最重要的经济作物之一，是纺织工业原料、食用油、饲料蛋白和农民收入的重要来源，也是当前生产生物柴油最具潜力的原料之一，受到许多国家政府的高度重视。在我国的国民经济发展中，棉花对我国农业增效、农民增收同样起到了不可替代的作用[1]。近年来，国内棉花育种不断有新的突破，每年都有许多品种通过国审、省审并进行推广种植，但与我国棉纺织工业和棉花生产的发展需求相比，目前推广的棉花品种存在纤维品质类型单一的突出问题[2-4]。有研究发现，在我国棉花产量、品质提高的诸多因素中，科技进步占40%以上，其中品种改良占主要份额[5]，而种质资源则是品种培育、改良的基础和关键，加强棉花种质资源的遗传多样性研究具有重要意义[6]。许多研究者对棉花种质资源进行了分析与评价，筛选出了一批特异资源并将其用到了育种中，为新品种的选育推广作出了巨大的贡献[7-10]。因此，不断发掘、利用种质资源并加以鉴定分析，是培育突破性棉花品种的重要基础。本试验以200份陆地棉种质资源为研究材料，通过2年的田间性状调查与测定，对其主要数量性状进行综合评价分析，旨在为进一步合理利用种质资源、培育高产优质的棉花新品种提供理论基础和参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验所用研究材料来源于江苏省农业科学院经济作物研究所棉花研究室历年来创建的200份陆地棉资源材料，编号为JZ-001～JZ-200。

1.2 田间试验设计

本试验所用材料于2017-2018年种植于江苏省盐城市大丰区稻麦原种场试验田，采用随机区组试验设计，每个材料均种植2行，行长5 m，行距 1 m，株距0.3 m，设2次重复。试验田肥力中等，均匀一致，田间管理与当地大田生产一致。

1.3 试验性状调查

于8月中上旬打顶后在每小区连续选取典型棉株10株，调查株高、果枝数、单株结铃数。调查依据为杜雄明等的棉花种质资源性状描述规范[11]。于9月中旬收取50个中部正常吐絮棉铃，室内考种调查铃质量、籽指、衣分，并取20 g皮棉样品送至中国农业科学院棉花研究所农业农村部棉花品质监督检验测试中心，检测棉花纤维上半部平均长度、断裂比强度、断裂伸长率、马克隆值、长度整齐度指数等品质指标，检验依据为GB/T 20392—2006《HVI棉纤维物理性能试验方法》。

1.4 描述性统计

用Excel 2016对调查统计的性状数据进行整理，用SPSS（19.0 版）分析软件计算各性状的均值、大小值、变幅、标准差、方差和变异系数并进行系统聚类分析、主成分分析及相关分析。

2 结果与分析

2.1 品质性状的数据分析

根据纤维品质统计结果对200份材料的主要纤维品质指标进行统计分析。由表1可以看出，该批材料不同纤维品质性状间的变异系数为1.21%～16.99%，其中断裂伸长率处于5.90%～12.30%区间，变异系数为16.99%，是几个性状中最大的，说明个体间断裂伸长率差异较大;马克隆值的变异系数达14.49%，说明样本在该性状上存在较大差异，有利于特异资源的筛选比较;纤维长度、断裂比强度的均值分别为30.50 mm、30.80 cN/tex，变异系数均小于10.00%，说明本研究所用材料多属于高品质材料且纤维品质性状差异不大。

2.2 農艺性状及产量性状的数据分析

对200份材料的田间农艺性状及产量性状进行统计分析，由表2可以看出，该批材料在株高、果枝数性状方面的差异较小，其均值分别为96.36 cm、16.10台，与在江苏省种植的主要品种的指标接近。主要产量性状的变异程度较大，单株结铃数、铃质量及衣分的变异系数都超过了10.00%，分布在11.29%～24.65%之间，其中单株结铃数的变异系数最大，高达24.65%，说明供试材料在主要产量性状指标上存在较大差异，资源类型比较丰富，在实际育种工作中可以根据不同育种目标为育种家提供更多可供选择的亲本材料。

2.3 主要数量性状的聚类分析

以欧氏距离为遗传距离，对11个数量性状进行聚类分析，建立树状图。从图1可以看出， 200份材料在聚类距离为5时聚为6类。对不同类群的材料进行统计分析，将获得的结果列于表3。类群Ⅰ包含46份材料，平均株高为103.70 cm，单株结铃数为29.52个，单铃质量为5.20 g，衣分为33.48%，籽指为11.88 g，在该批材料中属于产量性状表现好的一个类群。但该类群材料纤维品质表现一般，纤维长度、断裂比强度分别为29.36 mm、28.93 cN/tex。类群Ⅱ包括的材料最多，有63份，平均株高为 91.90 cm，单株结铃数为27.88个，单铃质量为5.27 g，衣分为32.20%，籽指为12.59 g，其单铃质量是几个类群中最高的;纤维品质表现一般，纤维长度、断裂比强度分别为29.64 mm、29.72 cN/tex。类群Ⅲ包括47份材料，该类群材料单株结铃数低（19.23个）、纤维品质优良（纤维长度为32.51 mm，断裂比强度为33.85 cN/tex，马克隆值为3.53），性状表现较为集中。类群Ⅳ包括42份材料，产量性状表现一般（单株结铃数为20.60个，单铃质量为5.10 g，衣分为28.81%）、纤维品质较好（纤维长度为 30.83 mm，断裂比强度为30.94 cN/tex，马克隆值为4.14）。类群Ⅴ包括1份材料，是本批研究材料中株高最矮的，仅为75.00 cm;产量性状表现一般，单株铃数为22.65个，铃质量为4.27 g，衣分为27.42%;纤维品质表现好，纤维长度为31.80 mm，纤维断裂比强度为33.5 cN/tex，马克隆值为3.70。类群Ⅵ也只包括1份材料，属于产量性状较好、结铃性超强的材料，单株结铃数高达54.30个，单铃质量为 5.06 g，衣分为34.03%，籽指为11.70 g，纤维长度、断裂比强度分别为29.15 mm、29.70 cN/tex。聚类分析结果也表明，这批材料有较丰富的变异，能为培育特异种质资源和新品种提供更多的材料来源。

2.4 主要数量性状的相关性分析

对200份材料的产量、纤维品质等9个主要数量性状进行相关性分析，由表4可以看出，单株结铃数、铃质量、衣分等产量性状与纤维长度、断裂比强度均呈极显著负相关，与前人的研究结果[12-15]一致。马克隆值与单株结铃数、铃质量、衣分呈极显著正相关，与纤维长度、断裂比强度存在极显著负相关，说明马克隆值变大，单铃质量与衣分增加，同时纤维长度和断裂比强度下降;断裂伸长率与马克隆值呈极显著正相关，与纤维长度、断裂比强度呈极显著负相关。

3 讨论与结论

棉花是我国重要的经济作物，棉花种质资源是培育棉花优良品种和发展棉花生产最重要的基础材料。长期的棉花生产实践证明，优异的种质资源对育种水平的提高有着重要意义。我国棉花种质资源丰富，遗传基础广泛，系统地对棉花种质资源进行鉴定、分析及遗传多样性研究，能为棉花的遗传改良提供更加丰富的亲本材料，对于棉花的遗传育种具有重大的推动意义。

本试验通过对200份棉花种质资源的系统鉴定，发现单株结铃数、铃质量、衣分及马克隆值、断裂伸长率的变异系数都超过了10.00%。产量性状中单株结铃数的变异系数达到了24.65%，纤维品质性状中马克隆值的变异系数为14.49%，这与尹会会等的研究结果[13，15]是一致的。

通过对200份棉花资源材料的产量性状及纤维品质性状相结合进行相关性分析、聚类分析，从试验结果可以看出，棉花数量性状间的相关关系比较复杂，彼此相互影响制约，各性状对棉花高产优质育种目标有不同的贡献，因此在棉花种质利用及培育棉花新品种时应充分考虑各性状间的关系，找到平衡点，兼顾棉花产量和棉花纤维品质的提高。

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