石河子棉花品种评价和种质资源分析*

刘文豪，邵丽萍，余渝，王旭文，田琴，宁新柱，赵福相，孔宪辉*

（1.新疆农垦科学院棉花研究所/农业农村部西北内陆区棉花生物学与遗传育种重点实验室，新疆 石河子 832000；2.石河子市种子管理站）

种质资源的遗传多样性是品种改良和选育的基础，而表型性状多样性是种质资源多样性的重要组成部分[1]。植物表型性状的多样性是种质资源遗传变异的外在直观表现，是受环境及基因型综合作用的生物学特性，也是研究植物遗传多样性及衡量物种多样性的重要指标和内容，对了解进化和遗传变异特征有重要研究意义。对不同表型性状间的相互关系及其遗传多样性进行评价分析，有助于提高种质的利用率。

棉花各表型性状之间存在着正/负相关关系，通过科学方法界定棉花表型性状之间的相关性，可为优质棉花育种提供理论参考。本研究以25个石河子地区早熟棉花品种为试验材料，通过对其7个表型性状指标进行数量分析，基于表型性状数据对各种质资源进行遗传多样性分析、相关性分析、灰色关联度分析和聚类分析，明确供试材料表型变异的丰富程度及不同种质间的遗传关系，解析与棉花产量关系密切的主要表型特征。以期获得具有优异特征的棉花品种数据，为石河子棉区种质资源的遗传改良和新品种选育提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试早熟棉花种质25个，分别为K20 -061、K20 -062、K20 -063、K20 -064、K20 -065、K20 -066、K20 -067、K20 -068、K20 -069、K20 -070、K20 -071、K20 -072、K20 -073、K20 -074、K20 -075、K20 -076、K20 -077、K20 -078、K20 -079、K20 -080、K20 -081、K20 -082、K20 -083、K20 -084和K20 -085，保存于石河子市新疆农垦科学院棉花研究所。

1.2 试验设计

于2021年4～10月在石河子市新疆农垦科学院棉花研究所棉花品种展示资源圃内开展试验，随机区组设计，设3个重复，小区面积4 m2，常规大田管理。

1.3 调查方法

对供试的25个早熟陆地棉品种的主要性状进行观察并测量记录，每个重复随机选取5株，定点记录株高、始节高、始节位、果枝数、铃数等表型性状，取调查数据平均值作为最终数据。

1.4 数据处理

应用Microsoft Excel 2013软件进行数据统计，DPS v7.05软件进行数据分析处理。进行灰色关联分析时，输入母序列个数1，数据转换方式选择标准化，分辨系数取0.1。聚类方法为系统聚类的最长距离法，以欧氏距离绘制聚类图。

2 结果与分析

2.1 供试棉花品种7个表型性状的变异分析

由表1 可知，25 个棉花品种的株高在53.5～71.5 cm，平均株高63.2 cm；始节高在17.7～27.2 cm，平均始节高23.6 cm；始节位在5.3～6.7节，平均始节位5.9节；果枝数在7.3～8.9台，平均果枝数7.9台；铃数在4.9～7.5个，平均铃数6.2个；单铃重在5.1～6.7 g，平均单铃重5.6 g；小区产量2.3～3.1 kg，平均小区产量2.7 kg。比较各表型性状的变异系数发现，铃数的变异系数最大，为11.3%。果枝数的变异系数最小，为3.8%，表明25个棉花品种间果枝数性状差异不大。

表1 供试棉花品种的7个表型性状变异分析

2.2 供试棉花品种7个表型性状间的相关性分析

通过测定棉花品种表型性状指标，计算各个指标的平均值，对其进行相关性分析。由表2可知，株高与果枝数之间呈极显著正相关，与产量之间呈显著正相关，与铃数呈正相关。果枝数与铃数呈显著正相关，铃数与产量呈正相关。始节位与果枝数呈负相关，与铃数呈负相关。

表2 供试棉花品种7个表型性状间的相关性

2.3 供试棉花品种产量与表型性状间的灰色关联度分析

从表3得知，小区产量与主要表型性状的关联度顺序为果枝数＞铃数＞株高＞始节位＞始节高＞单铃重。从分析结果来看，棉花主要表型性状与产量之间的关联度，第一位是果枝数，其次是铃数、株高、始节位和始节高，而单铃重与产量的关联度相对较低。

表3 棉花产量与主要表型性状的关联度

2.4 供试棉花品种表型性状聚类分析

不同品种间欧氏遗传距离变幅为0.583 1～19.047 3。其中遗传距离最大的2个品种是K20-061和K20-071，遗传距离为19.047 3。欧氏遗传距离最小的2个品种是K20-077和K20-078，遗传距离为0.583 1。遗传距离的大小可能是由于不同品种间遗传基础的差异造成的。由图1得知，欧氏距离为15.24，这25个棉花品种可以分为2类。类型1包括K20-061、K20-062和K20-085等19个材料，它们具有株高较高，始节高的高度较大，始节位较低，果枝数较多的特点。类型2包括K20-071、K20-077、K20-078、K20-072、K20-083、K20-084等6个品种，它们具有株高较矮，铃数较少，单铃重较重的特点。

图1 供试棉花品种表型性状聚类分析

3 讨论与结论

棉花种质资源是选育高产优质棉花新品种的物质基础，研究鉴定各种质资源的表型性状特点，可以为精准棉花育种提供理论参考。本试验通过对25份棉花品种的多元化系统分析，结果表明变异系数范围为3.8%～11.3%，铃数的变异系数最大，始节高和株高等变异系数次之，而果枝数的变异系数最小。变异系数对衡量作物遗传多样性及多变环境下的遗传稳定性具有重要作用。变异系数大表明这些性状受到遗传基因和环境因素的多重影响，具有较大的品种改良空间。变异系数较小表明遗传基因对其影响较大，短期选择难以获得目标性状，建议早期多代加强选择。主成分分析得知，株高与产量之间呈显著正相关，铃数与产量呈正相关。在育种后代选择时，可注重选择株高较高和铃数较多的个体，有助于选出高产优良品种。灰色关联度分析与主成分分析的结果基本一致，株高、铃数和果枝数与产量的关联度最大。棉花产量性状是由多因素控制的复杂数量性状，其形成既受品种遗传特性的控制，也受栽培技术和环境条件等因素的影响。聚类分析表明这些棉花种质资源亲缘关系较近，遗传基础比较狭窄，今后还要加强优质资源的引进和新种质资源的创制来拓展其遗传背景。综上所述，本研究利用25份棉花品种对其7个表型性状指标进行变异性、相关性、灰色关联度和聚类分析，对分析结果进行种质资源的综合评价，为今后的棉花育种工作提供了理论参考。