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摘要：以泗棉3号转Bt基因常规抗虫棉选系鲁55系为父本、短季棉鲁458系为母本杂交并选育出转基因短季抗虫棉新品种鲁棉研19号，实现了抗虫性与早熟性的良好结合，且育成品种的早熟性、衣分、株高等主要农艺和经济性状超高亲。本文就该品种的选育过程和其性状超亲现象作了简要分析。
关键词：鲁棉研19号；选育；超亲性状；分析
中图分类号：S562.034 文献标识号：A 文章编号：1001－4942(2011)02－0018－03
抗虫短季棉新品种鲁棉研19号先后通过河南、山东省和全国审定，被选为国家黄河流域夏棉、特早熟棉和山东省夏棉区域试验的对照品种，是近期我国抗虫短季棉的代表性品种。该品种是以具有我国自主知识产权的泗棉3号转Bt基因常规抗虫棉(春棉)选系鲁55系为父本、短季棉(又称夏棉)选系鲁458为母本一次杂交选育而成，早熟性、衣分、株高等主要农艺和经济性状超高亲。本文拟就该品种的选育过程和其性状超亲现象作一简要分析，以期为短季棉育种提供借鉴。
1 鲁棉研19号选育
鲁棉研19号母本为本课题组选育的短季棉鲁458系。该系是以中棉所10号为母本，与本课题组选育的短季棉品系鲁4079系为父本杂交，以5.16 C/kg Co－γ射线辐照处理F1代种子，后经连续多代选择鉴定，于1989年育成鲁7369系，又经连续多代系统选择，1995年育成了综合性状优良的鲁458系。
父本鲁55系为转基因常规抗虫棉(春棉)选系，由本课题组从泗棉3号转Bt基因抗虫棉C-K-12初始系基础上系选育成。
1995年冬在海南以鲁458系为母本、鲁55系为父本杂交；1996年在临清夏播种植F1选种圃(编号411)，冬季南繁加代，选优株混收；1997年临清春播种植F3选种圃，从中决选7个早熟抗虫优株；1998年5月30日夏播，进行株行比较试验，第997株行(411－3)表现早熟性超早亲鲁458系，丰产性好，综合性状优良，但单株间仍有一定差异，便将其作为重点材料，从中大量选早熟抗虫优株，冬季海南继续进行株行比较试验，结果第890等株行表现突出当选，1999～2000年连续两年进行品系比较试验，均以890系早熟性、丰产性和抗棉铃虫性表现最为突出。在进行品比试验的同时，进一步选择、提纯扩繁，于2000～2003年先后推荐参加河南、山东省和全国黄河流域夏棉区试，2003年通过河南省审定，2005年同时通过国家和山东省审定。
2 结果与分析
2.1 鲁棉研19号生育进程
鲁棉研19号同其双亲各年度的生育进程(山东临清)见表1。同其双亲一样，鲁棉研19号生育进程年际间亦有一定差异，同为5月29日播种，吐絮期最早的年份是2005年，9月2日吐絮，最迟的是2004年，为9月19日，相差17d。8年全生育期平均105.3d，比同为短季棉的母本鲁458短1.2d，比父本鲁55则短21.7d，表现出超早亲的特性。进一步分析各品种的生育进程发现，鲁棉研19号前期生长发育快，播种一开花持续时间最短，为53.9d，分别比鲁55和鲁458短22.0d和3.4d。相对于播种一开花，尽管三品种开花一吐絮持续时间相差不是很大，但却以鲁棉研19号相对较长，为51.4d，分别比父、母本长0.3d和1.3d。由此可见，鲁棉研19号全生育期短，主要是由于开花前生长发育进程快、播种至开花持续时间短所致。
2.2 主要农艺和经济性状
2.2.1 株高、果枝数、株铃数 株高以鲁棉研19号最低，为68.3cm，分别比鲁55和鲁458低8.9cm和12.0 cm；果枝数10.2个，与母本鲁458相当，但少于父本鲁55；株铃数11.1个，比母本多2.6个，但低于父本(表2)。
2.2.2 衣分、铃重、子指 鲁棉研19号衣分42.1％，较父、母本分别高4.6、3.2个百分点，同样表现出超亲特性；单铃重5.1g，与母本相同。低于父本；子指较父、母本均低0.3 g。
2.2.3 纤维品质 鲁棉研19号纤维品质主要指标——上半部平均长度(Len.)、比强度(Str.)和麦克隆值(Mic.)分别为27.1 mm、31.1 eN/tex和5.0，除上半部平均长度低于双亲外，比强度和麦克隆值都高于双亲，表现出短、粗、强的特点。
2.3 区试产量表现
在河南省夏棉区试中，鲁棉研19号全生育期104.9 d，较对照中棉所27短1.5 d；在山东省和国家黄河流域夏棉区试中，全生育期分别较对照中棉所30短2d和1d(表3)，均是同组试验全生育期最短、霜前花率最高的一个。在产量构成方面，鲁棉研19号株铃数、衣分均高于对照，但铃重低于对照。霜前皮棉产量比对照中棉所27增产13.5％，比中棉所30增产20.3％～27.2％(表4)。高抗枯萎病，耐黄萎病，高抗棉铃虫。其他主要农艺和经济性状，如株高、果枝数、纤维品质等的表现，大致与在临清的试验结果相吻合。
3 结论与讨论
3.1 棉花同其他主要农作物一样，其主要农艺和经济性状多为数量性状，受多基因控制。通过有性杂交聚合双亲优良性状，迄今仍是棉花育种最常用和最有效的方法。如何将更多个优良性状聚合到一起，一直是育种家们孜孜追求的目标。在转基因抗虫棉育种之初，可供利用的转基因抗虫短季棉种质匮乏。以不抗虫的短季棉品系鲁458为母本，与转Bt基因常规抗虫棉鲁55系为父本，经一次杂交，连续选择，育成了短季抗虫棉鲁棉研19号，将父本的抗虫性与母本的早熟性很好地结合到了一起，而且生育期、株高、衣分等性状具有超高亲特性，是短季棉育种的突破性进展。其遗传机理还有待于进一步研究。笔者认为至少有两方面的因素发挥了重要作用，一是父母本性状差异大：一个为春棉，另一个为夏棉，一个为转基因，另一个为非转基因，母本的选育还经过辐照处理。这样其父母本具有广泛的遗传背景，为优良基因的分离重组奠定了遗传基础；二是在对杂交后代的处理上，对分离世代采用了春、夏播交替种植的方法，结果表明，这使分离、重组的超早亲基因型在不同条件下得以充分显现，从而被选择保留下来。
3.2 早熟性是短季棉品种的关键性状，但早熟与产量间存在着显著的负相关关系。本研究育成的鲁棉研19号全生育期不仅短于早亲，在各级区试中平均亦比对照短1～2 d，而霜前皮棉产量平均较对照增产13.5％～27.2％，丰产性突出，从而打破了早熟与产量间的负相关关系，实现了短季棉早熟性与丰产性的同步改良。鲁棉研19号的早熟性超亲特性基于其播种～开花持续时间短，而铃期(开花一吐絮)却较长，这有利于光合产物的积累，奠定了其早熟、高产的生物学特性。
3.3 20世纪90年代以前，常规棉品种产量性状的改良，国内外多是通过保持中等铃重、重在提高衣分和单位面积铃数来实现的；而本世纪初，以鲁棉研21号等为突出代表的转基因常规抗虫棉品种的育成，通过提高铃重、优化产量构成要素间的关系，使产量水平上了一个新的台阶。而对短季棉品种而言，衣分尚未达到同期常规棉品种的水平，仍有一定的改良空间。鲁棉研19号在提高早熟性的前提下，产量水平的提高，就是通过提高衣分和结铃性来实现的。
参考文献：
[1]李汝忠，王宗文，王景会，等，特早熟抗虫短季棉——鲁棉研19号[J]，中国棉花，2004，31(4)：17－18
[2]中国农业科学院棉花研究所，中国棉花遗传育种学[M]，济南：山东科技出版社，2003,219－245
[3]喻树迅，张存信，中国短季棉概论[M]，北京：中国农业出版社,2003，19－27
[4]孔繁玲，姜保功，张群远，等，建国以来我国黄淮棉区棉花品种的遗传改良，I.产量及产量组分性状的改良[J]，作物学报，2003，29(2)：148－156
[5]李汝忠，赵逢涛，王宗文，等，鲁棉研21号高产稳产的生物学特性研究[J]，棉花学报，2009。21(3)：230－235
关键词：鲁棉研19号；选育；超亲性状；分析
中图分类号：S562.034 文献标识号：A 文章编号：1001－4942(2011)02－0018－03
抗虫短季棉新品种鲁棉研19号先后通过河南、山东省和全国审定，被选为国家黄河流域夏棉、特早熟棉和山东省夏棉区域试验的对照品种，是近期我国抗虫短季棉的代表性品种。该品种是以具有我国自主知识产权的泗棉3号转Bt基因常规抗虫棉(春棉)选系鲁55系为父本、短季棉(又称夏棉)选系鲁458为母本一次杂交选育而成，早熟性、衣分、株高等主要农艺和经济性状超高亲。本文拟就该品种的选育过程和其性状超亲现象作一简要分析，以期为短季棉育种提供借鉴。
1 鲁棉研19号选育
鲁棉研19号母本为本课题组选育的短季棉鲁458系。该系是以中棉所10号为母本，与本课题组选育的短季棉品系鲁4079系为父本杂交，以5.16 C/kg Co－γ射线辐照处理F1代种子，后经连续多代选择鉴定，于1989年育成鲁7369系，又经连续多代系统选择，1995年育成了综合性状优良的鲁458系。
父本鲁55系为转基因常规抗虫棉(春棉)选系，由本课题组从泗棉3号转Bt基因抗虫棉C-K-12初始系基础上系选育成。
1995年冬在海南以鲁458系为母本、鲁55系为父本杂交；1996年在临清夏播种植F1选种圃(编号411)，冬季南繁加代，选优株混收；1997年临清春播种植F3选种圃，从中决选7个早熟抗虫优株；1998年5月30日夏播，进行株行比较试验，第997株行(411－3)表现早熟性超早亲鲁458系，丰产性好，综合性状优良，但单株间仍有一定差异，便将其作为重点材料，从中大量选早熟抗虫优株，冬季海南继续进行株行比较试验，结果第890等株行表现突出当选，1999～2000年连续两年进行品系比较试验，均以890系早熟性、丰产性和抗棉铃虫性表现最为突出。在进行品比试验的同时，进一步选择、提纯扩繁，于2000～2003年先后推荐参加河南、山东省和全国黄河流域夏棉区试，2003年通过河南省审定，2005年同时通过国家和山东省审定。
2 结果与分析
2.1 鲁棉研19号生育进程
鲁棉研19号同其双亲各年度的生育进程(山东临清)见表1。同其双亲一样，鲁棉研19号生育进程年际间亦有一定差异，同为5月29日播种，吐絮期最早的年份是2005年，9月2日吐絮，最迟的是2004年，为9月19日，相差17d。8年全生育期平均105.3d，比同为短季棉的母本鲁458短1.2d，比父本鲁55则短21.7d，表现出超早亲的特性。进一步分析各品种的生育进程发现，鲁棉研19号前期生长发育快，播种一开花持续时间最短，为53.9d，分别比鲁55和鲁458短22.0d和3.4d。相对于播种一开花，尽管三品种开花一吐絮持续时间相差不是很大，但却以鲁棉研19号相对较长，为51.4d，分别比父、母本长0.3d和1.3d。由此可见，鲁棉研19号全生育期短，主要是由于开花前生长发育进程快、播种至开花持续时间短所致。
2.2 主要农艺和经济性状
2.2.1 株高、果枝数、株铃数 株高以鲁棉研19号最低，为68.3cm，分别比鲁55和鲁458低8.9cm和12.0 cm；果枝数10.2个，与母本鲁458相当，但少于父本鲁55；株铃数11.1个，比母本多2.6个，但低于父本(表2)。
2.2.2 衣分、铃重、子指 鲁棉研19号衣分42.1％，较父、母本分别高4.6、3.2个百分点，同样表现出超亲特性；单铃重5.1g，与母本相同。低于父本；子指较父、母本均低0.3 g。
2.2.3 纤维品质 鲁棉研19号纤维品质主要指标——上半部平均长度(Len.)、比强度(Str.)和麦克隆值(Mic.)分别为27.1 mm、31.1 eN/tex和5.0，除上半部平均长度低于双亲外，比强度和麦克隆值都高于双亲，表现出短、粗、强的特点。
2.3 区试产量表现
在河南省夏棉区试中，鲁棉研19号全生育期104.9 d，较对照中棉所27短1.5 d；在山东省和国家黄河流域夏棉区试中，全生育期分别较对照中棉所30短2d和1d(表3)，均是同组试验全生育期最短、霜前花率最高的一个。在产量构成方面，鲁棉研19号株铃数、衣分均高于对照，但铃重低于对照。霜前皮棉产量比对照中棉所27增产13.5％，比中棉所30增产20.3％～27.2％(表4)。高抗枯萎病，耐黄萎病，高抗棉铃虫。其他主要农艺和经济性状，如株高、果枝数、纤维品质等的表现，大致与在临清的试验结果相吻合。
3 结论与讨论
3.1 棉花同其他主要农作物一样，其主要农艺和经济性状多为数量性状，受多基因控制。通过有性杂交聚合双亲优良性状，迄今仍是棉花育种最常用和最有效的方法。如何将更多个优良性状聚合到一起，一直是育种家们孜孜追求的目标。在转基因抗虫棉育种之初，可供利用的转基因抗虫短季棉种质匮乏。以不抗虫的短季棉品系鲁458为母本，与转Bt基因常规抗虫棉鲁55系为父本，经一次杂交，连续选择，育成了短季抗虫棉鲁棉研19号，将父本的抗虫性与母本的早熟性很好地结合到了一起，而且生育期、株高、衣分等性状具有超高亲特性，是短季棉育种的突破性进展。其遗传机理还有待于进一步研究。笔者认为至少有两方面的因素发挥了重要作用，一是父母本性状差异大：一个为春棉，另一个为夏棉，一个为转基因，另一个为非转基因，母本的选育还经过辐照处理。这样其父母本具有广泛的遗传背景，为优良基因的分离重组奠定了遗传基础；二是在对杂交后代的处理上，对分离世代采用了春、夏播交替种植的方法，结果表明，这使分离、重组的超早亲基因型在不同条件下得以充分显现，从而被选择保留下来。
3.2 早熟性是短季棉品种的关键性状，但早熟与产量间存在着显著的负相关关系。本研究育成的鲁棉研19号全生育期不仅短于早亲，在各级区试中平均亦比对照短1～2 d，而霜前皮棉产量平均较对照增产13.5％～27.2％，丰产性突出，从而打破了早熟与产量间的负相关关系，实现了短季棉早熟性与丰产性的同步改良。鲁棉研19号的早熟性超亲特性基于其播种～开花持续时间短，而铃期(开花一吐絮)却较长，这有利于光合产物的积累，奠定了其早熟、高产的生物学特性。
3.3 20世纪90年代以前，常规棉品种产量性状的改良，国内外多是通过保持中等铃重、重在提高衣分和单位面积铃数来实现的；而本世纪初，以鲁棉研21号等为突出代表的转基因常规抗虫棉品种的育成，通过提高铃重、优化产量构成要素间的关系，使产量水平上了一个新的台阶。而对短季棉品种而言，衣分尚未达到同期常规棉品种的水平，仍有一定的改良空间。鲁棉研19号在提高早熟性的前提下，产量水平的提高，就是通过提高衣分和结铃性来实现的。
参考文献：
[1]李汝忠，王宗文，王景会，等，特早熟抗虫短季棉——鲁棉研19号[J]，中国棉花，2004，31(4)：17－18
[2]中国农业科学院棉花研究所，中国棉花遗传育种学[M]，济南：山东科技出版社，2003,219－245
[3]喻树迅，张存信，中国短季棉概论[M]，北京：中国农业出版社,2003，19－27
[4]孔繁玲，姜保功，张群远，等，建国以来我国黄淮棉区棉花品种的遗传改良，I.产量及产量组分性状的改良[J]，作物学报，2003，29(2)：148－156
[5]李汝忠，赵逢涛，王宗文，等，鲁棉研21号高产稳产的生物学特性研究[J]，棉花学报，2009。21(3)：230－235