转基因抗虫杂交棉产量构成因素的相关分析*

贺邓敏++叶泗洪++王俊奥++徐毅++顾海蓝++吴德祥

摘要：本文根据5个不同的品种在不同生态区的试验结果，分析表明，转基因抗虫棉的单株铃数、单铃重和衣分三个产量构成因素受到不同生态区气候条件的影响。不同的栽培方式对于皮棉产量的构成也存在一定的影响。在安徽省范围从低纬度到高纬度，各个参加试点的单株成铃数与皮棉产量的相关系数越来越大，也就是说在北方棉区，提高棉花的产量主要是从提高单株铃数，从而获得高产的转基因抗虫棉皮棉，试验还表明，单株铃数与皮棉产量的相关是线性正相关的关系，即单株铃数越多，其皮棉产量越高。合理的处理好三因素之间的优化组合和不同配比，对于提高转基因抗虫棉的皮棉产量具有积极意义。

关键词：棉花；转基因抗虫棉；育种；产量；构成因素

中图分类号：S562. 037 文献标识码：A 文章编号：2095-3143（2017）04-0007-06

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2017.04.002

0 引言

棉花是中国重要的经济作物和纺织原料，也是重要的战略物资。中国位于世界4大棉区中的第一产棉区之中，而第一产棉区产量约占世界棉花总产量的50%以上。中国是棉花生产和消费大国，在整个国民经济中，棉花产量占有非常重要的地位[1-2]。在转基因抗虫棉推广之前，棉花生产生育过程往往遭受各种虫害，特别是棉铃虫在中国的各个棉区频繁爆发，对棉花产量和品质造成了巨大的危害。加之针对棉花虫害（特别棉铃虫）的大量化学农药的使用，虽然减缓了棉铃虫对棉花产量和品质的影响[3-4]，但绿色生态和生态安全愈来愈受到化学农药的挑战，因而转基因抗虫棉的推广越来越受到学者和百姓的关注。棉花作为世界重要的经济作物，其皮棉产量往往是权衡棉花整体性状的重要指标。据研究表明，亩总铃数，单株铃数，铃重和衣分这四者之间的关系，往往是皮棉产量增加的控制因素[5-6]。尽管前人对其上四者产量构成因素研究较多，但其所用试验材料，试验地点，试验设计不相同，结论也不尽相同。多数的研究学者认为，在以增加棉花产量的设计方案中，重点应提高亩总铃数和单株铃数，同时适当的考虑铃重和衣分[7-8]。但也有学者认为应以提高铃重和衣分，作为棉花产量增加的主攻方向。随着生物科学技术的高速发展，利用生物科学技术将外源基因导入普通棉花，使之抗虫棉作为重要技术得以大力推广。因而迫切的需要研究转基因抗虫棉产量构成因素与转基因抗虫棉皮棉产量之间的关系。

本研究选取5个转基因抗虫棉品种为研究对象在安徽省不同地域进行布点试验，分别对其三个产量构成因素进行分段研究，探求构成因素（单株铃数，铃重和衣分）与棉花产量之间的动态平衡的关系，为转基因抗虫棉花的高产优质培育提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验共有5个品种转基因抗虫棉品种参试，分别是：MQ1011、MQ1012、MQ1013、MQ1014和 MQ1015。

1.2 研究方法

2015年在安徽省内共安排试点6个，包括安庆、望江、铜陵、繁昌、全椒和合肥，6个试验点全部参加汇总。试验采用随机区组排列，重复3次，小区面积20 m2，其他管理方式按照大田高产方式进行。

皮棉产量与各分段因素的相关系数r=SP/（SSX·SSY）1/2 ，其它相关统计分析方法见参考文献[9～10]。

1.3 转基因抗虫棉生育期间的气候特点及栽培管理

1.3.1 气候特点

2015年试验期间总的气候特点是：苗期偏旱，天气晴好，气温偏高，有利于棉苗早发，苗病较轻。蕾期温光充足，棉花生育进程较常年偏快、病情较轻，地膜棉伏前桃成铃较多。开花结铃前期高温干旱，影响伏桃成铃；8月上旬末强台风以及暴雨影响，造成蕾铃脱落严重，对秋桃成铃影响较大。吐絮前期低温少日照且潮湿，棉花大多倒伏和早衰，并出现二次生长；后期天气晴好，部分棉田有较多无效结铃。

1.3.2 栽培管理

在参试的6个试点内都能及时做好查苗补苗、防涝排涝和防治病害和虫害等工作，确保了栽培措施能够按照在参试地点中等以上的栽培水平实施，成功了完成了参试任务。土壤类型有马肝土、湖积泥炭土、潮土、黄白土等，土壤质地有沙性、壤性和黏性。种植密度为25995～30300 株/hm2。前茬为油菜或冬闲地。播种方式全部采用营养钵育苗移栽。

2 结果与分析

2.1 不同地点间皮棉产量与产量构成因素的相关性分析

在安徽省的6个试点分别种植参加试验的5个转基因抗虫杂交棉品种，因为处于不同的纬度地区，不同试点的外界环境是不相同的。由表1分析可知，2015年各试点内皮棉产量以望江试点和合肥试点较高，而繁昌和全椒试点较低。说明转基因抗虫棉处于不同纬度的生长环境，其皮棉产量也受到一定的影响。再者不同的品种其皮棉产量存在很大的差异。如合肥试点，品种MQ1011和品种MQ1012的皮棉产量显著地高于其它三个品种。因而在综合分析抗虫棉的皮棉产量构成因素的时候，要充分地考虑不同地区间的环境差异及不同品种间的内在差异，这些影响因素在对于抗虫棉皮棉产量的构成中都有着较大的影响。

2.1.1 不同地点间单株铃数与皮棉产量的相关性分析

从表2并结合表1可知，望江地区单株铃数34.4个，为参试点里面最高，且望江地区的皮棉产量为2004.0 kg/hm2，也是试点里面最高。从望江试点的皮棉产量与单株铃数都高于其它5个试点可以得出：造成此种高产的现象主要是因为望江地区适宜的棉花栽培环境。但是需要指出的是，望江试点的单株铃数与皮棉产量的相关系数几乎为0（r=0.008），在该区种植时，在影响皮棉产量的构成因素中，该试点参试品种的单株铃数都较高，品种间产量的差异主要是因衣分和铃重的差异。主要以提高铃重和衣分为皮棉产量的主攻方向。而在全椒试点的单株铃数平均值为24.5个，且其皮棉产量平均值为1282.8 kg/hm2，在该试点的参试的各个抗虫棉品种皮棉产量均表现较低。在表2中，全椒试点的抗虫棉单株铃数与皮棉的产量呈显著的相关性（r=0.5173），在该试点种植抗虫棉，以提高单株铃数作为抗虫棉皮棉产量的主攻方向。从表中还可以看出，其他四个试点的产量和单株铃数的相关系数分别为：安庆0.0401、繁昌0.1105、铜陵0.1908、合肥0.2609，从南向北，从低纬度到高纬度，各个参加试点的单株成铃数与皮棉產量的相关系数越来越大，也就是说在安徽省的北方棉区，提高棉花的产量主要是从提高单株铃数为主攻方向。在安徽省南方棉区，主要从提高铃重和衣分作为提高皮棉产量的主攻方向。

2.1.2 不同地点间单铃重与皮棉产量间的相关性分析

从表3可以看出，在单铃重与抗虫棉皮棉产量的相关分析中，繁昌试点的相关性（r=0.5227）较之于其他的5个试点都显著，再从表1可知，繁昌试点的皮棉产量为1426.5 kg/hm2，其皮棉产量也较低。说明单铃重偏低是其影响该试点皮棉产量的主要因素，在该地区种植抗虫棉，以提高抗虫棉的单铃重作为提升杂交抗虫棉皮棉产量的重要措施之一。

从表3还可以看出，铜陵、合肥、望江三个试点中，单铃重与抗虫杂交棉皮棉产量相关性较小，分别为：0.0013、0.0035、0.0281，从单铃重上来看，铜陵、合肥和望江3试点的参试品种的单铃重分别为：5.42 g、5.97 g和5.90 g。单铃重较其他试点表现良好，因此可以得出，在该三个试点种植抗虫棉花，应以提高衣分作为皮棉增加的主攻方向。由表3还可以看出，处于安徽北部的全椒和合肥两试点的单铃重较之其他的四个试点单铃重都偏高，究其原因是北部的昼夜温差较之南部试点更大，有利于干物质的累积增加，使得单铃重较高，在该两个试点种植抗虫棉应以增加单株铃数与衣分作为皮棉产量增加的主攻方向。

2.1.3 不同地点间衣分与皮棉产量的相关性分析

衣分对皮棉产量的影响较之单株铃数与铃重是比较稳定的。不同的年份之间差别较大，同一年份之间的差别变化较小。由表4可以看出，不同的品种变化的趋势是相同的，在6个试点内，抗虫棉的衣分与抗虫棉皮棉产量之间的关系都呈正相关的关系，其中合肥试点衣分与皮棉产量的关系显著（r=0.7783），且皮棉产量为1690.5 kg/hm2，仍有增加的潜力，在该区种植抗虫棉，应以提高抗虫棉的衣分作为提高皮棉产量的主攻方向，也就是说，选择高衣分的抗虫棉品种在该区种植，以便获得更好的抗虫棉皮棉的产量。从表4还可以看出，繁昌试点抗虫棉的衣分与皮棉产量之间的相关性较小（r=0.0009），且该试点的皮棉产量为1380.3 kg/hm2，也有增产的潜力，在该试点区域种植抗虫棉时，应以提高单株铃数和单铃重作为提高抗虫棉皮棉产量的主攻方向。其他试点抗虫棉衣分与皮棉产量的相关性分别为：0.2125、0.2573、0.3068、0.3611。均呈现出一定的正相关性，在该四个试点区域种植抗虫棉时，都可以以提高自身衣分，即选择较高的衣分抗虫棉品种，来实现抗虫棉皮棉产量的增加。

2.2 转基因抗虫棉产量与产量构成因素的动态相关分析

2.2.1 单株铃数分段模型中各因素与皮棉产量的相关性

将5个抗虫棉品种在6个试点的单株结铃数的分布情况，人为地分为4个模型，如表5所示。分析表5可知，各个分段模型中，单株铃数与皮棉产量的相关是线性正相关关系，即单株铃数越多，其皮棉产量越高。因此，可以得出，在以提高抗虫棉皮棉产量的种植过程中，可以提高单株铃数来达到抗虫棉皮棉产量增加的目的。模型Ⅰ（<29.5）的单株铃数与皮棉产量之间呈现显著的正相关关系，而衣分与皮棉产量的相关性（r=0.1125）和铃重与皮棉产量的相关性（r=0.0978）都较小，说明单株铃数在此区段模型内起着最主要的作用，改善种植方式，提高单株铃数是首要举措。模型Ⅲ（31.5～33.5）的衣分与皮棉产量和铃重与皮棉产量的相关性均达到显著水平（r=0.5426，r=0.5470），而单株铃数对皮棉产量的相关性较小（r=0.1505），在此区段模型内应以提高衣分和铃重，即选择衣分较高的品种和改善栽培管理增加铃重的方式来提高皮棉产量。模型Ⅳ（>33.5）的单株铃数为34.4个，是四个模型中的最大值，与皮棉产量的相关性（r=0.008）较小，此外，模型内铃重为5.90 g，与皮棉产量的（相关系数为0.0281）相关性较小，而模型Ⅳ内皮棉产量为2004.0 kg/hm2，处于四个模型中的最大值。在此模型内，单株铃数与单铃重都较高，应选择衣分较高的品种，采取高产栽培与管理措施，保持合理的单株铃数与单铃重。总而言之，在一定范围的单株铃数内，衣分和铃重对皮棉产量仍存在相互联系，合理地协调三因素之间的互作，对提高抗虫棉皮棉产量有着十分重要的意义。

2.2.2 单铃重分段模型中各因素与皮棉产量的相关性

将5个抗虫棉品种在6个试点的铃重分布情况人为地划分为5个模型，分析不同品种的铃重与皮棉产量的关系。由表6可知，铃重与衣分之间呈线性负相关的关系，即随着模型间铃重的增加，模型间的衣分逐渐减少。在模型Ⅳ（5.8～6.0）中的皮棉产量为1848.0 kg/hm2，高于其他四个模型，由于此模型内单株铃数为33.8个，也是最高的；尤其模型内衣分（40.62%）与皮棉产量的相关系数为0.5178，具较显著的相关性，说明在此模型内主要以提高衣分，即以选择有较高衣分的品种作为栽培品种，达到皮棉增产的目的。在模型Ⅰ（<5.4）中，铃重数为5.37 g，其铃重与皮棉产量之间呈显著的相关性；在此模型内，应以提高铃重作为皮棉产量增加的主攻方向。根据单铃重与皮棉产量分段模型的相关性可知，在保持铃重的同时注意选择衣分较高的品种，同时保证单株铃数，以达到获得高产的目的。

2.2.3 衣分分段模型中各因素与皮棉产量的相关性

将5个抗虫棉品种在6个试点中的衣分值的分布情况人为的分为4个模型（见表7）。由表7分析可知，在模型Ⅰ（<39.0%）内，其衣分和单株铃数与皮棉产量之间的相关性都表现为显著相关，且其皮棉产量为1282.8 kg/hm2，具备较高的增产潜力，而铃重与皮棉产量的相关性较弱（r=0.0320），表明该模型主要以提高衣分和单株铃数作为提高皮棉产量的主攻方向。在模型Ⅳ（>42.0%）中，单株铃数与皮棉产量之间呈显著的相关性，又可知该段模型的皮棉產量为1716.0 kg/hm2，也具备增产的潜力，表明此模型应主要以提高单株铃数作为提高皮棉产量的主攻方向。

3 结论

在对5个参试品种在6个不同纬度试点的结果研究表明，转基因抗虫棉产量构成因素的单株铃数、单铃重和衣分受到不同纬度地区气候条件的影响，不同的栽培方式对于皮棉产量构成因素也存在一定的影响。安徽省从南向北各个参加试点的单株成铃数与皮棉产量的相关系数越来越大，也就是说在安徽省的北部植棉区，提高棉花产量主要是从提高单株铃数入手；在安徽省南部植棉区，主要从提高铃重和衣分作为提高皮棉产量的主攻方向。本研究还表明，单株铃数与皮棉产量的相关是线性正相关的关系，即单株铃数越多，其皮棉产量越高。合理处理好单株铃数、单铃重和衣分三因素之间的优化组合和不同配比，对于提高转基因抗虫棉的皮棉产量具有积极意义。

在单株铃数、单铃重和衣分三个因素的分段研究中发现，皮棉产量构成往往受到多因素之间的互相影响，如品种间衣分的差异，栽培和管理措施的不同导致单株铃数的差异，因而要针对不同的差异类型，结合种植地点和方式的不同进行具体的安排和具体的分析，对产量构成因素进一步研究。

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