远缘杂交种冀棉25的选育及其育种利用

崔淑芳，钱玉源，王广恩，刘祎，张海娜，韩轩，金卫平，田海燕，李俊兰

（河北省农林科学院棉花研究所/农业部黄淮海半干旱区棉花生物学与遗传育种重点实验室，石家庄050051）

棉花在中国是1种很成功的引进作物。建国以来育成的品种多数来源于斯字棉、岱字棉等国外引进品种，遗传基础狭窄，限制了突破性品种的培育[1-6]。利用远缘杂交可实现棉属不同种间的遗传物质交流，有效拓宽种质的遗传基础，创造出具有丰富性状的新种质材料[7-10]。据统计，已获得陆地棉与19个野生棉种及其他栽培种的高代种间杂种材料，培育出1批具有不同优良性状的棉花品种，如莘棉5号、山农3号、苏长1号、川棉109、江苏棉1号、江苏棉3号、棕絮1号、中棉所17、秦远4号、秦荔 4号、秦荔 514、秦荔 534、远 345、晋棉 21、晋棉 27、豫棉 11、冀棉 13、冀棉 20、冀棉 24、冀棉 25等[1-11]。其中，冀棉25由河北省农林科学院棉花研究所利用棉属种间远缘杂交培育而成。本文总结分析了冀棉25的选育及利用其培育的品种，以期为棉花育种工作者提供有益借鉴。

1　材料与方法

1.1　材料

冀棉25及利用冀棉25培育的24个不同类型棉花品种：冀棉298、冀668、邯 4849、丰抗棉1号、冀丰 106、冀杂 3268、冀 228、冀杂 6268、冀棉 169、冀 1316、冀1516、冀杂 708、希普6、希普 3、冀H170、冀中棉 608、冀丰 4 号、冀丰 914、冀丰 1982、冀 2658、创杂棉 20、邯 8266、创优棉 168和冀丰107。

1.2　方法

将利用冀棉25培育的24个棉花品种的产量性状指标（单株铃数、铃重、衣分）、皮棉产量、枯萎病病情指数（简称枯萎病指）、黄萎病相对病情指数（简称黄萎病指）、纤维上半部平均长度、断裂比强度、马克隆值等主要性状进行分类汇总。数据来源于《河北棉花品种志》[3]和1995―2016年的河北省棉花品种区域试验汇总结果。

2　结果与分析

2.1　冀棉25的选育及其主要性状

2.1.1冀棉25的选育。配制石短5号（陆地棉）×瑟伯氏棉（野生棉）和邢台6871（陆地棉）×武安中棉（亚洲棉）2组种间杂交组合，授粉后，经GA3处理获得了三倍体种间杂种种子。翌年，嫁接于陆地棉砧木上，秋水仙碱溶液诱导染色体加倍后，获得了可育的六倍体杂种“石瑟”和“中陆”。配制复交组合[冀棉 8 号×（4086×石瑟）]×（冀 182×中陆），南繁北育，经过连续精准定向筛选，选育出冀棉25。1994―1995年参加河北省棉花品种区域试验，1995―1997年参加全国黄河流域棉花品种区域试验。1998年通过河北省农作物品种审定委员会审定[3,11]。

2.1.2冀棉25的主要性状。冀棉25[3,11]属中熟品种，生育期141 d，霜前花率88.3%，单株铃数14.1个，铃重5.5 g，衣分39.2%，抗黄萎病，是黄河流域区域试验参试品种中第1个达到黄萎病抗性水平的品种。纤维品质优良，上半部平均长度30.1 mm，断裂比强度 27.3 cN·tex－1，马克隆值 4.4。

2.2　冀棉25的利用成效

2.2.1冀棉25的育成，克服了远缘杂交障碍，拓宽了品种遗传基础。冀棉25的选育过程中，采用喷施GA3诱导成铃、秋水仙碱染色体加倍和嫁接技术，克服了陆地棉和野生棉、陆地棉和亚洲棉杂交不亲和的障碍，创制出了远缘杂交中间材料 “石瑟”和“中陆”。“石瑟”纤维品质优良、抗病性强，“中陆”衣分较高、抗逆性强。以“石瑟”和“中陆”为亲本，与陆地棉进行多次回交、复交、连续定向选择，选育出的品种冀棉25，增加了瑟伯氏棉和武安中棉的遗传基础[10-12]，显著提高了品种的抗病性、抗逆性和适应性[10-12]。

图1　冀棉25育成品种系谱

2.2.2冀棉25是重要的棉花种质资源。利用冀棉25及其选系共培育24个不同类型的棉花品种（图1，表2），是棉花育种重要的优良种质资源[1-2,13-15]。

2.2.3利用冀棉25选育出优良品种多。选育出纤维品质Ⅰ型品种1个，Ⅱ型品种4个。根据《主要农作物品种审定标准（国家级）》：Ⅰ型品种上半部平均长度≥31 mm，断裂比强度≥32 cN·tex－1，马克隆值3.7～4.2；Ⅱ型品种上半部平均长度≥29 mm，断裂比强度≥30 cN·tex－1，马克隆值 3.5～5.0），高抗枯萎病品种12个，大铃品种6个（铃重≥6.6 g），高衣分品种5个（衣分≥41.0%）（表1）。

表1　冀棉25及其育成品种的主要性状

2.3　育成品种对亲本冀棉25主要性状的改良效果

表2中亲本性状值加或减的结果为相应的品种不同的性状值，单株铃数、铃重、衣分、皮棉产量、上半部平均长度、断裂比强度的性状值越高即表示该性状越好，“＋”表示性状值提高，而且“＋”后面的数值越高对亲本相应的性状改良程度越高；而枯萎病病情指数、黄萎病病情指数指和马克隆值则相反，“－”表示性状值降低，而且“－”后面的数值越大，对亲本相应的性状改良效果越好。综合改良效果为“＋”、“－”值总和（表 2）。 从表 3可以看出，所有的育成品种对亲本冀棉25在单株铃数、铃重、皮棉产量、断裂比强度上均有改良，改良程度最大的品种分别为冀H170、冀丰1982、希普3、冀杂6268。在衣分上，除了创杂棉20、冀2658较亲本降低没有改良效果外，其他品种均有提高，提高幅度最大的品种为冀丰107。所有育成品种的枯萎病病情指数和黄萎病病情指数比亲本冀棉25均降低，说明对其均有改良，改良程度较大的品种分别为冀丰1982、创杂棉20。5个品种的上半部平均长度提高 （对亲本有改良），改良程度较大的品种为冀杂6268，3个品种与亲本相当，6个品种降低，没有改良效果。只有3个品种的马克隆值比亲本有所降低，有一定的改良效果；其它品种均提高，没有改良效果（表 2）。

表2　育成品种主要性状相对亲本冀棉25的改良效果

3　讨论

远缘杂交是拓宽品种遗传基础的重要途径，野生棉、亚洲棉等棉种具有丰富的优异基因，利用远缘杂交将不同棉种的优异基因转移到栽培陆地棉中，可有效提高栽培陆地棉的遗传多样性[16-20]。一直到20世纪90年代末，河北省培育审定的棉花品种大部分来源于国外引进品种斯字棉、岱字棉等，为了拓宽品种遗传基础、提高品种适应性等，河北省各育种单位通过尝试利用栽培陆地棉与海岛棉、野生棉等棉属不同种的远缘杂交，先后培育出冀棉6 号、冀棉 12、冀棉 13、冀棉 20、冀棉 24、冀棉 25。冀棉6号、冀棉12、冀棉13对枯、黄萎病的抗性不理想，冀棉20、冀棉24（石远321）、冀棉25高抗枯萎病、耐黄萎病被用作育种亲本培育出大量品种。其中，冀棉20、冀棉25直接用作育种亲本分别培育出20多个不同类型品种，冀棉24转育成抗虫棉sGK321后再用作育种亲本培育出20多个不同类型品种，与来源于斯字棉的冀棉1号（邢台6871）培育出的6个品种相比，远缘杂交棉品种冀棉20、冀棉25和sGK321不仅大大拓宽了棉花育种的遗传基础，而且显著提高了品种的利用效果。张建宏等利用QTL对海岛棉陆地棉种间杂交种评价分析认为相关性状位点聚合越多性状表现越好[21-23]，庞朝友等利用SSR分析方法对棉花种间杂交渐渗系评价认为海岛棉、瑟伯氏棉、亚洲棉等在栽培陆地棉的纤维品质、抗病虫、抗逆等性状改良上均发挥了较大作用，证明远缘杂交是拓宽品种遗传基础的重要途径之一，远缘杂交技术与转基因技术相结合是培育优良品种的重要手段之一[22-25]。

参考文献：

[1]黄滋康.中国棉花品种及其系谱[M].北京：中国农业出版社，2007：295-342.

[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：山东科学技术出版社，2003：466-493.

[3]崔瑞敏.河北棉花品种志[M].石家庄：河北科学技术出版社，2013：86-239.

[4]邢泽农，蒋雷，贺道华，等.陕棉抗病种质及其衍生品种的遗传多样性与群体结构研究[J].西北植物学报，2016，36(8)：1551-1559.

[5]艾尼江，朱新霞，吕军，等.我国早熟陆地棉品种遗传多样性分析[J].新疆农业科学，2015，52(3)：402-410.

[6]艾先涛，李雪源，沙红，等.南疆自育陆地棉品种遗传多样性研究[J].棉花学报，2010，22(6)：603-610.

[7]范李萍，吴鹏昊，王莉萍，等.基于遗传和表型特征的海岛棉遗传多样性分析[J].植物遗传资源学报2016，17(2)：197-208.

[8]孙君灵，周忠丽，贾银华，等.“十五”国家科技攻关棉花优异创新种质简介[J].中国棉花，2008，35(4)：11-12.

[9]梁正兰，姜茹琴，钟文南，等.棉花种间杂交技术创新及育种程序的建立[J].中国科学(C 辑)，2001，31(2)：120-124.

[10]庞朝友，杜雄明，马峙英.具有野生棉外源基因的陆地棉特异种质创造与利用进展[J].棉花学报，2005,17(3)：171-177.

[11]王志忠，王兆晓，崔瑞敏.棉花种间杂交新品种冀棉25号的选育[J].华北农学报，1999,14(增)：28-34.

[12]刘芳，宋海勃，李卫平，等.不同果枝类型长绒棉资源主要性状的分析[J].中国棉花，2008，35(3)：13-14.

[13]杜雄明，周忠丽.棉花种质资源描述规范和数据标准[M].北京：中国农业出版社，2005.

[14]郭海萍，周敬霄，肖付明，等.冀豆4号选育与创新利用[J].植物遗传资源学报，2014，15(3)：644-647.

[15]余成章，傅文泽，孙汉忠，等.泉薯218选育与创新利用[J].植物遗传资源学报，2011，12(1)：163-166.

[16]周忠丽，吴仕勇，孙君灵，等.我国现存亚洲棉的表型多样性分析[J].植物遗传资源学报，2011，12(6)：881-889.

[17]贺道华，邢宏宜，李婷婷，等.92份棉花资源遗传多样性的 SSR 分析[J].西北植物学报，2010，30(8)：1557-1564.

[18]陈光，杜雄明.我国陆地棉基础种质表型性状的遗传多样性分析[J].西北植物学报，2006，26(8)：1649-1656.

[19]陈光，杜雄明，卢东柏，等.利用SSR分子标记进行海岛棉遗传多样性研究[J].植物遗传资源学报，2005，6(2)：135-139,155.

[20]武耀廷，张天真，殷剑美.利用分子标记和形态学性状检测的陆地棉栽培品种遗传多样性[J].遗传学报，2001，28(11)：1040-1050.

[21]张建宏，郭宝生，赵贵元，等.利用棉花纤维品质相关QTL评价海陆渐渗品种品质初探[J].棉花学报，2013，25(3)：247-253.

[22]庞朝友，杜雄明，马峙英.棉花种间杂交渐渗系创新效果评价及特异种质筛选[J].科学通报，2006，51(1)：55-62.

[23]郭宝生，张建宏，刘素恩，等.棉花品种分子标记遗传多样性检测[J].华北农学报，2010，25(增)：47-49.

[24]周宝良，陈松，沈新莲，等.陆地棉高品质纤维种质基因库的拓建[J].作物学报，2003，29(4)：514-519.

[25]王娟娟，赵明，韩雨威，等.微卫星DNA标记开发技术进展及其在经济植物研究中的应用[J].生命科学研究，2016，20(3)：260-266.