转基因棉花三系配合力及杂种优势分析

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(1.山东滨州职业学院，山东 滨州 256603； 2.山东农兴种业有限责任公司，山东 惠民 251706)

实践证明，利用杂种优势，是大幅度提高棉花产量、改进纤维品质和增强抗病虫能力的有效途径[1]，三系杂交棉选育是杂交棉育种的趋势，是杂交棉普及推广的希望所在[2-3]。20世纪60年代，Meyer通过陆地棉与哈克尼西棉种间杂交，首次实现了三系配套。自2004年始，我国三系杂交棉品种选育有了很大的突破，先后审定了豫杂棉1号、邯杂98-1、银棉2号、浙杂2号、邯杂429、中棉所83、中棉所99[4]、鲁杂2138[5]等品种，新疆还审定了彩色棉品种新彩棉9号[4]。但是，三系杂交棉制种过程中，存在着异化授粉，产生不育株的潜在风险。利用红叶、红花、低酚等性状标记，选育标记型杂交种，利用标记性状进行去杂，是一条有效的途径[6-11]。

本试验以自育的5份胞质不育系和4份恢复系，分析其配合力、F1代的杂种优势表现，为组合筛选提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试亲本

5份转基因棉花三系作母本，分别是14 KC 73 A、14 KC 79 A、14 XB 11 A、10-11 A、15 ZS 31 A，代号依次是A 1、A 2、…、A 5，其中A 1为红花标记不育系，A 2红叶、红花标记不育系，A 3为紧凑型不育系，A 4为红叶棉不育系。4份恢复系作父本，分别是15 HF 23、15 KC 11-1、15 KC 11-2、15 ZZ 12，代号依次是B 1、B 2、…、B 4，其中B 1为低酚标记恢复系。按NCⅡ遗传交配设计，配制组合20个，杂交方法是开花当日09：00时在母本上授父本花粉。以鲁棉研28为对照。

1.2 田间试验

试验于2017年在滨州职业学院科技示范中心进行。田间种植20个F1代及对照种。重复2次，随机区组设计，行长4 m，重复间留走道0.8 m，行距0.67 m，株距0.35 m，单行区，每小区实留苗12株，施肥等其他田间管理措施同于大田。

1.3 数据调查与处理

根据棉花生育进程依次调查全生育期、第一果枝节位、株高、果枝数、籽棉产量、 皮棉产量、衣分、铃重、单株铃数等9个性状及纤维品质5项指标(2.5%跨长、整齐度、比强度、马克隆值、伸长率)，共14个性状。纤维品质5项指标由农业部纤维品质监督检测中心测得。试验数据按小区平均，先方差分析的基础上，再进行配合力和杂种优势分析。竞争优势(CH)计算公式如下：

竞争优势(CH)=[(F1-对照值)/对照值]×100%，式中，F1、对照值均为平均值。

表1 F1代性状方差分析(均方)及亲本配合力效应

表2 F1代各性状特殊配合力效应

方差分析、相关分析及配合力分析等均按小区平均，采用固定模型，参照刘来福[12]的方法计算。

2 结果与分析

2.1 配合力分析

2.1.1 方差分析

性状方差分析结果(表1)表明，14个性状组合间差异均达显著以上水平。母本间的GCA差异14个性状均达显著以上水平，父本间除节位、株高、果枝数、整齐度、伸长率外的9个性状的GCA差异均达显著以上水平。母本×父本的SCA效应，除节位、株高、果枝数、整齐度外的10个性状达到显著以上水平。

2.1.2 亲本的GCA效应分析

母本中GCA效应差异显著的14个性状，A 1、A 3、A 4分别有9个性状的GCA效应值为正，表现较好。父本，9个性状中B 1、B 2、B 4分别有5、4、4个的GCA效应值为正，表现较优。

表3 F1代平均值和竞争优势

2.1.3 组合的SCA效应分析

14个性状中，SCA效应达到显著以上水平有10个性状。由表2可见，生育期SCA效应前5位的组合分别是：A 2×B 2>A 5×B 3>A 5×B 4>A 4×B 4>A 4×B 1；籽棉产量A 4×B 1>A 3×B 2>A 3×B 3>A 4×B 4>A 2×B 4；皮棉产量A 4×B 1>A 3×B 2>A 3×B 3>A 2×B 4>A 4×B 4；铃重A 2×B 1>A 5×B 3>A 3×B 4>A 3×B 2>A 1×B 4；单株铃数A 4×B 1>A 1×B 4>A 3×B 2>A 2×B 4>A 1×B 3，衣分A 2×B 3>A 4×B 1>A 5×B 2>A 3×B 3>A 1×B 1；2.5%跨长A 4×B 1>A 3×B 2>A 2×B 3>A 1×B 4>A 5×B 1；比强度A 3×B 3>A 4×B 1>A 5×B 2>A 1×B 4>A 4×B 4；马克隆值A 2×B 1>A 4×B 2>A 1×B 2>A 4×B 4>A 3×B 1；伸长率A 5×B 1>A 4×B 3>A 2×B 2>A 3×B 1>A 4×B 4。

从综合角度看，10个性状中，A 3×B 2、A 3×B 3、A 4×B 1等3个组合有8个性状SCA效应值均为正，A 1×B 1、A 1×B 4、A 2×B 4、A 4×B 4、A 5×B 1等组合有7个性状的SCA效应值全为正，以上8个组合的SCA效应较优。主要性状皮棉产量、2.5%跨长及比强度3个性状SCA效应值同时为正的组合4个，分别是A 2×B 4、A 3×B 2、A 3×B 3、A 4×B 1。

2.2 杂种优势分析

由表3可见，主要产量性状中，籽棉产量CH的平均值分别为-5.1%，有7个组合具有正向的竞争优势，皮棉产量CH的平均值分别为-9.9%，有7个组合具有正向的竞争优势，依次是A 4×B 1、A 3×B 2、A 5×B 1、A 1×B 1、A 5×B 4、A 3×B 1、A 3×B 3。主要品质性状中，2.5%跨长CH的平均值分别为2.1%，有16个组合具有正向的竞争优势，比强度CH的平均值分别为5.0%，有17个组合具有正向的竞争优势，马克隆值CH的平均值分别为-9.5%，20个组合均具有负向的竞争优势。2.5%跨长和比强度同时为正向竞争优势的组合14个。

3 结论与讨论

配合力分析的目的是指导组合选配。本试验涉及转基因棉花5份不育系和4份恢复系，亲本多数性状的GCA和SCA均达到显著水平以上，说明性状既受加性基因控制，又有非加性基因的效应，与前人的研究结果相似[13-15]。 A 1、A 3、A 4、B 1、B 2、B 4多数性状GCA效应为正且值高，具有较高的利用价值。将

续表3：

组合 铃数 衣分 2.5%跨长 整齐度 比强度 马克隆值 伸长率 均值CH均值CH均值CH均值CH均值CH均值CH均值CHA1×B115.70 5.02 41.15 6.33 28.6-1.0 83.3 2.6 30.7 8.9 5.1 -7.3 7.0 34.6 A1×B215.00 0.33 39.00 0.78 290.3 83.4 2.6 30.2 7.1 5.3 -4.5 7.0 33.7 A1×B318.20 21.74 37.55 -2.9729.31.4 85.1 4.7 29.1 3.2 5.0 -10.0 7.2 37.5 A1×B418.90 26.42 39.45 1.9429.351.6 85.0 4.6 30.1 6.6 5.2 -5.5 7.2 38.5 A2×B113.50 -9.70 36.55 -5.56 28.4-1.7 82.4 1.5 31.5 11.7 5.2 -5.5 5.5 5.8 A2×B213.50 -9.70 36.35 -6.0729.93.5 83.8 3.1 31.5 11.7 4.6 -16.4 6.2 18.3 A2×B312.90 -13.71 36.55 -5.5630.054.0 84.4 3.9 29.8 5.5 4.9 -11.8 5.9 12.5 A2×B415.30 2.34 36.30 -6.2029.83.1 85.0 4.7 30.3 7.4 5.1 -7.3 5.9 12.5 A3×B1 18.20 21.74 38.35 -0.9029.752.9 82.1 1.0 29.3 3.9 4.9 -10.9 6.0 15.4 A3×B218.00 20.40 39.40 1.8131.48.7 83.0 2.2 30.7 8.9 4.6 -16.4 5.6 7.7 A3×B317.50 17.06 38.20 -1.2930.65.9 83.5 2.8 30.1 6.6 4.8 -12.7 6.0 14.4 A3×B414.25 -4.68 38.50 -0.5229.853.3 82.8 2.0 28.7 1.8 5.1 -8.2 6.1 16.3 A4×B124.60 64.55 33.15 -14.34290.3 83.0 2.2 30.2 7.1 4.6 -16.4 6.5 25.0 A4×B2 14.70 -1.67 31.15 -19.5128.90.0 82.8 1.9 28.8 2.1 5.2 -6.4 7.4 41.3 A4×B3 14.50 -3.01 27.70 -28.4228.8-0.3 82.7 1.8 26.5 -6.2 5.0 -9.1 7.8 50.0 A4×B4 17.00 13.71 30.75 -20.5428.5-1.4 83.7 3.0 27.9 -1.1 5.4 -2.7 7.5 44.2 A5×B111.70 -21.74 40.20 3.8829.62.4 85.1 4.8 29.8 5.7 5.0 -9.1 7.1 36.5 A5×B211.50 -23.08 40.40 4.3930.154.3 83.8 3.1 31.2 10.6 5.0 -10.0 7.0 34.6 A5×B312.60 -15.72 36.75 -5.0429.351.6 84.7 4.2 28.3 0.2 5.0 -10.0 6.9 32.7A5×B4 11.45 -23.41 37.90 -2.0729.93.5 83.5 2.8 28.0 -0.7 4.9 -10.9 6.5 25.0 平均值15.53.336.8-5.029.52.1 83.6 3.0 29.6 5.0 5.0 -9.5 6.6 26.8 ck平均值14.95 0.00 38.70 0.0028.50.081.20.028.20.05.50.05.20.0

SCA和竞争优势结合分析，A 4×B 1、A 2×B 2、A 3×B 3等3个组合在皮棉产量、2.5%跨长和比强度3个性状上，SCA效应值为正，又有正向的竞争优势，应是值得考察的重点组合。

棉花不育系利用的目的是在省工的前提下，选育高产优质的杂交组合。本试验表明，利用三系不育系配制组合，主要产量性状和品质性状具有较高的杂种优势，皮棉产量竞争优势达到10%以上的组合6个，主要品质性状2.5%跨长和比强度达到双30的组合3个，同时增产又优质的组合2个。主要品质性状2.5%跨长和比强度多数组合出现正向的竞争优势，马克隆值均出现负向的竞争优势，在目前普遍存在马克隆值偏高的现象下，为高产优质三系杂交棉选育提供了基础。