全 文 ：不同抗虫遗传背景对棉花经济性状的影响
吴征彬 王又山 刘艳霞 孟艳艳
(华中农业大学植物科技学院,武汉 430070)
摘 要: 为培育高产、优质、抗病虫的棉花新品种, 本实验以一组转基因抗虫棉为材料, 对不同类型抗虫棉的
经济性状,农艺性状, 早熟性,抗红铃虫和抗黄萎病进行了研究。结果表明,转 (B t+ CpT I )基因抗虫杂交棉新组合
667 表现为高产, 纤维品质优良,高抗红铃虫、耐黄萎病, 综合性状好。在参试材料中,双价抗虫棉优于单价( Bt)抗
虫棉;杂交抗虫棉优于常规抗虫棉。利用外源抗虫基因转导的棉花新材料为杂交亲本, 可以培育出丰产优质的高
抗虫的棉花新品种。
关键词: 转基因棉 抗虫棉 新品种 经济性状
Effects of the Insec-t Resistance of Cotton variety with Different
Genetic Backgrounds on the Development of Economic Characters
Wu Zhengbin Wang Youshan Liu Yanx ia Meng Yanyan
( col le ge of P lant S cience and T echnolog y , H uaz hong A g ri cul tu ral Univ ersi ty , Wuhan 430070)
Abstract: To breed a new cotton variet y w ith high y ield, superio r quality , diseases and insects resistances, a
gr oup o f co tton var ieties and hybrid with different backgr ounds o f tr ansgenic insect r esistance w ere analyzed for their
economic and ag ronomic character s, ear ly maturity, pink bollw orm and Fer ticillium w ilt resistibility. The results
show ed that a new hybrid 667 w ith the backg round o f insect r esist ant t ransgenes ( Bt+ Cp T I ) expressed good per-
fo rmances in comprehensive characterist ics, such as high y ield, fine fiber qualit y, high r esistance to pink bollw orm
and tolerance t o Ver ticillium wilt etc. In all the exper imental materials, the varieties w ith double r esist ant genes
were better than those w ith univ alent- gene, and the hybr id was bet ter than convent ional v ariet ies in t heir insect re-
sistibilit y. It is concluded that t aking t he insect- r esistant var ieties of transgenic co tton as parents could br eed out
new var ieties w ith high y ield, ex cellent fiber qualit y and str ong insect resistibility .
Key words: T ransgenic cott on Insect- resistance New var iety Economic char act er
虫害是影响棉花高产稳产的重要因素之一,防治棉花虫害最有效的措施是种植抗虫棉花新品种。美国
利用生物技术合成苏云金芽孢杆菌杀虫基因( Bacil lus thuring iensis , 简称 Bt)并导入棉花获得转基因抗虫
棉植株,因其抗虫性能够稳定遗传,进而培育出转基因抗虫棉花新品种, 使美国成为第一个拥有转基因抗虫
棉的国家[ 1~ 3] 。我国谢道昕、郭三堆等将 Bt 和B t+ CpT I (豇豆胰蛋白酶抑制剂 conp ea t ry p sin inhibi tor ,
Cp TI )杀虫基因导入棉花并成功应用于棉花育种, 陆续培育出一批国产转基因抗虫棉新品种,使我国成为第
二个自主成功研制转基因抗虫棉的国家,我国抗虫育种研究己处于国际领先水平[ 4~ 5]。
为了充分利用转基因抗虫种质资源,研究单价( B t)抗虫棉与双价抗虫棉( Bt+ CpT I )在棉花育种中的利
用价值,比较常规抗虫棉与杂交抗虫棉在产量、纤维品质、抗病性和抗虫性等重要性状方面的差异,为棉花抗
虫育种提供理论依据,我们对一组抗虫棉新材料的经济性状和抗病抗虫性进行了全面鉴定,现将试验结果报
收稿日期: 2004-11-18
基金项目:国家农业科技成果转化( 02EFN217101270)、农业部发展棉花专项资金( 200013)和/ 8630等项目研究的部分内容。
作者简介:吴征彬,男, 1956年生,湖北麻城市人,副教授。从事棉花遗传育种研究,己发表相关研究论文 110 多篇,育成了华棉 101和华
抗棉 1号等棉花新品种, 4次获国家和省部级科学技术进步奖奖励。
生物技术通报
# 研究报告# BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2005年第 2期
道如下:
1 材料与方法
1. 1 供试材料
本试验共有 4个新材料参加试验,从遗传背景看, 其材料的杂交亲本中有 Bt单价抗虫棉、Bt+ Cp TI 双
价抗虫棉和Bt 与B t+ Cp TI 杂交后选育的抗虫新品系;从品种类型分有常规转基因抗虫棉和杂交转基因抗
虫棉。供试材料及来源见表 1。
1. 2 试验设计
试验于 2003年在华中农业大学棉花育种试验田进行, 全试验由大田比较试验、人工黄萎病圃抗病鉴定
和网室接虫抗红铃虫鉴定 3部分组成。
1. 2. 1 田间比较试验 试验采用随机区组设计, 重复 4次, 4行区,小区长 5m,宽 3. 2m,面积 16m2 , 以湖北
省主要推广品种华抗棉 1号为对照。本试验除在播种前用 50%多菌灵粉剂拌土搓种防治棉花苗期病害和
在营养钵苗床撒播呋喃丹防治地老虎外不再防治害虫,田间一直保持较重的病虫害压力,以检验各供试材料
的抗病虫性和抗逆性。将皮棉产量和纤维品质的优劣作为判断各类抗虫材料利用价值的重要依据之一。棉
花采用营养钵育苗移栽, 4月 8日播种, 4月 27日移栽。棉田肥力中等,排水灌水方便。除减少化学治虫外,
其它棉田管理措施与一般大田棉花生产基本相同。
表 1 试验材料及其来源
材 料 类 型 亲 本 特 性
0203 常规转基因抗虫棉 Bt 抗虫棉 @ Bt+ Cp TI 抗虫棉 单价( B t) + 双价抗虫棉( Bt+ Cp-
T I )
2005 常规转基因抗虫棉 常规棉 @ Bt 抗虫棉 单价( B t)抗虫棉
2010 常规转基因抗虫棉 常规棉 @ Bt+ Cp TI 抗虫棉 双价( B t+ Cp T I)抗虫棉
华抗棉 1号 常规高产优质抗病棉, 推广品种
( CK)
常规棉 @ 常规棉 常规棉,对照品种
667( F1) 杂交转基因抗虫棉 Bt+ Cp T I 抗虫棉 @ 常规棉 双价( B t+ Cp T I)抗虫棉
1. 2. 2 人工病圃抗黄萎病鉴定 试验采用随机区组设计,重复 3次,单行区, 小区长 5m,以冀棉 11 为感病
对照。棉花采用营养钵育苗移栽, 4月 13日播种, 5月 24日移栽。病圃管理除创造条件保证感病对照冀棉
11发病指数保持在 50%左右外,其他措施与田间试验相同。
1. 2. 3 网室接虫及抗红铃虫鉴定 试验采用随机区组设计,重复 3次,单行区,行长 5米,以鄂棉 18为感虫
对照。棉花采用营养钵育苗移栽, 4月 13日播种, 5月 25日移栽。罩网时间为 7月 27 日, 揭网时间为 9月
31日,罩网历时约 2个月。接虫时间为 8月 1日,接虫密度为每平方米( m2 )网室接 1头红铃虫成虫, 其中雌
雄成虫各占一半,虫源来自采摘的大田第一代红铃虫危害的虫花,经过室内化蛹羽化而得。网室管理除仅在
罩网前进行 1次化学治虫,彻底消除棉株上的各类害虫,罩网后不再进行任何病虫防治外, 其它棉田管理措
施与田间试验基本相同。
1. 3 检测项目与统计分析
1. 3. 1 田间比较试验 比较各材料的产量性状, 包括:皮棉、子棉和霜前子棉产量; 衣分、单铃重、单株成铃
数和子指、衣指等指标,对以上各指标作方差分析和差异显著性测验。
从各小区分别采摘考种花,轧花混匀后按材料分别取样送农业部棉花品质监督检测中心检验纤维品质,
检验的主要指标有: 2. 5%跨距长度、纤维整齐度、比强度、马克隆值和纤维伸长率。
1. 3. 2 抗黄萎病鉴定 分 2个时期进行病情考查。第一次考查在黄萎病发病高峰期,即分别于 7月 14日、
21日、28日和 8月 11日共四次对全部棉株作病情考察;第二次在拔棉秆时( 11月 29日)对全部棉株作剖秆
332005年第 2期 吴征彬等: 不同抗虫遗传背景对棉花经济性状的影响
考查。
根据调查资料, 分别求出各材料的病情指数和相对抗病指数; 以相对抗性指数为抗病鉴定指标, 根据抗
病分级标准,对各供试材料的抗黄萎病性进行分级。
1. 3. 3 抗红铃虫鉴定 在棉花收花后,将历次所收子棉混合,按小区分别轧花,将种子进行硫酸脱绒,晒干,
从每小区中分 3次随机抽取子样考查种子虫害率,每次抽样 500粒, 以 3次样本的平均子害率代表小区的子
害率,以 3个重复的平均子害率代表材料的子害率,以各参试材料的平均种子虫害率为抗红铃虫鉴定指标,
比较各参试材料对红铃虫的抗性差异。
2 结果与分析
2. 1 产量试验结果
皮棉产量 4个试验材料中,以抗虫杂交棉 667的皮棉产量最高, 为 3. 130kg/区,比 CK华抗棉 1号增
产 21. 9%;但另外 3个品种的皮棉产量均低于 CK,其中 0203和 2010比 667减产显著, 2005比 667减产极
显著。
子棉产量 子棉产量仍以 667最高, 为7. 513kg /区, 比CK 增产 20. 2%,比 2005增产极显著。3个常规
棉均比对照减产,减产幅度为 18. 2% ~ 5. 4%。
霜前子棉产量 667的子棉产量仍居本试验第一位,比 CK 增产 27. 1%, 比 2005增产极显著, 比 0203
和 2010增产显著。
667的皮棉、子棉和霜前子棉产量均居本试验第一位,具有较强的竞争优势。3个常规棉的产量均比对
照减产,产量试验结果详见表 2。
表 2 产量结果比较
材料 皮棉产量 为 CK 的 % 子棉产量 为CK的 % 霜前子棉产量 为 CK 的 %
0203 2. 428 b AB 94. 5 5. 908 ab AB 94. 5 4. 208 b AB 87. 5
2005 2. 140 b B 83. 3 5. 113 b B 81. 8 3. 300 b B 68. 6
2010 2. 433 b AB 94. 7 5. 915 ab AB 94. 6 4. 460 b AB 92. 7
华抗棉 1号( CK) 2. 570 ab AB 100. 0 6. 253 ab AB 100. 0 4. 810 ab AB 100. 0
667 3. 130 a A 121. 9 7. 513 a A 120. 2 6. 115 a A 127. 1
2. 2 产量构成因素分析
衣分 衣分的变化范围为 41. 05%~ 41. 98%, 方差分析结果, 各参试材料的衣分差异不显著。
单铃重 全株平均单铃重以 CK华抗棉 1号最高,为 4. 73g, 显著高于 2010。其余各材料 0203、2005和
667的单铃重与 CK差异不显著。
单株成铃数 以 667的单株成铃数最高,达 28. 775个/株,极显著高于 2005, 显著高于 0203和对照。4
个抗虫棉的平均单株成铃数为 23. 513个,略高于对照的单株成铃数。
从以上分析可以看出,抗虫棉结铃性强, 成铃率高,衣分表现一般,铃重略为偏小。抗虫杂交棉 667有明
显的增产优势, 其增产的主要原因是单株成铃数高。
子指 子指以 2005最高, 达 12. 6g,极显著高于 2003和 CK,显著高于 667。各材料的子指都在 11g 以
上,种子大有利于提高播种品质,有利于培育壮苗,有利于一播全苗。
衣指 衣指以 2005最高,显著高于 2010、极显著高于其它材料的衣指(结果详见表 3)
2. 3 棉花纤维品质分析
2. 5%跨距长度 抗虫棉的纤维长度均在 31mm 以上, 2005则达 32. 5mm, 抗虫棉的绒长表现优良。
纤维整齐度 抗虫棉的纤维整齐度高,均在 84%以上,各材料的纤维长度和整齐度均优于 CK。
34 生物技术通报 Biotechnology Bullet in 2005年第 2期
纤维比强度 各材料的纤维比强度很高,其变化幅度为 33. 0~ 38. 8cN/ tex ,达到高强纤维水平。
纤维伸长率 纤维伸长率以 CK最高,为 7. 60%,抗虫棉的伸长率表变化范围为 6. 30% ~ 7. 20%。
马克隆值 抗虫棉的马克隆值都偏高,以 CK 马克隆值最小,为 4. 04Lg/ in。纤检结果详见表 4。
表 3 棉花产量构成因素分析
材料 衣分( % ) 单铃重( g) 铃数(个/株) 子指( g) 衣指( g)
0203 41. 13 4. 55 ab 22. 425 b AB 11. 1 b B 7. 2 b B
2005 41. 98 4. 54 ab 19. 425 b B 12. 6 a A 8. 2 a A
2010 41. 18 4. 34 b 23. 425 ab AB 11. 8 ab AB 7. 5 b AB
华抗棉 1号 41. 15 4. 73 a 22. 875 b AB 11. 3 b B 7. 2 b B
667 41. 05 4. 49 ab 28. 775 a A 11. 4 b AB 7. 4 b B
表 4 纤维品质
材料 2. 5%的跨长 整齐度( % ) 比强度 伸长率( % ) 马克隆值
0203 31. 00 84. 60 36. 60 6. 30 5. 22
2005 32. 50 84. 90 38. 80 6. 40 5. 20
2010 31. 80 84. 00 35. 30 7. 20 5. 17
华抗棉 1号 29. 80 83. 50 38. 60 7. 60 4. 04
667 31. 60 84. 20 33. 00 7. 20 5. 12
2. 4 棉花抗黄萎病鉴定结果
以棉花前期 4次调查的平
均相对抗病指数代表各品种前
期的发病情况, 以拔秆期的剖
秆相对抗病指数代表品种后期
的发病情况, 以前后期的平均
相对抗病指数为鉴定指标,参考相关标准[ 6]对各参试材料的抗黄萎病性进行分级。
抗黄萎病鉴定结果: 各供试材料对黄萎病的抗性差异不大,其平均相对抗病指数: 0203 为 25. 4; 2005为
22. 3; 2010为 23. 9; 华抗棉 1号为 25. 3; 667为 22. 1。5个材料均为耐病水平。
2. 5 棉花抗红铃虫鉴定结果
以种子虫害率为抗红铃虫鉴定指标,以鄂棉 18为感虫对照,根据各材料的子害率比对照相对减少的百
分率 y ,参考有关标准进行抗性分级[ 7] 。
抗红铃虫鉴定结果: 667的种子虫害率为 2. 11%, 比鄂棉 18( CK)相对减少 82. 2% ; 0203为 2. 33% ,比
CK 减少 80. 3%; 2005为 3. 39%, 比 CK 减少 71. 3%, 以上 3个材料对红铃虫均为高抗级。2010的种子虫
害率为 6. 28%, CK 减少 46. 9% ,为抗级。华抗棉 1号的种子虫害率为 8. 39% ,比 CK 减少 29. 1%, 为中抗
级。
3 结果与讨论
3. 1 对参试材料的综合评价
667 为双价转基因( Bt+ CpT I )抗虫杂交棉新组合。皮棉、子棉和霜前子棉产量均居本试验第一位。皮
棉比华抗棉 1号增产 21. 9%。绒长 31. 6mm, 整齐度 84. 20% ,比强度 33. 00cN/ tex, 伸长率 7. 2%, 马克隆
值 5. 12,纤维品质好。该组合高抗红铃虫,耐黄萎病。667表现高产、品质好、抗红铃虫、耐黄萎病,综合性状
优良。
华抗棉 1号 为华中农业大学选育的常规高产优质抗病棉花新品种,也是湖北省主要推广品种和湖北
省棉花品种区域试验的对照品种。其皮棉产量居本试验第二位。纤维长 29. 80mm, 整齐度83. 50%,比强度
38. 60cN/ tex ,伸长率 7. 6%,马克隆值 4. 04,纤维品质优良。中抗红铃虫,耐黄萎病。
2010 双价转基因( Bt+ CpT I )抗虫棉花新品系。皮棉产量较低,比华抗棉 1号减产 5. 3%。绒长31. 8
mm, 整齐度84. 00%,比强度 35. 30cN/ tex ,伸长率 7. 2%,马克隆值 5. 17, 纤维品质较好。抗红铃虫,耐黄萎
病。突出特点是纤维长, 比强度高,可继续选择,从而培育出高产、优质、抗虫抗病的新品种,也可用作杂交亲
本以改良棉花品种的品质和抗虫性。
352005年第 2期 吴征彬等: 不同抗虫遗传背景对棉花经济性状的影响
0203 双价转基因( Bt @ Bt+ CpT I )抗虫棉花新品系。皮棉产量较低,比华抗棉 1号减产 5. 5%。绒长
31. 0mm, 整齐度84. 60%,比强度 36. 60cN/ tex ,伸长率 6. 3%,马克隆值5. 22, 纤维品质较好。高抗红铃虫,
耐黄萎病。突出特点是纤维长,比强度高,抗虫性好。可继续选择,以培育出高产优质抗虫新品种,也可用作
杂交亲本改良棉花的纤维品质和抗虫性。
2005 单价( B t)转基因抗虫棉花新品系。皮棉产量低,比华抗棉1号减产 8. 5%。绒长 32. 50mm, 整齐
度 84. 90%, 比强度 38. 90cN/ tex ,伸长率 6. 4% ,马克隆值 5. 20,纤维品质较好。高抗红铃虫,耐黄萎病。突
出的特点是纤维长, 比强度特高,为超高强纤维新材料,抗虫性好。可用作杂交亲本改良棉花品种的纤维品
质和提高杂交品种的抗虫性。
3. 2 棉花抗虫育种技术探讨
从试验结果看出:在外源抗虫基因利用方面, 具有双价抗虫遗传背景的材料比单价抗虫棉表现好;在育
种途径方面,选育杂交棉品种、利用棉花杂种优势比选育常规转基因抗虫棉品种好[ 8~ 9] 。
利用转基因抗虫新种质作为杂交亲本配制的杂交组合,其后代分离广, 出现有利性状的机率大, 获得优
异种质如长纤维,高强纤维材料的机会多。
抗虫育种过程中,在产量性状选择方面, 应特别注意大铃和高衣分的选择。因抗虫棉的单株成铃数普遍
较高, 但一般铃较小,抗虫棉品种的衣分偏低 [ 10~ 11]。如能协调好衣分、单铃重与结铃性之间的相互关系,抗
虫棉的产量能进一步提高,抗虫棉的纤维品质和抗虫性普遍较好,在杂交育种实践中, 利用抗虫种质作为杂
交亲本,完全可以培育出高产优质抗虫棉花新品种 [ 12]。
参 考 文 献
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(上接第 21页)
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