全 文 ：陆地棉纤维品质和产量性状的遗传分析
高国强　苏学合　曾昭海　时香玉　朱斗北
(山东省农业科学院原子能应用研究所　济南　250100)
两个陆地棉型纤维品质优异品系 94173 和 94250 分别与推广品种中棉所 12 号、
鲁棉 11 号、中棉所 16 号和鲁棉 10 号杂交 ,按方法 2 模式 Ⅰ配成 6 ×6 共 21 个组合。
纤维长度、马克隆值、籽棉产量、单铃重和籽指的 G. C. A. 效应达显著水平 ,除衣分率
外 ,上述各性状 S. C. A. 效应均达显著水平。其中纤维长度、马克隆值和籽指 G. C.
A. 方差/ S. C. A. 方差比值较大 ,证明以加性效应为主。G. C. A. 估算结果表明 ,
94173 和 94250 是提高陆地棉品种纤维品质性状育种非常有价值的亲本 ,通过杂交
可同时兼顾后代纤维长度、强度和细度的改良。通过 S. C. A. 的估算认为 ,在某些组
合 F1 会有杂种优势出现 ,而在系谱选择中应注意其干扰。在纤维长度、马克隆值、籽
棉产量、单铃重、衣分率和籽指的遗传模式推导中 ,只有纤维长度和衣分率符合加性
+显性模式。纤维长度为部分显性 ,长绒基因既有隐性 ,也有显性 ,广义遗传力为
78117 % ,狭义遗传力为 67144 % ;衣分率广义遗传力和狭义遗传力分别只有 26108 %
和 21116 % ,高衣分率基因较多的表现为隐性。
关键词 :陆地棉 　品质 　遗传
前 言
棉花主要经济性状都是由多基因控制的数量性状 ,国内外不少作者对这些性状的遗传规
律研究作过报道[1 ,2 ,3 ] ,因所用方法和试验材料的差异 ,结果也不尽相同 ,继续探讨配合力及各
种遗传效应仍然是必要的。本研究采用双例杂交设计 ,对纤维长度 (mm) 、纤维强度 (g/ tex) 、
马克隆值、籽棉产量 (g/ 株) 、衣分率 ( %) 、籽指 (g)和单铃重 (g)进行了分析 ,评价新种质材料的
价值 ,对其在杂交育种中的利用提出建议。
材 料 与 方 法
试验选用纤维品质优良的陆地棉型突变系 94173 和 94250 和陆地棉推广品种中棉所 12
号、鲁棉 11 号、中棉所 16 号 (短季棉)和鲁棉 10 号 (短季棉) 为亲本 ,配成 6 ×6 全互交 ,方法 2
模式 Ⅰ[4 ] ,即包含亲本和 F1 共 21 个组合 ,无反交。单行区 ,行长 3m ,行距 018m ,株距 33cm ,
随机区组排列 ,重复 3 次 ,1995 年 4 月中旬播种于山东农业科学院试验农场内。霜前收获供
考种 ,其中纤维长度和单铃重以中部位铃为准 ,纤维长度用手扯测定 ,马克隆值用 GJ C201 型
棉纤维分析气流仪测定 ,纤维强度委托山东棉花中心用 HV I900 棉纤维测试系统测出。
统计方法 :11 各性状分别以小区平均值进行方差分析 ,检验组合间差异是否显著。21 以
Griffing 法[4 ]进行各性状的配合力方差分析 ,估算一般配合力 ( G. C. A. ) 和特殊配合力 ( S. C.
A. ) 。31 按 Hayman 法[5 ] 分析 , 估算参数 D、H1 、F、 H1/ D、H2/ 4H1 和 ( 4DH1 + F ) /
391　核 农 学 报　1998 ,12 (4) :193～199Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
( 4DH12F) ,狭义遗传力和广义遗传力的计算按 Mather 和 J inks[6 ]的公式进行。
结 果 与 分 析
(一)方差分析
因纤维强度只测定了 1 个重复 ,无法估算环境方差 ,其余性状进行了方差分析 ,结果列于
表 1。其中纤维长度、马克隆值、籽棉产量和籽粒的组合间差异达到了显著和极显著水平。衣
分率、单铃重的组合间差异未达显著水平 ,因有较大的 F 值 ,仍然参加配合力分析。
(二)配合力分析
11 配合力方差分析 :分解计算了纤维长度、马克隆值、籽棉产量、衣分率、单铃重和籽指 6
个性状的一般配合力和特殊配合力方差 ,F 测验结果列入表 2。表 2 中全部性状的一般配合力
效应均达显著或极显著水平 ,一般配合力来自于有关基因的加性效应 ,由此可推断加性效应在
这些性状遗传控制模式中占有主要地位 ,为杂交育种中的有效选择提供了基础 , F2 群体有可
能分离出超亲个体。除衣分率外 ,其余特殊配合力效应都达显著或极显著水平 ,其中马克隆值
和籽指极显著 ,说明非加性效应在遗传上也具有很大作用 ,一方面对早代选择有干扰作用 ,另
一方面为 F1 杂种优势的利用提供了可能。
表 1 　棉花 6 个性状双列杂交试验方差分析 F值显著性
Table 1 　Significance of F2value in variance analysis of diallel cross of 6 characters in cotton
变　因
Vartance
性　　状
Character
纤维长度
Fibre
length
马克隆值
Micron
籽棉产量
Yield of
unginned cotton
衣分率
Ginned
rate
单铃重
Weight
per boll
籽　指
Seed
index
区　组
Replications 31549 3 11706 11764 71910 3 3 01484 01156
组　合
Combination 31844 3 3 91344 3 3 11928 3 11073 11604 21817 3 3
　　3 在 5 %概率水平上达到显著 , 3 3 在 1 %概率水平上达到显著。3 Significance at 0105 level 　3 3 Significance at 0101 level
表 2 　棉花 6 个性状配合力方差分析 F值显著性
Table 2 　Significance of F2value in variance analysis of
combination ability of 6 characters in contton
变　因
Vartance
性　　状
Character
纤维长度
Fibre
length
马克隆值
Micron
籽棉产量
Yield of
unginned cottor
衣分率
Ginned
rate
单铃重
Weight
per boll
籽　指
Seed
index
G. C. A. 191535 3 3 351688 3 3 51436 3 3 21720 3 41718 3 3 111174 3 3
S. C. A. 11982 3 101883 3 3 21442 3 11133 21233 3 21804 3
　　21 一般配合力效应估算 :估算了 6 个亲本共 7 个性状的一般配合力 (表 3) ,94173、94250
和中棉所 12 号的一般配合力为正值 ,其中 94173 纤维长度的一般配合力为 21378 ,纤维强度
491 核　农　学　报 12 卷
的一般配合力为 01769。马克隆值是一个包含细度和成熟度的综合指标 ,本试验中样品取自
棉株中部铃 ,马克隆值的不同主要源于细度差异 ,94173、94250 和中棉所 16 号的配合力为负
值 ,尤其以 94250 做亲本时 ,后代降低纤维细度的效果最明显。籽棉产量的一般配合力以中棉
所 12 号和鲁棉 11 号最大 ,94250 为显著的负值。94173 衣分率的一般配合力为负值 ,达显著
水平。从一般配合力指标看 ,94250 对后代有降低铃重和籽指的作用 ,而 94173 一般的趋势是
提高后代的籽指。
表 3 　棉花 7 个性状一般配合力估算值
Table 3 　Estimate of G. C. A of 7 characters in cotton
亲　本
Parents
性　　状
Character
纤维长度
Fibre
length
马克隆值
Micron
纤维强度
Fibre
strength
籽棉产量
Yield of
unginned cotton
衣分率
Ginned
rate
单铃重
Weight
per boll
籽　指
Seed
index
94173
Line
94173
21378 3 3 - 01026 01769 31043 - 11512 3 01330 11095 3 3
94250
Line
94250
01330 - 01485 3 3 01203 - 61040 3 - 01345 - 01570 3 3 - 01919 3 3
中 12
Zhong
Mian
No. 12
01426 01074 01469 91811 3 3 01882 - 01020 - 01214
鲁 11
Lumian
No. 11
- 01731 3 01407 3 3 - 11306 71128 3 01882 - 01159 - 01271
中 16
Zhong
Mian
No. 16
- 01798 3 - 01143 3 - 01047 - 21804 - 01234 01268 - 01037
鲁 10
Lumian
No. 10
- 11604 3 3 01174 3 3 - 11264 - 31454 01327 01152 01349
　　31 特殊配合力效应的估算 :21 个组合 (亲本) 7 个性状的特殊配合力列入表 4。特殊配合
力是一个特定组合 ,F1 表现与其双亲一般配合力预测值间的差异 ,所以表 4 中的结果必须结
合一般配合力一起分析。从纤维长度看 ,94173 分别与 94250、中棉所 12 号、鲁棉 11 号杂交组
合及 94250 ×中棉所 12 号的特殊配合力较大 ,它们涉及的 3 个亲本均有较大的一般配合力 ,
F1 有表现出杂种优势的趋势 ;马克隆值 ,从 94173 分别与中棉所 12 号、鲁棉 10 号及 94250 分
别与中棉所 16 号 ,鲁棉 10 号组合的特殊配合力看 ,纤维细度 F1 有负向优势表现 ;纤维强度有
较高特殊配合力的组合有 3 个 ,联系到亲本的一般配合力 ,其中 94173 ×中棉所 12 号最具较
高 F1 杂种优势表现的能力 ;籽棉产量特殊配合力突出的组合较多的 ,均与中棉所 12 号这一亲
本有关系 ,但 94250 ×中棉所 12 号和 94173 ×中棉所 12 号两组合例外 ;94173 分别与两个短
季棉品种所配组合的单铃重特殊配合力最高 , F1 将有较大的杂种优势出现 ;而在籽指中 ,
591　4 期 陆地棉纤维品质和产量性状的遗传分析
94173 ×中棉所 16 号、94250 ×鲁棉 10 号和鲁棉 11 号 ×中棉所 16 号 3 个组合的负向特殊配
合力最为值得注意。
表 4 　棉花 7 个性状特殊配合力估算值
Table 4 　Estimate of S. C. A of 7 characters in cotton
组　合
Combination
性　　状
Character
纤维长度
Fibre
length
马克隆值
Micron
纤维强度
Fibre
strength
籽棉产量
Yield of
unginned cottor
衣分率
Ginned
rate
单铃重
Weight
per boll
籽　指
Seed
index
1 ×1 3 - 21169 3 3 01051 - 01503 - 131094 - 01632 - 11763 3 3 - 21192 3 3
1 ×2 11711 01310 01064 41320 01634 01303 01959
1 ×3 01477 - 01299 01897 - 41147 21073 01154 01124
1 ×4 01995 - 01132 01397 11919 - 11727 - 01207 01608
1 ×5 01007 01468 3 11389 81934 11856 01565 - 01839
1 ×6 - 11021 - 01399 3 - 01869 21067 - 21205 01948 11341 3
2 ×2 - 11109 01518 3 3 11731 241451 3 3 - 01499 01773 01206
2 ×3 11163 01010 01164 - 211984 3 - 01927 - 01581 - 01442
2 ×4 - 01568 01276 - 11436 - 51167 - 11527 01159 01455
2 ×5 - 01418 - 01724 3 - 01819 61398 01723 - 01036 - 01242
2 ×6 - 01779 - 01391 3 01297 - 81019 11595 - 01619 - 01935
3 ×3 - 11404 - 01449 3 3 - 01303 - 91485 - 01755 - 01296 - 01943
3 ×4 - 01959 - 01082 - 11803 91455 01312 01209 01474
3 ×5 11070 01518 3 01614 71014 - 11005 01182 01724
3 ×6 - 01346 01301 01431 191147 3 01301 01332 01064
4 ×4 - 01534 - 01465 3 3 01797 51715 31445 3 01382 - 01373
4 ×5 01116 - 01065 01214 - 61736 - 01771 - 01480 - 01720
4 ×6 01949 01468 3 11831 - 51186 01268 - 01063 - 01443
5 ×5 - 11845 3 01185 01231 - 91221 - 01488 01193 11207 3
5 ×6 11071 - 01382 3 - 01253 - 61388 - 01316 - 01424 - 01130
6 ×6 01127 01401 3 3 - 11436 - 11621 01356 - 01174 01104
　　注 :1 —94173 ,2 —94150 ,3 —中棉所 12 号 ,4 —鲁棉 11 号 ,5 —中棉所 16 号 ,6 —鲁棉 10 号
Note :1 —Line 94173 　2 —Line 94250 　3 —Zhongmian No. 12 　4 —Lumian No. 11 　5 —Zhongmian No. 16 　6 —Lumian
No. 10
以上是逐个性状的分析 ,杂种优势利用中 ,应该力求多个性状均表现出优势 ,而且优势的
方向也是成功的关键。
(三)遗传模型检验及参数估算
为了检验性状的遗传模型 ,计算了纤维长度、马克隆值、籽棉产量、衣分率、单铃重和籽指
的各亲本序列方差 (Vr)和亲子协方差 (Wr) ,并建立了 Wr 对于 Vr 的回归方程 ,分别检验了各
自斜率 (b)与 0 和 1 间的差异显著性 (表 5) 。结果表明 ,马克隆值、籽棉产量、单铃重和籽指的
b 值与 0 之间的差异未达到显著水平 ,推断它们的遗传模式除加性效应和显性效应外 ,还存在
上位性效应或基因效应与环境效应间的互作 ,或两者均有 ,不符合加性 + 显性遗传方式。纤维
长度 b 值与 0 差异极显著 ,衣分率 b 值与 0 差异显著 ,说明它们的回归方程成立 ,而这两个性
691 核　农　学　报 12 卷
状 b 值与 1 间均无显著差异 ,证明简单的加性 + 显性模型已能满意地描述其遗传控制模式。
由此 ,对纤维长度和衣分率继续进行图解分析 (图 1)和遗传参数 (表 6)的计算。
表 5 　棉花 6 个性状 Wr 对于 Vr 的回归方程及 b显著性测验
Table 5 　Wr/ Vr regression equation and significance of b2test of 6 characters in cotton
性　　状
Character
回 归 方 程
Regression equation
b 显著性检验
Significance of b2test
t (b = 0) t (b = 1)
纤维长度
Fibre length Wr = 01710 + 01726Vr 51418 3 3 21041
马克隆值
Micron Wr = 01043 + 01208Vr 11033 31930 3
籽棉产量
Yeld of unginned cotton Wr = 1061875 - 01255Vr 11026 51049 3 3
衣 分 率
Ginned rate Wr = - 01537 + 11016Vr 31332 3 01052
单 铃 重
Weight per boll Wr = - 01182 + 01453Vr 11191 11435
籽　　指
Seed index Wr = 01005 + 01393Vr 01932 11439
表 6 　纤维长度和衣分率的各遗传参数
Table 6 　Genetic parameters of fibre length and ginned rate
遗传参数
Genetic parameter
纤维长度
Fibre length
衣 分 率
Ginned rate
D 31710 51268
H1 21266 11163
H1/ D 01781 01470
H2/ 4H1 01258 01208
( 4DH1 + F) / ( 4DH1 - F) 01219 51296
h2N 671435 % 211164 %
h2B 781165 % 261077 %
　　纤维长度加性效应值 (D) 31710 ,显性效应值 ( H1) 21266 ,平均显性度 ( H1/ D) 01781 ,为
部分显性 ,H2/ 4H1 值 01258 ,接近 0125 ,表示亲本中增效等位基因和减效等位基因的分布基本
上是平衡的 ,而 ( 4DH1 + F) / ( 4DH1 - F) 值小于 1 ,是因为隐性等位基因多于显性等位基
因。纤维长度 Wr/ Vr 回归图中 ,直线在原点以上与 Wr 轴相交 ,也证明具有部分显性。长绒
亲本 94250 位于直线上端 ,绒较短的鲁棉 10 号在最下端 ,表面上看 ,长绒基因多为隐性 ,而同
属长绒的 94173 却位于中下端 ,应该判断显隐性是双向的。狭义遗传力和广义遗传力均属中
等偏上。
衣分率从平均显性度上看为部分显性 ,而从 Wr/ Vr 回归图上判断为微弱超显性 ,两者是
有差异的 ,其原因在于此性状易受环境影响 ,非遗传因素导致计算误差加大 ,狭义遗传力只有
21116 % ,广义遗传力只有 26108 %就证实了这点 , H2/ 4H1 值 01208 表明 ,亲本中增效等位基
791　4 期 陆地棉纤维品质和产量性状的遗传分析
图 1 　纤维长度和衣分率 Wr 对于 Vr 的回归关系
Fig. 1 　Wr/ Vr regression of fibre length and ginned rate
因和减效等位基因的分布不平衡。而 ( 4DH1 + F) / ( 4DH1 - F) 值大于 1 ,意味着与衣分率
有关的显性等位基因多于隐性等位基因。另外 ,图上高衣分率的亲本在直线的最上端 ,低衣分
率的在下端 ,可以得出高衣分率基因大多为隐性的推论。
讨 论
韩寿沧等[1 ]认为棉花纤维强度的遗传方差主要为加性效应 ,纤维长度的遗传效应中显性
效应很大 ,加性效应很小。也有绒长受加性和加性 ×加性上位性效应影响的结论[2 ] 。棉花籽
棉产量遗传模式的研究也可能结果不尽相同[3 ] ,可见棉花不同类型间遗传特性表现是有差异
的。94173 和 94250 为从埃及棉品种辐照后代中选出的陆地棉型纤维品质优异的种质材
料[7 ] ,本试验是初次对其遗传规律进行探讨。纤维长度、马克隆值、籽棉产量、衣分率、单铃重
和籽指 6 个性状的一般配合力方差均达显著水平 ,表明加性效应最为重要 ,双亲的表现对杂种
后代的影响很大 ,故在选配亲本时应尽量选择双方表现皆优的材料作亲本。其中纤维长度、马
克隆值和籽指的一般配合力方差与特殊配合力方差之比较悬殊 ,推测对后代有较大的遗传传
递能力 ,如纤维长度的狭义遗传力为 671435 % ,广义遗传力为 781165 % ,可以在较早世代开始
选择。从一般配合力分析结果看 ,94173 和 94250 是改良陆地棉推广品种综合纤维品质较为
理想的亲本 ,通过 1 次杂交即可同时提高纤维长度和强度 ,并改善其纤维细度。而在以往的研
究中 ,有纤维长度和强度间负相关的报道[3 ] 。两者之中又以 94173 最好 ,它不会对后代籽棉产
量和铃重影响太大 ,但 94250 在提高纤维细度时潜力较大。如旨在继续改造 94173 等优质种
质材料的籽棉产量和衣分率时 ,中棉所 12 号和鲁棉 11 号是较合适的亲本 ,而从对后代纤维长
度和强度的作用看 ,以中棉所 12 号最好。特殊配合力分析指出杂种优势的前景 ,但某些组合
非加性效应的作用应在品种杂交改良早代选择中给予重视。在纤维长度和衣分率的遗传模式
中 ,只有加性和显性 ,无上位性效应。由于纤维长度基因显隐性的双向性 ,断定 94250 和
94173 分别由埃及棉继承到的长绒基因是有差异的 ,因此不同姊妹系间的杂交可进一步增加
绒长。高衣分率基因多为隐性 ,F1 将倾向于低值亲本。本次研究中纤维强度测定的样本量不
足 ,马克隆值、籽棉产量、单铃重和籽指的基因效应不能用加性 + 显性模式描述 ,另外 ,全部讨
891 核　农　学　报 12 卷
论未涉及正反交效应 ,均有待深入研究。
参 考 文 献
1 　韩寿沧 ,郭香墨. 陆地棉纤维品质和产量性状遗传效应及配合力的研究. 中国棉花 ,1986. 13 (1) :12～15
2 　马潘之 ,周有耀 ,王瑞婷 ,刘占国. 陆地棉品种间杂交后代性状的遗传分析. 北京农业大学学报 ,1983 ,9 (4) :27～34
3 　William R. ,Meredith ,J r. (钱克明译) . 棉花数量遗传学. 国外农学———棉花 ,1987 (4) :1～13
4 　高之仁. 数量遗传学. 成都 :四川大学出版社 ,1986. 126～442
5 　兰巨生. 作物遗传参数统计法. 石家庄 :河北人民出版社 ,1982. 165～208
6 　Mather K. ,Jinks J . L . . Biometrical Genetics. Chapman and Hall ,London New York ,1982 ,255～279
7 　苏学合 ,朱斗北 ,王增贵. 辐照埃及棉选育陆地棉性状的长绒棉突变体的研究. 核农学报 ,1994 ,8 (1) :7～13
GENETIC ANALYSIS ON FIBRE QUAL ITIES AND
YIELD CHARACTERS OF UPLAND COTTON
Gao Guoqiang 　Su Xuehe 　Zeng Zhaohai
Shi Xiangyu 　Zhu Doubei
( Instit ute f or A pplication of A tomic Energy , S handong Academy of A gricut ural Sciences , Jinan 　250100)
ABSTRACT
The lines of 94173 and 94250 belong to the upland cotton type with good f ibre qual ities are
crossed respectively with the spread varieties , Zhongmian No. 12 , Lumian No. 11 , Zhongmian
No. 16 and Lumian No. 10. According to the model 1 and manhood 2 , the test was designed with
a 6 ×6 diallel crossion and total 21 combinations. The results show that G. C. A variations of f i2
bre length ,micron ,yield of unginned cotton , weight per boll and seed index are signif icant. Ex2
cept ginned rate ,the S. C. A variations of all the mentioned characters are signif icant. The ratio
of G. C. A variance versus S. C. A variance among f ibre length , micron and seed index are high2
er , indicating a main additive effect. The results of the G. C. A estimate show that 94173 and
94250 are good l ines as the parents for improving the f ibre qual ities of upland cotton varieties.
The result of the S. C. A indicates that heteroses can emerge in some combinations in F1 genera2
tion , so the disturbance must be prevented in pedigree selection. An additive2dominant model are
f itted only to f ibre length and ginned rate in inference of genetic model among the f ibre length ,
micron ,yield of unginned cotton , weight per boll ,ginned rate and seed index. The f ibre length is
part dominant and the gene controll ing long f ibre is both recessive and dominant.
Key words :Upland cotton ( G. hi rsut um L . ) ,quality , genetic
991Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
1998 ,12 (4) :193～199