全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2010, 36(6): 961−967 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn
本研究由国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2004CB117301)和国家重点基础研究发展计划前期(973计划)专项(2007CD116210)资助。
*
通讯作者 (Corresponding authors): 杜雄明 , E-mail: duxm@cricaas.com.cn; Tel: 0372-2562252; 孙杰 , E-mail: sunjiezh@yahoo.com.cn; Tel:
0993-2067366
第一作者联系方式: E-mail: fenghj418@sohu.com
Received(收稿日期): 2010-01-02; Accepted(接受日期): 2010-03-19.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2010.00961
陆地棉棕色纤维色泽的遗传效应
冯鸿杰 1,2 王 杰 2 孙君灵 2 张新宇 1 贾银华 2 孙 杰 1,* 杜雄明 2,*
1 石河子大学农学院 / 新疆兵团绿洲生态农业重点实验室, 新疆石河子 832003; 2 中国农业科学院棉花研究所 / 农业部棉花遗传改
良重点开放实验室, 河南安阳 455002
摘 要: 以 2 个棕色和 3 个白色纤维陆地棉做完全双列杂交, 分析陆地棉棕色纤维的遗传效应、长绒与短绒的遗传
相关及 F1的色泽差异。用扫描仪获取长绒和短绒图像, 利用 Photoshop 9.0获取图像 RGB信息、量化纤维色泽。按
照 QGAStation 软件中的 ADM 和 AD 模型, 采用 MINQUE 法分析, 调整无偏预测法(AUP)预测各遗传效应值。结果
表明, 棕色棉的长绒和短绒的遗传规律一致, 其加性和显性遗传方差均极显著, 其中, 长绒的加性遗传方差比率为
0.8501, 约为显性遗传方差比率的 6 倍, 短绒的加性遗传方差比率为 0.8726, 约为显性遗传方差比率的 8 倍; 相关分
析显示长绒和短绒的基因型和表现型均达显著相关, 基因型相关系数达 0.9935; 5个亲本加性效应均不相同, 但均达
极显著水平, 其中, 棕色棉为正效应, 白色棉为负效应。说明棕色纤维陆地棉的长绒和短绒色泽的遗传变异主要来自
加性和显性效应, 其中加性效应起主导作用; 长绒和短绒的色泽遗传存在连锁和互作; 因不同品种(系)的加性效应大
小不同, 造成不同 F1纤维色泽的表现差异。
关键词: 天然棕色棉; 遗传效应; 纤维色泽; 遗传分析
Genetic Effects of Fiber Color in Brown Cotton (Gossypium hirsutum L.)
FENG Hong-Jie1,2, WANG Jie2, SUN Jun-Ling2, ZHANG Xin-Yu1, JIA Yin-Hua2, SUN Jie1,*, and DU
Xiong-Ming2,*
1 College of Agriculture / Key Oasis Eco-Agriculture Laboratory of Xinjiang Production and Construction Group, Shihezi University, Shihezi 832003,
China; 2 Key Laboratory of Cotton Genetic Improvement of Agricultural Ministry / Cotton Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sci-
ences, Anyang 455002, China
Abstract: Color cotton is a type of cotton with natural fiber color, which meets demand of people who pursue to health and envi-
ronment protection, however, color the cotton performs low yield, poor quality and monotone color in production. To solve these
problems, in this paper, we analyzed the genetic effects for brown fiber, including the genetic correlation of brown-lint and
brown-fuzz, and the different performances of fiber color in the F1 of upland cotton (Gossypium hirsutum L.). Twenty cross com-
binations were obtained based on a complete diallel-mating system with two brown fiber and three white fiber lines of upland
cotton. The fiber color was quantified by a scanner and Photoshop software based on the RGB parameters data of lint and fuzz.
The genetic effects were predicted by the methods of MINQUE and AUP according to the ADM and AD models in QGAStation
software. The results showed that the inheritance of fiber color was similar to that of fuzz color. Both of the addition and dominant
effects were significant at 0.01 level of probability. The additive effect of the brown-lint was 0.8501, which was six times of its
dominant effect. The additive effect of the brown-fuzz was 0.8726, which was eight times of its dominant effect. The correlation
for genotype and phenotype between brown-lint and brown-fuzz was significant; with the genotype correlation coefficient be-
tween lint and fuzz colors was 0.9935. The additive effects of the five parents were significantly different, in which the effect of
brown cotton was positive, but that of white cotton was negative. It indicated that the genetic variation of the brown-lint and
brown-fuzz in upland cotton was mainly derived from additive and dominant effects, in which the additive effect was predominant,
and there were linkage and interaction between the inheritances of lint and fuzz color. The different fiber colors of F1 generation
resulted from the different additive effects of different varieties or lines.
Keywords: Brown cotton; Genetic effect; Fiber color; Genetic analysis
962 作 物 学 报 第 36卷
彩色棉是棉纤维带有自然色彩的棉花 , 具有
“绿色、生态、环保”的特点, 符合人们当前追求健康
环保的需要。但现有的彩色棉品种(系)还存在着许多
不尽人意的地方, 如产量低、品质差、色彩单调等, 这
为彩色棉育种和创新提出了紧迫的研究课题[1-2]。但育
种实践证明, 要解决这些问题是十分困难的, 究其原
因主要是对彩色棉的遗传基础了解不够, 不能采用
更有效的育种措施[3]。因此, 搞清楚彩色棉的遗传规律
和遗传效应, 对指导育种和创新工作非常重要。
国内外许多学者对棕色纤维色泽的遗传进行了
广泛的研究, 因研究材料、色泽类型划分标准、地
理环境和气候条件等的不同 , 研究结果也不尽相
同。前苏联学者研究认为棉花纤维色泽受 3 对等位
基因(Lcl、Lc2和 Lc3)控制, Lcl和 Lc2是 2个主要的
互补基因, 缺乏其中任一个显性等位基因, 纤维均
为白色, Lc3是补加基因, 当 3个基因均为显性纯合
状态或只有 Lc3 为杂合状态时, 纤维为棕褐色, 当
缺乏 Lc3 的显性等位基因而具备 Lcl 和 Lc2 的显性
等位基因时, 纤维为浅乳黄色, 其余基因型的纤维
均为乳黄色[4]。Kohel[5]、李永山[6]和耿军义等[7]研究
表明, 棕色棉的纤维颜色由单基因控制, 棕色为不
完全显性 , 詹少华等 [8]认为除一对主效基因外 , 还
存在一些作用较小的“微效基因”。石玉真等[9]研究说
明棕色陆地棉长绒和短绒一样, 均由一对主效基因
控制, 表现不完全显性遗传, 棕色相对白色为显性,
而孙东磊等[10]认为纤维色泽至少受 4对基因控制, 长
纤维和短绒棕色的有无各由 1对显性基因控制, 其纤
维色泽类型至少还受 2 对微效基因控制, 表现出淡
棕、棕近白等不同类型。同时, 石玉真等[9]和孙东磊
等[10]均认为棕色棉的长绒和短绒颜色之间还存在互
作效应, 棕色纤维显性性状的表现还受控制短绒色
泽的隐性基因的影响。近年来有学者尝试利用一些
方法数值化彩色棉的纤维色泽, 如李定国等[11]利用
色差计将纤维色泽数值化, 认为棕色程度越深, 色
泽值越大。詹少华等[12]通过测量棉纤维中色素的含
量来描述纤维色泽的变化。然而, 关于彩色棉纤维
色泽的遗传效应, 长绒和短绒之间相关性、不同棕
色陆地棉与白色棉组合 F1代表现不同纤维色泽等方
面的报道很少。这将严重影响到彩色棉的杂种优势
利用、纤维色泽基因的定位与克隆等研究。
在前人研究中, 遗传方差多用于棉花产量、纤
维品质等数量性状 [13-15], 选择优异遗传效应的亲本
为育种实践提供理论依据[16]。本试验旨在探讨陆地棉
长绒和短绒的棕色纤维色泽遗传效应及相关性, 分
析不同品种的棕色棉与白色棉杂交F1代的纤维色泽差
异, 为棕色陆地棉的种质创新与利用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
两个棕色纤维陆地棉, 其中棕 128 (简称 Z128)
为棕色长纤维和棕色短纤维, 棕 263 (简称 Z263)为
深棕色长纤维和深棕色短纤维, 且 2个材料为相同来
源的不同品系; 3个白色纤维陆地棉为库车 T94-4、
辽 96-23-30和 Fb20, 分别简称为 K、L和 Fb, 均为
白色长纤维和白色短纤维。以上试验材料均由国家
棉花种质资源中期库提供。
1.2 田间设计
2008 年利用 2 个棕色纤维陆地棉(简称棕色棉)
和 3个白色纤维陆地棉(简称白色棉)进行完全双列杂
交组合配制, 同时 5 个亲本自交。2009 年对 5 个亲
本和 20个组合在新疆维吾尔自治区石河子大学棉花
研究所试验站(44°18′N, 86°00′E)、河南省安阳市中国
农业科学院棉花研究所试验站(36°06′N, 114°21′E)和
湖北省黄梅县龙感湖农场(30°04′N, 115°56′E) 3个环
境下种植, 采用随机区组试验设计, 4 m行长, 2行区,
3 次重复。田间管理与大田相同。10 月上旬, 每个
小区取棉株中部正常吐絮铃 50个, 作为纤维色泽检
测材料。
1.3 分析方法与数据统计
用锯齿式轧花机轧花(长绒比较均匀), 对纤维
色泽的描述, 一是用目测法, 分为深棕色、棕色、浅
棕色、近白色和白色[9]五类; 二是用扫描法, 用纷腾
9800XL扫描仪获得纤维图像, 用 Photoshop 9.0获取
图像 RGB (R: 红色; G: 绿色; B: 蓝色)信息[17]; 颜
色系数 P=R/(G+B), 每个图像随机获取 10 个 P 值,
求均值, 数值化纤维色泽。为检验纤维色泽数值化
的误差, 以棕 128 和库车 T94-4 为样品, 从 8:00~
17:00, 每隔 1 h 分别扫描两个样品的长绒和短绒 3
次, 即对两个样品的长绒和短绒分别抽样 30 次, 利
用扫描法量化长绒和短绒色泽。用 SAS 8.0 软件作
方差分析(表 1)。
从表 1 可以看出, 两个样品的长绒和短绒抽样
检测方差均极小, 在 0.0001左右; 变异系数均在 5%
以下, t检测结果为极不显著。表明纤维色泽扫描数
量化方法的结果极为稳定, 通过此方法来量化长、
短纤维的颜色是可靠的。
第 6期 冯鸿杰等: 陆地棉棕色纤维色泽的遗传效应 963
表 1 纤维样品的方差检测
Table 1 Variance of samples tested
材料
Material
纤维
Fiber
自由度
df
最小值
Min
最大值
Max
平均值
Mean
方差
Var
标准差
SD
标准误
SE
变异系数
CV (%)
概率
P
长绒 Lint 29 0.6553 0.6840 0.6699 0.0001 0.0083 0.0015 1.2333 <0.0001Z128
短绒 Fuzz 29 0.6815 0.7161 0.6956 0.0001 0.0088 0.0016 1.2715 <0.0001
长绒 Lint 29 0.5197 0.5410 0.5312 0.0000 0.0067 0.0012 1.2564 <0.0001K
短绒 Fuzz 29 0.5144 0.5474 0.5306 0.0001 0.0083 0.0015 1.5623 <0.0001
按照QGAStation软件中的ADM和AD模型[18-19],
采用 MINQUE 法进行分析。用 Jackknife 的方法对
环境试验区组抽样并估算标准误, 然后采用 t 测验
对遗传参数做统计检验。用调整无偏预测法(AUP)
预测遗传效应值。采用朱军[20-23]的“双列杂交和杂种
优势的遗传分析”软件分析数据。
2 结果与分析
2.1 亲本及 F1的纤维色泽表现
用目测法直接观察各材料在 3 个不同环境下的
纤维色泽, 长绒和短绒均分为深棕色、棕色、浅棕
色、近白色和白色 5种类型(图 1)。3个环境中长、
短纤维色泽表现极为一致。其中棕 128与库车 T94-4
的正反交均表现为浅棕色, 而棕 128 与辽 96-23-30
和 Fb20 的正反交均表现为近白色; 棕 263 与库车
T94-4的正反交均表现为棕色, 而棕 263与辽 96-23-
30 和 Fb20 的正反交均表现为浅棕色; 棕 128 和棕
263的杂交组合则表现为深棕色。
从表 2可以看出, 3个不同环境下长纤维目测的
深棕色、棕色、浅棕色、近白色和白色的扫描色泽
平均值分别为 0.6998、0.6655、0.6027、0.5566 和
0.5316, 其中 , 近白与白色纤维的色泽平均值相差
0.0250, 是所有目测色泽间差异最小的。从表观上看,
近白色与白色两种色泽也是最难区分的, 是目测法
分类造成比例不一的主要原因。这说明扫描法能够
正确反映出目测法的结果, 且更具体、准确; 扫描色
泽数值越大表示纤维色泽越深。
3 个不同环境下短纤维目测的深棕色、棕色、
浅棕色、近白色和白色的扫描色泽平均值分别为
0.7315、0.6970、0.6121、0.5626和 0.5291。短绒和
长绒相比, 除白色纤维外, 短绒的色泽值均比相应
的长绒的色泽值大, 且纤维色泽越深, 其差值越大。
2.2 棕色纤维陆地棉纤维色泽的遗传方差分析
利用 3个不同环境下的纤维数值, 对 20个 F1和
亲本进行遗传方差分析, 棕色纤维陆地棉长绒和短
绒的加性和显性遗传方差比率均达到了极显著水平
(表 3), 其中加性遗传方差比率明显较大, 分别达到了
0.8501和 0.8726, 接近显性遗传方差比率的 6倍和 8
倍, 两者均没有明显的母体效应。另外, 加性和显性
与环境的互作效应对长绒的色泽遗传也造成了一定
的影响, 但是效应值较小, 分别为 0.0033 和 0.0036;
而对短绒的色泽遗传却没有明显的影响, 其效应值
分别为 0.0005和 0.0003。说明棕色陆地棉长绒和短
绒的遗传方式基本一致, 其遗传变异主要来自加性
和显性效应, 但加性效应占主导地位, 长绒还受一
定的加性、显性与环境的互作效应影响, 对短绒影
响则很小。
2.3 棕色纤维陆地棉长绒和短绒色泽遗传的相
关性
从表 4 看出, 棕色陆地棉长绒和短绒的基因型
和表现型相关分量均达到了极显著水平, 基因型相
关分量为 0.9935, 比表现型相关分量大(0.9842)。另
外, 长绒和短绒的各遗传效应中只有加性和显性效
应相关达到了极显著水平, 而且相关分量很高, 分
别为 0.9998 和 0.9896, 为正相关。加性相关又集中
反映这两个相关性状累加效应的协同变化, 是可以
固定并遗传下来的相关。表明棕色陆地棉长绒和短
绒色泽变异趋势是一致的, 长绒和短绒之间存在一
图 1 目测法把长绒(左图)和短绒(右图)分为深棕色、棕色、浅棕色、近白色和白色
Fig. 1 Color of lint (left) and fuzz (right) was classified into dark brown, brown, light brown, near white, and white based on
ocular estimate
964 作 物 学 报 第 36卷
表 2 亲本及 F1纤维色泽的表现
Table 2 Performance of parental and F1 fiber color properties in diallel crossing
长绒 Lint 短绒 Fuzz
颜色
Color
材料
Material 新疆
Xinjiang
河南
Henan
湖北
Hubei
均值
Mean
范围
Range 新疆
Xinjiang
河南
Henan
湖北
Hubei
均值
Mean
范围
Range
Z263 0.6948 0.6899 0.6785 0.7280 0.7335 0.7280
Z263×Z128 0.7180 0.7083 0.6980 0.7274 0.7340 0.7397
深棕色
Dark
brown Z128×Z263 0.7070 0.7073 0.6962
0.6998 0.6983± 0.0198
0.7300 0.7359 0.7266
0.7315 0.7332±0.0066
Z128 0.6791 0.6750 0.6553 0.6992 0.7044 0.6969
Z263×K 0.6743 0.6594 0.6583 0.6966 0.6935 0.6921
棕色
Brown
K×Z263 0.6667 0.6667 0.6543
0.6655 0.6667± 0.0124
0.6976 0.6985 0.6939
0.6970 0.6983±0.0062
Z128×K 0.6139 0.6152 0.5920 0.6125 0.6064 0.6185
K×Z128 0.6029 0.5885 0.5864 0.6030 0.6161 0.6211
Z263×L 0.5921 0.6116 0.5942 0.6107 0.5997 0.6056
L×Z263 0.6035 0.5999 0.6061 0.6133 0.6017 0.6142
Z263×Fb 0.6106 0.6254 0.5974 0.6293 0.6032 0.6165
浅棕色
Light
brown
Fb×Z263 0.5993 0.6133 0.5956
0.6027 0.6059± 0.0195
0.6212 0.6066 0.6177
0.6121 0.6145±0.0148
Z128×L 0.5616 0.5580 0.5506 0.5708 0.5619 0.5582
L×Z128 0.5608 0.5601 0.5526 0.5651 0.5616 0.5584
Z128×Fb 0.5559 0.5551 0.5558 0.5651 0.5601 0.5610
近白色
Near white
Fb×Z128 0.5561 0.5630 0.5495
0.5566 0.5563± 0.0068
0.5662 0.5619 0.5611
0.5626 0.5645±0.0063
K 0.5339 0.5358 0.5390 0.5327 0.5368 0.5288
L 0.5268 0.5361 0.5379 0.5297 0.5282 0.5244
Fb 0.5295 0.5299 0.5348 0.5288 0.5251 0.5268
K×L 0.5299 0.5325 0.5287 0.5314 0.5265 0.5306
L×K 0.5240 0.5355 0.5316 0.5299 0.5322 0.5265
K×Fb 0.5282 0.5347 0.5346 0.5316 0.5322 0.5325
Fb×K 0.5292 0.5319 0.5295 0.5263 0.5284 0.5267
Fb×L 0.5283 0.5264 0.5282 0.5332 0.5282 0.5293
白色
White
L×Fb 0.5286 0.5280 0.5331
0.5316 0.5315± 0.0075
0.5282 0.5251 0.5261
0.5291 0.5306± 0.0062
表 3 纤维色泽的遗传方差分量的估计值
Table 3 Estimate of variance ratio of fiber color properties
长绒 Lint 短绒 Fuzz 参数
Parameter 估计值 Estimate 标准误 SE 估计值 Estimate 标准误 SE
加性 VA/VP 0.8501** 0.0056 0.8726** 0.0071
显性 VD/VP 0.1300** 0.0054 0.1186** 0.0067
母体效应 VM/VP 0.0017 0.0013 0.0000 0.0000
加性×环境 VAE/VP 0.0033* 0.0010 0.0005 0.0007
显性×环境 VDE/VP 0.0036* 0.0018 0.0003 0.0007
母体×环境 VME/VP 0.0002 0.0009 0.0000 0.0000
机误 Residual 0.0112** 0.0025 0.0080** 0.0019
*, ** : 分别表示在 0.05和 0.01水平显著。
*, ** : significantly different at the 0.05 and 0.01 probability levels respectively.
定的连锁。
2.4 亲本纤维色泽基因加性遗传效应分析
遗传方差分析表明, 纤维色泽的遗传变异主要
来自加性和显性效应, 而且加性效应较大, 起主导
作用。但是, 从加性遗传效应预测值看(表 5), 各亲
本的加性遗传效应存在很大差异。棕色棉起到了正
效应, 白色棉起到了负效应。其中深棕色棉棕 263
长绒的加性效应是 0.0585, 几乎是棕色棉棕 128的 2
倍, 而白色棉中辽 96-23-30和 Fb20长绒加性效应的
负效果也几乎是库车 T94-4 的 2 倍; 结合表型来看,
库车 T94-4 的加性负效应较小, 其与棕 128 的杂交
F1代为浅棕色, 而辽 96-23-30和 Fb20的加性负效应
较大, 其与棕 128的杂交 F1代表现近白色。同理, 与
同一白色棉杂交, 棕 263 的正向加性效应比棕 128
的大, 其与白色棉杂交 F1 代长绒色泽就要深一些。
短绒亦然。表明由于不同品种(系)的加性遗传效应大
第 6期 冯鸿杰等: 陆地棉棕色纤维色泽的遗传效应 965
小不同, 使得同一棕色陆地棉和不同的白色陆地棉
之间杂交, 或同一白色陆地棉与不同的棕色陆地棉之
间杂交, F1表现出浅棕色或近白色不同的纤维色泽。
表 4 棕色棉长绒和短绒色泽遗传相关分量
Table 4 Genetic correlations of brown lint and brown fuzz
参数
Parameter
估计值
Estimate
标准误
SE
加性 CA 0.9998** 0.0002
显性 CD 0.9896** 0.0048
母体效应 CM −0.0811 0.1101
加性×环境 CAE −0.3705 0.3557
显性×环境 CDE −1.0000 0.5879
母体×环境 CME 0.0000 0.0000
机误 Residual 0.0282 0.0362
基因型 CG 0.9935** 0.0024
表现型 CP 0.9842** 0.0025
*, ** : 分别表示在 0.05和 0.01水平显著。
*, ** : significantly different at the 0.05 and 0.01 probability
levels, respectively.
2.5 棕色纤维陆地棉纤维色泽的遗传力分析
从表 6 可见, 长绒色泽的广义遗传力和狭义遗
传力均达到了 0.01 显著水平 , 分别为 98.18%和
85.18%; 另外, 遗传力与环境互作的效应虽然达到
了显著水平, 但是其效应值很小, 分别为 0.34%和
0.70%; 表明棕色纤维陆地棉长绒色泽的变化几乎
是完全受遗传因素决定的, 环境对长绒色泽的遗传
变异影响很小。
2.6 纤维色泽的杂种优势分析
从表 7 可见, 棕色纤维陆地棉长绒和短绒色泽
的中亲优势和超亲优势都达到了极显著水平, 其估
计值都明显小于零, 表现出一定的负向杂种优势。
可见棕色棉和白色棉组合的 F1纤维色泽均比棕色棉
亲本纤维色泽要浅。
3 讨论
在陆地棉棕色纤维色泽的遗传研究中, 纤维颜
色分类的不同是造成结果不一的重要因素。以往的
表 5 棕色棉长绒和短绒加性效应预测值
Table 5 Predicated additive effects of brown lint and brown fuzz
长绒 Lint 短绒 Fuzz 亲本
Parent 估计值 Estimate 标准误 SE 估计值 Estimate 标准误 SE
Z128 0.0310** 0.0008 0.0376** 0.0007
Z263 0.0585** 0.0005 0.0725** 0.0007
K −0.0191** 0.0003 −0.0234** 0.0005
L −0.0355** 0.0005 −0.0440** 0.0011
Fb −0.0349** 0.0007 −0.0427** 0.0009
*, ** : 分别表示在 0.05和 0.01水平显著。
*, ** : significantly different at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.
表 6 棕色棉长绒和短绒的遗传力
Table 6 Heritability of brown lint and brown fuzz (%)
长绒 Lint 短绒 Fuzz 遗传力
Heritability 估计值 Estimate 标准误 SE 估计值 Estimate 标准误 SE
狭义遗传力 Heritability (N) 85.18** 0.52 87.26** 0.71
广义遗传力 Heritability (B) 98.18** 0.24 99.12** 0.23
狭义遗传力×环境 Heritability (NE) 0.34* 0.17 0.05 0.12
广义遗传力×环境 Heritability (BE) 0.70* 0.25 0.08 0.11
*, ** : 分别表示在 0.05和 0.01水平显著。
*, ** : significantly different at the 0.05 and 0.01 probability levels respectively.
表 7 纤维色泽的平均杂种优势表现
Table 7 Average heterosis performance of lint and fuzz color
长绒 Lint 短绒 Fuzz 杂种优势
Heterosis 估计值 Estimate 标准误 SE 估计值 Estimate 标准误 SE
中亲优势 Hpm (F1) −0.0072** 0.0015 −0.0119** 0.0021
超亲优势 Hpb (F1) −0.1101** 0.0021 −0.1256** 0.0033
*, ** : 分别表示在 0.05和 0.01水平显著。
*, ** : significantly different at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.
966 作 物 学 报 第 36卷
研究中多以肉眼辨别纤维颜色, 难免有一定的局限
性[11]。詹少华等[12]和李定国等[11]分别通过化学方法
提取、测定色素的含量和采用色差仪的方法来量化
纤维色泽的变化, 分析了棕色棉与白色纤维棉花杂
交的遗传规律。但是化学法比较复杂, 不适宜大规
模材料的分析; 色差仪分析参数较多, 数值正负变
幅较大。本实验采用一种新方法, 利用扫描仪和图
像软件获取RGB三原色[17], 计算颜色系数 P, 通过 P
值的变化反映纤维色泽的变化, 方法简单、稳定、
可靠。
本试验表明棕色纤维陆地棉的长绒和短绒的变
异主要来自加性和显性效应 , 其中加性效应较大 ;
长绒和短绒基因型相关达到了极显著水平, 且加性
和显性相关分量分别为 0.9998和 0.9896。从纤维数
值化的结果看, 杂交后代中纤维凡是表现出棕色的,
其短绒都要比相应的长绒色泽要深一点, 表明短绒
色泽基因对长绒色泽基因有一定的抑制作用, 长绒
和短绒之间存在一定的连锁和互作关系。这与石玉
真等[9]和孙东磊等[10]的研究结果一致。
棕色与白色纤维陆地棉不同组合的杂交 F1代多
数表现中间色的浅棕色 , 极少数组合表现近白色 ,
这一现象至今未见报道。本研究通过对这一现象的
双列杂交分析表明, 在纤维色泽的遗传变异中加性
效应是纤维色泽变异的主要遗传因素; 无论是白色
还是棕色纤维陆地棉, 不同种质的加性效应大小不
同, 而且, 棕色棉为正效应, 白色棉为负效应。与同
一白色棉杂交, 棕色棉正向加性效应越大, F1 代色
泽越深; 同理 , 与同一棕色棉杂交 , 白色棉负向加
性效应越大, F1 代棕色程度越小。因此本研究认为,
不同品种(系)加性遗传效应的大小是决定杂交 F1代
纤维色泽深浅的主要原因。
遗传力分析表明棕色纤维色泽主要是遗传因素
决定的 , 环境影响较小; 另外 , 考虑到光照和雨水
因素对纤维色泽脱色的影响[24-25], 因此彩色棉育种
家在进行田间选择时可以不考虑环境对棕色纤维色
泽的影响, 而且在早代不同环境中的选择也具有一
定成效; 从杂种优势表现看, 棕色纤维陆地棉与白
色纤维陆地棉杂交后代中亲优势和超亲优势都表现
为负向 , 在利用棕色棉和白色棉组合选配过程中 ,
亲本纤维色泽的选择尤为重要。由于本试验组合较
少, 对棕色纤维陆地棉杂种优势方面只作初步探讨,
对于不同色泽的棕色棉与白色棉、棕色棉与棕色棉
之间的杂种优势可能存在一定差别, 需要进一步研
究探讨。
4 结论
应用计算机 RGB 色彩模块数值化纤维色泽 ,
结果更可靠和准确; 陆地棉棕色长绒和短绒色泽的
遗传变异主要来自加性和显性效应 , 无母体效应 ,
其中加性效应较大, 起主导作用; 长绒和短绒色泽
变异趋势是一致的 , 基因间存在一定的连锁和互
作。由于各品种(系)的加性遗传效应大小不同, 造成
不同组合 F1纤维色泽表现不同。
致谢：感谢庞保印、潘兆娥、刘国强、周忠丽等老
师对田间管理提供了大量帮助。
References
[1] Li H(李红), Li Z(李哲), Cui X-Z(崔秀珍), Wang Y-Z(王业智).
Estimation of genetic parameters for hybrids of brown cotton and
Long–staple upland cotton. J Henan Agric Sci (河南农业科学),
2008, 4(11): 46–54 (in Chinese with English abstract)
[2] Sun D L, Sun J L, Jia Y H, Ma Z Y, Du X M. Genetic diversity of
colored cotton analyzed by simple sequence repeat markers. Intl J
Plant Sci, 2009, 170: 76–82
[3] Sakakibara K, Nishiyama T, Kato M, Hasebe M. Isolation of ho-
meodomain-leucine zipper genes from the moss Physcomitrella
patens and the evolution of homeodomain-leucine zipper genes in
land plants. Mol Biol Evol, 2001, 18: 491–502
[4] HlГl Симонгуr Янl. Genetic analysis of fiber color in up land cot-
ton. Agron Abroad: Cotton, 1984, 3: 172−191
[5] Kohel R J. Genetic analysis of fiber color variants in cotton. Crop
Sci, 1985, 25: 793–797
[6] Li Y-S(李永山). Studies on fiber color inheritance of colorful
cotton. J Shanxi Agric Sci (山西农业科学), 2002, 30(1): 44–46
(in Chinese with English abstract)
[7] Geng J-Y(耿军义), Wang G-Y(王国印), Zhai X-J(翟学军), Li
Z-S(李之树), Liu C-J(刘存敬), Li Y-Z(李延增). Effects of col-
ored fiber gene on economic properties of upland cotton and
analysis of its inheritance. Acta Gossypii Sin (棉花学报), 1998,
10(6): 307–311 (in Chinese with English abstract)
[8] Zhan S-H(詹少华), Li Z-P(李正鹏), Lin Y(林毅), Cai Y-P(蔡永
萍). Quantitative analysis on the inherited characteristics of natu-
rally colored brown cotton fiber color. Chin Agric Sci Bull (中国
农学通报), 2008, 24(12):146–148 (in Chinese with English ab-
stract)
[9] Shi Y-Z(石玉真), Du X-M(杜雄明), Liu G-Q(刘国强), Qiang
A-D(强爱娣), Zhou Z-L(周忠丽), Pan Z-E(潘兆娥), Sun J-L(孙
君灵). Genetic analysis of naturally colored lint and fuzz of cot-
ton. Cotton Sci (棉花学报), 2002, 14(4): 242–248 (in English
with Chinese abstract)
[10] Sun D-L(孙东磊), Sun J-L(孙君灵), Du X-M(杜雄明), Ma
第 6期 冯鸿杰等: 陆地棉棕色纤维色泽的遗传效应 967
Z-Y(马峙英). Genetic study on the color of fiber and linter in
brown cotton. J Anhui Agric Sci (安徽农业科学), 2008, 36(15):
6254–6255 (in Chinese with English abstract)
[11] Li D-G(李定国), Nie Y-C(聂以春), Zhang X-L(张献龙). Genetic
analysis of fiber colored brown upland cotton. J Huazhong Agric
Univ (华中农业大学学报), 2004, 23(6): 606–609 (in Chinese
with English abstract)
[12] Zhan S-H(詹少华 ), Lin Y(林毅 ). Establishment of a new
determination method for the pigment of natural colorful cotton.
Mol Plant Breed (分子植物育种), 2005, 3(3): 439–444 (in Chi-
nese with English abstract)
[13] Ahuja S L, Dhayal L S, Monga D. Performance of upland col-
oured cotton germplasm lines in line×tester crosses. Euphytica,
2009, 169: 303–312
[14] Tang B, Jenkins J N, Watson C E. Evaluation of genetic variances,
heritability and correlations for yield and fiber properties among
cotton F2 hybrid population. Euphytica, 1996, 91: 315−322
[15] Vivek B S, Omari O, Njuguna J, Imanywoha J, Bigirwa G, Diallo
A, Pixley K. Diallel analysis of grain yield and resistance to
seven diseases of 12 African maize (Zea mays L.) inbred lines.
Euphytica, 2010, 171: 329−340
[16] Dieckmann S, Link W. Quantitative genetic analysis of embryo
heterosis in faba bean (Vicia faba L.). Theor Appl Genet, 2009,
1057–1066
[17] Zhu M-X(朱美霞), Wang Z(王珍). Genetic analysis of cotton
colored fiber based on computer assisted identification. Mol Plant
Breed (分子植物育种), 2003, 1(1): 126–130 (in Chinese with
English abstract)
[18] Xu Z C, Zhu J. An approach for predicting heterosis based on an
additive, dominance and additive × additive model with envi-
ronment interaction. Heredity, 1999, 82: 510–517
[19] Yuan Y-L(袁有禄), Zhang T-Z(张天真), Guo W-Z(郭旺珍). Di-
allel analysis of superior fiber quality properties in selected up-
land cottons. Acta Genet Sin (遗传学报), 2005, 32(1): 79–85 (in
English with Chinese abstract)
[20] Achouch A, Zhu J(朱军). Simulation studies for comparing ge-
netics models with additive-aominance-maternal effects and GE
interaction effects. J Biomathem (生物数学学报), 2002, 17(2):
208–214 (in English with Chinese abstract)
[21] Zhu J(朱军). Methods of predicting genotype value and heterosis
for offspring of hybrids. J Biomath (生物数学学报), 1993, 8:
32–44 (in Chinese with English abstract)
[22] Zhu J(朱军), Ji D-F(季道藩), Xu F-H(许馥华). Mixed model
approaches for anayzing intra-cultivar heterosis in crop. Acta
Genet Sin (遗传学报), 1993, 20: 262–271 (in Chinese with Eng-
lish abstract)
[23] Zhu J. New approaches for analyzing quantitative traits and their
applications in cotton. In: Genetic Improvement of Cotton:
Emerging Technologies. Enfield, NH, USA, Science Publishers,
2001. pp 43–63
[24] Pan Z-E(潘兆娥), Du X-M(杜雄明), Sun J-L(孙君灵), Zhou
Z-L(周忠丽), Pang B-Y(庞保印). Influences of boll shading on
fiber color and fiber quality of colored cotton. Cotton Sci (棉花学
报), 2006, 18(5): 264–268 (in Chinese with English abstract)
[25] Zhan S-H(詹少华), Lin Y(林毅), Cai Y-P(蔡永萍), Li Z-P(李正
鹏). A study on the stability of the pigment of natural brown cot-
ton and its mechanism. Acta Laser Biol Sin (激光生物学报),
2006, 15(4): 354–358 (in Chinese with English abstract)