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第 28 卷 第 4 期 作　物　学　报 V o l. 28, N o. 4
2002 年 7 月　 533～ 536 页 A CTA A GRONOM ICA S IN ICA pp. 533～ 536　 Ju ly, 2002
陆地棉产量性状的遗传分析Ξ
韩祥铭　刘英欣
(山东农业大学农学院, 山东泰安 271018)
摘　要　采用加性—显性与环境互作的遗传模型, 分析陆地棉 8 个杂交亲本和 F 1 28 个组合的 7 个产量性状的两年试
验资料, 估算各项遗传方差分量和 F 1、F 2 的杂种优势。结果表明, 产量性状受加性效应和显性效应共同控制, 加性×
环境各产量性状均极显著, 铃重、衣分、籽指还受显性×环境的极显著影响, 7 项产量性状的广义和狭义遗传率均达到
极显著水准。杂种优势分析, 各产量性状均具有极显著群体平均优势, 籽棉和 F 1 皮棉产量、单株结铃数具有极显著群
体超亲优势。
关键词　陆地棉; 产量性状; 遗传分析
中图分类号: S562　　　文献标识码: A
Genetic Ana lys is for Y ield and Its Com ponen ts in Upland Cotton
HAN X iang2M ing　L IU Y ing2X in
(Colleg e of A g ronomy , S hand ong A g ricu ltu ra l U niversity , S hand ong T a ian 271018, Ch ina)
Abstract　Seven yield tra its of 8 paren ts and their 28 F 1 cro sses of up land co t ton tw o years w ere ana lyzed
by the genet ic m odel of addit ive dom inance and its in teract ion s w ith environm en ts by M INQU E (1) ap2
p roaches. Genet ic variance com ponen ts and hetero sis w ere est im ated. T he resu lts ind ica ted tha t a ll y ield
tra its w ere m ain ly con tro lled by the addit ive effects and by dom inan t effects, add it ive by years in teract ion s
effects w ere sign if ican t fo r yield tra its and dom inance by years in teract ion effects fo r bo ll w eigh t and lin t
percen t and seed index. T he b road and narrow sen se heritab ility est im ates w ere sign if icance a t 0. 01 level
fo r yield and its com ponen ts. H etero sis over m id2paren t va lue based on popu la t ion m ean w as ob served in
seven yield tra its. H etero sis over bet ter2paren t va lue based on popu la t ion m ean w as ob served in bo th seed
co t ton yield and F 1 lin t yield and bo ll num ber.
Key words　U p land co t ton; Y ield and its com ponen ts; Genet ic ana lysis
　　陆地棉产量性状遗传是受多基因控制的数量性
状遗传, 其遗传分析, 国内外已有大量报道, 周有
耀、王国印和M eredith 对发表的主要研究成果进
行了全面评述[ 1～ 3 ], 试验可能因材料、地点、年份
及分析方法的不同而得出不同的结论, 有必要进一
步研究。对近几年育成的不同来源新材料的遗传效
应若作为种质应用也需要了解其遗传规律。
由于不同年份或不同地区的自然环境和栽培条
件不同, 陆地棉产量性状的遗传表现可能随着环境
的改变而有所不同, 但大多研究未涉及到遗传效应
与环境的互作。
本研究根据加性—显性及与环境互作的遗传模
型[ 4 ] , 分析陆地棉不同类型杂交亲本和 F 1 产量性
状的两年资料, 估算遗传方差分量、杂种后代基因
型值和 F 1、F 2 的杂种优势, 并用 F 2、F 3 的表现对预
测值进行验证, 阐明陆地棉产量性状在不同环境中
的表现规律及早期世代的选择要点, 为选配和利用
高产、稳产陆地棉杂交种和品种提供理论依据。
1　材料与方法
本试验用近几年育成的各种类型的 8 个新品种
(系) : (1) 9824, (2) N uCO TN 33B , (4) GK212 为
转B t 基因抗虫棉; (3) 山农 9642, (8) 澳 972010
为优质棉; (5) 9825, (6) 中棉所 12, (7) 徐州 203Ξ 基金项目: 本文由国家“863”(2001AA 241081)项目资助。
作者简介: 韩祥铭 (19522 ) , 男, 山东省博兴县人, 副教授。专业方向: 农学, 田间试验生物统计。
Received on (收稿日期) : 2001206213, A ccep ted on (接受日期) : 2001211218

为丰产棉。其中 1、4 号品种 (系)为我国抗棉铃虫材
料, 2 号为美国抗虫棉, 8 号品种于 1996 年引自澳
大利亚, 6 号品种是由中棉所提供的省区试对照品
种。试验采用 Griff ing 双列杂交法 4, 1998 年配制
8× (8- 1) ö2 个杂交组合, 1999～ 2000 年将 28 个
F 1 及 8 个亲本按随机区组设计, 单行区, 重复 3
次, 行长 5m , 行距 0. 8m , 株距 0. 25m , 于 4 月 19
日、4 月 21 日开沟点种盖地膜种于山东农业大学试
验基地 齐河县良种场, 试验出苗整齐一致。试
验地 1999 年 7～ 8 月份较旱, 8 月 10 日浇一遍水,
后期光照充足; 2000 年 6 月份较旱, 于 6 月 15 日
浇一遍水, 7 月份后雨水较多, 光照较差。试验结
果统计以小区为单位。分析用朱军的《双列杂交和
杂种优势的遗传分析》软件[ 5 ] 进行计算。采用
M INQU E (1) 的统计方法, 用加性2显性及与环境
互作的遗传模型, 分析陆地棉不同类型杂交亲本和
F 1 产量性状的两年资料, 估算遗传方差分量、遗传
效应、杂种后代基因型值和杂种优势。各估算值和
预测值的标准误用 Jackkn ife 的方法对年份内试验
区组抽样估算, 以检验各遗传参数的显著性。
2　结果与分析
2. 1　陆地棉产量性状的遗传分析
将供试材料产量性状的各项遗传方差分量占表
现型方差的比值及遗传率列于表 1。
　　由表 1 看出, 陆地棉产量性状的遗传受加性效
应和显性效应共同控制, 加性与环境的互作效应也
达极显著水准。皮棉、籽棉产量和单株结铃数、衣
指不存在显性与环境的互作效应, 铃重、衣分和子
指具有显性与环境的互作效应。机误方差比率占表
现型方差的比值各产量性状均达极显著水准, 表明
产量性状易受环境条件影响。各产量性状的普通狭
义遗传率、普通广义遗传率均较高, 但与环境都有
互作效应。总之, 陆地棉产量性状的遗传易受环境
条件影响, 但遗传率仍较高, 以加性效应和显性效
应为主。
表 1　　陆地棉产量性状的遗传方差分量比值的估计值及遗传率
Table 1　　Estimated proportion s of var iance componen ts and her itabil ity for y ield tra its of Upland cotton
方差分量比率和遗传率
V ar. (G) öV ar. (T )
and H eritab ility
皮棉产量
L in t
yield
籽棉产量
Seed co tton
yield
铃数
N o. of
bo lls
铃重
Bo ll
w eigh t
衣分
L in t
percen t
衣指
L in t
index
籽指
Seed
index
加性方差比率 VA öV P 0. 4243 3 0. 3433 3 0. 4563 3 0. 5203 3 0. 7493 3 0. 2083 3 0. 5123 3
显性方差比率 VD öV P 0. 4843 3 0. 5523 3 0. 3353 3 0. 2293 3 0. 1123 3 0. 6653 3 0. 2193 3
加性×环境比率 VA EöV P 0. 0223 3 0. 0223 3 0. 0753 3 0. 0743 3 0. 0463 3 0. 0213 3 0. 0603 3
显性×环境比率 VDEöV P 0. 000 　 0. 000 　 0. 000 　 0. 1113 3 0. 0603 3 0. 000 0. 1373 3
机误方差比率 V eöV P 0. 0713 3 0. 0833 3 0. 1333 3 0. 0663 3 0. 0333 3 0. 1073 3 0. 0723 3
普通狭义遗传率 h2G 0. 4243 3 0. 3433 3 0. 4563 3 0. 5203 3 0. 7493 3 0. 2083 3 0. 5123 3
普通广义遗传率 h2G 0. 9083 3 0. 8953 3 0. 7923 3 0. 7493 3 0. 8613 3 0. 8733 3 0. 7313 3
互作狭义遗传率 h2GE 0. 0223 3 0. 0223 3 0. 0753 3 0. 0943 3 0. 0463 3 0. 0213 3 0. 0603 3
互作广义遗传率 h2GE 0. 0223 3 0. 0223 3 0. 0753 3 0. 1853 3 0. 1063 3 0. 0213 3 0. 1973 3
　　+ , 3 , 3 3 分别表示达 0. 10、0. 05 和 0. 01 概率水准显著。
　　+ , 3 , 3 3 deno te sign ificance at 0. 10, 0. 05, 0. 01 levels, respectively.
2. 2　参试材料产量性状的遗传效应分析
由于加性、显性效应是陆地棉产量性状的主要
遗传效应, 因此有必要进一步分析其遗传效应值的
表现, 从而可以推断亲本和组合的遗传表现。表 2
列出了 8 个参试亲本产量性状的加性效应 (A i) 和显
性效应 (D ii) 的预测值。由表 2 可见, 徐州 203 (7)、
中棉所 12 号 (6)、澳 972010 (8) 的加性效应极显著。
因此, 从它们的杂种后代中较易获得高产的遗传材
料, 以徐州 203 表现最为突出。其余 5 个亲本的皮棉
产量均为负加性遗传效应值, 表明不宜作为高产育
种的杂交亲本。8 个杂交亲本产量性状的显性效应
预测值均为负效应值, 仅有 9824 达不到显著水准,
预示大多数杂种后代将有较大的自交衰退现象。
　　表 3 列出了陆地棉 28 个杂交组合产量性状显
性效应的预测值, 有 13 个杂交组合具有极显著的
显性效应值, 杂种优势较强, 其中以 6、12、22 号
组合最为突出、这 3 个组合为 (1×7)、 (2×7)、 (4
×8) , 均为转基因抗虫棉×常规丰产抗病材料。表
明, 转基因抗虫棉与常规丰产抗病材料杂交, 对丰
产性的配合力较好, 有利于杂种优势利用。
435　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　作　　物 　　学　　报　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　28 卷

表 2　　参试亲本产量性状的加性效应 (A i)和显性效应 (D ii)的预测值
Table 2　　Predictable values of additive or dom inance effects of y ield tra its in paren ts
亲本
Paren t
遗传效应
Genetic
effect
皮棉产量
L in t yield
(g. p lo t- 1)
籽棉产量
Seed co tton
yield (g. p lo t- 1)
铃数
N o. of bo lls
(N o. p lan t- 1)
铃重
Bo ll w eigh t
(g)
衣分
L in t percen t
(% )
衣指
L in t index
(g)
籽指
Seed index
(g)
1. 9824 A i - 29. 063 3 - 88. 553 3 - 0. 074 - 0. 2733 3 0. 6553 3 0. 1513 3 - 0. 3573 3
D ii - 14. 90+ - 30. 55 0. 202 - 0. 0713 - 0. 073 - 0. 047 0. 3373 3
2. N uCO TN 33B A i - 3. 39 2. 75 0. 098 - 0. 2073 3 - 0. 4113 3 - 0. 1803 3 - 0. 3113 3
D ii - 100. 753 3 - 201. 753 3 - 1. 6063 3 - 0. 2193 3 - 1. 1483 3 - 0. 4093 3 0. 3863 3
3. 9642 A i - 37. 343 3 - 20. 913 3 0. 8873 3 0. 1703 3 - 2. 1943 3 0. 0553 3 1. 0243 3
D ii - 129. 403 3 - 259. 953 3 - 1. 2603 3 - 0. 2753 3 - 2. 1743 3 - 0. 4273 3 0. 9543 3
4. GK212 A i - 68. 393 3 - 185. 793 3 - 1. 2613 3 - 0. 2223 3 0. 9003 3 0. 0923 3 - 0. 2343 3
D ii - 56. 643 3 - 104. 083 - 0. 7353 0. 1813 3 - 0. 9993 3 - 0. 6513 3 0. 5123 3
5. 9825 A i - 19. 693 3 - 6. 90 0. 145 0. 017 - 1. 1943 3 - 0. 1823 3 0. 071+
D ii - 107. 543 3 - 237. 623 3 - 1. 4953 3 - 0. 057+ - 1. 1373 3 - 0. 5983 3 0. 059
6. Zhong12 A i 32. 123 3 60. 033 3 0. 9473 3 - 0. 011 0. 5963 3 0. 039+ - 0. 021
D ii - 107. 103 3 - 221. 553 3 - 1. 8333 3 - 0. 2963 3 - 1. 1863 3 0. 146 0. 5413 3
7. XuZhou203 A i 114. 883 3 164. 923 3 1. 3743 3 0. 1293 3 2. 9493 3 0. 1263 3 - 0. 6573 3
D ii - 110. 963 3 - 242. 433 3 - 1. 4513 3 - 0. 4233 3 - 0. 6603 3 - 0. 4613 3 - 0. 3063 3
8. AO 972010 A i 10. 323 3 73. 123 3 - 0. 3553 3 0. 3913 3 - 1. 3453 3 - 0. 1063 3 0. 4733 3
D ii - 103. 543 3 - 251. 463 3 - 1. 7353 3 0. 043 - 0. 3543 0. 1783 3 0. 1903
表 3　　杂交组合产量性状显性效应 (D ij)的预测值
Table 3　　Predictable values of dom inance effects for y ield tra its in crosses of upland cotton
编号
N o.
组合
C ro sses
皮棉产量
L in t yield
(g. p lo t- 1)
籽棉产量
Seed co tton
yield (g. p lo t- 1)
铃数
N o. of bo lls
(N o. p lan t- 1)
铃重
Bo ll w eigh t
(g)
衣分
L in t percen t
(% )
衣指
L in t index
(g)
籽指
Seed index
(g)
1 (1×2) - 62. 793 3 - 174. 713 3 0. 7093 - 0. 083+ 0. 7693 - 0. 029 - 0. 4483 3
2 (1×3) 63. 223 3 166. 423 3 - 0. 218 - 0. 006 0. 004 0. 1313 - 0. 2493 3
3 (1×4) - 96. 093 3 - 213. 093 3 - 0. 4453 - 0. 1203 3 - 0. 5963 3 - 0. 3393 3 - 0. 6563 3
4 (1×5) - 99. 933 3 - 258. 223 3 - 0. 8423 3 - 0. 2913 3 0. 133 0. 5603 3 0. 3993
5 (1×6) - 41. 443 3 - 121. 043 3 - 1. 1323 3 - 0. 034 0. 4733 3 0. 2293 3 - 0. 152
6 (1×7) 166. 123 3 348. 003 3 0. 4933 0. 2433 3 0. 7743 3 - 0. 2723 3 0. 125
7 (1×8) 69. 043 3 212. 553 3 0. 9513 3 0. 1703 3 - 0. 8213 3 0. 018 - 0. 025
8 (2×3) 55. 353 3 121. 213 3 0. 250 0. 1733 3 - 0. 162 - 0. 4733 3 - 0. 4943 3
9 (2×4) 52. 063 139. 963 - 0. 071 - 0. 1853 3 - 0. 2603 0. 8273 3 0. 4473 3
10 (2×5) 115. 233 3 274. 373 3 1. 0723 3 0. 1683 3 0. 6743 3 - 0. 1953 3 - 0. 081
11 (2×6) - 9. 53 - 42. 91 - 0. 083 0. 040 0. 5403 0. 133 - 0. 1283
12 (2×7) 140. 133 3 334. 463 3 2. 1403 3 0. 2473 3 0. 054 0. 2353 3 0. 2513 3
13 (2×8) - 92. 663 3 - 245. 763 3 - 0. 700+ - 0. 1223 0. 310 0. 074+ - 0. 6063 3
14 (3×4) 21. 19+ 32. 47 - 0. 7893 3 - 0. 3013 3 0. 472 1. 3463 3 0. 192+
15 (3×5) - 27. 79+ - 85. 583 0. 427 - 0. 0873 0. 5143 3 0. 4363 3 - 0. 1693
16 (3×6) 68. 853 3 212. 163 3 1. 5243 3 0. 2563 3 - 0. 4273 3 - 0. 1603 3 0. 2073 3
17 (3×7) - 11. 83+ - 87. 133 3 - 0. 210 0. 3063 3 1. 6893 3 0. 1313 3 - 0. 090
18 (3×8) 49. 17 136. 513 3 0. 5883 0. 3743 3 0. 2833 3 - 0. 4833 3 - 0. 355+
19 (4×5) - 9. 04 - 55. 48+ - 0. 081 - 0. 1133 3 0. 7213 3 - 0. 052 - 1. 0153 3
20 (4×6) 70. 623 3 79. 63+ 1. 8423 3 0. 1433 3 2. 1623 3 - 0. 6103 3 - 0. 7043 3
21 (4×7) - 139. 893 3 - 329. 943 3 - 1. 1483 3 - 0. 034 0. 4553 3 0. 4343 3 - 0. 2443 3
22 (4×8) 139. 973 3 342. 353 3 0. 8133 3 0. 034 - 0. 146 - 0. 1793 0. 7393 3
23 (5×6) 122. 593 3 314. 953 3 1. 8413 3 - 0. 045 - 0. 026 - 0. 2953 3 - 0. 2913 3
24 (5×7) 91. 383 3 211. 993 3 0. 7443 3 0. 3553 3 0. 312 0. 1283 3 0. 222
25 (5×8) 1. 21 65. 373 3 - 0. 017 0. 1433 - 1. 1283 3 - 0. 034 0. 8843 3
26 (6×7) 43. 773 3 94. 633 3 0. 7893 3 0. 1913 3 - 0. 058 0. 3983 3 0. 1423 3
27 (6×8) - 5. 70 - 25. 78 - 0. 103 0. 031 0. 246 0. 067 - 0. 175+
28 (7×8) 57. 253 3 101. 103 3 1. 5603 3 - 0. 3373 3 0. 7513 3 0. 038 - 0. 4043 3
2. 3　陆地棉产量性状的杂种优势分析
利用杂种优势是目前农业生产上提高产量的重
要措施之一。由表 3 杂交组合产量性状显性效应的
预测值知, 皮棉产量有 6 个组合为极显著负效应,
籽棉产量有 7 个, 表明, 不是所有的杂种都具有杂
种优势。为了进一步明确陆地棉产量性状的杂种优
势, 将估算结果列于表 4。
　　杂种优势分析表明, F 1 和 F 2 各产量性状均具
5354 期　　　　　　　　　　　　　　　　　韩祥铭等: 陆地棉产量性状的遗传分析　　　　　　　　　　　　　　　　　　

有极显著群体平均优势; 籽棉和 F 1 皮棉产量、F 1 结
铃数具有极显著群体超亲优势。铃重、衣分、子指均
呈负群体超亲优势。提高陆地棉的产量若利用杂种
优势, 必须选择配合力好、杂种优势强的组合。
表 4　　28 个陆地棉组合 F1、F2 产量性状的平均遗传表现
Table 4　　Average genetic performances of F1 or F2 for y ield tra its in 28 crosses of upland cotton
性状
T raits
参数
Param eter
皮棉
L in t yield
(g. p lo t- 1)
籽棉
Seed co tton
yield (g. p lo t- 1)
铃数
N o. of bo lls
(N o. p lan t- 1)
铃重
Bo ll w eigh t
(g)
衣分
L in t percen t
(% )
衣指
L in t index
(g)
籽指
Seed index
(g)
G 预测值 P re (F1) 648. 23 3 1612. 83 3 15. 23 3 5. 883 3 40. 123 7. 763 3 11. 31+
P redicted G P re (F2) 589. 83 3 1489. 03 3 14. 43 3 5. 793 3 39. 513 7. 603 3 11. 52+
郡体平均优势 Hpm (F1) 0. 1883 3 0. 1593 3 0. 1063 3 0. 0313 3 0. 0313 3 0. 0433 3 - 0. 0373 3
M ean hetero sis Hpm (F2) 0. 0943 3 0. 0803 3 0. 0533 3 0. 0153 3 0. 0153 3 0. 0213 3 - 0. 0193 3
群体超亲优势 Hpb (F1) 0. 0933 3 0. 0953 3 0. 0363 3 - 0. 0153 - 0. 0233 3 0. 009 - 0. 1043 3
Better2paren t hetero sis Hpb (F2) - 0. 001 0. 0163 3 - 0. 017+ - 0. 0303 3 - 0. 0393 3 - 0. 012+ - 0. 0863 3
2. 4　产量性状遗传效应预测值在杂种后代的验证
1998 年秋将部分 F 1 种子南繁加代, 1999 年每
个 F 2 组合种 80m 2 (行距 0. 8m , 行长 10m , 10 行
区)。中选单株于 2000 年种株系圃, 株系为单行区,
面积 6. 67m 2, 每隔 9 行设 1 行对照, 对照为 33B。
F 2 和 F 3 代的试验结果表明, 以组合 (1×7) 的表现
最好, 中选株率和株系最多。株系圃皮棉产量超对
照 20% 以上, 此组合有 22 个株系, (2×7) 有 5 个
株 系, ( 1 × 8 ) 虽然产量的显性效应 ( 69. 04、
212. 55 ) 不及 (2×7) 组合 (140. 13、334. 46) , 但后
代表现较好, 可能与双亲的优良基因互补性较好有
关。(4×8)由于 4 号亲本 GK212 感黄萎, 所以后代 表现一般。其余组合中选株系均较少。表 5 列出了部分组合 F 2 和 F 3 的中选结果, 表明用加性效应值高的非抗虫亲本与加性或显性效应值较高的抗虫亲本组配, 配合力较好, F 2 和 F 3 仍有优势。3　讨论3. 1　陆地棉产量性状的遗传受加性效应和显性效应共同控制, 易受环境条件影响, 但遗传率仍较高。与前人大多数研究结果[ 3 ]皮棉产量、单株铃数、衣分、衣指和子指的加性方差与显性方差均达显著或极显著水平较一致。3. 2　基因型与环境的互作在生物界普遍存在, 但
表 5　　F2 和 F3 代部分组合中选单株和株系数
Table 5　　The plan t and system of plan t chosen from F2 and F3 for y ield tra its in 8 crosses
组合 C ro sses (1×2) (1×3) (1×4) (1×5) (1×6) (1×7) (1×8) (2×5) (2×7) (4×8)
F2 p lan t 25 65 4 35 7 99 47 22 40 37
F3 system 2 0 0 2 0 22 6 2 5 3
前人研究较少。使用朱军的加性—显性与环境互作
的遗传模型, 利用亲本和 F 1, 估测遗传效应和杂种
后代表现, 分析结果更加精确。本试验结果, 杂种
后代的表现与试验结果预测值基本相符, 产量性状
突出的杂交组合的后代, 中选株系最多, 丰产性最
好。用本试验方法预测杂种后代的表现, 能有的放
矢的选择优良组合, 淘汰较差组合, 扩大优良组合
的种植面积, 提高优选率, 对加快育种进程起到事
半功倍的效果。
3. 3　转基因抗虫棉与常规丰产抗病材料杂交, 对
丰产性的配合力较好, 有利于杂种优势利用; 但要
注意选择优点较多, 缺点较少, 综合性状良好, 配
合力较高或亲缘关系较远优良性状遗传传递力高的
材料为亲本。
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