全 文 ：第 30 卷 第 8 期
2004 年 8 月 　739～744 页
作 　物 　学 　报
ACTA AGRONOMICA SINICA
Vol. 30 , No. 8
pp. 739 - 744 　Aug. , 2004
陆地棉铃形和纤维品质的遗传和相关研究
张文英1 　梅拥军2 Ξ
(1 长江大学农学系 ,湖北荆州 434025 ;2 塔里木农垦大学植物科技学院 ,新疆阿拉尔 843300)
摘 　要 　采用加性2显性及其与环境互作的遗传模型 ,对 8 个陆地棉亲本的 F1 代 15 个组合的铃长、铃宽、铃长/ 铃宽 (长
宽比)等 3 个铃形性状以及 5 项纤维品质指标的两年资料 ,进行了遗传方差分量分解和成对性状间的遗传效应的相关分
析。结果表明 ,铃形性状和纤维品质性状主要受加性效应的影响 ,显性效应也有较大作用 ;铃长与长宽比的广义和狭义
遗传率较铃宽的大 ,但均达到极显著水平。5 项纤维品质指标的广义和狭义遗传率也达到了极显著水平 ,但长度和强度
的狭义遗传率明显大于其他 3 个性状。铃长、长宽比的狭义遗传力较高 ,与纤维长度、强度间呈极显著的加性正相关 ,与
麦克隆值为极显著加性负相关 ,可以利用铃形对陆地棉主要品质性状进行间接选择 ;在某些环境中 ,利用长宽比对绒长
进行间接选择可望取得较好的效果。
关键词 　陆地棉 ; 铃形性状 ; 纤维性状 ; 遗传分析 ; 间接选择
中图分类号 :S562
Analysis of Genetic Correlation between Boll Shape Traits and Fiber Quality
Traits in Upland Cotton
ZHANG Wen2Ying1 ,MEI Yong2Jun2
(1 Agronomy Department of Yangtze University , Jingzhou 434025 , Hubei ; 2 College of Plant Science and Technology , Tarim University of Agricultural Recla2
mation , Alar 843300 , Xinjiang , China)
Abstract 　Three boll shape traits and 5 fiber quality traits of 15 F1 crosses of upland cotton were analyzed for their genetic
variance components and genetic correlation coefficients between pair2wise characters by additive2dominance genetic model
with genotype by environment interaction effects1 The results indicated that boll shape traits and fiber quality traits were
mainly controlled by additive effects and by dominance effects rather significantly as well1 The broad and narrow sense heri2
tablity estimates of boll length and ratio of length to width were larger than that of boll width , but all of them arrived at high
significant level1 The broad and narrow sense heritablity estimates of 5 fiber quality traits also arrived at highly significant
level , among which fiber length and strength were more than that of other 3 fiber quality traits1 The narrow sense heritablity
estimates of boll length and ratio of length to width were relatively high , the additive correlation among the two traits and
fiber length and strength were positive and highly significant , indicating that we can improve main fiber quality traits
through indirectly selecting boll shape which was easy to manipulate in field selection1 In some specified environments , bet2
ter results might be achieved when ratio of boll length to width was used as indirect selection index in the course of improv2
ing fiber quality properties1
Key words 　Upland cotton ; Boll shape trait ; Fiber quality trait ; Genetic analysis ; Correlation
　　目前 ,国产原棉品质与国外优质原棉的差距较
大[1 ] ,同时 ,棉纺织工业技术革新和设备更新换代对
棉纤维内在品质提出了更高的要求 ;消费市场对棉
纤维品质也有更新的需求 ,迫切需要加快棉花纤维
品质性状改良的步伐[2 ] 。分子育种在改良棉花抗
虫、抗除草剂、抗病等性状上已取得了显著的成
绩[3 ] ,但在改良棉花复杂数量性状方面应用成果还
并不多[4 ,5 ] 。在分子标记辅助选择还没有完全成熟
利用前 ,无论是采用转基因、杂交、诱变还是其他方
法创造变异 ,对目标性状的田间鉴定、选择始终是必
不可少、至关重要的环节。在分离世代 ,由于棉花纤
维品质测试费用较高 ,群体较大时不可能对大量单Ξ基金项目 :塔里木农垦大学校长基金项目 (2004201)资助。
作者简介 :张文英 (1972 - ) ,男 ,湖北天门人 ,讲师 ,在读博士生 ,专业方向 :数量遗传。
Received(收稿日期) :2003206202 , Accepted(接受日期) :20032112191

株逐一测定 ,如何提高棉花纤维品质的选择效率仍
然是棉花纤维品质性状遗传育种中的重要课题。
棉花品种铃形性状 (铃长、铃宽、长宽比等)与纤
维品质关系密切[6～10 ] 。但以往的研究一般仅对这
两类性状进行简单的相关分析 ,没有将遗传效应进
一步分解和考虑它们与环境的互作 ,难以揭示各性
状间更为复杂的遗传关系。性状间的加性相关可稳
定遗传 ,利用这种相关可以指导杂种后代的间接选
择[11 ] ;而显性相关随着世代的递增随之减弱 ,这两
类相关在杂交育种和杂种优势中的表现有所不同。
因此有必要对铃形性状和纤维品质性状进行遗传组
分的相关分析。
为进一步揭示铃形性状与棉花纤维品质间遗传
相关关系 ,更有效地提高纤维品质性状的选择效果 ,
本研究采用与环境互作的加性2显性遗传模型[12 ] ,
对陆地棉铃形性状与纤维品质性状进行了分析 ,以
明确这两类性状间的关系 ,为分离世代纤维品质的
选择提供一定的理论依据。
1 　材料与方法
111 　试验设计
　　试验在新疆阿拉尔塔里木农垦大学农业试验站
进行。选用陆地棉品种 (系)新陆早 1 号、吉尔吉斯、
68 为母本 ,辽棉 7 号、斯字棉 603、爱字棉 1517、爱字
棉 Sij、88251 为父本 ,按不完全双列杂交遗传设计配
制杂交组合。1996 年配制 3 ×5 个杂交组合 ,1997 -
1998 年的 4 月 24 日播种 8 个亲本的 15 个 F1 组合。
随机区组设计 ,每年试验均 3 次重复 ,4 行区 ,行长 3
m ,宽窄行 (0160 m + 0130 m) ,地膜覆盖种植 ,株距
0113 m ,田间管理同大田。
112 　性状测定
于 9 月初在各小区随机选择 20 株棉花 ,在所选
棉株中部内围挂牌标记 2 个生长正常的定型铃 ,用
游标卡尺测量其长度 (纵径) 和宽度 (横径) ,计算铃
长/ 铃宽 (长宽比) 。吐絮后 ,取挂牌棉铃室内考种 ,
用 HVI900 纤维测定仪测定 215 %跨长、整齐度、比
强度、伸长率、麦克隆值等 5 项纤维品质指标。用小
区内 20 株观察值的平均值进行统计分析。
113 　遗传模型与统计分析方法
采用 MINQUE(1) 法估算各项方差分量 (显性方
差 VA、加性方差 VD、加性 ×环境互作方差 VAE、显性
×环境互作方差 VDE、机误方差 Ve) 占表现型方差
( V P)的比率[12 ] ;估算成对性状间的各项遗传相关
[加性相关 rA、显性相关 rD、加性 ×环境互作相关
rAE、显性 ×环境互作相关 rDE、遗传相关 ( rG) 和表现
型相关 ( rP) ]。用 Jackknife 方法计算各项遗传参数
的估计值及其标准误 ,然后用 t 测验对遗传参数做
统计检验[13 ] 。遗传率的估算按参考文献 [14 ] ,其中
普通狭义遗传率 h2G = VA/ V P , 互作狭义遗传率
h2GE = VAE/ V P ;普通广义遗传率 H2G = ( VA + VD) /
V P ,互作广义遗传率 H2GE = ( VAE + VDE) / V P ;狭义遗
传率 h2 = h2G + h2GE = VA/ VP + VAE/ V P ,广义遗传率
H2 = H2G + H2GE = [ ( VA + VD) + ( VAE + VDE) ]/ V P。
数据的分析采用朱军的《双列杂交和杂种优势的遗
传分析》软件[15 ] 。
2 　结果与分析
211 　铃形性状和品质性状的遗传方差分量分析
　　铃形性状和纤维品质性状的遗传方差分量占表
现型方差的比值和机误方差占表现型方差的比值列
于表 1。结果表明 ,在铃形性状中 ,铃长的加性方差
对表现型总变异的贡献最大 ,达 48 % ,其次是长宽
比、铃宽 ,都达到极显著水平 ;在纤维品种性状中 ,长
度、强度和整齐度的加性方差占表现型方差的比值
相对大些 ,但均在 30 %以上 ,伸长率和麦克隆值均
在 20 %左右。显性效应对表现型总变异的贡献 ,在
铃形性状中以长宽比最大 ,在纤维品质性状中以伸
长率为大 ,两类性状遗传以加性效应为主。加性 ×
环境互作效应对强度的作用显著 ,显性 ×环境互作
效应对铃宽、整齐度、强度和麦克隆值的作用显著。
由此可知 ,这 4 个性状的遗传研究需要在不同环境
中进行。铃形性状和纤维品质性状机误方差的比值
在 25 %～51 %之间 ,均达到极显著水平 ,说明受试
验因素以外成分影响较大。
对于 3 个铃形性状 ,遗传率的分析结果 (表 1)
表明 ,铃长 ( H2 = 0171) 和长宽比 ( H2 = 0168) 受非遗
传因素的影响较小 ,且遗传变异主要受主效应控制 ,
H2G分别为 0159、0153 ,但与环境的互作效应较大。
在纤维品质性状中以强度 ( H2 = 0175) 和长度 ( H2 =
0162)受非遗传因素影响较小 ,且遗传主要受主效应
控制 , H2G 分别为 0142、0155 ,其中强度与环境的互作
效应较大 ( H2GE = 0132) ;它们的狭义遗传率较大 ,达
50 % 以上 ,表明这两个性状的遗传改良在早代即可
进行 ;强度的普通狭义遗传率 ( h2G = 0136) 和互作狭
义遗传率 ( h2GE = 0115)均达到极显著水平 ,因而异地
718　8 期 张文英等 :陆地棉铃形和纤维品质的遗传和相关研究 　　　

选择和穿梭育种对提高纤维强度可取得不同的效
果。整齐度、伸长率和麦克隆值的狭义遗传率较低 ,
在早代选择效果较差 ;整齐度 ( H2GE = 0115) 、麦克隆
值 ( H2GE = 0122)与环境互作效应较大 ,表明环境因素 在较大程度上影响这两个性状相关基因的表达 ,改良时应注重提供性状形成的适宜环境条件或应用适应特定生态环境的遗传材料。
表 1 铃形性状及纤维品质性状的遗传方差分量比值的估计值及遗传率
Table 1 Estimated proportions of variance components and heritability for boll shape traits and fiber traits of upland cotton
参数
Parameter
铃长
Boll length
(cm)
铃宽
Boll width
(cm)
长宽比
Boll length
/ Boll width( %)
215 % 跨长
215 % span2length
(mm)
整齐度
Uniformity
( %)
比强度
Strength
(cN/ tex)
伸长率
Elongation
( %)
麦克隆值
Micronaire
VA/ V P 0148 3 3 0129 3 3 0137 3 3 0146 3 3 0133 3 3 0136 3 3 0121 3 3 0120 3 3
VD/ V P 0111 3 0109 0116 3 3 0110 3 0106 0107 0120 3 3 0117 3 3
VAE/ V P 0105 0100 0108 0106 0100 0115 3 0100 0109
VDE/ V P 0108 0117 3 3 0107 0100 0115 3 3 0118 3 3 0107 0113 3
V e/ V P 0129 3 3 0144 3 3 0132 3 3 0138 3 3 0146 3 3 0125 3 3 0151 3 3 0141 3 3
H2G 0159 3 3 0138 3 3 0153 3 3 0155 3 3 0138 3 3 0142 3 3 0142 3 3 0137 3 3
H2GE 0113 3 0117 3 3 0115 3 0109 0115 3 3 0132 3 3 0107 0122 3 3
h2 0152 3 3 0129 3 3 0145 3 3 0152 3 3 0133 3 3 0150 3 3 0121 3 3 0129 3 3
H2 0171 3 3 0156 3 3 0168 3 3 0162 3 3 0154 3 3 0175 3 3 0149 3 3 0159 3 3
　　注 : 3 , 3 3分别表示 0105 和 0101 的显著水平。Notes : 3 , 3 3 Significance at 0105 and 0101 levels , respectively1
212 　铃形性状与品质性状间的遗传相关分析
铃形性状与纤维品质性状间遗传相关结果 (表
2)表明 ,铃长与纤维长度、强度间的加性相关均达到
极显著水平 ,相关系数分别为 0132、0126 ,表明通过
铃长在早期世代间接选择可同步提高长度和强度 ;
与伸长率间呈加性显著正相关 ,表明通过铃长的间
接选择可一定程度上提高伸长率。铃长与麦克隆值
间的加性负相关达到极显著水平 ,表明可通过铃长
的间接选择来提高纤维的细度 ;显性负相关达显著
水平 ,表明铃长有优势的组合纤维细度可能具有一
定的优势。铃长与整齐度间呈极显著显性互作正相
关 ,表明在某些环境中铃长有优势的组合其纤维整
齐度可能表现出一定的优势。
表 2 铃形性状与纤维品质性状间遗传相关系数估计值
Table 2 Estimates of genetic correlation coefficients between boll shape traits and fiber traits of upland cotton
性状
Trait
参数
Parameter
215 % 跨长
215 % span2length
(mm)
整齐度
Uniformity
( %)
比强度
Strength
(cN/ tex)
伸长率
Elongation
( %)
麦克隆值
Micronaire
铃长
Boll length
(cm)
rA 　0132 3 3 0107 　0126 3 3 　 0117 3 - 0119 3
rD 0110 0105 0100 - 0104 - 0114 3
rAE 0106 0100 0102 0100 0102
rDE 0100 0119 3 3 - 0103 - 0101 0105
rP 0118 3 3 0111 0116 3 0108 - 0108
rG 0122 3 3 - 0103 0140 3 3 0124 3 3 0102
铃宽
Boll width
(cm)
rA - 0123 3 3 　0119 3 - 0129 3 3 　0105 　0124 3
rD 0107 0101 0120 3 3 0102 0102
rAE 0104 0100 - 0103 0100 0105
rDE 0100 0101 - 0114 3 0110 3 0101
rP - 0101 0104 0103 - 0107 0116 3
rG - 0108 0122 - 0123 3 3 - 0101 0118 3 3
长宽比
Boll length
/ boll width
( %)
rA 　0127 3 3 - 0116 3 　0129 3 3 - 0106 - 0133 3 3
rD 0102 0107 0100 - 0115 3 - 0104
rAE 0123 3 3 0100 0105 0100 - 0107
rDE 0100 0106 0117 3 - 0101 0103
rP 0115 3 - 0106 - 0103 0104 - 0109
rG 0109 - 0124 3 0112 0118 - 0126 3
　　注 : 3 , 3 3分别表示 0105 和 0101 的显著水平。Notes : 3 , 3 3 Significance at 0105 and 0101 levels , respectively1
818 　　　作 　　物 　　学 　　报 30 卷 　

　　铃宽与整齐度、麦克隆值间的加性正相关均达
到极显著水平 ,表明通过铃宽的间接选择可以提高
纤维整齐度 ,但同时可能造成纤维变粗 ;但铃宽与长
度、强度间的加性负相关达极显著水平 ,表明选择铃
粗的单株不利于纤维长度和强度的改良。铃宽与强
度间显性相关 ( rD = 0120) 达到极显著水平 ,说明杂
种早代铃粗的杂交组合其强度表现也可能较好。铃
宽与强度和伸长率分别呈显著的显性互作负相关和
显性互作正相关 ,表明在某些环境中铃宽优势强的
组合 ,其纤维强度下降 ,而其伸长率有可能表现出一
定的优势。
棉铃长宽比与长度、强度间的加性正相关均达
到极显著水平 ,表明可以通过长宽比的间接选择同
步改良纤维长度和强度 ;长宽比与伸长率的显性负
相关达到显著水平 ,表明杂种早代长宽比优势强的
组合其伸长率表现可能较差。长宽比与强度的显性
互作正相关达到显著水平 ,表明在某些环境中长宽
比优势强的组合 ,其纤维强度可能表现出一定的
优势。
3 　讨论
311 　现代分子数量遗传的研究表明 ,棉花纤维品质
性状属数量性状 ,具有极为复杂的遗传背景[16 ,17 ] 。
本文遗传率估算结果表明 ,大多数纤维品质性状存
在基因型与环境的互作 ,其中纤维强度受环境互作
的影响最大 ,因此 ,对陆地棉纤维品质的遗传分析需
要在多个环境中进行 ,对强度等性状采用异地选择
和穿梭育种可取得不同的效果。5 个纤维品质性状
均以加性为主 , 与大多数研究者的结论基本一
致[17 ,18 ]。铃长、长宽比的广义遗传率明显大于铃
宽 ,与由宝昌、徐崇志等人[6 ,10 ]的结果较一致。绒
长、比强度和麦克隆值的广义遗传率较高 ,与袁有
禄、Meredith 等[19～21 ]的结果一致。
312 　当目标性状不易测定或具有较低的遗传率、进
行直接选择不能取得预期效果时 ,利用与其具有较
高加性相关的其他性状进行间接选择 ,易取得较好
的效果。本研究结果表明 ,棉铃长度和长宽比具有
较大的狭义遗传率 ,遗传变异较稳定 ,该性状与纤维
长度、强度、伸长率和细度间呈显著或极显著加性正
相关 ,其中伸长率和细度 (麦克隆值) 的狭义遗传率
较低 ,亦即在杂种早期世代就可利用棉花铃长这一
形态性状对主要纤维品质性状进行间接选择 ,以提
高选择效果和选择效率。通过铃宽的间接选择可望
有助于纤维整齐度的改良 ,但是对其他几个性状不
利。王修山[8 ]研究结果表明 ,铃宽与铃长间呈微弱
的正相关 ,但与长宽比呈极显著负相关。故在选择
中要注意协调好铃宽与长宽比的关系 ,在分离后代
群体中选择铃偏长、长宽比适中的单株 ,可望选育出
品质优的品种。
313 　朱军提出的遗传分析方法[12 ,15 ]能有效地分析
性状间的遗传相关及其与环境的互作相关。对于一
些组合或交配类型不规则缺失的非平衡数据 ,仍然
可以获得各项遗传参数的无偏估计 ,利于遗传育种
工作者的研究与分析。在分解遗传主效应为加性效
应和显性效应 ,且考虑它们与环境互作的基础上 ,将
遗传率的概念由以前的狭义遗传率、广义遗传率拓
展为包括普通狭义遗传率、互作狭义遗传率 ,普通广
义遗传率、互作狭义遗传率的体系[14 ] ,有利于更深
入研究、了解性状的遗传传递规律以及遗传变异和
环境条件影响的相互关系 ,增加对杂种后代目标性
状表现的预见性 ,从而提高选育工作的效率。
314 　本文主要探讨了 3 个主要铃形性状与 5 个主
要纤维品质性状间的遗传关系 ,在实际育种中 ,为改
良纤维品质性状 ,还要兼顾与其他棉铃性状 (如铃体
积、铃重、衣分、吐絮舒畅性等)的关系。
致　谢 :承蒙浙江大学朱军教授提供遗传模型分析
软件 ,特此致谢 !
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