全 文 ：Vol. 29 , No. 4
pp. 514～519 　July , 2003
作 　物 　学 　报
ACTA AGRONOMICA SINICA
第 29 卷 第 4 期
2003 年 7 月 　514～519 页
陆地棉高品质纤维种质基因库的拓建
周宝良　陈　松　沈新莲　张香桂　张震陵 Ξ
(江苏省农业科学院经济作物研究所 ,江苏南京 210014)
摘 　要 　采用远缘杂交 ,开展了棉属野生种的高强纤维潜力基因向陆地棉品种转育研究 ,以构建高纤维品质的种质基因
库。在适宜的自然条件和人工条件下 ,陆地棉分别与异常棉 ( Gossypium anomalum) 、辣根棉 ( G. armourianum) 、雷蒙德氏棉
( G. raimondii) 等杂交 ,克服杂交不可交配性、杂种一代的高度不育性等 ,通过多年的回交选择和纤维品质测定筛选 ,培育
出了纤维品质基本稳定、农艺性状良好的一批超强的细长绒棉纤维种质系 ,其比强度远超过目前推广品种 ,马克隆值理
想 ,如 :来自雷蒙德氏棉的 47 个后代品系 ,其平均纤维比强度达 34. 43 cN/ tex、纤维长度为 32. 29 mm、马克隆值为 4. 37 ;来
自辣根棉的 49 个后代品系 :平均比强度达 35. 50 cN/ tex 、纤维长度为 33. 16 mm、马克隆值为 4. 29 ;来自异常棉的 101 个后
代品系 ,比强度达 38. 15 cN/ tex、纤维长度为 33. 35 mm、马克隆值为 4. 11。通过远缘杂交获得的一批高品质种质系 ,组成
了一个高品质育种的亲本群体 ,成为高品质育种的重要基因库。
关键词 　陆地棉 ;超强纤维 ;纤维品质 ;基因库 ;拓建
中图分类号 : S562 　　　文献标识码 : A
Construction of Gene Pools with Superior Fiber Properties in Upland Cotton
through Interspecif ic Hybridization between Gossypium hirsutum and Gossypium
Wild Species
ZHOU Bao2Liang 　CHEN Song 　SHEN Xin2Lian 　ZHANG Xiang2Gui 　ZHANG Zhen2Lin
( Institute of Industrial Crops of Jiangsu Academy of Agricultural Sciences , Nanjing , Jiangsu 210014 , China)
Abstract 　Studies on the introgression of the super fiber properties from Gossypium anomalum , G. armourianum and G.
raimondii into G. hirsutum were carried out to expand genetic basis for improving fiber quality in upland cotton and to con2
struct gene pools with super fiber quality finally. The cross incompatibility between upland cottons and Gossypium species
and F1 sterility have been overcome under the proper environmental conditions. About two hundred elite lines characterized
as superior fiber properties were developed from the interspecfic hybrids after more than 10 years successive selection. The
entirety of fiber properties in HVICC standard was much superior to commercial island and upland cottons. The averages of
fiber strength , length and micronair reading were 34. 43 cN/ tex , 32. 29 mm , 4. 37 among 47 G. raimondii lines , 35. 50
cN/ tex , 33. 16 mm , 4. 29 among 49 G. armourianum lines , 38. 15 cN/ tex , 33. 35 mm , 4. 11 among 101 G. anomalum
lines from respectively. In contrast , the averages of fiber strength , length and micronair reading were 29. 76 cN/ tex , 29.
76 mm , 5. 51 among 14 elite upland and 35. 08 cN/ tex , 34. 56 mm , 3. 50 among 5 elite island cotton cultivars , respec2
tively. The results also showed that the biggest variation in fiber quality was from G. anomalum , in which the strength var2
ied from 3012 to 50. 2 cN/ tex and was over 35 cN/ tex in more than 70 % of the lines , the length from 29. 7 to 36. 7 mm
and over 33 mm in more than 60 % lines , and micronair reading from 3. 0 to 5. 1 and 3. 7 - 4. 2 in more than 50 % lines.
The second biggest variation was from G. armourianum. The strength was from 30. 2 to 41. 1 cN/ tex and more than 50 %
lines over 35 cN/ tex , the length from 29. 0 to 35. 5 mm and almost 60 % lines over 33 mm , and micronair readings from 3.
1 to 5. 0 and 20 % lines in 3. 7 - 4. 2. The third biggest variation was from G. raimondii . The strength was from 27. 3 toΞ基金项目 :江苏省“十五”科技攻关 (BE200131322)和国家“十五”科技攻关项目 (2001BA511B0521)资助。
作者简介 :周宝良 (1963 - ) ,男 ,江苏武进人 ,硕士 ,研究员 ,从事棉花抗病虫性及纤维品质改良等种质创新工作。
Received(收稿日期) :2002207209 ,Acceped(接受日期) :2002212201.

40. 1 cN/ tex and more than 40 % lines over 35 cN/ tex , the length from 29. 0 to 35. 3 mm and almost 30 % lines over 33
mm , and micronair readings from 3. 2 to 5. 6 and one third lines in 3. 7 - 4. 2. The smallest variation was in commercial is2
land and upland cottons. Therefore , it was believed that these three wild cotton species were very useful for cotton fiber im2
provement and the species , G. anomalum , was better than the others. Meanwhile , it was concluded that it was very hard
to improve cotton fiber quality only through intrapsecific crosses. All above lines consisted of the gene pools with superior
fiber properties and would play a very important role for upland cotton breeding and cotton genomic research in the future.
Key words 　Upland cotton ; Wild species ; Fiber quality ; Gene pool
　　棉花纤维品质的高低直接制约着纺织品质量的
高低。由于种种原因导致栽培棉遗传基础狭窄 ,通
过品种间杂交以提高纤维品质难以有突破性进
展[1 ,2 ] 。棉属有 47 个野生种 ,这些棉种多数本身不
长纤维 ,但具有高纤维品质 (纤维强而细)潜力基因 ,
如异常棉、雷蒙德氏棉、辣根棉等 ,是育种的重要种
质资源 ,已为前人所证实[3～7 ] 。为了拓宽陆地棉的
遗传基因库 ,扩大品质育种的选择基础 ,利用野生棉
改良棉花栽培品种的纤维品质是本研究的重要内
容。本文通过远缘杂交 ,将野生棉的优质纤维基因
广泛转入栽培品种 ,为育种单位利用野生棉进行高
品质育种架起桥梁。此外 ,还开展了拓建陆地棉超
高品质种质基因库的研究。
1 　材料与方法
本研究采用了一个 B 染色体组棉种异常棉 ( G.
anomalum)以及两个 D 染色体组棉种雷蒙德氏棉
( G. raimondii) 和辣根棉 ( G. armourianum ) 共 3 个野
生棉作父本 ,分别与陆地棉栽培品种 8621 杂交。杂
交方法包括克服种间杂交的不可交配性、杂种一代
的高度不育性等 , (参见钱思颖等 1988) [4 ] 。后代再
与常规高产品种多次回交或杂交 ,使野生棉的优良
性状与栽培棉的优良性状进行充分的交换与重组 ,
并加以纤维品质与农艺性状的多年连续选育 :纤维
品质选育采用田间人工手测初选、室内考种复选、
HVI纤维测试仪决选三者相结合 ,确定后代材料内
在纤维品质的优劣 ,根据其他农艺性状等特点对后
代材料进行取舍。
研究所用的陆地棉对照为近年来江苏省以及黄
河流域种植面积较大的推广品种 ;海岛棉对照为本
研究所保存的海岛棉 7124、海 9004、海 9039、海
9090、海 9108 等 5 个材料。
为确保种质系间指标的可比性 ,所有种质系的
纤维品质来自 2001 年农业部棉花品质监督检验测
试中心的检测结果。其标准均为 HVICC 标准 ,与
ICC 标准的换算关系为 :
HVICC 比强度 = 1140 ×ICC 比强度
HVICC 上半部平均长度 = 1102 ×ICC 215 %跨距
长度。
2 　结果与分析
通过多年的品质筛选 ,在 3 个野生棉与栽培棉
杂种后代中 ,分别选育出了一批各有特色的高品质
纤维种质系 ,表明这 3 个野生棉都有高纤维品质潜
力基因 ,是开展优质育种的重要基础材料。
2. 1 　纤维品质的平均数来看 ,所育成的种质系 ,纤
维品质突出 ,远远超出现有的推广陆地棉品种 ,甚至
还超过以高品质著称的海岛棉。其中 ,尤其以异常
棉后代的种质系 ,其纤维品质最优 ,具体表现为 :纤
维绒长达 33135 mm ,比强度高 ,达 38115 cN/ tex ,超
过海岛棉 ,马克隆值最佳 ,为 4111。其次为辣根棉
后代的种质系 ,较异常棉后代略逊色。再次为雷蒙
德氏棉后代 ,与海岛棉的纤维品质相当 ,纤维品质指
标远优于陆地棉常规品种的绒长 29176 mm ,比强度
29176 cN/ tex ,马克隆值 5151 (表 1) 。
2. 2 　从纤维品质的变异幅度看 ,以异常棉的变异幅
度最大 ,雷蒙德氏棉次之 ,辣根棉又其次 ;常规品种
陆地棉的品质变异幅度大于海岛棉。如异常棉后代
绒长变幅为 2917～3617 mm ,极差达 7 mm ,比强度变
幅为 3012～5012 cN/ tex ,极差达 20 cN/ tex ;其次为雷
蒙德氏棉 ,绒长变幅为 2910～3513 mm ,极差达 613
mm ,比强度变幅为 2713～4011 ,极差达 1218 cN/ tex ;
再次为辣根棉 ,绒长变幅为 2910～3515 mm ,极差达
615 mm ,比强度变幅为 3012～4111 cN/ tex ,极差达
1019 cN/ tex(表 1) 。从纤维品质育种看 ,以异常棉的
育种潜力最大 ,其次为雷蒙德氏棉 ,再次为辣根棉。
213 　从纤维品质的分布看 ,无论是纤维长度、比强
度 ,还是马克隆值 ,都以海岛棉的纤维品质分布范围
最窄 ,其次为陆地棉 ,这从一个侧面反映了品种间杂
交育种的局限性 ,同时这也是长期以来品质育种难
515　4 期 周宝良等 : 陆地棉高品质纤维种质基因库的拓建 　　　

以有突破性进展的症结所在。相反 ,在一些种间远
缘杂交后代 ,纤维品质的分布范围广 ,育种家们对这
些材料后代进行品质选育与改良则容易获得成功。
本研究表明 ,除了常规品种外 ,无论是辣根棉后代、
雷蒙德氏棉后代 ,还是异常棉后代 ,纤维品质分布范
围都很广。如绒长 ,最短的仅 29 mm ,最长的达 3617
mm ;比强度 ,最低的仅 2713 cN/ tex ,最高的达 5012
cN/ tex。
表 1 远缘杂交后代的纤维品质分布与变异
Table 1 Fiber quality variations of cotton lines from outcrossing
来源 品系/ 种数 绒长Len(mm) 比强度 Str ( cN/ tex) 马克隆值 Mike
Progeny from No of lines X±σ 变幅 Variation X±σ 变幅 Variation X±σ 变幅 Variation
异常棉 G1 anomalum 101 33135 ±1150 2917 - 3617 38115 ±3175 3012 - 5012 4111 ±0130 310 - 511
雷蒙德氏棉 G1 raimondii 47 32129 ±1141 2910 - 3513 34143 ±2140 2713 - 4011 4137 ±0146 312 - 516
辣根棉 G1 armourianum 49 33116 ±1124 2910 - 3515 35150 ±1196 3012 - 4111 4129 ±0138 311 - 510
陆地棉常规品种 Commercial var. ( G. hirsutum) 14 29176 ±0198 2718 - 3116 29176 ±1166 2518 - 3410 5151 ±0126 416 - 610
海岛棉品种 Commercial var ( G1 barbadense) 5 34156 ±0165 3317 - 3516 35108 ±0186 3318 - 3613 3150 ±0120 310 - 319
　　异常棉来源 : [ (陆地棉品种 86 - 1 ×异常棉) F1 ×(无酚棉 76 - 63 ×86 - 1) F1 ]BC1F1
雷蒙德氏棉来源 : [ (陆地棉品种 86 - 1 ×雷蒙德氏棉) F1 染色体加倍×岱字棉 15 号 ]BC1F1
辣根棉来源 : [ (陆地棉品种 86 - 1 ×辣根棉) F1 ×岱字棉 15 号 ]BC1F1
图 1 各种后代材料纤维比强度分布
Fig. 1 Fiber strength distribution of the cotton lines
21311 　比强度 (图 1) 。海岛棉的所有品种都在
3216～3715 cN/ tex 这个范围内 ,比强度偏低 ,其原因
可能与海岛棉生育期较长 ,成熟偏迟有关 ,表现为马
克隆值特低 ;陆地棉的所有品种则都在 35 cN/ tex 以
下 ;异常棉的后代则以 3716～4010 cN/ tex 为中心 ,
呈偏正态分布 ,有最大的变幅范围 ,表现出了较好的
纤维强度潜力 ;辣根棉的后代则以 3511～3715 cN/
tex 为中心 ,呈正态分布 ;雷蒙德氏棉的 80 %后代集
中在 3216～3715 cN/ tex 范围 ,部分在 3011～3510
cN/ tex 和 3716～4010 cN/ tex。
21312 　绒长 (图 2) 。海岛棉的所有品种都在3111～
3310 mm 这个范围 ;陆地棉 60 %以上的品种则在
2911～3110 mm ,少数在 29 mm 以下 ,极个别的在
3111～3310 mm ;异常棉后代 50 % 以上的品系 ,绒长
达 3311～3510 mm ,30 %左右的品系达 3111～3310
mm ,少数达 35 mm 以上 ;辣根棉后代 50 %以上的品
系 ,绒长达 3311～3510 mm ,表现出了很好的改良绒
长的潜力 ;雷蒙德氏棉后代 40 %左右的品系 ,绒长
3111～3310 mm ,绒长在 2911～3110 mm 和 3311～
3510 mm 各占四分之一 ,极少数达 35 mm 以上 (图
2) 。
21313 　马克隆值。海岛棉的马克隆值均在 412 以
下 ,表现出海岛棉在细度上的优势 ;陆地棉 90 %以
上常规品种 ,其马克隆值在 510 以上 ,暴露出陆地棉
细度上的劣势和不理想 ;异常棉后代 50 %以上的品
系 ,其马克隆值在最佳范围 :317～412 ,为 A 级 ,表现
出了良好的改良纤维细度的潜力 ;雷蒙德氏棉后代
品系的马克隆值在最佳范围 317～412 (A 级) 和
413～419 (B 级)各占三分之一 ,表现次之 ;辣根棉后
代则一半以上的品系属 B 级 ,为 413～419 范围 ,五
分之一的品系属 A 级 ,在 317～412 范围 ,又次之
(图 3) 。
615 　　　作 　　物 　　学 　　报 29 卷 　

图 2 各材料后代绒长分布
Fig. 2 Fiber length distribution of the cotton lines
图 3 各材料后代马克隆值分布
Fig. 3 Micronair readings distribution of the cotton lines
　
21314 　从上述分析可以看出 ,在 3 个野生棉中 ,异
常棉有最好的改良纤维强度和细度的潜力 ,辣根棉
则有最佳的改良绒长的潜力 ,雷蒙德氏棉也有很好
的改良纤维品质的潜力 ,但不如异常棉和辣根棉突
出。
214 　已育成的高纤维品质优异种质系 :经过多年连
续选育 ,从异常棉、辣根棉、雷蒙德氏棉后代中选出
了一系列的纤维细、长、强的高品质棉花新种质 ,这
些材料组成了高品质育种的亲本群体 ,成为高品质
育种的种质基因库 ,可以作为高纤维品质育种的重
要基础材料 ,同样也是开展纤维品质基因组学研究
的重要基因资源。如果进行有效利用与开发 ,必将
为我国的棉纤维品质改良发挥重要作用。在高品质
种质基因库中的材料 ,其绒长在 35 mm 左右 ,比强度
在 40 cN/ tex 左右、马克隆值在 317～412 ,可以满足
纺高支纱的需求 (表 2) 。
表 2 近年来育成的高纤维品质种质系
Table 2 Germplasm lines with high fiber strength
developed from outcrossing in recent years
来源 Progeny
选系号
Lines
绒长
(mm)
比强度
(cN/ tex)
马克隆值
Mike
陆地棉×异常棉
G1 hirsutum × G1 anomalum 415 35120 50120 4100
414 35100 45180 4110
405 36120 44180 4120
400 35120 44110 4110
416 35150 44100 3190
402 35110 43170 3190
371 35130 43160 3180
372 36110 41180 3160
406 36140 41130 4110
401 35160 41120 4120
715　4 期 周宝良等 : 陆地棉高品质纤维种质基因库的拓建 　　　

续表
来源 Progeny
选系号
Lines
绒长
(mm)
比强度
(cN/ tex)
马克隆值
Mike
陆地棉×辣根棉
G1 hirsutum × G1 armourianum 240 35150 38170 4100
陆地棉×雷蒙德氏棉
G1 hirsutum × G1 raimondii 192 35110 38120 4100
189 35120 36130 4120
陆地棉×异常棉
G1 hirsutum × G1 anomalum 379 34150 43120 3180
408 34140 42190 3190
381 34120 47140 3190
369 34150 45180 3160
404 34170 41190 3180
399 33190 42110 4100
370 34140 41150 3190
383 33190 41150 4110
384 33180 41100 4120
380 34110 40190 3190
陆地棉×辣根棉
G1 hirsutum × G1 armourianum 249 34100 41110 4140
266 34180 39170 4130
272 34150 37160 3190
269 34160 37120 3190
274 33150 36190 4100
268 34150 36140 4120
陆地棉×雷蒙德氏棉
G1 hirsutum × G1 raimondii 198 32150 40110 4100
191 31180 37190 3190
208 34110 37120 4100
190 33160 37100 3170
海 7124
G1 barbadense var Hai 7124 CK 33170 36130 3160
苏棉 8 号
G1 hirsutum Sumian 8 CK 29110 25180 4160
苏棉 9 号
G1 hirsutum Sumian 9 CK 30170 29170 5130
苏棉 10 号
G1 hirsutum Sumian 10 CK 30190 30150 5170
苏棉 11 号
G1 hirsutum Sumian 11 CK 31160 34100 5150
苏棉 12 号
G1 hirsutum Sumian 12 CK 29110 28190 5140
3 　讨论
通过多年来我国棉花育种家的努力 ,培育了大
量的适应我国栽培的棉花品种 ,产量得到大幅提高 ,
满足了我国纺织用棉的需要。但随着我国加入
WTO ,面临国际市场的竞争 ,对棉花品种的纤维品质
则提出了更高要求。虽然我国棉花品质总体上在世
界处于中等偏上 ,但纤维品质单一 ,尤其是缺乏长度
在 31mm、比强度在 35 cN/ tex 以上、马克隆值在
317～412 的高品质品种 ,这主要是我国棉花育种缺
乏高品质的育种基础材料 ,育种的方法局限于品种
间杂交 ,遗传基础狭窄。本研究通过远缘杂交技术 ,
克服了种间杂交的不可交配性、杂种一代的高度不
育性以及野生棉野生不良性状的连锁累赘 ,经过长
期的有目的的人工选育 ,从不同的野生棉后代中分
别培育出了超高品质种质系 ,构成了棉花高品质育
种的种质基因库 ,为棉花高品质育种架起了桥梁。
如何在育种中尽快有效地利用这一基因库 ,作者提
出以下三条途径 :
311 　常规转育 :利用这些种质系互交 ,使高品质基
因充分重组 ,再与陆地棉常规高产品种杂交 ,经后代
选择 ,培育出优质高产品种 ,但周期较长。另一条较
快的途径是 ,利用这些种质系 ,直接与高产品种广泛
杂交 ,筛选高产优质组合 ,有希望在短期内筛选出高
优势组合在生产上利用。这一工作正在进行之中。
312 　分子标记辅助育种 :不同棉属野生种来源的高
品质材料 ,可能具有不同的基因 ,通过常规转育难以
发现不同的高品质基因 ,而通过分子标记研究 ,可以
发现控制同一高品质性状 (如高强度、细度好、绒长
长等)的不同基因的 DNA 标记 ,利用这些标记进行
辅助选择 ,能够将不同的高品质基因聚合到一个品
种 ,如果结合高产性状的分子标记、抗病虫耐瘠薄等
性状的分子标记 ,则有可能培育出超级品质品种。
目前的关键是发现足够多的与上述性状紧密连锁的
分子标记。国内外已有单位在开展这方面的工作 ,
并取得了较好进展 ,找到了若干个分子标记与纤维
品质、产量等性状连锁[8～13 ] ,为分子标记辅助育种
展现出了良好的前景。
313 　借助于近年来发展起来的分子生物学手段 ,对
野生棉或高品质种质系开展基因组学研究 ,将这些
材料中的高品质基因直接进行分离克隆 ,开展高品
815 　　　作 　　物 　　学 　　报 29 卷 　

质棉花的转基因育种 ,将为棉花的品质改良做出突
破性的成就。这是今后的发展趋势。
References
[1 ] 　Bowman , Daryl T. Public cotton breeders ———Do we need them ? J
Cotton Science , 1999 , 3 : 139 —152
[2 ] 　Esbroeck , George Van , Daryl T Bowman. Cotton germplasm diversity
and its improvement to cultivar development . J Cotton Science , 1998 ,
2 : 121 —129
[3 ] 　Peng Y2J (彭跃进) , Qian S2Y(钱思颖) . Morphology and cytology of
interspecific hybrids of Gossypium hirsutum L. and G. raimondii Ul2
br. Acta Agronomica Sinica (作物学报) , 1987 ,13(4) :296 —303
[ 4 ] 　Qian S2Y(钱思颖) , Huang J2Q(黄骏麒) ,Liu G2L (刘桂玲) . Inves2
tigation on interspecific hybridization of Gossypium species. Acta Agro2
nomica Sinica (作物学报) , 1988 ,14(2) :96 —102
[5 ] 　Qian S2Y(钱思颖) , Huang J2Q (黄骏麒) , Peng Y2J (彭跃进) .
Preliminary studies on developing cotton germplasm of high fiber quali2
ty. Jiangsu Agricultural Science (江苏农业科学) ,1992 , (3) :19 —20
[6 ] 　Qian S2Y(钱思颖) , Huang J2Q (黄骏麒) , Peng Y2J (彭跃进) .
Studies on the hybrid of G. hirsutum L. and G. anomalum Wawr &
Peyr . and application in breeding. Sci Agri Sinica (中国农业科学) ,
1992 , (6) :44 —51
[7 ] 　Qian S2Y(钱思颖) , Zhou B2L (周宝良) , Huang J2Q (黄骏麒) .
Studies on the interspecific hybrid of Gossypium hirsutum cultivar 8621
× G. armourianum and its use in breeding. Acata Agronomica Sinica
(作物学报) ,1995 ,21 (5) :592 —597
[8 ] 　Yuan Y2L (袁有禄) , Zhang T2Z(张天真) , Guo W2Z(郭旺珍) .
Molecular tagging and mapping of QTLs for super quality fiber proper2
ties in upland cotton. Acta Genetica Sinica (遗传学报) , 2001 , 28
(12) :1151 —1161
[9 ] 　Yuan Y2L (袁有禄) , Zhang T2Z(张天真) , Guo W2Z(郭旺珍) .
Heterosis and gene action of boll weight and lint percentage in high
quality fiber property varieties in upland cotton. Acta Agronomica Sini2
ca (作物学报) ,2002 ,28 (2) :196 —202
[10 ] 　Zhang T2Z(张天真) , Yuan Y2L (袁有禄) , Guo W2Z(郭旺珍) .
SSR molecular tagging of QTLs for fiber strength in upland cotton. Sci
Agri Sinica (中国农业科学) ,2001 ,34 (4) :363 —366
[11 ] 　Giband Marc , Trung2Bieu Nguyen , Jean2Marc Lacape. Mapping
genes for cotton fiber quality : A . Thaliana as a source of candidate
genes. Cotton Science , 2002 , 14 (suppl) : 57
[12 ] 　Shappley Zachary W , Johnie N Jenkins , Jun Zhu , Jack C McCarty
Jr. Quantitative trait loci associated with agronomic and fiber traits of
upland cotton. J Cotton Science , 1998 , 2 :153 —163
[13 ] 　Ulloa Mauricio , William R Meredith Jr. Genetic linkage map and
QTL analysis of agronomic and fiber quality traits in and intraspecific
population. J Cotton Science , 2000 ,4 :161 —170
915　4 期 周宝良等 : 陆地棉高品质纤维种质基因库的拓建