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
海岛棉不同果枝品种间杂交纤维品质性状的遗传及 F1 和 F2 群体优势
分析
梅拥军1 ,2 　张改生2 　叶子弘3 　曹新川1 　张文英4 Ξ
(1 塔里木农垦大学植物科技学院 ,新疆阿拉尔 843300 ;2 西北农林科技大学农学院 ,陕西杨凌 712100 ;3 浙江大学农学系 ,浙江杭州 310029 ;4 湖北
农学院农学系 ,湖北荆州 434025)
摘 　要 　以 MINQUE(1)统计方法 ,利用 AD 模型对 9 个海岛棉品种 (系)及其 20 个 F1 组合 5 个纤维品质性状的 3 年资料
进行遗传分析。结果表明 ,海岛棉 F1 代纤维品质性状多以加性效应为主 ;215 %跨长、整齐度和比强度还存在极显著的
显性效应 ;5 个品质性状的显性效应与环境的互作以及比强度、伸长率和麦克隆值的加性效应与环境的互作均达显著或
极显著水平 ;215 %跨长的普通狭义遗传率达 45 %以上。A 杂交铃和新海 8 号是海岛棉品质性状较好的亲本。用 AD 模
型对海岛棉 F1 和 F2 品质性状的杂种优势分析表明 ,海岛棉品种间杂交的 F1 和 F2 品质性状的遗传一般表现为负向超高
亲优势。
关键词 　海岛棉 ;品质性状 ;遗传分析 ; 群体优势
中图分类号 : S562
Genetic Analysis of Fiber Traits and Population Heterosis for F1 and F2 between Dif2
ferent Fruit2Branch Type Cultivars in Island Cotton
MEI Yong2Jun1 ,2 ,ZHANG Gai2Sheng2 ,YE Zi2Hong3 ,CAO Xin2Chuan1 ,ZHANG Wen2Ying4
(1 Institute of Plant Science and Technology , Tarim University of Agricultural Reclamation , Alar 843300 , Xinjiang; 2 Department of Agronomy , Science2Technology
University of North2Western of Agriculture2Forest , Yangling 712100 , Shaanxi ; 3 Department of Agronomy , Zhejiang University , Hangzhou 310029 , Zhejiang ;
4 Department of Agronomy , Hubei Agricultural College , Jingzhou 434025 , Hubei , China)
Abstract 　Five fiber traits of 9 parents and their 20 F1 crosses of Island Cotton for three years were analyzed for their addi2
tive and dominance effects by MINQUE(1) approaches1 The results indicated that F1 fiber traits were mainly controlled by
the additive effects in Island Cotton ; 215 % span2length , uniformity and fiber strength were showed highly significant domi2
nant effects ; the dominant effects interactions by years were significant for five fiber traits , so were additive effects interac2
tion by years of fiber strength , elongation and micronaire value1 Broad and narrow sense heritability estimates were signifi2
cant at 0101 level for 5 fiber traits1 The ordinary narrow sense heritability estimate of 215 % span2length was above 45 %1
A Zajiaoling and Xinhai 8 were better parents for fiber quality breeding in Island Cotton1 The heterosis of fiber traits were
analyzed by the genetic model of additive2dominance by MINQUE(1) approaches for predicting the genotypic value and
heterosis for F1 and F21 General speaking , the fiber traits were significantly negative for the better2parental heteros is of
crosses among cultivars in Island Cotton1
Key words 　Island Cotton ; F1 fiber traits ; Genetic analysis ;Population heterosis
　　关于陆地棉品质性状的遗传和杂种优势研究国
内外已有很多报道[1～12 ] 。吉文成等[1 ] 、韩祥铭
等[2 ] 、马藩之等[3 ] 、Vadane N N 等[4 ] 、Meredith W R[5 ]
和吴吉祥等[6 ]的研究表明 ,陆地棉纤维品质的遗传
主要受加性效应控制。王学德等[7 ]、Galanopoulou2
Sendouca S 等[8 ] 、Marani A[9 ] 、Meredith 等[10 ] 、Miller P
A 等[11 ]研究了陆地棉及陆海杂种的杂种优势 ,指出
陆地棉品种间杂种具有较低的优势 ,陆海杂种的纤Ξ基金项目 :塔里木农垦大学校长基金项目 (2004201) 。
作者简介 :梅拥军 (1968 - ) ,男 ,西北农林科技大学在职研究生 ,新疆阿拉尔塔里木农垦大学植科院副教授 ,从事作物育种教学和海岛棉育
种工作 ; E2mail : xnmeiyj @yahoo. com. cn
Received(收稿日期) :2003201209 ,Accepted(接受日期) :2003210230.

维品质性状接近海岛棉。Vadane N N 等[4 ]研究了基
因型与环境的互作。吴吉祥等[6 ]认为纤维长度、纤
维强度、麦克隆值受到基因型 ×环境互作效应的影
响。海岛棉是棉花的一个栽培种 ,其品质优于陆地
棉 ,纤维长、细度高、强度大 ,是重要的纺织品原料 ,
海岛棉品质性状的遗传特点可能不同于陆地棉 ,在
不同的环境中可能还存在着基因与环境的互作。新
疆降水稀少 ,日照特别充足 ,积温高 ,而海岛棉对日
照的要求较高 ;矮、密、早是新疆棉花栽培的最主要
特点 ,耕作栽培完全不同于其他地方。独特的气候
条件使新疆成为我国惟一的海岛棉生产基地 ,而关
于海岛棉品质性状的遗传以及品质性状的杂种优势
利用研究鲜见报道。我国海岛棉品种与国外品种相
比 ,突出的弱点是纤维品质较差 ,因此进行海岛棉纤
维品质性状的研究具有重要意义。
本文采用朱军提出的 AD 模型及其与环境互作
模型[13～17 ]分析海岛棉品种 (系)间杂交 F1 代品质性
状的遗传及预测 F1、F2 的优势 ,为海岛棉育种提供
理论依据。
1 　材料与方法
111 　材料与考查性状
　　试验在新疆阿拉尔塔里木农垦大学农业试验站
进行。选用新疆自育的零式果枝品种 (系) (1) 新海
10 号、(2) 3836、(3)新海 8 号、(4) 新海 7 号、(5) 新海
11 为母本 ,外引长果枝品种 (系) (6) AG75、(7) A 杂
交铃、(8) 云南 2 号、(9) G81 为父本 ,按不完全双列
杂交遗传设计配制组合 ,于 1991、1992、1993 年的 4
月 23 日分别种植 9 个亲本及其 20 个 F1 组合。田间
亲本及其 F1 随机区组设计 ,1992 年 3 次重复 ,1991
年和 1993 年各 2 次重复 ,每小区 4 行区 ,行长 2100
m , (0160 m + 0130 m) 地膜覆盖种植 ,株距 0113 m ,
田间管理同大田。枯霜后 1 周内 (10 月 20 日左右) ,
每小区收获中部棉样 ,用 HVI900 系列测定 215 %跨
长 (mm) 、整齐度 ( %) 、比强度 (g/ tex) 、伸长率 ( %) 和
麦克隆值 5 项纤维品质指标。
112 　遗传模型与统计分析方法
以小区平均值为单位采用包括基因型 ×环境互
作的加性2显性遗传模型分析。数据采用朱军的软
件[13～17 ]进行计算 ,运用 MINQUE (1) 法估算方差分
量 ,用 Jackknife 方法计算各遗传参数的估计值及其
标准误 , t 测验对遗传参数做统计检验。
2 　结果与分析
211 　海岛棉亲本和 F1 纤维品质性状的平均表现
　　将海岛棉 9 亲本和 20 个 F1 组合的 5 个纤维品
质性状在 3 年中的平均表现列于表 1。由表 1 可知 ,
除麦克隆值在 1991 年表现为 F1 低于亲本外 ,其他
性状以及麦克隆值在 1992、1993 年 F1 的表现型值均
高于亲本的表现型值 ,表明 F1 的 5 个纤维品质性状
基本上表现为一定的正向杂种优势 ,只是 F1 的这 5
个性状的杂种优势不强。从表 1 还可以看出 ,亲本
和 F1 年份间的表现不一致。如亲本的纤维长度在
1991 年比 1992 年低 ,但 F1 的纤维长度在 1991 年比
1992 年高 ,其他性状也是这样。说明 5 个纤维品质
性状可能存在着基因型与环境的互作等复杂的遗传
关系。
表 1 海岛棉 9 个亲本和 20 个 F1 组合 5 个纤维品质性状在 3 年中的平均表现
Table 1 Average phenotype values for 5 fiber traits of 9 parents and their F1s in Island Cotton for three years
年份
Year
世代
Generation
长度
Length(mm)
整齐度
Uniform( %)
强度
Strength(g/ tex)
伸长率
Elongation( %)
麦克隆值
Micronaire
1991 　　Parents 34147 49106 24149 6191 4127
　　F1 35121 51121 24197 7105 4103
1992 　　Parents 34161 49187 23130 7104 3173
　　F1 35112 50107 24124 7106 3179
1993 　　Parents 34178 50102 24187 6104 3184
　　F1 35127 51112 25187 6106 4105
212 　遗传方差比率的分析
表 2 表明 ,各性状不同遗传组分在总的遗传方
差中所占的比例相差很大。其中 ,加性和显性 ×环
境互作所占比例较大 ,显性方差所占比例较小 ,而加
性×环境互作只有衣分存在较小的比例 ,其他性状
均为 0。所测定的 5 个性状均具有极显著的加性效
应 ,以 215 %跨长所占比例最大 ,为 4611 % ,其次麦
克隆值 ,为 1911 % ,而最小的是整齐度 ,为 1317 %。
215 %跨长、整齐度和比强度存在极显著的显性效
应 ,而伸长率和麦克隆值无显性效应。加性效应与
797　8 期 梅拥军等 :海岛棉不同果枝品种间杂交纤维品质性状的遗传及 F1 和 F2 群体优势分析 　　　

环境的互作只有比强度、伸长率和麦克隆值达极显
著水平 ,说明这 3 个性状加性效应还与环境中有关。
所测定的 5 个性状均存在极显著的显性与环境互
作 ,说明海岛棉纤维品质性状的显性效应与环境有
关。其中 ,麦克隆值的显性与环境互作所占比例最
大 ,为 5612 % ,其次是伸长率 ,为 3318 % ,最小的是 215 %跨长 ,为 2115 %。各性状的机误方差比率均达极显著水平 ,说明海岛棉 F1 品质性状易受其他因素影响 ,其中以整齐度所受影响最大 ,215 %跨长所受影响最小。因此 ,改变栽培等环境条件对提高海岛棉的纤维品质有一定作用。
表 2 参试亲本 F1 纤维品质性状的遗传方差比例的估值
Table 2 Estimated proportions of variance components of F1 for fiber traits of parents
方差分量比率 2150 %跨长 整齐度 比强度 伸长率 麦克隆值
Var1 ( G) / Var1 (P) 215 % span2length Uniformity Fiber strength Elongation Micronaire
　　　加性方差比率　　VA/ V P 01461 3 3 01137 3 3 01188 3 3 01143 3 3 01191 3 3
　　　显性方差比率　　VD/ V P 01129 3 3 01141 3 3 01233 3 3 01000 01000
　　　加性×环境比率　　VA ×E/ V P 01000 01000 01131 3 3 01149 3 3 01039 3 3
　　　显性×环境比率　　VD ×E/ V P 01215 3 3 01325 3 3 01220 3 01338 3 3 01562 3 3
　　　机误方差比率　　V R/ V P 01195 3 3 01396 3 3 01227 3 3 01370 3 3 01208 3 3
　　注 : 3 、3 3分别表示达到 0105、0101 显著水平。Note : 3 , 3 3 denoted significance at 0105 ,0101 levels , respectively1
213 　参试亲本品质性状的遗传效应分析
通过对参试亲本品质性状遗传效应的分析能明
确各亲本品质性状的利用价值。表 3 列出了 9 个参
试亲本品质性状的加性效应 ( A ii) 和显性效应 ( Dii)
的预测值。由表 3 可知 ,不同性状的遗传效应表现
差异较大 ,同一性状不同参试亲本的加性效应及显
性效应相差较大 ,并且多数亲本的加性效应都达到
了显著或极显著水平 ,分析中未检测到各亲本伸长
率和麦克隆值的显性效应 ,这和方差分析的结果一
致。亲本 1、3、4、5、7 的 215 %跨长具有正向显著的
加性效应 ,而麦克隆值具有负向极显著的加性效应。
其中以亲本 7 的 215 %跨长加性效应最大 ,其次是亲
本 1 ,用它们作亲本 ,易获得纤维长而较细的后代 ,
后代的自交还会在不同程度上提高纤维长度 ,其他
亲本纤维长度和纤维细度的加性效应对杂种后代这
两个性状的提高无显著作用 ,自交会对后代纤维长
度和纤维细度有不同程度的影响。亲本 3、6、7 在比
强度上具有正向而显著的加性效应 ,用它们作亲本
易获得纤维强度高的个体 ,后代自交还可以提高纤
维强度。其他亲本的加性效应不利于后代纤维强度
的提高 ,自交也会对后代的纤维强度产生一定程度
影响。用亲本 6、8、9 做杂交 ,易获得整齐度高的后
代 ,亲本 2、6 的后代自交还可以提高后代的整齐度 ,
用亲本 2 和 6 做杂交较易获得伸长率高的后代。总
的来看 ,在纤维品质性状方面亲本 3、7 具有较好的
遗传特性 ,而亲本 8、9 则很差。
表 3 参试亲本品质性状的加性效应和显性效应的预测值
Table 3 Predictable values of additive and dominance effects of fiber traits for parents
亲　本
Parents
215 %跨长
215 % span2length
(mm)
整齐度
Uniformity
( %)
比强度
Fiber strength
(g/ tex)
伸长率
Elongation
( %)
麦克隆值
Micronaire
　A ii Dii 　　A ii Dii 　　A ii Dii 　　A ii Dii 　　A ii Dii
1 Xinhai10 01966 3 3 - 01567 3 - 11106 + - 41121 + - 01773 3 3 - 11603 3 3 - 01032 - 01459 3 3
2 3836 - 01007 01168 01041 - 11798 + - 01176 01073 01086 + 01124 3 3
3 Xinhai 8 01248 - 01168 - 01235
- 11213 3 01955 3 3 - 01047 - 01043 - 01107 3 3
4 Xinhai 7 01509 3 - 01379 - 11365 3 3 - 31306 + - 01598 3 3 - 11893 3 3 - 01247 3 3 - 01318 3 3
5 Xinhai11 01592 3 - 01312 - 11169 11432 - 01103 01153 - 01029 - 01020
6 AG75
- 11263 3 3 - 01860 + 01929 3 - 11134 + 01561 3 - 11582 3 01171 3 3 01407 3 3
7 A Zajiaoling 11008 3 3 - 01346 + 01082 01417 11258 3 3 01307 01040 - 01103 3 3
8 Yu’nan 2 - 01091
- 01630 + 01178 3 - 01852 - 01635 3 3 01072 01017 01278 3 3
9 G81
- 11936 3 3 - 11870 11681 3 3 - 01809 - 01473 3 - 11327 3 01041 01202 3 3
　　注 : + 、3 、3 3分别表示达到 0110、0105、0101 显著水平。Note : + , 3 , 3 3 denoted significance at 0110 ,0105 ,0101 levels , respectively1
214 　纤维品质性状的杂种优势分析
用朱军的AD 模型对 20 个组合 5 个纤维品质性
状的基因型和环境互作的预测值及 F1 和 F2 杂种优
势的平均值列于表 4。从表 4 可以看出 ,基因型与
环境的互作除 215 %跨长在 F1 和整齐度在 F2 不显
著外 ,其他性状在 F1 和 F2 分别达到了 0105 以上的
显著水平 ,表明海岛棉品质性状基因型易受环境条
件的影响。5 个纤维品质性状 F2 比 F1 的群体平均
897 　　　作 　　物 　　学 　　报 30 卷 　

优势和群体超亲优势均有不同程度的衰退 ,但衰退
多少不一。5 个品质性状在 F1 和 F2 均具有极显著
的负向超亲优势 ,比强度有极显著的正向超中亲优
势 ,优势率 F1 为 312 % ,F2 为 116 % ;伸长率和麦克
隆值均具有极显著的负向超中亲优势 ,其余 2 个性
状并无明显的超中亲优势。
表 4 20 个海岛棉组合 F1和 F2品质性状的平均遗传表现
Table 4 Average genetic performances of F1 and F2 for fiber traits for 20 crosses of Island Cotton
参　数
Parameter
215 %跨长
215 % span2length
(mm)
整齐度
Uniformity
( %)
比强度
Fiber strength
(g/ tex)
伸长率
Elongation
( %)
麦克隆值
Micronaire
GE预测值 Pre(F1) 351076 01813 3 241926 3 3 61729 3 41006 3 3
Forecast GE Pre(F2) 341758 3 3 501263 241525 3 3 61785 3 3 41020 3 3
群体平均优势 Hpm(F1) 01018 01022 01032 3 3 - 01017 3 3 - 01024 3
Mean heterosis Hpm(F2) 01009 01011 01016 3 3 - 01008 3 3 - 01012 3
群体超亲优势 Hpb(F1) - 01054 3 3 - 01097 3 3 - 01051 3 3 - 01101 3 3 - 01138 3 3
Better2parent heterosis Hpb(F2) - 01063 3 3 - 01108 3 3 - 01068 3 3 - 01092 3 3 - 01135 3 3
　　注 : 3 、3 3分别表示达到 0105、0101 显著水平。Note : 3 , 3 3 denoted significance at 0105 ,0101 levels , respectively1
3 　讨论
研究结果表明 ,海岛棉 5 个纤维品质性状 F1 的
普通狭义遗传率均达到极显著水平 ,特别是 215 %
跨长的普通狭义遗传率 ( VA/ V P ×100 %) 达到 45 %
以上。比强度的显性效应比加性效应大 ,说明在海
岛棉纤维比强度的遗传中显性效应比加性效应更重
要。215 %跨长和整齐度的显性效应也比较重要。
F1 5 个纤维品质性状的加性方差比例比韩祥铭等[2 ]
的估计值低很多 ,而与吴吉祥等[6 ] 、王学德等[7 ]的估
计值接近。比强度、伸长率和麦克隆值的加性效应
与环境的互作达到极显著水平 ,说明 F1 这 3 个性状
的加性效应的表现还与环境密切相关 ,可在不同的
环境中选育适应不同环境条件的高强细纤维海岛棉
品种 ,这与 Vadane N N 等[4 ] 、吴吉祥等[6 ]对陆地棉
的研究结果一致 ,而 215 %跨长和整齐度的加性效
应与环境的互作均不显著 ,说明对这两个性状可在
一地鉴定加性效应 ,多个环境使用 ,而不存在多个环
境表现不一致的问题。所测定的 F1 5 个性状均存在
显著的显性与环境互作 ,说明海岛棉纤维品质性状
的显性效应也与环境有关 ,其显性效应可在特定环
境的杂优育种中利用。由于 215 %跨长有比较高的
普通狭义遗传率 ,不存在加性效应与环境的互作 ,因
此对海岛棉品质性状中的 215 %跨长宜早代选择 ,
且可在一地鉴定 ,多环境利用 ,而其他性状的选择不
宜太早 ;麦克隆值在同一年份世代间表现稳定。
利用AD 模型预测海岛棉 5 个品质性状 F1 和 F2
的平均表现均为极显著负向群体超亲优势 ;纤维强
度和纤维细度的超中亲优势不强 ,表明海岛棉零式
果枝与长果枝品种间杂交 ,品质性状优势不强。这
和韩祥铭[2 ] 、吴吉祥[6 ]的结果接近。由于海岛棉纤
维品质多以加性效应为主 ,比强度的杂种优势以利
用显性效应为主并注意加性效应的选择 ;麦克隆值
在 F1 和 F2 均具显著负向优势 ,其中 ,不存在显性效
应。说明在某些环境中 ,显性 ×环境互作对海岛棉
品质性状的杂种优势起着重要作用 ,加性 ×环境互
作对伸长率和麦克隆值杂种优势的表现也起着一定
的作用。要提高海岛棉纤维品质及利用杂种优势 ,
最好是双亲纤维品质表现和配合力均较好 ,或至少
一个亲本纤维品质好且遗传力高。
对参试亲本品质性状的加性效应和显性效应的
预测表明 ,利用 A 杂交铃作亲本可以提高杂种后代
的纤维长度、强度和细度 ;但 A 杂交铃为长果枝类
型 ,在新疆南部表现为产量性状较差 ,尤其晚熟 ,霜
前花产量性状较差。因此要以 A 杂交铃为亲本选
育出适合南疆种植的海岛棉高产优质新品种 ,必须
选用早熟、高产等产量性状加性效应好、适合南疆种
植的品种 (系) 作亲本之一。新海 13 是新疆自育的
早熟、高产和优质品种 ,其强度的提高幅度在新疆自
育海岛棉品种中最大 , 多年的强度变化范围为
31100～33100 g/ tex ,新海 13 表现为超亲遗传。新海
13 的亲本就是品质性状配合力较好的南疆推广品
种新海 8 和 A 杂交铃。新海 8 和 A 杂交铃以及其
F1 比强度三年的平均值分别为 26114、27122 和
26104 g/ tex ,中亲值为 26168 g/ tex。从它们的表型值
来看 ,F1 表现为负向超中亲优势 ,而其 F1 组合显性
效应为负值但不显著。从本试验的结果来看 ,新海
8 和 A 杂交铃的加性效应分别为 01955 3 3 和
11258 3 3 ,而显性效应均不显著。新海 13 之所以表
现为很高的纤维强度 ,可能是由于双亲均具有很高
997　8 期 梅拥军等 :海岛棉不同果枝品种间杂交纤维品质性状的遗传及 F1 和 F2 群体优势分析 　　　

的加性效应 ,后代通过自交后基因纯合或控制强度
的加性 ×加性基因上位性基因互作累加的结果。因
此 ,用双亲加性效应都好的亲本配制组合改良某一
目标性状可以获得很好的效果。但新海 13 还存在
产量不稳定的问题 ,这可能是由于高强基因往往与
控制基因型 ×环境互作效应较大的基因间存在着比
较紧密的连锁或高强基因往往具有产量不稳定的效
应。因此 ,在杂交育种中 ,对品质性状的加性效应不
宜要求太高 ,以增加杂种后代产量性状的稳定性。
在分子标记辅助育种中 ,应注意与环境互作效应弱
的目标性状基因的累积 ,提高杂种后代综合性状的
稳定性 ,有利于选育出高产、稳产和优质的作物品
种。
致　谢 :承蒙浙江大学朱军教授提供分析软件及指
导 ,特此致谢 !
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008 　　　作 　　物 　　学 　　报 30 卷