全 文 ：华北农学报 1 94,纵4) : 4 一 48
A e加 A g ir e u l t ur a e oB r e a il 一5 1苗e a
棉属 8 个野生种 2 个二倍体栽培种对
陆地棉的改良效应 *
赵国忠 冯恒文 李爱国
(河北省石家庄市农业科学院 ,
李增书 睦书样
石家庄 05 X() 4 1 )
梁正兰 姜茹琴 孙传渭 钟文南
(中国科学院遗传研究所 , 北京 10 10 1)
摘 要 19 74 一 19 9 3 年间 , 用棉属 8 个野生种两个二倍体栽培种作父本与陆地棉进行种间杂交 ,
从其后代中 , 选育出 10 个具有丰产 、 优质 、 抗病的新品系和 128 个各具优良性状的种质材料 , 其
中 6 个已参加了省级以上区试 。 它们分别属于 8 种类型 : 高衣分 ( 4 % 一 48 % ) , 长绒 ( 36 .0 一
4 0
.
6 m m )
, 高强纤维 ( 25 . 3一 3 3 . 39八e x ) , 大铃 ( 7 . 0 8一 9 . 30 9 ) , 最佳麦克隆值 ( 3 . 7一 4 . 0 ) , 抗棉
蚜 ( 工一 n 级 ) , 抗棉铃虫 、 I 一 n 级 ) , 兼抗枯黄萎病 (病指 0一 10 和 8一 25 ) 。 这些新的品系和
种质材料丰富了陆地棉的遗传基础。
关键词 棉属 野生棉 陆地棉 种间杂交
长期以来 , 陆地棉品种的改 良 , 一般采用品种间杂交或系统选择方法进行 。 但是 , 由于
现有的栽培品种具有共同的起源 , 亲缘关系过近 , 遗传基础贫乏 , 难以再提高现有的育种水
平 , 选育出具有多抗性的突破性新品种 。 为了补偿这种缺陷 , 从棉属野生种吸取营养 , 将野
生棉中多种多样有价值的特性向栽培品种转育 , 被视为重要途径 , 已引起各国育种家的广泛
重视 l` ,6一。
棉属有 39 个种 , 除 4 个栽培种外 , 其余均为野生种 , 分布在非洲 、 澳大利亚 、 亚洲角
中美 、 南美等地 。 由于严酷环境条件及长期 自然选择的作用 , 这些野生种都具有许多特异性
状 , 如抗旱 、 抗病虫 、 抗寒以及纤维细强等遗传特性 , 这些特性正是改 良现有陆地棉栽培品
种所必需的 。 但是 , 开展种间杂交育冲的难度很大 , 首先必须克服杂交不 孕 、 F ; 不育以及
杂种长期分离 、 双亲性状难以重组等难题 , 为此 , 各国遗传育种家们对这些问题的研究作出
了长期的努力5[,7 ol
中科院遗 传 所经多 年试 验 , 创 建 了棉 属远缘 杂 交 技 术 , 并 已 为 国内外 同行 所 引
用 【’ 一 3 ,7] 。 先后将 12 个野 生 二倍体棉种与陆地棉杂交成 功 , 其中 10 个野生棉的杂种
19 9 3一 12 一 0 5收稿 。 . 赵丽芬 、 何鉴星 、 朱青竹 同 J 参加了部分工作 。
4 期 赵国忠等 : 棉属 8 个野生种 2 个二倍体栽培种对陆地棉的改良效应
已得到高代群体 。 所获得的各种杂种材料由石家庄市农科院进行培育选择 , 至今已选育出
10 个优良品系及 12 8 个种质资源材料 , 其中陆地棉 x 比克氏棉的新品系 , 国外尚无报道 ;
陆地棉 x 索马里棉 , 已选出高代优系 , 国外至今只有低代杂种 。
1 材料和方法
L l 试验材料
试材选 白棉属 8 个野生种和两个二倍体栽培种 ( 父本 ) 与陆地棉的各种杂交组合的后
代 。 种间杂交采用对杂交铃滴 G A 3 ( 50 x 1 0一 6 ) 、 N A A (4 0 x 10 一 6 ) 一离体培养杂种胚一试管
内 染色 体 加 倍 的 方 法 完 成 1 2 ,3] 。 10 个 父 本 种 是 : 异 常 棉 ( G . an o m al “ m夕,斯 特提棉
( G
.
: r u r r必 n u 。 , ) ,瑟伯 氏棉 ( G . rh u r b e r i ) ,比克 氏棉 ( G . b i e k i i ) ,索马里 棉 ( G . : o m a le n s e ) ,雷蒙地棉
(G
.
r a
l’m o n id i ) ,阿 拉 伯 棉 (G . : r o e k s i i ) ,拟 似 棉 (` . 卯 s s iyP o ide s ) ,中 棉 ( G
.
a r b o r e u玩) ,草 棉
(e
.
h e r b s a e e um )
。
L Z 改良方法
1
.
2
.
1 针对种间杂种材料分离世代长的特点 , 视情况进行适 当的回交 、 自交 , 在巩固育性
的同时 , 进行定向连续选择具有双亲有益性状重组的单株 , 结合南繁 , 繁殖成为株行 。
1
.
.2 2 对株行进行比较 、 选择 , 优良株行进行育种程序 , 并进行连续 2一 3 年的产量比较 ,
并同步进行纤维品质测试和抗性鉴定 。 其 中纤维品质由中国农业科学院棉花研究所测试 , 抗
病抗虫性 由中国农业科学院植物保护研究所鉴定。
1
.
.2 3 种质资源的选择标准定为 : ( l) 必须具有 l ~ 2 项特优性状 ; ( 2) 具备较好的其他农
艺性状 , 丰产性相当于当前陆地棉品种的 中上水平 。
2 结果与分析
1 9 7 4一 19 9 3 年的试验结果表 明 , 利用棉属种间杂交对陆地棉的改 良 , 可以培育成综合
性状优良的新品系 (见表 1) 。 通过棉属远缘杂交 , 能够培育出具有独特优异性状的新种
质。 通过多年鉴定选择 , 从 8 个野生种 2 个二倍体栽培种与陆地棉的高代杂种中 , 选育出具
1一 2 项特优性状的新种质材料 128 份 , 共分 8 类 。 现将其主要特征分别叙述如下 :
1
.兼抗枯 、 黄萎病种质 巧 份 , 这些种质枯萎病指 O一 10 , 黄萎病指 8 ~ 25 , 综合性状
好 , 铃重 4 . 14一 6 . 2 6 9 , 衣分 3 9 . 2% 一科 . 6% , 比强度 19 . 4 ~ 2 5 . 4 9八 e x , 其中以陆地棉与中
棉杂交育成的 gl A 15 各项纤维品质指标都较配套 。 2 . 5%跨长 28 . 6m m , 麦克隆值 .4 0 , 比强
度 2 5 . 4 9八e x , 整齐度 5 4 . 9 , 伸长率 7 . 9 , 生育期 12 0 天 。
2
.抗棉铃虫种质 7 份 。 其中以海岛棉 、 瑟伯氏棉和陆地棉的三交杂种育成的 90 一 207 抗
性为 I 级 , 比对照 H G 一 R B 一 8 减退率 29 .4 3% , 达高抗程度 。
.3 抗棉蚜种质 6 份 。 其中 90 一 207 除抗棉铃虫外 , 还兼抗棉蚜 , 比抗蚜对照非洲 E 4 0 减
18
.
9 1%
, 抗级为“ I 。 此外 , 90一 1 3 [科遗 1 8 l x (科遗 Z x 异常棉 ) ], 8 9 3 1 7 [ (科遗 Z x 异常
棉) x 陕 1 1 5 ], 远棉 1号 (陆 x 中棉 ) 等 3 个种质材料的抗级也均达到 “ I ”级 。 分别比对照
减轻 18 . 9 1% 、 ’ 4 0 . 6% 、 1 2 . 0% 。
4
.高比强种质 26 份 , 比强度为 25 . 3一 3 . 39 八xe , 以海岛棉 、 瑟伯 氏棉 、 陆地棉的三交
华 北 农 学 报 9 卷
杂种 9 1 007 比强度最高 , 达 33 . 3 9八 e x , 跨长 3 4 . 8m m , 衣分 3 7 . 4% , 铃重 6 . 5 9 , 黄萎病指
10
.
6 3
。 此外 , 这批材料中纤维 品质较为配套的还有 5 份 , 即 8 9 0 4 5 、 7 1 1 2、 7 16 1、 7 17 1、
9 l 0() 6
, 其麦克隆值 3 . 7 ~ 4 . 1 , 跨长 2 8 . 6 ~ 3 1 . s m m 。 比强度 2 5 . 4 ~ 2 6 . 6 9 / t e x 。
5
.最佳麦克隆值种质 1 1 份 。 麦克隆值 3 . 7一 4 . 0 , 比强度 2 0 . 2一 2 6 . 0 9八 e x , 跨长 2 7 . 7一
3 1
.
4m m
o
6
.长纤维种质 巧 份 。 绒长 36 一 40 .6 5m m 。 这些陆地棉型的长绒种质系 , 绒长多超过
海岛棉对照种云海 。 以陆地棉与索马里棉杂交的 57 系的绒最 长, 达 40 . 65 m m , 比对照云
海长 4 . 4m m 。 36 3 系绒长 38 . 8 5m m , 比对照长 2 . 6m m , 衣分 3 8 , 0 9% , 比对照增加了 8 . 6 个
百分点 。
7
. 高衣分系 34 份 , 衣分都在 4 .0 % 以上 , 以陆地棉 、 海岛棉 、 瑟伯 氏棉的三交杂种
g l E 1 9 3 衣分最高 , 达 4 8 . 5 8% 。
8
.大铃种质 1 份 , 铃重 .7 08 ~ .9 309 , 衣分 39 .4 % 一 4 .6 5% , 其 中陆地棉与中棉杂交育
成 的 8 6 S E 0 8 6一 2 铃 重 最高为 9 . 3 0 9 , 衣 分 39 4 % , 籽指 1 19 , 跨长 2 9 . 4m m , 比 强度
2 5
.
19八 e x , 麦克隆值 5 . 2 , 整齐度较高为 5 6 . 3。
表 1 新品系主要性状
品系名称 区试类别 年度 参 试品系数
远棉 1号 冀棉 8 号 x { ([ 科遗 2 号 x 完紫 )F l x (长 国际联试 (美国 )
德 184+ 岱 15 选系+ 陕 40 1) ] x 黑山 l 号 } 国际联试 (中国 )
199 1
1 9 9 1 }{
1 12 8
.
0
10 35
.
5
石远 32 1 { 86一 I X [(吉 扎 4 5 、 瑟 伯 氏 棉 )F : x
A S J一 2 ) ]卜 中棉 12 号 黄河区试 199 3 8 25
.
3
石远 6 3 8 冀棉 8 号 x {科遗 2 号 x {【(科遗 18 1 x 比
克氏棉 ) F : 、 科遗 2 号 l x A s J 一 1} } 国家攻关联试 199 3 9 10 0 1
.
7
石远 134 { [(科遗 2 号 丫完紫 ) F , x (长德 184+ 岱 15
选系+ 陕 .4 0 1 ) ]F , x 黑山 l 号 } x 石无 0 1
早优 l { [科遗 2 号 x 完紫 ) F I X (长德 184+ 岱 15
选系+ 陕 4 0 1 ) ]F , x 黑山棉 l 号
石远 50 13 丈孩棉 8 号 x 远棉 l 号 ) x 石无 30 7
冀中南麦
套棉预试 199 3 397
.
5
冀中南麦
套棉预试 19 9 3 339
.
0
冀中南低
酚棉预试 19 9 3 720
.
0
品系名称 为标
%
位
次
2
.
5% 跨
长 (m m )
比强度
(g / t e x )
整齐
度
衣分
(% )
子指
( g )
铃重
(g )
株高
(e m )
生育期
(天 )
枯萎
病指
黄萎
病指
71…41490514021.9卜峨.5106ù、一0tl月峙,l-,`` ,五.盛ó且.皿名4.1:310民3 7 . 94 2 . 64 3 . 1
3 8
.
7
3 4
.
1
40 .4
9 l
6 l
5 l
4
,` ,、ù几j
:
,
.
46
ǐ、ù亡OQJó11,…气曰0,了工`曰`尸Jō、口
406
,j,`
.…4,、ùIn,l,`0,乙,ù`l二远棉 1号石远 3 2 1
石远 6 3 8
石远 13 4
早优 1
石远 50 1 3
12 2
.
0
1 12
.
6
14 8
.
9
12 7
.
0
10 7
.
1
2 7
.
5 5
.
4
2 8
.
5 5 2
2 8
.
7 4
.
9
2 8 4 4 5
29 4 4
一
2
2 7
.
4 4
.
5
. .且
l
,
1ó月崎Rà
注 :表中石远 134 、 早优 1、 石远 501 3 的纤维品质为自送样品
4期 赵国忠等 :棉属 8个野生种 2个二倍体栽培种对陆地棉的改良效应
结果还显示 , 利用棉属种间杂交能获得大量的原始材料 。 本试验利用 8 个野生种和 2 个
二倍体栽培种对陆地棉进行改良 , 共获得不 同世代育种材料 742 份 。 这些材料已将野生棉或
其他棉种的有益性状导人陆地棉 , 它对进一步培育新的种质及新品系打下 良好的遗传基础 。
3 讨论
根据大量种间杂交组合的长期选育 , 笔者认为以 一下几项考察结果具有实践和学术价值 ,
值得重视 。
3
.
1 不同棉种能向陆地棉转育各具特色的有益特性
本试验结果显示 , 瑟伯氏棉和比克氏棉的杂种后代 , 兼抗枯萎病和黄萎病的种质资源的
选出率高 , 这显然与野生亲本的抗病性有关 (已知瑟伯氏棉高抗枯 、 黄萎 , 比克氏棉高抗黄
萎 ) 。 高强纤维种质材料 , 则以斯特提棉 、 瑟伯 氏棉 、 比克氏棉杂种 中的选出率高 , 至于抗
棉铃虫特性的选出率 , 在 7 个入选材料中 , 有 3 个来自异常棉的品种 , 频率最高 。 特长纤维
种质 , 共选出 巧 个 , 其中 7 个来自索马里棉的杂种 , 4 个来 自雷蒙地棉的杂种 , 4 个来 自瑟
伯氏棉的杂种 。 值得注意的是 , 关于索马里棉这个野生种 , 文献上至今对其可利用特性的记
录仅知有抗旱和抗虫特性 , 与栽培棉的杂种在国外也仅有低世代 。 而在本试验 中发现 , 它具
有显著的提高纤维长度潜在的遗传性 。 这是原先没有料到的 。 例如从 中 12 x [(86 一 l x 索马里
棉 ) x 遗 18 1 ]组合 中选出 了 6 个选系 , 绒长都在 3 8 . l m m 以上 , 其 中“ 5 2 7 , ,系为 3 9 . 8 5m m ,
,’5 7 ”系为 4 o . 65 m m。 这个长度不仅大大超过了所有杂交回交亲本 , 而且还超过了作为观察
对照的海岛棉 “ 云海 ” 品种。 以上考察结果 , 有些与国内外报道的趋势一致 。 关于陆地棉与比
克氏棉和索马里棉杂种选系的试验结果 , 国外尚无报道 。
1 2 种间杂种选育中回交次数和回交亲本的适当选配
在试验中 , 回交次数视两种情况而定 , 一是育性恢复状况 , 二是双亲有益性状的结合程
度 。 回交次数过少 , 不利于育性的稳定及双亲性状的重组 , 次数过多则易丢失野生棉的有利
性状而向陆地棉回归 。 试验结果表明 , 大多数组合以二次回交为宜 , 另有少数组合 , 如陆地
棉 x 比克氏棉 , 陆地棉 x 索马里棉等 , 因育性恢 复不理想及双亲性状重组较难 , 则须要 3一
4 次回交 .至于回交亲本的选配 , 则以选用优良陆地棉 品种为好 , 如 中 12 、 冀 8、 遗 18 1、
86 一 1等 。 为了增加多种优良性状的重组频率 , 在许多组合 中还采用了多种各具特长的陆地
棉品种的混合花粉授粉 。 另外 , 伴随着每次的回交都必须进行严格的定向选择。
1 3 多抗性是种间杂种新品系普遍具有的特性
这与其野生亲本所固有的多抗性遗传特性有关 。 在育成的 10 个新品系中。 一般都表现
了程度不等的多种抗性 , 如抗病性 、 抗虫性和抗旱性等。 这些抗性在大 田种植情况下 , 比在
试验地条件下表现得更加显著 。 如 “ 远棉一号 ”除兼抗枯萎和黄萎病外 , 还抗棉铃虫 、 棉蚜 ,
在大田种植时 , 还表现 出明显的耐瘩薄和抗旱性 。 目前 , 我国棉区提倡节水高效低成本农
业 , 急需选育抗旱 、 抗病虫害 、 抗逆性强的新品种 。 种间杂交育种可以作为一条重要而有效
的育种途径 。
华 北 农 学 报 9卷
参 考 文 献
l 梁正兰等 . 棉花远缘杂交 .北京 : 科学出版社 , 19 82
2 梁正兰 ,姜茹琴 ,钟文南 .棉属野生种的性状向栽培种转移 .科学通报 , l9 8 5( l :9) l 5 7 8一 15 81
3 L ia n g C h e n g l a n
,
S u n C h u a n w e i e t a l
.
S t u d ie s o n in te r s P e c i if e h y b ir d公 it o n in e o t to n . cS ie n ce i n C h in a ,
19 7 8
,
2 1 (4 )
: 54 5一 5 55
4
. 西蒙古良著浏锐湘等译 .棉花遗传育种和良种繁育 .北京 :农业出版社 , 19 86
5 牛永章 .陆地棉 x 中棉 F O胚形成频率与母本陆地棉光合特性的关系 . 中国农业科学 , 19 85 , (4) : 62 一 6
6 N d u n g a V J
,
h y b ir d i Za t i n
3 16
eD m
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.
T h e Im p r o v e m e n t o f e o t t o n (G
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I
,
1 a n d nI B u l l
,
R e e h A g or m G e m b lo u x
,
198 8
,
23 ( l )
:2 7一 4 9 , 2 3(2 ) : 17 1一 2 04 , 2 3 ( 3 ) :2冬3一
7 A lmt
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.
E x o郎 n o u s h o mr o n e a p p l ie a lt io n s a t P o小 n a it o n fo r in v i tr o a n d in v i v o p r o d u e ti o n o f e o t t o n
i n t e sr P e c iif e h y b ir d s
.
P l a n t C e ll R e P o r t s
,
198 8
,
7 (4 ) : 2 57 ~ 26 1
加 p or v e m e n t o f ht e C o t o n b y I n t e r s p e e i n e H y b ir d七 a it o n U s i n g
E ig h t W i l d S p e e ie s a n d T w o D ip川 id C u l柱v a et d s 衅e i e s
Z h a o G u o z h o n g F e n g H e n g w e n L i A ig u o L i Z e n g s h u Su i S h u x i a n g
(S h i歹a z h u a n g A e a d e m y o f A g r icu l t u ar t cS ie n 比 , Sh i五az h u a n g )
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q u e n t g e n e r a t i o n o f t h e i n t e r s P e c i if c h y b r id iz a t i o n i n G o s s y P i u m i n 19 7 4 一 19 93 u s in g 8 w i ld
sP ec ic s a n d 2 d iP l o i d e u l t i
v a t e d s P e e i e s a s m a l
e P a er
n t s a n d s o m e v a r ie t i e s o f u P l a n d e o t t o n a s
fe m a l e P a r e
n t s i n th e s e i n t e r s P e c i if c e r o s s e s
.
O f t h e t e n n e w s t r a i n s
,
s i x w e r e jo i
n e d e i t h e r t h e
丽 t i o n a l w i l t一 r e s i s t a n t e o t t o n v a r ie t y t e s t s i n t h e Y e l l o w R i v e r v a l le y o r t h e r e g i o n a l t e s t s i n
H e b e i p r o v i n e e
.
T h e s e n e w s t r a i n s w e r e a 一1 w i t h s u e h e h a r a c t e r s a s w i l t r e s i s t a n c e , h ig h y ie ld s ,
a n d g o o d if b r e q u a li t y
.
T h e 1 2 8 n e w g e mr p l
a s m m a t e r i a l s e a e h h a v e i t s e x e e ll e n t e h a r a e t e r s
.
T h e y w e er d i v id e d
i n t o 8 g r o u p s
, n a m
e l y h ig h li n t p e r e e n t a g e (4 4一 4 8% ) , l o n g if b r e l e n g t h ( 36一 4 0 . 6m m ) , hi gh
if卜r e s t r e n g t h ( 2 5 . 3一 3 3 . 3 9 / t e x ) , b ig b o l l ( 7 . 0 8一 9 . 39 ) , if n e m i e r o n a i r ( 3 . 7一 4 . 0 ) . A p h i s
ir s i s t a n e e ( I 一 1 d e g r e e ) , b o l lw o mr r e s i s t a n e e ( I 一 1 d e g r e e ) , b o t h F u s a ir u m a n d
V e r t i e i ll i u m r e s i s t a n e e ( s e
v e ir t y i n d e x o一 10 a n d s一 2 5 ) . T h e s e n e w g e mr P l a s m m a t e iar l s a ll
w e r e t h e v e yr v a l u a b le m a t e r i a l s i n t h e e o t t o n b r e e d i n g
.
价 y w o dr s : G o s s y P i u m : W i ld s P e e i e s : U P l a n d e o t t o n : I n t e r s P e e i if e h y b ir d i z a t i o n