9個抗蟲棉品系的雜種優勢及其產量性狀配合力分析

張安紅 王志安 肖娟麗 羅曉麗

摘要：為了分析轉Bt基因棉花蛋白高表達品系的雜種優勢和配合力，采用NCII設計，利用4個生產上推廣應用的棉花品種與9個轉Bt基因棉花蛋白高表達品系進行雜交組配，對36個組合的F₁產量性狀的雜種優勢和配合力進行分析。結果表明：大多數組合的競爭優勢明顯，皮棉和籽棉的產量均具有較大的競爭優勢，兩者分別為16.1%和6.8%，皮棉和籽棉的產量的競爭優勢率分別達到83.3%和80.6%。產量性狀的優勢大小依次為衣分、鈴重和單株鈴數，分別為3.7%、2.0%和0.8%。對組合的配合力方差進行分析，結果顯示：9個轉基因抗蟲棉品系各產量性狀的一般配合力差異較大，對這些組合特殊配合力進行分析，發現有3個組合具有較高的特殊配合力。

關鍵詞：抗蟲棉；雜種優勢；產量性狀；配合力

中圖分類號：S562

文獻標志碼：A

論文編號：2014-0930

0引言

轉基因抗蟲棉的推廣應用，極大地豐富了棉花的種質資源，利用雜種優勢是快速應用轉基因抗蟲材料的有效途徑。在棉花雜交優勢利用中，首先要正確選擇親本材料，選擇良好配合力的親本，才能增加獲得雜種優勢高組合的幾率。評價親本材料的配合力對選育雜交棉及親本材料的應用具有重要的意義。

張正圣等利用NCII設計，研究和分析高強纖維品系與Bt基因抗蟲棉雜交組合性狀的配合力效應，結果表明皮棉、鈴數和鈴重具有極顯著的特殊配合力方差，而衣分均具有極顯著GCA和SCA方差，纖維品質具有極顯著的GCA方差。楊代剛等采用10個陸地棉親本進行不完全雙列雜交，共配置45個組合，通過分析親本的一般配合力、特殊配合力、雜種優勢，并結合SSR標記研究了陸地棉親本配合力與雜種優勢、遺傳距離之間的相關關系。結果表明10個親本的一般配合力和特殊配合力存在顯著或極顯著差異；商連光等利用不同來源的常規棉、抗蟲棉，按照NCII設計組配得到28個雜交組合，通過分析F₁產量和纖維品質的雜種優勢和配合力，結果表明供試組合的中親優勢和高親優勢主要表現在產量上。

本研究以山西省農業科學院棉花研究所生物技術實驗室利用農桿菌介導法獲得的轉Bt基因棉花蛋白高表達抗蟲品系和山西省南部生產上推廣品種為材料進行親本組合配制，對其主要農藝性狀的雜種優勢與配合力進行了分析，旨在為今后育種工作利用這些材料提供理論依據。

1材料與方法

1.1供試材料

以4個山西省南部生產上推廣應用的品種為母本，分別是：‘中棉41、‘中棉69、‘晉棉38和‘晉棉50，均來自于山西省農業科學院棉花研究所品種資源室；以9個Bt蛋白高表達抗蟲品系為父本，分別是：DR1、DR2、DR3、DR4、DR5、DR6、DR7、DR8和DR9，均為山西省農業科學院棉花研究所生物技術實驗室利用農桿菌介導法轉化棉花品種‘冀合321獲得的轉Bt基因棉花蛋白高表達抗蟲品系。對照品種為‘魯棉28，由山西省農業科學院棉花研究所品種資源室提供。

1.2試驗方法

2012年在山西省農業科學院棉花所南花農場進行雜交組配；采用NCII設計，2013年在農場對36個組合采用四行區、3次重復，隨機區組試驗，小區面積17.5m²。9月10日進行田間調查，每一小區收取正常吐絮鈴50個，考察農藝性狀。

1.3數據分析

雜種優勢的計算公式：CH（%）=（F₁-CK）/CK。

利用Excel和DPS軟件進行運算。

2結果與分析

2.1組合的雜種優勢及其性狀的雜種優勢

與對照‘魯棉28相比，36個組合的F₁在皮棉產量、籽棉產量、單株鈴數、單鈴重、衣分上的平均競爭優勢呈正向優勢（表l）；各性狀競爭優勢的平均值存在著較大的差異，其中以皮棉產量的優勢最大，其他依次為籽棉產量、衣分、單鈴重和結鈴數。皮棉、籽棉產量的平均競爭優勢分別為16.1%和6.8%，它們的增產幅度分別為-5.6%～27.5%和-8.8%～20.1%。利用9個抗蟲品系進行雜交組配，大多數的組合的皮棉產量和籽棉產量的優勢率分別達到83.3%和80.6%，各產量因素優勢組合率也較大，分別為：衣分72.2%、單鈴重66.7%、結鈴數50.0%。

2.2組合的產量性狀分析

對36個組合的3次重復隨機區組試驗結果進行分析，結果顯示（表2）：9個抗蟲品系間的籽棉產量、皮棉產量、衣分、鈴重在不同的組合間差異極顯著，單株結鈴數的差異為顯著水平，這表明父本的結鈴性差異對組合的結鈴性影響是有限的。

2.3 -般配合力分析

9個抗蟲轉基因品系的一般配合力在5個主要性狀上存在著明顯的差異（表3），親本性狀一般配合力的高低，可反映該性狀在一系列雜交組合中的平均表現，一般配合力高，說明親本中含有較多優勢的基因位點，加性效應就大。結果顯示：DR1和DR7中的籽棉產量和皮棉產量的一般配合力最大，是綜合性狀優良的親本，DR1和DR6在衣分上的一般配合力較高，可用于衣分性狀的改良，而DR2、DR3、DR7、DR9在鈴重上的一般配合力較高，可用于提高鈴重。

2.4特殊配合力效應分析

對所有組合的6個主要性狀的特殊配合力進行分析，其中籽棉和皮棉的特殊配合力列于表4；從表中可以看出，在研究的性狀中，不同組合間特殊配合力效應值存在著較大差異。單株籽棉產量的SCA效應值變幅在0.387～0.563之間；單株皮棉產量的SCA效應值變幅在0.258～0.272之間；綜合性狀分析，晉棉50xDR2、中棉41xDR1、晉棉38xDR8表現出了較高的特殊配合力，在生產上具有一定的應用價值。這也說明本研究引入9個抗蟲品系增加了互作基因位點，為雜交種選育提供了較大的幾率。

3討論

隨著植物基因工程的進一步發展，優良性狀基因的導入可獲得有用的育種材料，與傳統的育種技術結合，使外源基因在棉花上的應用成為可能。轉基因獲得的棉花Bt蛋白高表達抗蟲純合系對棉鈴蟲表現為高抗，但過高的表達會影響棉花的適應性和其他農藝性狀。利用這些抗蟲純合系配制雜交種或作為親本來選育優良的抗蟲品種既可以保證Bt蛋白表達量，又能快速利用轉基因后代品系。

本研究表明，所用的9個棉花Bt蛋白高表達抗蟲純合系和4個生產上推廣品種配置的36個組合，其雜種優勢依次分別為皮棉產量、籽棉產量、衣分、單鈴重和結鈴數，這與張正圣、陳于和的研究結果相近。通過配合力的分析可以指導組合選育，本試驗的9份抗蟲材料中，在GCA方面，DR1和DR7中的籽棉產量和皮棉產量值高，DR1和DR6在衣分上的一般配合力值高，而DR2、DR3、DR5、DR9在鈴重上的一般配合力值高，DR1、DR2、DR4在單株結鈴數上值高。從綜合角度分析，DR1的綜合GCA較高，具有一定的使用價值。在SCA方面，篩選出3個（晉棉50xDR2、中棉41xDR1、晉棉38xDR8）高配合力組合，在生產上具有一定的應用價值。配制雜交棉組合時，應選取一般配合力較高的材料作為親本，有可能產生強優勢的組合。