轉基因抗蟲雜交棉產量構成因素的相關分析*

摘要：本文根據5個不同的品種在不同生態區的試驗結果，分析表明，轉基因抗蟲棉的單株鈴數、單鈴重和衣分三個產量構成因素受到不同生態區氣候條件的影響。不同的栽培方式對于皮棉產量的構成也存在一定的影響。在安徽省范圍從低緯度到高緯度，各個參加試點的單株成鈴數與皮棉產量的相關系數越來越大，也就是說在北方棉區，提高棉花的產量主要是從提高單株鈴數，從而獲得高產的轉基因抗蟲棉皮棉，試驗還表明，單株鈴數與皮棉產量的相關是線性正相關的關系，即單株鈴數越多，其皮棉產量越高。合理的處理好三因素之間的優化組合和不同配比，對于提高轉基因抗蟲棉的皮棉產量具有積極意義。

關鍵詞：棉花；轉基因抗蟲棉；育種；產量；構成因素

中圖分類號：S562. 037 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3143（2017）04-0007-06

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2017.04.002

0 引言

棉花是中國重要的經濟作物和紡織原料，也是重要的戰略物資。中國位于世界4大棉區中的第一產棉區之中，而第一產棉區產量約占世界棉花總產量的50%以上。中國是棉花生產和消費大國，在整個國民經濟中，棉花產量占有非常重要的地位[1-2]。在轉基因抗蟲棉推廣之前，棉花生產生育過程往往遭受各種蟲害，特別是棉鈴蟲在中國的各個棉區頻繁爆發，對棉花產量和品質造成了巨大的危害。加之針對棉花蟲害（特別棉鈴蟲）的大量化學農藥的使用，雖然減緩了棉鈴蟲對棉花產量和品質的影響[3-4]，但綠色生態和生態安全愈來愈受到化學農藥的挑戰，因而轉基因抗蟲棉的推廣越來越受到學者和百姓的關注。棉花作為世界重要的經濟作物，其皮棉產量往往是權衡棉花整體性狀的重要指標。據研究表明，畝總鈴數，單株鈴數，鈴重和衣分這四者之間的關系，往往是皮棉產量增加的控制因素[5-6]。盡管前人對其上四者產量構成因素研究較多，但其所用試驗材料，試驗地點，試驗設計不相同，結論也不盡相同。多數的研究學者認為，在以增加棉花產量的設計方案中，重點應提高畝總鈴數和單株鈴數，同時適當的考慮鈴重和衣分[7-8]。但也有學者認為應以提高鈴重和衣分，作為棉花產量增加的主攻方向。隨著生物科學技術的高速發展，利用生物科學技術將外源基因導入普通棉花，使之抗蟲棉作為重要技術得以大力推廣。因而迫切的需要研究轉基因抗蟲棉產量構成因素與轉基因抗蟲棉皮棉產量之間的關系。

本研究選取5個轉基因抗蟲棉品種為研究對象在安徽省不同地域進行布點試驗，分別對其三個產量構成因素進行分段研究，探求構成因素（單株鈴數，鈴重和衣分）與棉花產量之間的動態平衡的關系，為轉基因抗蟲棉花的高產優質培育提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗共有5個品種轉基因抗蟲棉品種參試，分別是：MQ1011、MQ1012、MQ1013、MQ1014和 MQ1015。

1.2 研究方法

2015年在安徽省內共安排試點6個，包括安慶、望江、銅陵、繁昌、全椒和合肥，6個試驗點全部參加匯總。試驗采用隨機區組排列，重復3次，小區面積20 m2，其他管理方式按照大田高產方式進行。

皮棉產量與各分段因素的相關系數r=SP/（SSX·SSY）1/2 ，其它相關統計分析方法見參考文獻[9～10]。

1.3 轉基因抗蟲棉生育期間的氣候特點及栽培管理

1.3.1 氣候特點

2015年試驗期間總的氣候特點是：苗期偏旱，天氣晴好，氣溫偏高，有利于棉苗早發，苗病較輕。蕾期溫光充足，棉花生育進程較常年偏快、病情較輕，地膜棉伏前桃成鈴較多。開花結鈴前期高溫干旱，影響伏桃成鈴；8月上旬末強臺風以及暴雨影響，造成蕾鈴脫落嚴重，對秋桃成鈴影響較大。吐絮前期低溫少日照且潮濕，棉花大多倒伏和早衰，并出現二次生長；后期天氣晴好，部分棉田有較多無效結鈴。

1.3.2 栽培管理

在參試的6個試點內都能及時做好查苗補苗、防澇排澇和防治病害和蟲害等工作，確保了栽培措施能夠按照在參試地點中等以上的栽培水平實施，成功了完成了參試任務。土壤類型有馬肝土、湖積泥炭土、潮土、黃白土等，土壤質地有沙性、壤性和黏性。種植密度為25995～30300 株/hm2。前茬為油菜或冬閑地。播種方式全部采用營養缽育苗移栽。

2 結果與分析

2.1 不同地點間皮棉產量與產量構成因素的相關性分析

在安徽省的6個試點分別種植參加試驗的5個轉基因抗蟲雜交棉品種，因為處于不同的緯度地區，不同試點的外界環境是不相同的。由表1分析可知，2015年各試點內皮棉產量以望江試點和合肥試點較高，而繁昌和全椒試點較低。說明轉基因抗蟲棉處于不同緯度的生長環境，其皮棉產量也受到一定的影響。再者不同的品種其皮棉產量存在很大的差異。如合肥試點，品種MQ1011和品種MQ1012的皮棉產量顯著地高于其它三個品種。因而在綜合分析抗蟲棉的皮棉產量構成因素的時候，要充分地考慮不同地區間的環境差異及不同品種間的內在差異，這些影響因素在對于抗蟲棉皮棉產量的構成中都有著較大的影響。

2.1.1 不同地點間單株鈴數與皮棉產量的相關性分析

從表2并結合表1可知，望江地區單株鈴數34.4個，為參試點里面最高，且望江地區的皮棉產量為2004.0 kg/hm2，也是試點里面最高。從望江試點的皮棉產量與單株鈴數都高于其它5個試點可以得出：造成此種高產的現象主要是因為望江地區適宜的棉花栽培環境。但是需要指出的是，望江試點的單株鈴數與皮棉產量的相關系數幾乎為0（r=0.008），在該區種植時，在影響皮棉產量的構成因素中，該試點參試品種的單株鈴數都較高，品種間產量的差異主要是因衣分和鈴重的差異。主要以提高鈴重和衣分為皮棉產量的主攻方向。而在全椒試點的單株鈴數平均值為24.5個，且其皮棉產量平均值為1282.8 kg/hm2，在該試點的參試的各個抗蟲棉品種皮棉產量均表現較低。在表2中，全椒試點的抗蟲棉單株鈴數與皮棉的產量呈顯著的相關性（r=0.5173），在該試點種植抗蟲棉，以提高單株鈴數作為抗蟲棉皮棉產量的主攻方向。從表中還可以看出，其他四個試點的產量和單株鈴數的相關系數分別為：安慶0.0401、繁昌0.1105、銅陵0.1908、合肥0.2609，從南向北，從低緯度到高緯度，各個參加試點的單株成鈴數與皮棉產量的相關系數越來越大，也就是說在安徽省的北方棉區，提高棉花的產量主要是從提高單株鈴數為主攻方向。在安徽省南方棉區，主要從提高鈴重和衣分作為提高皮棉產量的主攻方向。

2.1.2 不同地點間單鈴重與皮棉產量間的相關性分析

從表3可以看出，在單鈴重與抗蟲棉皮棉產量的相關分析中，繁昌試點的相關性（r=0.5227）較之于其他的5個試點都顯著，再從表1可知，繁昌試點的皮棉產量為1426.5 kg/hm2，其皮棉產量也較低。說明單鈴重偏低是其影響該試點皮棉產量的主要因素，在該地區種植抗蟲棉，以提高抗蟲棉的單鈴重作為提升雜交抗蟲棉皮棉產量的重要措施之一。

從表3還可以看出，銅陵、合肥、望江三個試點中，單鈴重與抗蟲雜交棉皮棉產量相關性較小，分別為：0.0013、0.0035、0.0281，從單鈴重上來看，銅陵、合肥和望江3試點的參試品種的單鈴重分別為：5.42 g、5.97 g和5.90 g。單鈴重較其他試點表現良好，因此可以得出，在該三個試點種植抗蟲棉花，應以提高衣分作為皮棉增加的主攻方向。由表3還可以看出，處于安徽北部的全椒和合肥兩試點的單鈴重較之其他的四個試點單鈴重都偏高，究其原因是北部的晝夜溫差較之南部試點更大，有利于干物質的累積增加，使得單鈴重較高，在該兩個試點種植抗蟲棉應以增加單株鈴數與衣分作為皮棉產量增加的主攻方向。

2.1.3 不同地點間衣分與皮棉產量的相關性分析

衣分對皮棉產量的影響較之單株鈴數與鈴重是比較穩定的。不同的年份之間差別較大，同一年份之間的差別變化較小。由表4可以看出，不同的品種變化的趨勢是相同的，在6個試點內，抗蟲棉的衣分與抗蟲棉皮棉產量之間的關系都呈正相關的關系，其中合肥試點衣分與皮棉產量的關系顯著（r=0.7783），且皮棉產量為1690.5 kg/hm2，仍有增加的潛力，在該區種植抗蟲棉，應以提高抗蟲棉的衣分作為提高皮棉產量的主攻方向，也就是說，選擇高衣分的抗蟲棉品種在該區種植，以便獲得更好的抗蟲棉皮棉的產量。從表4還可以看出，繁昌試點抗蟲棉的衣分與皮棉產量之間的相關性較小（r=0.0009），且該試點的皮棉產量為1380.3 kg/hm2，也有增產的潛力，在該試點區域種植抗蟲棉時，應以提高單株鈴數和單鈴重作為提高抗蟲棉皮棉產量的主攻方向。其他試點抗蟲棉衣分與皮棉產量的相關性分別為：0.2125、0.2573、0.3068、0.3611。均呈現出一定的正相關性，在該四個試點區域種植抗蟲棉時，都可以以提高自身衣分，即選擇較高的衣分抗蟲棉品種，來實現抗蟲棉皮棉產量的增加。

2.2 轉基因抗蟲棉產量與產量構成因素的動態相關分析

2.2.1 單株鈴數分段模型中各因素與皮棉產量的相關性

將5個抗蟲棉品種在6個試點的單株結鈴數的分布情況，人為地分為4個模型，如表5所示。分析表5可知，各個分段模型中，單株鈴數與皮棉產量的相關是線性正相關關系，即單株鈴數越多，其皮棉產量越高。因此，可以得出，在以提高抗蟲棉皮棉產量的種植過程中，可以提高單株鈴數來達到抗蟲棉皮棉產量增加的目的。模型Ⅰ（<29.5）的單株鈴數與皮棉產量之間呈現顯著的正相關關系，而衣分與皮棉產量的相關性（r=0.1125）和鈴重與皮棉產量的相關性（r=0.0978）都較小，說明單株鈴數在此區段模型內起著最主要的作用，改善種植方式，提高單株鈴數是首要舉措。模型Ⅲ（31.5～33.5）的衣分與皮棉產量和鈴重與皮棉產量的相關性均達到顯著水平（r=0.5426，r=0.5470），而單株鈴數對皮棉產量的相關性較小（r=0.1505），在此區段模型內應以提高衣分和鈴重，即選擇衣分較高的品種和改善栽培管理增加鈴重的方式來提高皮棉產量。模型Ⅳ（>33.5）的單株鈴數為34.4個，是四個模型中的最大值，與皮棉產量的相關性（r=0.008）較小，此外，模型內鈴重為5.90 g，與皮棉產量的（相關系數為0.0281）相關性較小，而模型Ⅳ內皮棉產量為2004.0 kg/hm2，處于四個模型中的最大值。在此模型內，單株鈴數與單鈴重都較高，應選擇衣分較高的品種，采取高產栽培與管理措施，保持合理的單株鈴數與單鈴重。總而言之，在一定范圍的單株鈴數內，衣分和鈴重對皮棉產量仍存在相互聯系，合理地協調三因素之間的互作，對提高抗蟲棉皮棉產量有著十分重要的意義。

2.2.2 單鈴重分段模型中各因素與皮棉產量的相關性

將5個抗蟲棉品種在6個試點的鈴重分布情況人為地劃分為5個模型，分析不同品種的鈴重與皮棉產量的關系。由表6可知，鈴重與衣分之間呈線性負相關的關系，即隨著模型間鈴重的增加，模型間的衣分逐漸減少。在模型Ⅳ（5.8～6.0）中的皮棉產量為1848.0 kg/hm2，高于其他四個模型，由于此模型內單株鈴數為33.8個，也是最高的；尤其模型內衣分（40.62%）與皮棉產量的相關系數為0.5178，具較顯著的相關性，說明在此模型內主要以提高衣分，即以選擇有較高衣分的品種作為栽培品種，達到皮棉增產的目的。在模型Ⅰ（<5.4）中，鈴重數為5.37 g，其鈴重與皮棉產量之間呈顯著的相關性；在此模型內，應以提高鈴重作為皮棉產量增加的主攻方向。根據單鈴重與皮棉產量分段模型的相關性可知，在保持鈴重的同時注意選擇衣分較高的品種，同時保證單株鈴數，以達到獲得高產的目的。

2.2.3 衣分分段模型中各因素與皮棉產量的相關性

將5個抗蟲棉品種在6個試點中的衣分值的分布情況人為的分為4個模型（見表7）。由表7分析可知，在模型Ⅰ（<39.0%）內，其衣分和單株鈴數與皮棉產量之間的相關性都表現為顯著相關，且其皮棉產量為1282.8 kg/hm2，具備較高的增產潛力，而鈴重與皮棉產量的相關性較弱（r=0.0320），表明該模型主要以提高衣分和單株鈴數作為提高皮棉產量的主攻方向。在模型Ⅳ（>42.0%）中，單株鈴數與皮棉產量之間呈顯著的相關性，又可知該段模型的皮棉產量為1716.0 kg/hm2，也具備增產的潛力，表明此模型應主要以提高單株鈴數作為提高皮棉產量的主攻方向。

3 結論

在對5個參試品種在6個不同緯度試點的結果研究表明，轉基因抗蟲棉產量構成因素的單株鈴數、單鈴重和衣分受到不同緯度地區氣候條件的影響，不同的栽培方式對于皮棉產量構成因素也存在一定的影響。安徽省從南向北各個參加試點的單株成鈴數與皮棉產量的相關系數越來越大，也就是說在安徽省的北部植棉區，提高棉花產量主要是從提高單株鈴數入手；在安徽省南部植棉區，主要從提高鈴重和衣分作為提高皮棉產量的主攻方向。本研究還表明，單株鈴數與皮棉產量的相關是線性正相關的關系，即單株鈴數越多，其皮棉產量越高。合理處理好單株鈴數、單鈴重和衣分三因素之間的優化組合和不同配比，對于提高轉基因抗蟲棉的皮棉產量具有積極意義。

在單株鈴數、單鈴重和衣分三個因素的分段研究中發現，皮棉產量構成往往受到多因素之間的互相影響，如品種間衣分的差異，栽培和管理措施的不同導致單株鈴數的差異，因而要針對不同的差異類型，結合種植地點和方式的不同進行具體的安排和具體的分析，對產量構成因素進一步研究。

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