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新疆机采棉育种方法的思考
作者：孟庆忠 易先达 张涛
来源：《安徽农学通报》2018年第13期
摘 要：针对新疆棉区机采棉育种现状，在新疆不同生态区建立机采棉育种流动基因库，加强机采性状的选择，提高机采棉品种抗逆性。 关键词：机采棉；育种；流动基因库
中图分类号 S562 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）13-0112-02
棉花生产在我国农业生产中占有十分重要的地位。长期以来，我国棉花收获基本上依靠人工完成，棉花品种的选育都是以适应人工采收为目标，近年来随着机采棉的面积不断扩大，原有棉花品种不适宜机械采收，我国的机采棉育种面临大的挑战。 1 现阶段机采棉存在的问题
近年来新疆植棉水平在机械化、规模化等方面走在了全国前列，特别是新疆生产建设兵团植棉机械化采收已达90%以上。随着机采棉的大面积推广应用，机采棉花产量大幅增加，原棉纤维品质出现大幅下降[1]。目前新疆还没有培育出既优质又丰产的专用机采棉品种，为适应机械化采收的需要，取而代之的是诸多来自河北、山东等内地省份的传统品种替代机采棉品种，内地品种多是在低密度下选育而来，在新疆高密度下种植表现出叶大荫蔽、株型松散、生育期长等不适宜新疆棉区的特性。针对机采棉现状，机采棉育种方法、思路亟需改善。 2 机采棉育种的探讨
2.1 种质资源的引进与利用 种质的扩增、改良、和创新是棉花育种的重要保障。要培育适应性好的棉花品种，要从种质的扩增、改良和创新入手，扩增种质遗传基础，形成适应本地气候区的种质资源是关键。外来种质和地方种质通过人工杂交和自然选择，聚合大量的优良基因，种质的抗逆性（适应性）才得以提高。特别是对美国、澳大利亚等机采棉技术较成熟的国家引进的种质，针对其机采棉适应性的农艺性状，并按照新时期的育种目标进行调整、筛选和鉴定。从而构建新疆机采棉核心种质，不断强化优良新种质的搜集、引进与利用。
2.2 适宜机采性状的选择 机采棉对植株株叶形态（株高、始果节高度、果枝节间长度、枯叶挂枝等）、吐絮、含絮力、脱叶剂敏感性、纤维品质等方面都有较高要求。始果节高度低于20cm时，采收作业极易吸附田 间残存的地膜与地面尘土、杂质。不同棉花品种对脱叶剂敏感性不同，脱叶的快慢与脱叶质量对机采时间等生产环节带来诸多问题，同时也影响了机采棉的纤维品质的一致性[2-3]。美国棉花品种在喷脱叶剂后，脱叶迅速，且落叶挂枝极少，新疆现有的棉花品种落叶挂枝较多，机采时干枯叶片极易混入棉花中，增加了杂质。今后机采棉育种中，应借鉴美棉、澳棉的叶形态，加强选择力度。桑有龙[4]对新陆早50研究发现机采棉纤维
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长度28.65mm，比手摘棉减少0.32mm，单铃重平均4.51g，比正常铃重降低9.8%，产量和品质下降较大。宋敏等[5]研究表明，机采棉的纤维长度较手摘棉差1mm，短纤维率高达19.97%，断裂比强度较手摘棉差1.08cN·tex-1。总体来看，机采棉与手摘棉除马克隆值处于同一等级外，在纤维长度、断裂比强度等指标上均较手摘棉差，所以在机采棉育种中，要加强对纤维长度和比强度的选择，纤维长度应在30mm左右，比强度30cN·tex-1左右。棉花品种棉壳含絮力低会导致籽棉未采收时脱落而造成减产，含絮力太强则会引起机采时籽棉采收不干净而造成减产。
适宜机采的棉花品种应具备良好的株叶形态（Ⅰ～Ⅱ果枝、株高、果枝节间长度、枯叶挂枝等）、早熟、纤维品质优良（双30）、吐絮集中、含絮力中等、始果节位高（20cm以上）、对脱叶剂敏感的特性。
2.3 机采棉育种流动基因库的建立 张金发等[6]总结了常规育种法、改良回交发、轮回选择法、随机互交法、改良互交法、分裂选择法、选择指数法等几种常规的棉花育种方法。改良互交法是最早由Cupl于20世纪70年代提出，是在随机互交法和轮回选择法基础上发展而来。该方法致力于育种中间材料的充分利用，在兩轮互交之间施行选择，择优杂交，根据育种目标不断引进新的外源种质加以补充，它是一个开放的育种体系，是一种系统的、渐近的育种方法。张凤鑫等[7]认为生物遗传系统的演化及其基因的表达是一个自组织的过程。采用多个优良种质通过多次随机交配，产生一个原始平衡的基础育种群体，给以临界性环境影响，可以产生某些期望的组合类型，而且在选择过程中不断输入新的优良种质，使群体不断得到补充，建立一个保持基因流动性的育种种质库，通过轮回选择可以获得高产、优质、抗病的综合品种类型。周雁生等[8]提出的棉花有利基因同步积加的育种体系，詹先进等[9]等在此基础上进一步提出棉花阶梯式复交育种方法。马家璋等建立混交混选体系，其指导思想是通过混交，打破育种性状间的不利遗传负相关，通过混选获得优良基因的重组体。陈旭升等[10]总结以上几种育种模式有一个共同特点，即利用多亲本的多次互交来缓解棉花高产、优质、抗逆性等性状的负向相关，以实现多目标的协同提高。
在黄河流域和长江流域棉区的低密度模式下单株的结铃性对产量的贡献相当大，在新疆棉区高密度的种植模式下相对弱化了单株结铃性对产量的贡献，高密度引起了单株之间的竞争逆境，增加了株叶形态对产量及纤维品质的影响，在机采棉育种中更强调了群体这一概念。棉花产量来自群体内各性状的协调，高密度下群体更加要强调抗逆性，即产量就是抗逆性。表现在棉花上即抗病、耐高温、耐密、种子耐低温发芽等性状，筛选抗逆品种，实际上是筛选基因之间的关系。现在棉花转基因育种主要是抗棉铃虫和耐除草剂，即强化了抗逆育种。在张凤鑫的基因流动性种子库和Cupl改良互交法的基础上，应在新疆不同类型棉区建立棉花育种流动基因库，群体内混选混交，不断加入新种质，选自群体的优良种质不断回流，群体内流动起来的优良基因不断循环累加。
2.4 棉花流动基因库的选择方法 群体分离世代早期（Ⅰ～Ⅲ世代），主要对株叶形态进行选择，兼顾结铃性，铃型、铃重、集中吐絮、含絮力等性状混选混收。群体分离高世代（Ⅳ世代以上），进行以结铃性为主兼顾株叶形态的单株选择，考种单铃重、衣分、手梳绒长3个指
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标，依据不同生态区的机采棉要求中选单株，后代混种。依据育种者及单位情况决定进入株系选择的育种世代，早进入株系选择世代将减少不同基因型间的竞争，负面影响是增加育种成本。
为加快棉花育种进程，现阶段冬天海南南繁是常用方法之一，在建立机采棉育种流动基因库早期混交时的确可以加快世代，但进入到群体分离世代时，群体内选择是利用基因型与环境互作在分离群体或遗传多样性群体内扩大遗传方差，从而容易扩大选择差和提高选择响应，将逐渐提高群体内种质的抗逆性，使原本可能沉默的基因或隐性基因在逆境下得到表达。没有了逆境，就没有选择压力，所以群体分离世代不提倡再进行海南加代。
在以前社会物资匮乏的时候，我们的育种家的“经验育种”起到了关键的作用。随着社会经济的发展，物资极大丰富，国家资金和大型种子企业投入了大量人力物力在棉花育种工作中，今后的育种工作要变“经验育种”为“设计育种”，把棉花品种的每一个性状指标“设计”成适宜机械收获。机采棉育种流动基因库采用“循环育种”策略累加育种群体中的基因加性效应，协调高产、优质、抗逆性等优良性状，聚集适宜机采性状，培育抗逆性强的高产、稳产、纤维品质优的棉花品种。 参考文献
[1]夏鑫.机采棉棉花品质简析[J].上海纺织科技，2010，38（9）：1-3.
[2]胡君霞.棉花脱叶剂使用次数对脱叶率及采净率的影响[J].新疆农垦科技，2013（12）：34-35.
[3]雷斌，张云生，李忠华，等.棉花脱叶剂的田间筛选效果[J].新疆农业科学，2011，48（12）：2321-2324.
[4]桑有龙.2013年下野地垦区机采棉减产主要因素分析[J].农业技术，2014（3）：11-12. [5宋敏，王海标，高文伟，等.新疆早熟植棉区机采棉与手摘棉纤维品质比较[J].中国棉花，2015，42（12）：4-6.
[6]张金发.棉花育种方法研究进展[J].湖北农学院学报，1992，12（3）：68-75.
[7]张凤鑫，梅选明，蒋新河.在棉花育种中保持基因流动性的种子库建设的研究[J].西南农业大学学报（增刊），1987（3）：32-36.
[8]周雁生.棉花有利基因同步积加育种体系研究[J].湖北农业科学（增刊），1989（1）：12-15.