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棉花杂种优势应用 汇报人 杨玉蓉指导老师 李培富 一 杂交棉花背景介绍二 棉花杂种优势利用的途径三 应用比较广的几种杂交棉花四 杂交棉花存在问题五 对杂交棉花的展望 一 杂交棉花背景介绍 随着棉花高产 优质 抗逆等多目标育种难度的增加 利用杂种互补效应作为实现棉花大幅度提高产量 改进纤维品质和增强抗病虫能力同步突破的途径 越来越受到人们的重视 尽管如此 棉花杂种优势利用的水平和生产效益还远不如单子叶作物 比如水稻 玉米 高粱等 我国棉花杂种优势的研究始于20世纪20年代 先以亚洲棉品种间杂种为对象 至40年代末 又进行陆地棉品种间优势的研究 50年代至60年代 对陆地棉和海岛棉种间杂种优势的探寻较多 但由于配制的大多数杂交组合不够理想 而未大面积应用 到20世纪70年代 我国棉花杂交优势利用研究主要在陆地棉品种间组合上 采用人工制种 利用陆地棉品种间一 二代杂种优势 80年代以后 也开展以核雄性不育系为基础 配制陆地棉品种间杂交研究与实践 到20世纪80年代中后期逐渐被丰产抗枯萎病组合川杂4号所替换 自20世纪90年代初以来 棉铃虫在我国主产棉区为害较重 成为我国棉花生产持续稳定发展的主要障碍之一 我国于1991年展开了对转基因抗虫杂交棉的研究 率先育成抗虫杂交棉 中棉所29 鲁棉研15 等 并获得大面积推广 到21世纪初 国内抗虫杂交棉的选育研究达到一个新的高峰 抗虫杂交棉的推广应用也呈现出强劲发展势头 2002年抗虫棉种植面积为2000khm2 2005年发展到了3300khm2 2007年达到3800khm2 占植棉面积的70 以上 二 棉花杂种优势利用的途径 1 人工去雄授粉人工去雄授粉杂交制种是我国目前普遍采用的制种方式 在生产上大面积推广的杂交种大多数是通过此种方法获得的 优点 是亲本选配不受限制 配制组合自由 组合筛选周期短 应变能力强 而且它不仅可以利用杂种一代 还可以利用杂种二代 缺陷 是制种全部需要人工操作 工作强度大 种子生产成本高 二代种遗传纯度下降 优势远不如一代 经济效益不高 除劳动力成本 组织管理水平 亲本状况和制种田栽培管理等因素外 由于人工去雄制种技术细节上存在的问题 造成制种畸形铃多 成铃率较低 是制约杂交种生产的重要因素 2 利用雄性不育系棉花雄性不育系的主要特征是雄蕊发育不正常 不能产生正常功能的花粉 而雌蕊发育正常 能接受正常花粉受精结实 因此 用雄性不育系制种可以免除人工去雄 节省制种成本 提高制种效率 便于生产上大规模示范推广 2 1三系法袁钧等在陆地棉矮生棉 中棉长紫1号后代中选育出具有陆地棉胞质的雄性不育系 该系败育完全 一般陆地棉品种均可作保持系 海岛棉只能部分恢复其育性 陈长明等攻克了三系杂交制种的难关 使应用棉花三系法配制杂交种进入实用阶段 王学德等成功育成了1个对不育系具有强恢复力的恢复系 大强恢 并初步筛选出1个强优组合 浙杂166 郭三堆等选育的转基因三系杂交棉 银棉2号 于2005年3月通过国家农作物品种审定委员会审定 成为我国第1个通过国审的转基因三系杂交棉 标志着我国棉花三系利用又迈上了1个新台阶 2 2两系法 我国研究和应用最多的是洞A隐性核不育系及其转育衍生的不育系 以正常的可育姊妹株与其杂交 杂种一代将分离出不育株与可育株各半 用不育株作不育系 可育株作保持系 则可一系两用 不需要再选育保持系 四川省利用洞A核雄性不育系配制了川杂1号 2号 3号和4号等优良组合 这些杂交种可比当地推广品种的原种增产皮棉10 20 转基因抗虫二系杂交棉南农6号于2005年4月通过国家审定 在生产上表现出高产 稳产 抗病虫 抗逆性强等诸多优点 是我国棉花二系杂交育种上的一大突破 3 化学杀雄 化学杀雄 指选用某种化学药剂 在作物生长发育的一定时期喷洒于母本上 直接杀死或抑制雄性器官 造成雄蕊生理不育而不损伤子房和柱头 优点 利用化学药剂杀死雄蕊 可省去人工去雄 杂交配组既方便又灵活 还可免除在选择亲本方面受不育系遗传背景的约束 缺点 化学试剂杀雄不稳定 用药量较难掌握 易引起药害 并且棉花开花期长 期间受地区和气候条件的影响较大 从而难以在生产上应用 4 人工喷水杀雄 基于对花粉粒遇水易破裂特性的认识 人们研究出以喷水方式杀雄的技术 优点 人工喷水杀雄授粉 可比人工去雄授粉节省50 的人工费用 大大降低制种成本 提高制种效率 缺点 喷水杀雄较人工去雄所产杂交种的纯度低 5 利用特异性状特异性状包括指示性状 雌雄蕊异熟 柱头异常材料等 以苗期具有隐性性状的品种为母本 以具显性性状的品种为父本进行杂交 杂种一代根据苗期隐性性状的有无 来识别真假杂种 这样可以不去雄授粉 省去人工去雄 我国已经研究过的指示性状有红叶 芽黄 子叶基无红斑 光子 隐性无腺体 显性无腺体 子叶柄无绒毛 鸡脚叶等 其中芽黄 无腺体及光子应用较好 6 昆虫传粉 应用现代生物技术培育抗虫亲本 减少或消除棉田用药 实现对传粉昆虫的保护 利用昆虫授粉 实现制种方法上的突破 三 应用比较广的几种杂交棉花 1 中棉所29 中抗杂1号 是中国农科院棉花研究所以中棉所12号和RP4两个品系为亲本组配的高产 优质 抗虫和抗病的杂交种 1995 1996年参加全国抗虫棉区试 在区试中表现突出 1998年元月通过国家品种审定委员会审定 1 特征和特性 结铃性强 早熟 吐絮畅 铃重5 4g 衣分40 出苗快 苗壮 早发 生长势较强 蕾铃期生长稳健 丰产潜力大 2 抗虫性和抗病性 能有效地降低棉铃虫和红铃虫的发生和为害 而且对各代害虫的幼虫 特别是低龄幼虫表现出良好的毒杀性能 经中国农科院棉花研究所植保室鉴定 该杂交种的枯萎病指2 7 黄萎病指19 7 属抗病类型 3 丰产性 1997年在河南 山东 河北省12点生产试验 平均比对照中棉所19增产34 5 达极显著水平 4 纤维品质 1997年农业部棉花品质检测中心检测结果为 比强24 2gf tex 1 绒长29 4mm 麦克隆值4 8 5 二代利用 该杂交种二代具有一定杂种优势和抗虫性 据多点较大面积生产试验和示范结果表明 一般比当地推广品种增产5 10 农药节省30 50 2 德棉206是一种优质 高产 多抗的杂交棉花新品种 同时也是一种抗虫棉 它是由农正成种业棉花研究所在2000年选育而成的 具有母本抗病株系205和父本优质多抗M3021的高产和性等优点 德棉206在2003年参加湖北省杂交棉各区域试验示范中 丰产性表现突出 抗枯萎病 较耐黄萎病 其生育期约为137天 籽棉亩产约为280 394公斤 比对照中棉29增产39 增产效果极其显著 霜前籽棉为224公斤 比对照增产29 6 在湖北各区域示范种植过程中 比当地主要栽植品种增产 能够经受灾害天气的考验 深受农民的喜欢 在安徽省的杂交棉区试中 也表现出极强的增产优势 最终结果居参试组合的第一位 四 杂交棉花存在问题 1 缺乏高效率 低成本较完善的杂交种生产方法 目前生产应用杂交种90 以上为人工杂交制种 种子成本高 种源缺乏 严重阻碍杂交种大面积推广 2 杂交种综合抗性不强 适应性不广 稳产性差 现有杂交种大部分只适合局部地区种植 难以大面积推广应用 不同年际间或不同地块产量差异较大 产量稳定性差 3 杂交种品质类型单一 品质多样化方面重视不够 目前所选育的杂交种多为高产杂交种 品质适合纺40支纱左右 而合纺高支纱和低支纱的杂交种几乎没有 五 对杂交棉花的展望 1 高产 多抗并且品质要多样化 2 制种方法要简化高效 1 化学杀雄 昆虫传粉是简化制种的一种理想方法 2 利用抗虫核不育系结合指示性状 无腺体 抗除草剂 鸡脚叶 红叶等 采用昆虫辅助传粉制种 3 改良胞质不育系 选配高优势杂交组合 3 杂种二代利用 由于棉花是异源四倍体 二代分离不严重 另外 棉花收获期长