棉花海陆杂交种的雄性育性研究

通迅作者:何觉民(1952-),男,教授.Email:[e-mail];作者简介:侯文华(1984-),男,硕士研究生,[e-mail]棉花海陆杂交种的雄性育性研究侯文华，何觉民**，莫俊杰（广东海洋大学农学院农业生物技术研究所，广东湛江524088）摘要：本试验以10个陆地棉雄性不育材料为母本、4个海岛棉品种为父本，采用不完全双列杂交设计，人工授粉配制40个杂交组合，考察陆海亲本和杂种F1各组合的雄性育性。结果表明，母本(A3)科杂005A、(A6)抗A1有完全不育株，也有可育株，但没有半不育株，其育性相对稳定，供试4个海岛棉品种都能使其育性恢复，用其制种相对安全。其中以(A6)抗A1作母本的4个杂交组合平均结铃率为45.53%，处于最高水平。(A3)科杂005A、(A6)抗A1是适宜的母本材料，(B1)长绒棉203、(B4)新海18是适宜的父本材料，A4B4、A6B1、A6B2、A6B4、A7B2、A9B4等F1组合的结铃率表现较高，属于优良组合。棉花海陆杂交种F1各组合的结铃率与可育株率的Pearson相关系数在0.400以下，不能根据各组合的可育株率判断结铃率。关键词：陆地棉；海岛棉；种间杂种；雄性育性TitleAbstract:Keywords: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节省制种成本，提高制种效率，便于生产上大规模推广。目前，棉花雄性不育系主要有胞质不育系(CMS)，核不育系(GMS)和生态敏感型不育系。常用的胞质不育系主要是哈克尼西棉胞质雄性不育系和晋A雄性不育系，核不育系主要是洞A及其衍生系。雄性不育系应用方法有“三系法”和“两系法”。利用GMS“一系两用”或采用CMS实现“三系”配套进行杂种一代种子生产，在发掘了杂种优势的同时，大大提高了杂交制种效率[1]。关于海岛棉和陆地棉的种间杂种优势研究前人已经做了不少工作。陆海种间杂种的正反交组合存在差异，陆海杂交组合以陆地棉为母本产量较高、成熟较早，一般均选用陆地棉品种为母本[2]。陆地棉与海岛棉种间杂交有望选育出中长绒抗黄萎病棉花品种[3]。陆海种间杂种F1代部分产量性状竞争优势为负值，而纤维长度和强度表现较高的正向优势[4]。王志刚等[5]以陆地棉胞质不育系H-1038A(BC5)为母本，海岛棉恢复系1304R为父本配制的陆海杂交组合“新杂棉2号”，田间表现为：出苗快、结铃性强、早熟性好、吐絮集中，抗枯耐黄、纤维品质超过中长绒棉接近长绒棉标准，适应南北疆种植，实现了多种优良性状的协调统一。本试验就是在前人研究的基础上，利用本试验室的陆地棉雄性不育材料与海岛棉品种进行配组测交试验，研究其F1代组合的雄性育性表现，为选育强优海陆杂交组合做准备。1材料与方法1.1材料母本陆地棉不育材料：美抗ⅡA1、美抗ⅡA2、科杂005A、科杂006A、科杂007A、抗A1、石家庄S-1、石家庄S-2、浙大杂交棉-8A、浙大杂交棉-1A，分别用A1、A2、A3……A10表示。父本海岛棉：长绒棉203、新海14、新海17、新海18，分别用B1、B2、B3、B4表示。陆海亲本材料均由广东海洋大学农业生物技术研究所雄性育性研究室提供。1.2方法1.2.1配置杂交组合2008年4月在广东海洋大学农学院农业生物技术研究所实验田，分别种植10个陆地棉雄性不育材料为母本、4个海岛棉品种为父本，穴播，株行距50cmx60cm，并进行分期播种，其中陆地棉分两个播期（隔15天一个播期）、海岛棉分四个播期（隔10天一个播期），以使其花期相遇，且能保证有试验所需的较长时间的花期。用人工授粉方法进行不完全双列杂交设计配制40个杂交组合。陆地棉始花期每天一次观察植株的育性，拔除各陆地棉材料中的可育株，仅保留不育株，可育株拔除干净后进行陆海杂交制种。每天下午三点后给所有陆海棉材料翌日将要开的花朵套袋，并用红绳标记，第二天上午八点到十点间依据不完全双列杂交设计的40个杂交组合进行人工授粉，授粉完成后继续套袋并挂牌标记组合号和授粉日期。10月分别收获所配制的40个杂交组合成熟种子。1.2.2播种陆海亲本和40个杂交组合2009年4月18日同时播种陆海亲本和40个杂交组合的种子，采用随机区组设计，深沟高畦宽窄行栽培，每小区10株，2行区，株行距50cmx60cm，重复3次。按常规栽培技术进行管理。1.3育性测定开花期，每小区内抽取有代表性的5株，定点标记，分别考察陆海亲本和杂种F1各组合的雄性育性，考察性状包括花粉量、花粉形状、花药开裂率、不育花率、半不育花率、不育株率、半不育株率、可育株率等指标。结铃期考察F1各组合的结铃率。花粉量考察采用从每小区内定点标记的5株棉株上随机取10朵花，用剪刀小心剪下1枚花药于载玻片上，于倒置显微镜100倍视野下统计每个花药周围花粉数的方法[6]，每朵花取3个数平均，同时统计花粉形状和花药开裂率。不育花率、半不育花率、不育株率、半不育株率、可育株率和结铃率等指标均采用田间统计方法考察。1.4统计分析试验数据经Excel2003整理，采用DPS7.05作考虑了随机区组效应的方差分析，采用SPSS13.0作Pearson系数相关分析。2结果与分析2.1陆海亲本雄性育性分析陆地棉不育材料（母本）与海岛棉（父本）雄性育性见表1，由表1可见(A4)科杂006A，(A9)浙大杂交棉-8A，(A10)浙大杂交棉-1A等3个陆地棉不育材料，不育花率与不育株率都为100.00%。其中(A4)科杂006A和(A10)浙大杂交棉-1A在显微镜视野下个别能观察到花粉，但花粉粒形状不规则，花药不开裂；(A9)浙大杂交棉-8A花粉量为0粒/视野。这3个母本不育材料都表现为完全不育。(A1)美抗ⅡA1，(A2)美抗ⅡA2，(A5)科杂007A，(A7)石家庄S-1，(A8)石家庄S-2等5个陆地棉不育材料除了有不育花外，还发现有半不育花，半不育花表现为花药有微粉，单枚花药花粉量在20粒以内，花粉粒形状为圆形。但这5个陆地棉不育材料其单株上所有花的育性表现是一致的，即若出现半不育花，则此株棉花所开的花全为半不育花。(A3)科杂005A，(A6)抗A1两个不育材料分别有73.33%，46.67%的不育株，没有半不育株。所有供试海岛棉（父本）的花粉量在77.27粒/视野至94.37粒/视野之间，花粉粒形状圆形，花药开裂率都为100.00%，其雄性育性都表现为完全可育。表1母本(A)父本(B)材料育性相关性状平均表现母本(A)父本(B)材料花粉量(粒/视野)花粉粒形状花药开裂率(%)不育花率(%)半不育花率(%)不育株率(%)半不育株率(%)(A1)美抗ⅡA115.53圆形41.3353.3313.3353.3313.33(A2)美抗ⅡA233.70圆形73.336.6740.006.6740.00(A3)科杂005A8.90圆形26.6773.330.0073.330.00(A4)科杂006A3.83不规则0.00100.000.00100.000.00(A5)科杂007A1.07圆形5.3393.336.6793.336.67(A6)抗A121.27圆形53.3346.670.0046.670.00(A7)石家庄S-118.20圆形42.6746.6720.0046.6720.00(A8)石家庄S-224.60圆形50.6746.676.6746.676.67(A9)浙大杂交棉-8A0.00无花粉0.00100.000.00100.000.00(A10)浙大杂交棉-1A4.00不规则0.00100.000.00100.000.00(B1)长绒棉20387.20圆形100.000.000.000.000.00(B2)新海1477.27圆形100.000.000.000.000.00(B3)新海1783.73圆形100.000.000.000.000.00(B4)新海1894.37圆形100.000.000.000.000.00注：“—”表示无花粉粒。2.2杂种F1各组合雄性育性分析陆地棉不育材料（母本）与海岛棉（父本）的各杂交组合F1表现为完全可育或完全不育，没有半不育花与半不育株。其雄性育性结果见表2到表5。表2各杂交组合F1花粉量平均表现(粒/视野)B1B2B3B4平均A137.4043.2346.8741.4342.23A21.701.400.004.431.88A345.5035.3358.0340.8344.92A44.030.870.002.331.81A511.700.008.430.005.03A649.9048.6751.6041.9348.03A717.033.2016.5727.2716.02A813.7341.3029.430.0021.12A93.400.831.900.871.75A104.004.031.901.432.84平均18.8417.8921.4716.0518.56表3各杂交组合F1花药开裂率表现(%)B1B2B3B4平均A1100.00100.00100.00100.00100.00A20.000.000.000.000.00A3100.00100.00100.00100.00100.00A40.000.000.000.000.00A522.670.0022.670.0011.34A6100.00100.00100.00100.00100.00A740.000.0033.3366.6735.00A833.3393.3373.330.0050.00A90.000.000.000.000.00A100.000.000.000.000.00平均39.6039.3342.9336.6739.63表4各杂交组合F1可育株率表现(%)B1B2B3B4平均A1100.00100.00100.00100.00100.00A20.000.000.000.000.00A3100.00100.00100.00100.00100.00A40.000.000.000.000.00A533.330.0020.000.0013.33A6100.00100.00100.00100.00100.00A740.000.0033.3366.6735.00A833.3393.3373.330.0050.00A90.000.000.000.000.00A100.000.000.000.000.00平均40.6739.3342.6736.6739.83表5各杂交组合F1结铃率表现(%)B1B2B3B4平均A142.1937.3142.7242.2041.10A239.4930.2933.6929.1833.16A340.2141.7239.0635.8739.22A436.6633.2232.5846.1737.16A531.6631.6827.8638.0832.32A648.6946.0040.9846.4345.53A744.8146.6837.9244.2943.42A841.6545.4239.1438.0341.06A937.2938.4636.9247.1739.96A1044.7737.9138.0743.6241.09平均40.7438.8736.8941.1039.40结果表明，(A1)美抗ⅡA1、(A3)科杂005A、(A6)抗A1等3个陆地棉母本与4个海岛棉父本的12个杂交组合花粉量在35.33粒/视野至58.03粒/视野之间，花粉粒形状正常，花药开裂率与可育株率均为100.00%，3个陆地棉母本后代平均结铃率分别为41.10%，39.22%，45.53%，其中(A6)抗A1的后代平均结铃率最高。结合表1中陆地棉母本(A1)美抗ⅡA1的半不育株率为13.33%；母本(A3)科杂005A、(A6)抗A1的半不育株率为0.00%，所以用(A3)科杂005A、(A6)抗A1作母本可方便制种工作中拔除可育株的工作。(A2)(A4)(A9)(A10)这4个陆地棉