不育雜交棉發(fā)展與研究范文

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近幾年來(lái)，我國(guó)雜交棉發(fā)展迅速，生產(chǎn)上大面積應(yīng)用的主要有人工去雄雜交種和核不育雜交種。我國(guó)在棉花人工去雄和核雄性不育系統(tǒng)上都進(jìn)行了廣泛而深入地研究和利用，推動(dòng)了雜交棉的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，為發(fā)展我國(guó)棉花生產(chǎn)發(fā)揮了巨大的作用。四川開展棉花核不育雜種優(yōu)勢(shì)利用達(dá)40年，審定了一系列核不育雜交棉雜交種，在四川得到大面積推廣應(yīng)用，并逐步推廣到其他棉區(qū)。

1四川核不育雜交棉的研究與推廣

1．1早期核不育雜交棉的研究與推廣四川對(duì)以核雄性不育系生產(chǎn)棉花雜交種的方法開展了深入研究和應(yīng)用［1］。1972年，四川省雜交棉協(xié)作組在四川省儀隴縣國(guó)營(yíng)棉花原種場(chǎng)洞庭1號(hào)原種田中發(fā)現(xiàn)一株天然雄性不育株［1］，由此，四川農(nóng)科院經(jīng)濟(jì)作物研究所在國(guó)內(nèi)率先開展棉花核雄性不育性及雜種優(yōu)勢(shì)的利用研究，相繼培育出了“洞A”型系列核不育兩用系洞A、473A、751A、岱A、抗A1、抗A2，完全核不育系MA和核不育保持系MB等，建立了核不育“一系兩用法”和以核不育保持系為橋梁的“二級(jí)法”雜交種生產(chǎn)技術(shù)體系，先后育成通過(guò)審定的核不育雜交種川雜3號(hào)、川雜4號(hào)、川雜9號(hào)、川優(yōu)一號(hào)、川雜11等，并應(yīng)用于生產(chǎn)［2］。20世紀(jì)90年代末，四川核不育雜交棉的推廣應(yīng)用面積超過(guò)棉花總面積的50％，在全國(guó)乃至世界上首次使核不育性在雜交棉上得到大面積應(yīng)用。

1．2近期核不育雜交棉的研究與推廣近幾年，四川省農(nóng)科院經(jīng)濟(jì)作物研究所成功將Bt抗蟲基因轉(zhuǎn)入核不育系，培育出了轉(zhuǎn)基因抗蟲核不育兩用系GA18、抗A4、SA01，抗蟲完全核不育系MAr和抗蟲核不育保持系MBr等，利用這些轉(zhuǎn)基因抗蟲不育系先后培育出川雜棉13、川雜棉14、川雜棉16、川雜棉17、川雜棉19、川雜棉21、川雜棉23、川雜棉25等10多個(gè)轉(zhuǎn)基因抗蟲核不育雜交種。這些雜交種在四川、湖北、湖南等相應(yīng)區(qū)域得到推廣應(yīng)用。

1．3新育成幾個(gè)轉(zhuǎn)基因抗蟲核不育系的主要特點(diǎn)

1．3．1轉(zhuǎn)基因抗蟲骨干核不育系GA18。以抗病核不育兩用系GA作不育親本，與轉(zhuǎn)基因抗蟲品系GK19雜交，采用核不育選擇技術(shù)、抗蟲育種技術(shù)、抗病育種技術(shù)培育而成，2009年獲得國(guó)家轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)應(yīng)用安全證書。GA18特點(diǎn)為優(yōu)質(zhì)、育性穩(wěn)定，花藥敗育徹底，在整個(gè)生育期沒有微粉現(xiàn)象出現(xiàn)。GA18生育期133d，植株塔形，緊湊；葉片中等大小，葉色深綠色；結(jié)鈴性強(qiáng)，鈴重5．9g，吐絮暢；衣分40．5％～43．4％；高抗紅鈴蟲、抗棉鈴蟲，抗枯萎病、耐黃萎病；纖維上半部平均長(zhǎng)度31．2～32．1mm，比強(qiáng)度32．6～34．5cN•tex－1，麥克隆值4．5；不育株率46％～47％，不育度100％。GA18遺傳配合力高，利用其作母本測(cè)配的組合具有產(chǎn)量高、抗逆性強(qiáng)、品質(zhì)優(yōu)等特點(diǎn)，以其為母本配制出轉(zhuǎn)基因抗蟲高優(yōu)勢(shì)的審定雜交種8個(gè)（川雜棉16、川雜棉19、川雜棉21、川雜棉22、川雜棉25、川雜棉26、川雜棉27、川雜棉33），待審定和區(qū)試在試組合15個(gè)。GA18已成為骨干核不育系［3］。

1．3．2轉(zhuǎn)基因抗蟲核不育系抗A4。抗A4于2008年獲得國(guó)家轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)應(yīng)用安全證書〔農(nóng)基安證字（2008）第（204）號(hào)〕，是利用核不育雜交種川雜棉15優(yōu)株自交，后代優(yōu)株對(duì)株兄妹交，經(jīng)過(guò)多代選擇鑒定，培育的抗蟲兩用系，2009年8月通過(guò)四川省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)組織的鑒定。該不育系不育性穩(wěn)定，田間不育株率近50％，不育度100％；鈴卵圓形，吐絮暢，鈴重5．5～6．0g，衣分40％～42％，衣指7．0g，子指10g；枯萎病指12．6，黃萎病指18．9，抗枯萎病、抗黃萎病；高抗棉鈴蟲和紅鈴蟲；纖維上半部平均長(zhǎng)度29～31mm，比強(qiáng)度29～33cN•tex－1，麥克隆值4．5～5．0。利用抗A4培育已審定轉(zhuǎn)基因雜交種1個(gè)，待審定和區(qū)試在試組合5個(gè)。

1．3．3抗蟲完全核不育系MAr。利用新近培育的轉(zhuǎn)基因抗蟲優(yōu)質(zhì)抗病核不育兩用系（如GA18等）和轉(zhuǎn)基因抗蟲完全核不育保持系MBr組配而成，高抗棉鈴蟲、紅鈴蟲，不育株率100％，不育度98％以上，抗枯萎病、耐黃萎病。利用MAr制種，除具有原有的完全核不育系MA制種程序簡(jiǎn)化、制種產(chǎn)量高、恢復(fù)源廣泛等優(yōu)點(diǎn)以外，更重要的是由于MAr高抗棉鈴蟲、紅鈴蟲，因此制種時(shí)母本田全生育期不治或少治棉鈴蟲和紅鈴蟲，每公頃節(jié)約農(nóng)藥款900～1050元，減少勞動(dòng)用工45～60個(gè)，節(jié)約1125～1500元，進(jìn)一步降低了種子生產(chǎn)成本。1．3．4轉(zhuǎn)基因抗蟲不育系SA01。SA01系從抗蟲核不育兩用系GA18與HB雜交后代，經(jīng)連續(xù)兄妹交對(duì)株選擇，結(jié)合抗病蟲性、品質(zhì)、育性等性狀綜合選擇培育而成的核不育兩用系，2010年通過(guò)四川省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)田間鑒定。SA01不育株率46％～48％，不育株的不育度100％，平均鈴重6．5g，衣分40．9％，子指10．2g；抗枯萎病、耐黃萎病，枯萎病病指9．3，黃萎病病指29．9；抗棉鈴蟲，棉鈴蟲蕾鈴被害減退率80．3％；纖維上半部平均長(zhǎng)度31．4～32．3mm，比強(qiáng)度30．6～32．5cN•tex－1，麥克隆值4．4～4．6。利用核不育系SA01作母本與SR06雜交培育出的新組合SH1，通過(guò)了2008－2009年四川省區(qū)試和2010年四川生產(chǎn)試驗(yàn)，已申報(bào)四川省審定。

1．4新育成的幾個(gè)轉(zhuǎn)基因抗蟲核不育雜交種的特點(diǎn)

1．4．1川雜棉17。川雜棉17為轉(zhuǎn)基因抗蟲核不育雜交種，是利用世界首創(chuàng)的轉(zhuǎn)基因抗蟲完全核不育系MAr為母本、采用“核不育二級(jí)法”配制而成，具有制種簡(jiǎn)化、生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)，2008年通過(guò)四川省審定，并獲國(guó)家轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)應(yīng)用安全證書。川雜棉17產(chǎn)量高，2005－2006年2年區(qū)試平均產(chǎn)子棉3480．00kg•hm－2，產(chǎn)皮棉1384．65kg•hm－2，分別比對(duì)照川棉56（四川審定品種，2008年以前區(qū)試對(duì)照，不抗蟲）增產(chǎn)34．76％和23．49％，抗棉鈴蟲高抗紅鈴蟲，纖維品質(zhì)優(yōu)，綜合農(nóng)藝性狀優(yōu)良［4］。2008－2010年，川雜棉17在四川省推廣6000～7000hm2，表現(xiàn)出較強(qiáng)的雜種優(yōu)勢(shì)，增產(chǎn)增效顯著。川雜棉17母本為抗蟲完全不育系，其雜交種種子生產(chǎn)具有轉(zhuǎn)基因抗蟲、育性穩(wěn)定、環(huán)保、制種簡(jiǎn)便和產(chǎn)量高、遺傳純度好的特點(diǎn)，與原有的“二級(jí)法”相比，不育系的兩步繁殖和雜交種的生產(chǎn)均實(shí)現(xiàn)了抗蟲，種子生產(chǎn)成本大幅度降低，產(chǎn)量大幅度增加。這種方法是世界首創(chuàng)的。

1．4．2川雜棉19。川雜棉19為轉(zhuǎn)基因抗蟲優(yōu)質(zhì)核不育雜交種，是利用轉(zhuǎn)基因抗蟲核不育兩用系GA18作母本選育而成。2008年通過(guò)四川省審定，并獲國(guó)家轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)應(yīng)用安全證書。2005－2006年2年區(qū)試平均產(chǎn)子棉3466．20kg•hm－2，皮棉1367．55kg•hm－2，分別比對(duì)照川棉56增產(chǎn)39．93％和25．57％。該雜交種高抗棉鈴蟲、高抗紅鈴蟲，抗枯萎病、耐黃萎病，纖維上半部平均長(zhǎng)度31．29mm，比強(qiáng)度35．14cN•tex－1，麥克隆值4．4，整齊度86．45％，紡紗均勻性指數(shù)171．7，達(dá)到國(guó)家優(yōu)質(zhì)棉標(biāo)準(zhǔn)［5］。川雜棉19特征特性：四川棉區(qū)生育期130d，中熟，植株塔形，生長(zhǎng)穩(wěn)健，植株較松散，株高88．2cm，果枝12．3個(gè)；結(jié)鈴性強(qiáng)，平均單株結(jié)鈴18．9個(gè)；鈴卵圓形偏長(zhǎng)，鈴重5．37g，吐絮暢，纖維潔白；衣分39．40％，衣指6．5g，子指10．1g。

1．4．3川雜棉25號(hào)。川雜棉25號(hào)為轉(zhuǎn)基因抗蟲高產(chǎn)核不育雜交種，是利用轉(zhuǎn)基因抗蟲核不育兩用系GA18作母本選育而成。2008年通過(guò)湖南省審定，并獲國(guó)家轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)應(yīng)用安全證書。2006－2007年湖南省區(qū)試平均產(chǎn)皮棉2052．0kg•hm－2，比對(duì)照湘棉8號(hào)增產(chǎn)7．8％，增產(chǎn)顯著。抗枯萎病、耐黃萎病，抗棉鈴蟲、高抗紅鈴蟲。纖維上半部平均長(zhǎng)度28．9mm，整齊度85．2％，比強(qiáng)度28．3cN•tex－1，麥克隆值5．2，紡紗均勻性指數(shù)137。

1．4．4川雜棉23。川雜棉23為轉(zhuǎn)基因抗蟲核不育雜交種，是利用轉(zhuǎn)基因抗蟲核不育兩用系抗A4選育而成。2008年通過(guò)湖北省審定（湖北審定名為路棉6號(hào)），2009年通過(guò)四川省審定，并獲國(guó)家轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)應(yīng)用安全證書，2005－2007年四川省區(qū)域試驗(yàn)3年平均，子棉產(chǎn)量為3567．3kg•hm－2，皮棉產(chǎn)量為1443．0kg•hm－2，分別比對(duì)照川棉56增產(chǎn)31．0％，23．08％，增產(chǎn)極顯著；抗枯萎病、耐黃萎病，枯萎病病指8．92，黃萎病病指34．42；抗棉鈴蟲和紅鈴蟲；纖維上半部平均長(zhǎng)度31．60mm，比強(qiáng)度30．37cN•tex－1，麥克隆值4．7，整齊度87．33％，紡紗均勻性指數(shù)153．94。川雜棉23生育期133d左右。植株塔形，葉片中等大小。鈴卵圓形，單株平均結(jié)鈴21．1個(gè)，鈴重6．3g，衣分40．92％，衣指7．9g，子指10．8g。2008－2010年，川雜棉23在湖北省、四川省進(jìn)行了大面積推廣應(yīng)用。

2核不育雜交棉的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展優(yōu)勢(shì)

2．1人工去雄雜交棉的困境人工去雄雜交種組合選配自由，易篩選出高優(yōu)勢(shì)雜交種，特別是抗蟲雜交一代增產(chǎn)顯著、適應(yīng)性強(qiáng)、穩(wěn)產(chǎn)性好，對(duì)發(fā)展我國(guó)棉花生產(chǎn)發(fā)揮了巨大的作用，推動(dòng)了雜交棉的產(chǎn)業(yè)化。但人工去雄制種全靠手工操作，效率低，成本高，種子價(jià)格高，每公頃制種田雜交授粉至少需要1200個(gè)勞動(dòng)力。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，農(nóng)村勞動(dòng)力逐漸減少，勞動(dòng)力價(jià)格也越來(lái)越高，人工去雄雜交棉的制種成本將進(jìn)一步提高，而生產(chǎn)的雜交F1種子量也有限。這些因素必將制約制種面積的進(jìn)一步擴(kuò)大，影響人工去雄雜交棉更大面積的推廣應(yīng)用。

2．2核不育雜交棉的產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢(shì)利用核不育兩用系制種，在蕾期和初花期拔除可育株后，保留的不育株的花粉全部敗育，整個(gè)生育期不能自交結(jié)鈴，制種時(shí)不需要人工去雄；與人工去雄制種相比，生產(chǎn)程序大為簡(jiǎn)化，制種用工大幅度減少，效率大為提高。四川棉區(qū)多年的制種情況表明，利用核不育兩用系每公頃制種田雜交授粉僅需要300個(gè)勞動(dòng)力，雜交種子的生產(chǎn)成本比人工去雄法降低40％（表1），更容易為制種戶接受。同時(shí)種子純度也得到了有效保障，徹底杜絕了使用第2代種子的可能性，便于雜交棉種子市場(chǎng)的規(guī)范化管理，增加棉農(nóng)的收入和植棉積極性，促進(jìn)雜交棉市場(chǎng)的健康有序發(fā)展。近幾年利用GA18等轉(zhuǎn)基因抗蟲不育系作母本進(jìn)行制種，與利用非抗蟲不育系生產(chǎn)雜交棉種子相比，減少施藥成本70％以上，制種產(chǎn)量提高25％以上，平均每公頃增收9000元以上。因此，轉(zhuǎn)基因抗蟲核不育雜交棉在棉花雜交種產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和良好的推廣前景。

3討論與思考

3．1擴(kuò)大核不育系的研究和推廣，培育強(qiáng)優(yōu)勢(shì)核不育雜交種為推動(dòng)棉花核不育雜種優(yōu)勢(shì)利用研究和應(yīng)用的深化和擴(kuò)大，選育出優(yōu)勢(shì)更強(qiáng)、適應(yīng)性更廣的核不育雜交種，四川省農(nóng)科院經(jīng)濟(jì)作物研究所一直在相互認(rèn)同和一定協(xié)議的形式下，向全國(guó)育種單位發(fā)放轉(zhuǎn)基因抗蟲骨干不育系GA18和抗蟲完全不育系MAr等，核不育雜交棉的產(chǎn)業(yè)發(fā)展也迫切需要更多的育種單位和種業(yè)公司積極介入。

3．2研制更加簡(jiǎn)化高效的雜交種子生產(chǎn)方法簡(jiǎn)化高效的制種方法是雜交種產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵。四川省農(nóng)科院經(jīng)濟(jì)作物研究所在冬季無(wú)霜、棉花能越冬的地區(qū)如四川攀枝花、云南南坪等，利用轉(zhuǎn)基因抗蟲核不育兩用系作母本，開展宿根雜交制種研究，形成了一套更加簡(jiǎn)化高效的制種體系。該體系利用核不育兩系法制種，只需要在第一年識(shí)別育性拔除母本的可育株后宿根越冬，第二年開始不需要播種，避免了在花期和蕾期拔除可育株的繁瑣程序，制種程序大為簡(jiǎn)化，雜交種的生產(chǎn)成本大幅度降低，制種效益可增加30％以上。這種方法也為目前陷入困境的雜交棉產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)了曙光。