几个棉花核不育抗虫杂交种F_1的抗虫性及经济性状分析.pdf

几个棉花核不育抗虫杂交种(F1)的抗虫性及经济性状分析张 超,毛正轩,牟方生,杨泽湖,毛素珍(四川省农业科学院经济作物育种栽培研究所/国家棉花改良中心四川分中心,简阳 641400)摘要:用两个不抗虫和一个抗虫的核不育系为母本,用抗虫品系为父本,配制3个杂交组合(GAHB、GA5R27、GA18HB),研究分析杂交种的抗虫性、产量性状和纤维品质。结果表明:3个杂交组合均高抗棉红铃虫,GA5R27和GA18HB以及GAHB分别抗、中抗棉铃虫;3个组合的产量和纤维品质均优于对照。用核不育系作母本,特别是用抗虫核不育系作母本生产抗虫杂种,比用人工去雄生产杂种种子成本低,且有较好的抗虫性和丰产性,因而在棉花生产上具有更加广阔的应用前景。关键词:棉花;核不育;杂交种;抗虫;经济性状收稿日期:2005207219 修回日期:2005211222基金项目:国家“863”计划(2002AA207005)和四川省育种攻关项目作者简介:张超(19702),男,学士,副研究员。Tel:[phone];E2mail:jychaozhang Analysis on Insect Resistance and Economic Traits of F1Hybrids ofSeveral Cotton GMS LinesZHANG Chao,MAO Zheng2xuan,MU Fang2sheng,YANG Ze2hu,MAO Su2zhen(Sichuan Branch Center of National Cotton Improved Center/Industrial Crop Breeding andCultivation Institute,Sichuan Academy of Agriculture Sciences,Jianyang 641400)Abstract:The insect resistance and economic traits of 3 F1cotton(Gossypium hirsutum)hybrids of crosscombinations GAHB,GA5R27 and GA18HB were investigated.Among three female parents GA andGA5 were GMS(genetic male sterility)lines without insect resistance,while GA18 was insect resistant GMSline.Both male parents HB and R27 were Bt2transgenic insect resistant restorer lines.F1hybrids of all the threecombinations showed high resistance to pink bollworm(Pectinophora gossypiella).F1hybrids of GA5R27and GA18HB were highly resistant to bollworm(Helicoverpa armigera),and GAHB had middle resis2tance.Lint yield and fibre quality of all the 3 F1hybrids were superior to the check cultivar Chuanmian 56.Theresults demonstrated that F1hybrids derived from GMS lines,especially from insect resistant GMS lines,shouldbe more feasible to be extended in large scale cotton planting due to simultaneous reduction of F1seed productioncost and maintenance of good insect resistance in F1populations.Key words:Cotton;GMS(genetic male sterility);Hybrid;Insect2resistance;Economic traits 棉铃虫是中国棉花生产上的主要害虫,它给我国棉花生产带来的损失在10%15%1,在20世纪80年代末和90年代初,棉铃虫在我国持续性爆发,棉农为防治棉铃虫的危害,不断加大农药用量和用药次数,不仅增加了棉花生产成本和劳动力的投入,也给环境造成了污染。1994年郭三堆等成功地将Bt毒蛋白基因导入我国棉花栽培品种,研制出我国拥有自主知识产权的转基因抗虫棉,后经全国棉花育种专家的共同努力,先后培育出并经审定的抗虫棉新品种(组合)10余个,在生产上迅速推广,我国的抗虫棉种植面积也急剧上升,1996-1997年种植面积不到013万hm2,1999年发展到55万hm2,植物遗传资源学报2006,7(1):3134Journal of Plant Genetic Resources2001年超过160万hm2,2002年达到200万hm2,约占全国植棉面积的35%,目前黄河流域棉区转基因抗虫棉已占80%,长江流域占20%以上24,预计我国抗虫棉种植面积还将进一步上升。抗虫杂交棉由于在抗虫性上与常规抗虫棉相当,在产量和抗逆性上又稍好于常规抗虫棉,特别是对知识产权的保护上具有常规抗虫棉不可比拟的优势,因而近年抗虫杂交棉越来越受棉农、种子经营单位的青睐和育种家的重视。本研究分析了我所最近利用核不育两用系配制的抗虫杂交种(F1)的抗虫性及经济性状,为选育新的抗虫核不育杂交种提供参考依据。1 材料与方法利用我所新培育的核不育系GA、GA5和抗虫核不育系GA18为母本,用抗虫新品系HB和R27为父本配制3个杂交组合GAHB、GA5R27和GA18HB。2000-2004年分别在四川省进行多点试验,随机区组排列,重复3次,以川棉56作对照。吐絮期实收子棉产量,调查各组合(品种)的铃数,吐絮中期每小区收棉铃50个,在室内考种,测定衣分、铃重,皮棉统一抽样送农业部棉花品质监督检验测试中心测定纤维品质。抗棉铃虫性由四川省农科院经济作物育种栽培研究所植保室在网室接虫鉴定,抗虫对照为HG2BR287月1日罩笼,棉铃虫成虫先在养虫笼内任其自由交配,并饲以蜜糖水,3d后(7月中旬)选活动能力强的成虫释放于网室内,接虫量115对/10m2,雌雄比例11,接虫后10d和20d分两次调查各品种的幼虫数、棉株被害蕾铃数、蕾铃总数等,分别计算蕾铃被害率和蕾铃被害减退率。以蕾铃被害减退率(X)确定棉铃虫抗级,抗级划分标准为:X85为高抗(HR);60X 85为抗(H);30X 60为中抗(MR);-20X 30为感(S);X -20为高感(HS)。蕾铃被害减退率(X)=(对照品种蕾铃被害率-鉴定材料蕾铃被害率)对照品种蕾铃被害率100抗红铃虫性由华中农业大学在网室接虫鉴定,随机区组排列,重复3次,每平方米网室接1头成虫,鄂棉18为感虫对照。调查材料的种子虫害率,用种子虫害率比对照减少或提高的百分率(Y)确定棉花的抗红铃虫性,抗级划分标准:Y-100为免疫(I);-9919Y-7010为高抗(HR);-6919Y-4010为抗(R);-3919Y-1010为中抗(MR);-919Y2010为耐(S);Y2011为高感(HS)。种子虫害率比对照增减百分率(Y)=(鉴定材料种子虫害率-对照种子虫害率)对照种子虫害率 1002 结果与分析211 抗虫性鉴定结果棉铃虫抗性鉴定结果见表1。用蕾铃被害减退率作为棉铃虫抗性划分标准,鉴定结果GAHB组合的蕾铃被害减退率为3415%,属中抗棉铃虫,GA5R27、GA18HB组合的蕾铃被害减退率分别为8117%和8217%,属抗棉铃虫。表1 抗棉铃虫鉴定结果Table 1Identification of bollworm resistance of GMS2derived F1hybrids年份Year品种(组合)Cultivar orcombination幼虫数(头)Larvae number接虫后10d10 days afterinoculation接虫后20d20 days afterinoculation蕾铃被害率(%)Square and bolldamage percent蕾铃被害减退率(%)Reduction percent ofsquare andboll damage抗级Resistancedegree2001GAHB21051051103415中抗(MR)川棉565412541610160-3716高感(HS)HG2BR28181236127100010/2002GA5R2721771751138117抗(R)川棉5612117991053130-9012高感(HS)HG2BR284015321528102010/2003GA18HB11051341108217抗(R)川棉567817251435100-4711高感(HS)HG2BR281610151423180/HR=Highly resistant,R=Resistant,MR=Moderately resistant,S=Susceptible,HS=Highly susceptible.The same as below 红铃虫抗性鉴定在华中农业大学进行,用种子虫害率比对照增减百分率作为红铃虫抗性的划分标准,结果见表2。GAHB、GA5R27和GA18HB组合的种子虫害率比对照分别减轻9211%、23 植 物 遗 传 资 源 学 报 7卷8712%和9215%,属高抗红铃虫。可见用核不育系为母本,用抗虫品系作父本(恢复系),配制的杂交组合(F1)具有很好的抗虫性,可广泛用于筛选测配抗虫高产杂交种。表2 抗红铃虫鉴定结果Table 2Identification of pink bollworm resistance of GMS2derived F1hybrids年份Year品种(组合)Cultivar or combination种子虫害率(%)Seed damage percent种子虫害率比对照增减(%)Increase or reduction percent of seed damage percent抗虫级别Resistance degree2001GAHB113-9211高抗(HR)鄂棉181614/感(S)2002GA5R27211-8712高抗(HR)鄂棉181614/感(S)2003GA18HB0189-9215高抗(HR)鄂棉181615/感(S)表3 产量和产量性状结果Table 3Yield and yield components of GMS2derived F1hybrids年份Year品种(组合)Cultivar orcombination子棉产量(kg/hm2)Seed cotton yield皮棉产量(kg/hm2)Lint yield皮棉产量比对照增减(%)%of lint yield9月20日前花率(%)Lint yield percentbefore Sep 20th衣分(%)Lint percentage单铃重(g)Boll weight2000-2001GAHB3330161387165913475160411665150川棉562868161269115/741234412451402001-2002GA5R27331711135517+1710172154401875155川棉562698105115816/741754219451322003-2004GA18HB333814137410+610275160411165132川棉56291613129610/74118441445144 子棉产量和皮棉产量均为6点平均值;Seed cotton yield and Lint yield were the mean of six tast placc212 产量及产量性状在四川省进行多点试验的结果表明,用核不育两用系配制的杂交组合GAHB、GA5R27和GA18HB产量潜力大,铃较大,衣分较对照低。GAHB组合的子棉、皮棉产量分别为333016kg/hm2、1387165kg/hm2,皮棉比对照增产9134%,达极显著;GA5R27的 子 棉、皮 棉 产 量 分 别 为331711kg/hm2、135517 kg/hm2,皮棉比对照增产17101%,增产也达极显著;GA18HB组合的子棉、皮棉产量分别为3226121kg/hm2、131812kg/hm2,皮棉比对照增产6102%。9月20日前花率与对照相当。GAHB和GA5R27组合的单铃重比对照分别高0158g和0123g,GA18HB组合的单铃重比对照低0117g;3个杂交组合的衣分比相应对照分别低2158、2107和4151个百分点。213 纤维品质各试点的棉样统一送农业部棉花品质监督检验测试中心测定,结果见表4。与对照川棉56三年平均比,GAHB组合的纤维长度比对照长0199mm,比强度比对照高2172cN/tex,而整齐度、伸长率和麦克隆值与对照相当;GA5R27组合的纤维长度比对照长1131mm,比强度比对照高3106cN/tex,整齐度、伸长率和麦克隆值也与对照相当;GA18HB组合的纤维长度比对照长1134mm,比强度比对照高2164cN/tex,麦克隆值比对照低016个单位,整齐度和伸长率与对照相当。表4 纤维品质Table 4Fibre quality of GMS2derived F1hybrids年份Year品种(组合)Cultivar orcombination长度(mm)Fiber length比强度(cN/tex)Fiber strength整齐度(%)Fiber comformity伸长率(%)Fiber elongationrate麦克隆值Micronairevalue2000-2001GAHB3013328180861606109418川棉562819525189851161114192001-2002GA5R27301652911485116123419川棉562916226120851261414172002-2003GA18HB301682817284106170412川棉562914526115851356144418川棉56三年平均2913426108851226132418331期 张 超等:几个棉花核不育抗虫杂交种(F1)的抗虫性及经济性状分析 3 讨论近年由于抗虫杂交棉在生产上表现出抗虫性、丰产性及内在品质等综合性状优势,因而抗虫杂交棉在全国的种植面积不断扩大,2002年我国杂交棉种植面积占全国植棉面积的1015%,长江流域占植棉面积的5416%。现在生产上利用的抗虫杂种主要有三类,一是人工去雄的杂种F1,二是人工去雄的杂种F2,三是利用核不育系生产的杂种F15,6。利用人工去雄生产的杂种F1,制种生产劳动强度大,还会因去雄不彻底或去除漏花不及时形成自交种,使生产出的杂种纯度得不到保证,影响杂种的抗虫性表现和杂种优势的表达。利用人工去雄的杂种F2,虽然可降低种子生产成本,但由于抗虫基因受一对显性基因控制,用单抗虫亲本生产的杂种F2会出现1/4的不抗虫植株,这些不抗虫的植株在生产上会影响和制约F2群体的抗虫表达,从而影响产量;即使用具有不等位双价抗虫亲本生产杂种,F2仍有1/16的植株不具有抗虫基因,也会对F2的群体性状一致性和抗虫性产生影响。用核不育系生产抗虫杂种F1,既简化了制种程序、提高制种效率、降低种子生产成本,又可保证种子纯度。本试验结果显示,用不抗虫的核不育系生产的杂种F1群体的抗虫性好、产量高、品质优,因而在生产上具有较好的应用前景。但因为母本不抗虫,在制种过程中棉铃虫、红铃虫的危害较重,也给杂种生产带来一定的困难;用抗虫核不育系生产的杂种F1既有很好的抗虫性、丰产性和纤维品质,在制种过程中又可减少防治棉铃虫、红铃虫的农药和劳动力投入,降低生产成本。此外,由于用抗虫核不育系生产杂种,母本具有抗虫性,所有的陆地棉品种(系)均可作父本生产抗虫杂种,有利于广泛测配组合,寻找高优势组合,因而用抗虫核不育系生产抗虫杂种具有更加广泛的市场应用前景,值得进一步研究和利用。参考文献1 喻树迅,李付广,刘金海.我国抗虫棉发展战略.棉花学报,2003,15(4):2382422 郭三堆,崔洪志.中国转基因抗虫棉又取得重大进展.中国农业科学,1998,31(6):91943 倪万潮,张震林,郭三堆.转基因抗虫棉的培育.中国农业科学,1998,31(2):8134 毛正轩,牟方生,杨泽湖,等.棉花核不育高优势杂交种川杂13.中国棉花,2003,30(11):31325 王仁祥.中国转基因抗虫棉的应用及发展对策.棉花学报,2003,15(3):1801846 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