| 单词 | 棉纤维品质的遗传改良 |
| 释义 | 【棉纤维品质的遗传改良】 拼译：genetic improvement of fiber quality in upland cotton 棉纤维是我国纺织工业和人民衣着的主要原料，目前，占纺织原料的60%以上；原棉及棉纺织品也是我国出口创汇的主要产品之一，占我国外汇收入的第2位。随着现代快速纺织机械和化纤的发展，人民生活水平的提高、外贸竞争等的需要，不仅要求原棉的数量多，更要求质量好。 决定棉纤维内在品质的主要性状有纤维长度、长度整齐度、细度、强度和成熟度等。这些性状都与纺纱支数、成纱强力、织布种类、纺织品的质量及原料消耗、劳动生产率等密切相关，故棉纤维品质是一个综合生状。只有各项性状配套，综合表现良好，适合纺织工业需要者，才称得上优质棉。但由于纺纱方法的不同，各项性状的重要性也不一样。如环锭纺时，绒长及整齐度是首要的，其次是强力和细度；气流纺时，强力和细度比绒长更重要；而喷气纺时要求有强、细、长和成熟度好的纤维；摩擦纺时，则以细度和强度最重要，其次是长度和整齐度。此外，类型和花色各异的棉织品也要求不同品质的原棉。如纺高档织物的原棉，必须绒长在31mm以上，强力4．5g以上，细度7000m／g，断长25～30km。如绒长虽在31mm以上，而强度、细度达不到要求时，也不能算是优质棉。绒长虽仅为25mm但具有相应细度和强度的纤维，则是纺制牛仔服的优质原棉。所以，优质棉主要是指能充分满足纺织工业生产不同类型织物所需的品质指标，具有最高利用价值的原棉。根据纺织工业的要求，目前中国优质棉的纤维品质指标分别是：绒长25mm的，强力3．8～4．0g，细度5200～5600m／g，断长21．0km，成熟度1．6以上；绒长27mm的，强力3．8g，细度5600～6000m／g，断长22．0km，成熟度1．6以上；绒长29～31mm的，强力4．0g，细度5800～6200m／g，断长24．0km，成熟度1．6以上；绒长33mm以上的，强力4．5g以上，细度7000～7500m／g，断长32．0km，成熟度1．6以上。棉纤维的上述性状，虽也受生态、栽培条件及棉铃发育过程中的营养状况等的影响，但主要决定于品种的遗传特性。所以，要提高棉纤维的品质，主要应从品种的遗传改良入手。具有优良纤维品质的品种，还必须具有较高的生产潜力，才有生产利用价值。国内外众多研究表明，皮棉产量及产量组分与纤维长度、强度等品质性状间多呈负相关，而制约负相关的主要原因是基因连锁。这样便给培育高产、优质品种带来一定的困难。80年代以前，我国棉花育种在强调丰产性的同时，忽视了纤维品质的改良。所以，多数自育品种的纤维强度偏低，绒长类型单一，适纺纱支数较窄，不能完全满足纺织工业发展的需要。从“六五”开始重点攻关后，局面有所改变，如目前大面积推广的中棉12，比80年代初的鲁棉1号，绒长增加4．1%，强力和断长分别提高14．3%和13．3%，成熟度提高8．4%；但其整体水平与美国和前苏联的品种仍有一定差距，尤以强力和强度最为突出。如1989～1991年全国农作物品种审定委员会审(认)定的17个陆地棉品种平均，强力3．92g，断长22．9km，仍比美国爱字棉、岱字棉、珂字棉及PD各系统和前苏联的塔什干系统的206个品种(系)平均的强力4．28g，断长24．98km(中棉所测定)，分别低9．2%和8．9%。杂交－系谱法虽是目前国内外广泛应用的育种方法，如卡普(T．W．Culp)等(1988)用PD种质系与商用品种杂交后经系谱选择，育成了11个产量和纤维品质均较优的选系，但它们都未突破原有的遗传基础。这正如梅瑞迪斯(W．R．Jr．Meredith)等(1971)、乔希(A．B．Joshi，1979)所指出的，在自花授粉作物中杂交后再伴随自交，易导致基因型迅速固定，不利于有利基因的自由交换与重组，限制了理想基因聚合体的出现、识别和选择，也不利于多基因加性效应的累积和性状间不利遗传负相关的打破。所以，传统的杂交－系谱法难以使产量和纤维品质获得同步改良，为了克服这两个主要目标性状间的遗传负相关，可采用下列方法：复合杂交 哈森(W．D．Hanson，1959)指出，采用多个亲本(至少4个)进行多次杂交后结合选择的程序，便可打破基因连锁，增加基因重组，从而可获得高产、强纤维的新品种。卡普等(1979)指出，采用不同来源的亲本多轮杂交并结合选择，可有效地打破皮棉产量与纤维强度间的负相关，他们在第1轮杂交选育出的品系，产量与纤维强度间的r为－0．93，第4轮杂交所得的品系r为－0．49，第6轮杂交后r为0．22－0．45。还指出，经多轮杂交打破二者的负相关后，群体中的优株比例由1／300提高到1／40，特优株由1／30～50提高到1／15。曼内(S．S．Mane)等(1987)报道，复交与单交相比，不仅能有效地提高皮棉产量、衣分与绒长的基因重组比率；而且使皮棉产量与纤维强度的r由－0．5851*降为－0．0224；衣分与强度的r由－0．5601*降为－0．4509*，衣分与绒长的r由－0．3782降为－0．2444。周雁声等(1989)报道，阶梯式复交的后代，其产量、产量组分和绒长、强度均随不同亲本杂交次数的增加而明显提高，而麦克隆值则随之下降，说明复交可使产量和纤维品质得到同步改良。安辛格卡(A．S．Ansingkar)等(1984)也提出，复交可消除二倍体棉种衣分与纤维品质间的负相关。前苏联的塔什干系统和埃及的吉札系统，也都是通过复交而育成的。同胞间的随机互交 利用同胞(姊妹)间互交也是克服高产和优质负相关的有效方法。米勒(P．A．Miller)等(1967)用高产的商业品种帝国棉与高纤维强度的三元杂种TH131－5杂交后，在天然杂交率为50%的隔离区内，从F2中选株自交和让其自由传粉至F6，组成互交群体，然后与F2自交后代进行比较，皮棉产量与纤维强度的r由－0．69降为－0．35，衣分与强度的r由－0．70降为－0．62。梅瑞迪斯(1971)用皮棉产量高、农艺性状好、适应性广的斯字棉7A和纤维强度好的PD165杂交，其后代一部分进行自交、一部分进行2个世代的同胞间随机互交。这2个群体的比较表明，产量与纤维强度的r由自交后代的－0．54降到互交后代的－0．35。蒂吉(A．P．Tyagii1987)从F2中选株按北卡罗莱纳设计进行互交，使产量、衣分与细度的γg，分别由F3的－0．84和－0．889降到互交后代的－0．458和－0．556，产量、衣分与细度的γg，分别由－0．183和0．265变为0．386和0．472，产量、衣分与纤维成熟度的γg分别由0．196和0．279提高到0．312和0．497。此外，贝恩斯(S．S．Bains1971)、乔西(1979)、纳雷耶南(S．S．Narayanan)等(1987)都指出，从一个优势组合的F2中选株互交，可导致加性基因效应、互补上位效应及有利变异的积累和连锁的打破，并释放出更大的遗传变异潜力，使产量与纤维品质的γg的变化在统计上达到显著水平。可见经早代互交并伴以几代的选择，就可使产量和纤维品质得到合理改良。回交 用高产亲本与强纤维亲本杂交后再与高产亲本回交，在回交后代中对纤维强度进行选择。这样，制约产量的基因通过轮回亲本而保留；而纤维强度因遗传力强，可通过选择而保留，有助于打破产量和纤维强度间的负相关。梅瑞迪斯(1977)用高产的岱字棉16与高强度的三元杂种FTA263－20(其产量比岱16低32%，而强度比岱16高19%)杂交后，经与岱16三轮回交后的群体，其产量比FTA提高30．9%，比岱16只低11．5%；其纤维强度比岱16高11．9%，比FTA只低6．1%；而其中个别家系的皮棉产量比岱16只低7%，比FTA高37．5%，纤维强度比岱16高13．5%，比FTA低4．8%。他认为回交是选育高产与强纤维理想组合的有效方法。用简单回交法不能达到目的时，可采用回交与系间互交相结合等的修饰回交法。开始时用两个各具不同优良性状的杂交后代分别与轮回亲本回交，然后再用不同遗传背景的回交品系相互杂交，并进行选择。这样可克服产量和纤维品质性状间的负相关。美国的PD试验站用(亚洲棉×瑟伯氏棉)×珂字棉100的三元杂种，与珂字棉100回交2次，选出优良的回交后代再与库克棉141－133杂交，其后代再与抗萎珂字棉100回交，从中选出的TH108、TH171和TH458等3个种质系，较原始的三元杂种有明显改进。卡普等(1973)混合了2个回交群体中表现突出的后代，育成了PD4461或Q系。曼内(1987)用改良回交法与单交相比，衣分与纤维强度的r由－0．5601*变为0．2686；籽指、衣指与绒长的r分别由－0．0445和－0．5523*变为0．0764和0．0118。萨彭菲尔德(W．P．Sappenfield，1980)用改良回交法选育出摩德棉和岱尔科特277。陆海杂交 将海岛棉的优良纤维品质与陆地棉的丰产性相结合，是棉花育种工作者的宿愿。早在本世纪初，保尔(Ball，1912)便进行陆海杂交育种工作，其后美、印、保、苏等国均开展了这项工作。卡利安拉曼(S．M．Kalyanraman)等过陆地棉×海岛棉后代中培育出MCU2和MCU5等超级长绒棉品种。美国PD试验站用海岛棉Bleak Hall与陆地棉Coker wilds杂交并与Coker wilds回交4次，培育出高纤维强度的Sealand品种。索莫罗(B．A．Soomro，1984)认为，将海岛棉的绒长基因渐渗到陆地棉中，可打破连锁，提高超级长绒棉的产量。西蒙古良(Н．Г．Сnmohrулrh，1989)也认为，通过陆海杂交可将陆地棉的高产、早熟与海岛棉优质结合于一个品种之中。我国从陆海杂交后代中曾选出过苏农1号、苏长1号(江苏农学院)、山农3号(山东农学院)、长绒3号(江苏农科院)、中海156(中棉所)、35113(新疆塔里木良种场)、莘棉5号(陕西张会榜)、波棉2号(江西波阳县原种场)等，但它们或者由于纤维品质并不突出，或者由于产量较低而未能在生产上大面积应用。北京农大马藩之教授等在近20年的陆海杂交工作中获得了不少纤维品质达到中长绒和长绒棉标准的选系。如据17个陆地长绒选系的分析：主体长度36．1±0．69mm，强力5．3±0．83g，细度7169±518m／g，断长38±0．39km，不仅超过了美国的PD优质系，也超过了新疆生产的长绒棉水平。但这些品系的产量偏低，且不稳定。周雁声等(1989)用灰色关联度对40个国内外陆地棉品种(系)的综合评定结果，北京农业大学提供的陆海杂种后代8782的纤维品质列为第1位，产量则居第26位；PD4548的纤维品质居第7位，产量居第14位。历年的全国攻关联试结果也表明，北京农业大学参试的陆海杂交后代选系，纤维品质均属上乘，而产量则是中下水平。可见，陆海杂交时，虽没有一般远缘杂交常出现的杂交不亲和性和杂种不育的困难，但其后代分离时间长，分离范围广，采用一般的选育方法很难出现理想的中间类型的重组体，即难以获得兼具陆地棉和海岛棉特点的理想类型。栽培种和野生种间的杂交 野生种异常棉(G．anomalum)、瑟伯氏棉(G．thurberi)、辣根棉(G．armourianum)、雷蒙德氏棉(G．raimondi)、夏威夷棉(G．tomentosum)及陆地棉的野生种系尖斑棉(G．punefatum)等均有潜在的强、细纤维特性，如将它们转移到栽培种中来，将会使纤维品质育种工作获得重大突破。如美国南卡罗莱纳州的PD试验站利用(亚州棉×瑟伯氏棉)×陆地棉的三元杂种(ATH型)，再与陆地棉的品种(系)杂交和回交，已培育出一系列具有高纤维强度的PD品系。其中不少达到了当地推广品种的产量水平，而纤维强度提高了10%～12%。如1977年发放的SC－1品种，其纤维强度比珂字棉201和岱字棉16分别高14．1%和10%，麦克隆值分别低4%和8．1%，纱强高10．8%和17．7%，产量分别高6．1%和7．0%，有效地克服了高产与纤维强度间的遗传负相关。此外，富蒂迪斯(N．A．Fotiadisj)等(1973)通过对棉花种子的轮回辐射，使皮棉产量与纤维强度的γg由－0．46降为－0．14。在棉花的高产、优质育种中，对杂种后代采用一般的系谱法处理时，在分离世代中合乎理想的重组不多，难以使二者得到同步改良，如卡普等(1973)在PD品系的选育中，用系谱法时产量提高45%～55%，而纱的强度却降低30%～40%。为了提高选择效果，尤其是要使高产与优质较好地结合，可采用轮回选择法。马西(S．H．Massey，1961)指出，在岱字棉15×海岛棉杂种中，通过轮回选择，能有效地集中有利的纤维强度基因。谢泼赫德(C．G．Shepherd，1961，1965)认为，在陆海杂交后代中，通过轮回选择，降低了衣分与纤维强度间的负相关。乔西(1979)建议在F2及后续世代选株互交并继之以多轮的轮回选择或相互轮回选择，可积累遗传的加性成分并打破不利的相斥相遗传。埃伯哈特(Eberhart1967)也提出复合杂交结合轮回选择，可同步提高产量和纤维品质。辛格(M．Singh)等(1986)建议对杂交后代采用子代混选法处理，即在杂交后代中将产量和纤维品质性状均高于中值的优良单株的自然授粉种子混收、混种。这样获得的后代具有广泛的遗传基础，性状稳定，也可打破或削弱某些产量组分与纤维性状间的负相关。如在他们的试验中，经两轮混选后，使衣分与绒长、麦克隆值的r分别由－0．496和0．570变为0．126和－0．591。马家璋(1989)在吸收了修饰性互交、轮回选择和分裂杂交等的优点后，提出了混选－混交育种法，即通过混交打破连锁，通过混选以重组各目标性状于一体。应用染色体工程等生物技术将会促进高产、优质育种的进展，如通过染色体代换，把陆地棉有关丰产性的染色体和海岛棉有关优良纤维品质的染色体，按合成代换系的原理和方法组合在一起而成为高产、优质的新品种。利用添加系，也可把一些野生种的优良纤维品质性状组合到高产的陆地棉中。总之，应在总结常规育种经验的基础上应用新的科技成果，探索新的途径与方法，有效地克服高产、优质和抗病性间的遗传负相关，培育出更符合生产需要的新品种。【参考文献】：1 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