朱春生，周德桂，吳佶膛，李 庠，彭凡嘉，鞏養(yǎng)倉，周世象

（湖南省棉花科學研究所，湖南 常德415101）

棉花雜交種的制種方法的問題是目前棉花雜種優(yōu)勢的廣泛運用的瓶頸[1-3]。目前推廣的雜交棉品種大多采取人工去雄雜交制種方法生產(chǎn)雜交種子，其勞動強度大，效率低，難于管理，制種產(chǎn)量低，雜交種子成本高，是阻礙雜交棉F1代大面積推廣及產(chǎn)業(yè)化的瓶頸難題。隨著人們生活水平的提高與農(nóng)村勞動力的減少，人工去雄雜交制種方式已不能滿足雜交棉產(chǎn)業(yè)化的需求[4-6]。因此，尋求簡便高效的雜交制種方法，降低雜交制種的人工投入，是當前棉花雜種優(yōu)勢利用的重要課題之一，為解決這項難題，湖南省棉花科學研究所經(jīng)過多年來的攻關，選育出抗蟲、高產(chǎn)胞質不育系“湘遠A”，并進行了三系配套研究。

1 不育系的選育及特征

1.1 胞質不育系材料的創(chuàng)造

棉花胞質不育系“湘遠A”的選育共經(jīng)歷3個階段，即胞質不育系材料的創(chuàng)造（1973～1980年）、胞質不育系材料的改良與穩(wěn)定（1980～1996年）、胞質不育系材料的改造與創(chuàng)新（1997～至今）。

湖南省棉花科學研究所1973年由彭仕齊副研究員利用吉扎海島棉與洞庭一號雜交，從后代中分離獲取不育株，選育出不育系材料，與岱紅岱、洞庭一號回交3～5代，代換海島棉的不利性狀，并對轉育的不育系進行田間觀察與鑒定，從中篩選出不育度高、敗育徹底的單株約50個。隨后繼續(xù)對不育系進行改造。

1.2 胞質不育系材料的改良與穩(wěn)定

陸海雜交后代有營養(yǎng)優(yōu)勢，但沒有產(chǎn)量優(yōu)勢，不育系基礎較差，難于選育出強優(yōu)勢組合。因此，從1980年開始，用篩選出的陸海雜交后代與瑟伯氏野生棉雜交，再用洞庭一號、中棉所12號進行多代回交，選育出不育株率穩(wěn)定、敗育徹底的不育系。

1.3 胞質不育系材料的改造與創(chuàng)新

從1997年起，周世象研究員選擇抗蟲棉國抗棉1號、抗病材料湘V101，以及高產(chǎn)、優(yōu)質材料湘V14作為保持系進行回交轉育，經(jīng)過10 a以上的選擇與鑒定，篩選出了抗蟲、抗病、豐產(chǎn)的胞質不育系系列。經(jīng)田間觀察與鑒定，該不育系不育株率100%，敗育徹底，不育株率穩(wěn)定，屬細胞質雄性不育類型，暫定名為“湘遠A”不育系。

1.4 “湘遠A”不育系的主要特征特性

“湘遠A”胞質不育系主要農(nóng)藝性狀：株形較緊湊，株型為塔形，葉色較淺，葉片中等大小，葉裂較淺，莖稈粗壯，株高125 cm左右，果枝數(shù)19個左右，生育期123 d，早熟性較好；棉鈴卵圓，大鈴，單鈴重5.5～6.2 g，衣分40%左右；吐絮暢而集中，好撿花；在田間表現(xiàn)出較好的抗枯萎病和耐黃萎病性能?！跋孢hA”胞質不育系棉花經(jīng)農(nóng)業(yè)部纖維檢測中心測定，纖維品質平均2.5%，跨長31.7 mm，比強度30.9 cN/tex，馬克隆值4.93，表現(xiàn)出長、細、強，綜合品質較優(yōu)的特點。

2 保持系的選育

20世紀70年代發(fā)現(xiàn)棉花胞質不育系，為了尋找好的棉花新品系作為保持系來對不育系進行保種，首先選擇了岱紅岱、洞庭一號來替換不育系中的不利性狀，從中篩選出敗育程度高的單株；20世紀80年代，選擇洞庭一號、中棉所12號作為保持系來改良棉花不育系的豐產(chǎn)性，選育出了敗育徹底、不育性穩(wěn)定的株系。20世紀90年代末，隨著轉基因抗蟲雜交棉的選育成功，開始篩選轉基因抗蟲棉國抗棉1號、湘V101、湘V14特優(yōu)異性狀的品系對不育系進行轉育，篩選出了一批轉基因抗蟲、優(yōu)質、豐產(chǎn)性能好的保持系材料。為了獲得理想的不育系，湖南省棉花科學研究所一直在對篩選出的保持系進行改造，現(xiàn)已篩選了一批優(yōu)良性狀的材料作為“湘遠A”胞質不育系的保持系材料。

3 恢復系的選育

選育棉花三系強優(yōu)勢組合，最關鍵的技術是選育出綜合性狀優(yōu)良、恢復度高的恢復系；選育出理想的恢復系，在胞質雄性不育系研究中有著極為重要的意義。

3.1 應用遺傳過濾技術篩選恢復系

恢復系最初是從遠緣雜交后代的可育株中篩選的，從中篩選出與胞質雄性不育系具相同遺傳背景的單株，這些可育株后代中含有育性恢復的因子[7]。當選擇的可育株后代種質純合時，能成為恢復力強的恢復系；而當選擇的后代種質不純時，與不育系雜交則不能恢復育性。通過這種多代篩選的遺傳過濾技術能消除原材料種質中的不育因子，使可育因子純化增強，提高選擇的可育種質資源對不育系育性的恢復能力。具體做法：在胞質雄性不育系遺傳背景相同的可育種質中篩選多個可育單株，與不育系測交；收獲時各代都選測交表現(xiàn)最好的單株留種；通過多代的選擇，直至株行中再無不育株分離，且能使F1育性恢復率達100%，選留優(yōu)異單株作為恢復系。通過約10 a的選育，湖南省棉花科學研究所篩選出恢復系湘R-1、湘R-2。

3.2 通過雜交轉育篩選恢復系

用恢復系湘R-1、湘R-2系列，與高產(chǎn)、優(yōu)質、抗病蟲的種質資源雜交、回交轉育，多株測交，選留優(yōu)秀株作為恢復系。其優(yōu)點是增加選育恢復系獲得優(yōu)良性狀的可能性，針對現(xiàn)有恢復系的主要缺點來進行改造，能夠獲得理想的特征特性。但是缺點也同樣突出，就是工作量大，恢復基因容易丟失，不容易獲得新的恢復系。

3.3 結合SSR技術篩選恢復系

通過常規(guī)的育種方法來選育恢復系，需要多代的雜交和測交，選育過程中恢復基因還容易丟失，并且需要大量的勞動力和時間，還不能選育出強恢復系。近年來，隨著農(nóng)村勞動力的減少和植物分子育種技術日新月異，利用SSR技術篩選與恢復基因緊密連鎖的分子標記，研究獲得了多個SSR標記，并對恢復基因進行了初步定位，從而縮短恢復系選育的周期[8-9]。通過SSR技術，篩選出湘R-3、湘R-4和湘R-5等系列恢復系。

4 三系配套的應用

2000年，在篩選“湘遠A”胞質不育系的同時，也篩選出了恢復系，并初步實現(xiàn)了三系配套，但由于不育系與恢復系的遺傳背景近似，恢復系的恢復譜比較窄，利用程度不高。隨著分子育種技術的發(fā)展，通過引進種質資源，對不育系和恢復系進行了進一步的改造與篩選。2005～2012年，利用新選育的恢復系與不育系廣泛雜交，每年選配了100個以上的組合進行株行比較試驗，從中篩選出強優(yōu)勢的組合。通過8 a的研究，篩選出5個強優(yōu)勢組合，其中組合湘Z7與大面積推廣的對照湘雜棉8號產(chǎn)量相當。

強優(yōu)勢胞質不育系組合湘Z7的特征特性：植株塔形，株型松散；生育期125 d，莖稈和葉片茸毛較少，恢復株率100%；田間表現(xiàn)整齊，田間通透性較好，植株前期長勢旺且整齊度好，后期長勢減弱；棉鈴卵圓形，單株成鈴35個，單鈴重6.2 g，比大面積對照增產(chǎn)1.01%，衣分43.5%，纖維長度30.69、馬克隆值4.71、比強30.5 cN/tex。

5 結論與討論

5.1 初步實現(xiàn)了三系配套

通過近40 a的研究，選育出棉花胞質不育系“湘遠A”系列，同時篩選出優(yōu)異的種質資源做為保持系，并通過遺傳過濾技術、雜交轉育和分子育種技術篩選出一批恢復系，實現(xiàn)了三系配套，育成的組合已開始在生產(chǎn)上試種，2013年進行了小面積的高產(chǎn)示范，邀請專家進行了現(xiàn)場評議，產(chǎn)量達到了大面積推廣的要求。

5.2 利用分子技術選育恢復系

恢復系的選育是棉花三系研究中最關鍵的一環(huán)，如何將不同優(yōu)良性狀的基因通過雜交、回交、復合雜交等基因聚合手段轉入到恢復系中，以創(chuàng)造具有多種性狀的優(yōu)良恢復系種質材料。選育時，為獲得優(yōu)良的恢復系，利用回交轉育技術是篩選恢復系最常用方法。在研究中，為了在回交過程中省略每次測交，保證恢復基因不掉失，對恢復基因進行SSR分子標記輔助選擇，只保留含有恢復基因的單株，淘汰其余的單株，再在當選的單株中選擇具有目的性狀的單株，這些淘汰工作可在試驗室提前完成，可減少田間試驗工作量，提高工作效率，從而大大提高恢復系的選擇效率，縮短優(yōu)良恢復系培育進程。

5.3 環(huán)境因素對三系雜交棉的影響

在三系配制雜交組合進行優(yōu)系比較試驗和強優(yōu)勢組合的高產(chǎn)示范過程中，同一組合在多年的表現(xiàn)不一致，有的年份產(chǎn)量高，有的年份產(chǎn)量低。近年觀察發(fā)現(xiàn)，三系雜交棉的花粉育性易受溫度、光周期、土溫、空氣濕度等環(huán)境影響，其中氣溫的影響最大，表現(xiàn)在高溫不育，結鈴性較差，產(chǎn)量降低，這與國內外大量研究結果一致[10-12]。在多年的的保種和制種的過程中還發(fā)現(xiàn)，在海南的環(huán)境條件下三系不育系的保種和制種的產(chǎn)量比在湖南條件下要高；然而這些研究還不系統(tǒng)、不深入，下一步將加大有關環(huán)境因素對胞質不育系三系影響的研究。

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