Bt基因棉杂交种一、二代产量及主要农艺性状研究

王兆晓,闫芳教,崔瑞敏,耿军义,张香云

(河北省农林科学院棉花研究所,石家庄  050051)

    关于棉花杂种优势利用,国内外的大多数研究已经表明陆地棉品种间杂交一代存在明显的杂种优势,某些组合的杂种二代仍有可利用的潜力[1,2]。 这些研究所利用的材料主要是常规陆地棉亲本,涉及转Bt基因抗虫棉作亲本并研究其二代利用价值的报道较少。本试验选用6个农艺性状较好的常规陆地棉作母本,美国抗虫棉新棉33B 作父本,对各组合的F1、F2两代的产量及主要农艺性状做了探讨,试图为转Bt基因棉种质在棉花杂种优势快速、 有效利用提供依据。

1 材料和方法

1.1  亲本材料

    母本是6个常规品系:9213、9318、9645、9646、9712、9730。父本及对照均是新棉33B。

1.2  田间设计和性状调查

    1999年对选配组合进行杂交制种,收获其杂交种(F1)备用;2000年种植部分一代杂交种,收获其二代(F2)备用;2001年种植前两年收获 的F1、F2及对照新棉33B,共计13个材料。采用3行区,3次重复,随机区组试验设计,小区面积21m2。在棉田一代棉铃虫发生期调查百株落卵量,在棉花的整个生育期调查棉铃虫的百株活虫累计数量。在盛花期(7月16~30日)调查连续15天的单株日均开花数,在吐絮期(9月20日)每小区调查20株的株高、果枝数及单株成铃数。每小区收获正常吐絮的棉铃50个,供室内考种,考查单铃重和衣分。自每小区中间行的第5株起连续收获20株,按单株收获产量进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 霜前皮棉产量优势分析

由表1的产量表现和表2的方差分析结果可以看出,处理间达到极显著水平。F1与对照相比,霜前皮棉竞争优势正值5个,优势组合率为83.3%,负值1个,占16.7%。增产幅度在2.52%~31.82%之间,平均增产幅度为15.52%。其中处理2、3、4、5四个组合与对照相比增产幅度达到极显著水平,处理6达到显著水平,只有处理1一个组合减产,但是减产幅度不显著。F2的各组合与对照相比,竞争优势显著下降,增产幅度在20.30%~2.74%之间,平均减产8.19%。其中仅有2个组合增产,优势组合率为33.33%,与对照相比增产不显著;其余组合均减产,处理7、9、12减产幅度达到极显著水平,处理8的减产幅度达到显著水平。

2.2  主要农艺性状优势分析

2.2.1 株高及单株果枝数的分析。

由表1可知, F1各组合的株高与F2相比,F1高于F2, F2的株高又高于对照。 F1各组合的平均株高为86.1cm, F2各组合的平均株高为84.0 cm, 而对照的株高为78.3 cm, 总的趋势是F1>F2>CK, 株高的竞争优势明显。 就果枝数而言, F1各组合的单株果枝数平均值是13.2, F2各组合的单株果枝数平均值是11.6,而对照为13.1。 F1与对照基本相当,并且都明显高于F2。 造成这一结果的主要原因是, F1与对照的抗虫性基本相当, 而F2的平均抗虫性下降, 导致棉铃虫危害加重,无顶尖率升高(表3), 果枝数减少。

2.2.2  产量构成因素的表现。

由表1可知,各组合的单株成铃数是F1>CK>F2,其中F1各组合单株成铃数的平均值是16.37,F2各组合单株成铃数的平均值是12.87,对照为15.90。F1略高于对照,而二者明显高于F2,造成这一结果的主要原因是F2的抗虫性出现严重分离,平均抗虫性下降,棉铃虫危害加重,蕾、铃脱落增加,花、蕾存量减少,成铃减少。从铃重看,各组合的铃重表现是,一代铃重略高于二代的铃重,二者又明显大于对照。F1各组合的平均铃重为4.90g,F2 各组合的平均铃重为4.82g,而对照的铃重是4.74g,总的趋势是F1> F2>CK。从衣分看,各组合的一、二代衣分没有明显的差异,F1各组合的衣分平均值是39.55%,F2 各组合的衣分平均值是39.63%,F2略高于F1。而与对照的衣分是37.50%,各组合一、二代杂交种的衣分平均值明显高于对照5%以上, 优势明显。

表1 霜前皮棉产量及主要农艺性状表

处理

组合

霜前皮棉/g·株-1

增产幅度/%

株高/cm

果枝数/g·株-1

单株铃数/个

单铃重/g

衣分/%

1

9213×33B F1

17.77

2.52

88.5

12.8

14.3

4.98

40.37

2

9318×33B F1

20.33

11.52

86.2

13.0

17.0

5.08

39.64

3

9645×33B F1

22.03

20.85

87.0

13.5

16.8

4.92

39.63

4

9646×33B F1

23.20

27.26

81.8

13.6

16.0

4.79

40.73

5

9712×33B F1

24.03

31.82

86.8

13.1

17.3

4.84

39.67

6

9730×33B F1

19.00

4.20

86.4

13.2

16.8

4.80

37.35

7

9213×33B F2

14.63

19.75

88.9

10.6

12.0

4.80

40.21

8

9318×33B F2

17.60

3.45

82.5

11.7

13.1

5.00

39.66

9

9645×33B F2

16.50

9.49

81.6

11.6

13.2

4.84

40.11

10

9646×33B F2

18.73

2.74

80.5

12.5

13.8

4.72

41.00

11

9712×33B F2

18.43

1.10

85.9

12.4

12.9

4.77

39.47

12

9730×F233B

14.53

20.30

84.6

10.9

12.2

4.76

37.33

13

33B(CK)

18.23

-

78.3

13.1

15.9

4.74

37.50

 

表2 单株皮棉产量方差分析

变异来源

DF

SS

MS

F

F0.05

F0.01

处理间

12

310.16

25.85

239.70**

2.18

3.03

区组间

2

0.57

0.29

2.65

3.40

5.61

24

2.59

0.11

 

 

总变异

38

313.31

 

 

 

 

 

2.3 主要外在抗虫指标的分析(表3)

表3 抗虫性表现

处理

百株落卵量/粒·百株-1

活虫残留数/头·百株-1

顶尖被害率/%

7月16~30日开花量/朵·株-1·日-1

1

488

8.8

2.3

1.06

2

462

9.6

2.0

1.07

3

467

9.2

1.3

1.08

4

473

8.4

1.4

1.08

5

481

8.3

2.6

1.05

6

467

10.7

1.8

1.06

7

455

18.1

21.1

0.79

8

451

20.0

18.9

0.82

9

482

19.3

18.0

0.81

10

483

17.6

16.7

0.81

11

466

17.0

14.5

0.77

12

459

21.3

17.8

0.74

13

468

8.7

1.8

1.08

从表3可知,各处理的百株落卵量无明显差异,F1各组合的平均落卵量是468.8粒·百株-1,F2各组合的平均落卵量是467.0粒·百株-1,对照为468.0粒·百株-1。由此说明,棉铃虫成虫产卵对棉田F1、F2及对照没有明显的选择性。从整个生育期的百株累计活虫数看,F1各组合的平均值是8.75头·百株-1,F2各组合的平均值是18.88头·百株-1,而对照为8.70头·百株-1。由表3可知,杂交种F1各组合之间以及与对照相比均无明显差异。但是,F2显著高于F1和对照。说明F2存在严重分离,致使部分植株失去抗虫性, F2的平均抗虫性下降, 活虫残留量大, 虫害加重。 从顶尖被害率和盛花期之后15天的日均开花量看, 与百株累计活虫数的情况基本一致。 F1各组合之间以及与对照相比顶尖被害率无明显差异。但是, F2显著高于F1和对照。 F1各组合的顶尖被害率平均值是1.90%, 对照为1.80%, F2各组合的顶尖被害率平均值是17.80%(表3)。 F1各组合之间以及与对照相比,在盛花期之后15天的日均开花量无明显差异, F1各组合日均开花量的平均值是1.07朵,对照为1.08朵, 而F2各组合之间的日均开花量虽然无明显差异(平均值为0.79), 但是明显少于F1和对照(表3)。

3 讨论

3.1  转BT 基因棉的霜前皮棉杂种优势表现

    以前非转Bt 基因棉的杂种优势利用,在生产主要是直接利用一代杂交种,或以一代杂交种繁种,而在生产上推广杂交种二代[3,4] 。本研究结果表明,单个亲本为转Bt基因棉的杂交种,杂种优势在霜前皮棉产量的表现是,F1竞争优势显著,增产幅度大,正优势组合率高;而F2竞争优势差,并且有明显的减产趋势。

3.2  抗虫性及产量构成因素的表现

试验结果表明,在棉花杂交种的不同代中,Bt基因的分配不同,导致F1和F2在抗虫性上出现较大的差异,F1与对照相比,百株活虫残留量、顶尖被害率以及单株日均开花量基本相当,因此,F1在结铃性、铃重、衣分等产量构成因素上表现出较好的竞争优势。在F2的表现中,由于Bt基因的分离,致使部分植株丧失抗虫性,F2的平均抗虫性下降,活虫残留量大,虫害加重,顶尖被害率高,果枝减少,蕾铃脱落增加,最终导致减产。本研究从抗虫性的外在指标上探讨了Bt基因在杂交种F1和F2中的作用。

本研究是利用一个转Bt基因棉和一个普通陆地棉做亲本配制组合。而双亲均为抗虫棉的杂交种二代是否有杂种优势有待进一步研究。(来源:《中国棉花 》2002.08)