馬曉梅，李保成，周小鳳，董承光，王 新，李生秀

(農(nóng)業(yè)部西北內(nèi)陸區(qū)棉花生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 / 新疆農(nóng)墾科學(xué)院棉花研究所，新疆石河子 832000)

陸地棉免打頂種質(zhì)資源形態(tài)指標(biāo)的研究及鑒定

馬曉梅，李保成，周小鳳，董承光，王 新，李生秀

(農(nóng)業(yè)部西北內(nèi)陸區(qū)棉花生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 / 新疆農(nóng)墾科學(xué)院棉花研究所，新疆石河子 832000)

目的研究具有特殊性狀的棉花種質(zhì)資源表型性狀，為棉花株型塑造提供參考依據(jù)，為培育免人工化控打頂、適應(yīng)機(jī)采棉花品種提供有效親本材料。方法采用田間培育和定點(diǎn)觀察方法，研究在未化控打頂處理下，澳棉sicot75整個(gè)生育期的株型特征，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和比較。結(jié)果在未化控處理下，澳棉sicot75始節(jié)高、果枝始節(jié)位、果枝數(shù)、果枝節(jié)間總數(shù)與化控打頂處理后的指標(biāo)差異不顯著，棉花株高與化控處理后的株高差異顯著，但符合機(jī)械采收條件。結(jié)論澳棉sicot75的部分形態(tài)指標(biāo)對(duì)縮節(jié)胺不敏感，株高在未化控條件下表現(xiàn)穩(wěn)定，這一特性可作為株型育種中重要的種質(zhì)資源，為培育株高穩(wěn)定、株型適宜的免打頂機(jī)采棉品種提供有效的資源儲(chǔ)備。

棉花；免打頂；形態(tài)指標(biāo)；株型

0 引 言

【研究意義】新疆作為中國(guó)重要的優(yōu)質(zhì)原棉生產(chǎn)基地，近年來(lái)，精量播種、膜下滴灌、機(jī)械化采收等技術(shù)的應(yīng)用為新疆棉花產(chǎn)業(yè)的全程機(jī)械化生產(chǎn)提供了技術(shù)支持。植棉機(jī)械化水平的高低直接影響了棉花生產(chǎn)的效率及效益。目前，在棉花田間管理工作中，人工化控、打頂仍需要大量的人力物力資源，增加了植棉成本，因此，從棉花株型性狀入手，研究影響機(jī)械化采收和栽培措施的株型因子，篩選棉花免打頂種質(zhì)資源，尋找控制該性狀的特異基因，為新疆棉花育種提供特異的親本材料，從品種改良育種著手，對(duì)培育免打頂陸地棉品種具有實(shí)際意義。【前人研究進(jìn)展】植物的分枝與株型在很大程度上受頂端優(yōu)勢(shì)的影響[1，2]。頂端優(yōu)勢(shì)解除直接導(dǎo)致側(cè)芽的生長(zhǎng)發(fā)育，諸多研究表明，基因突變可影響植物激素合成或降解，最終致使頂端優(yōu)勢(shì)減弱或增強(qiáng)[3，4]。頂端優(yōu)勢(shì)的減弱或喪失，決定植物不必摘心或打頂?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前，關(guān)于棉花免打頂品種的選育的報(bào)道較少。澳棉sicot75是由澳大利亞引進(jìn)的陸地棉種質(zhì)資源，該材料遺傳性狀穩(wěn)定，大田發(fā)現(xiàn)該材料對(duì)DPC(縮節(jié)胺)敏感，表現(xiàn)為株型緊湊且株高嚴(yán)重矮化，同時(shí)在減少化控次數(shù)時(shí)，株型變化不大。針對(duì)這一性狀特點(diǎn)，對(duì)該材料整個(gè)生育期免化控、免打頂處理，從其株高、果枝數(shù)、果枝長(zhǎng)度、果枝始節(jié)高等數(shù)量性狀入手，研究該資源的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，從表型研究出發(fā)，尋找免打頂種質(zhì)資源?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】培育免打頂棉花新品種，為簡(jiǎn)化新疆現(xiàn)代農(nóng)業(yè)田間操作管理，降低勞動(dòng)成本，實(shí)現(xiàn)新疆棉田全程機(jī)械化生產(chǎn)提供有效的種質(zhì)資源儲(chǔ)備。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試品種為澳棉sicot75，由澳大利亞引進(jìn)的陸地棉品種，對(duì)照為新陸早36號(hào)。試驗(yàn)在新疆農(nóng)墾科學(xué)院棉花研究所試驗(yàn)地進(jìn)行，3膜12行種植模式，膜寬1.45 m。株距為10 cm，理論株數(shù)為15 734株/667 m2。

1.2 方 法

對(duì)新陸早36號(hào)和澳棉sicot75進(jìn)行DPC處理，試驗(yàn)設(shè)三個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)種植面積為：試驗(yàn)地4月21日播種，5月1日(子葉展平)在田間每個(gè)材料各重復(fù)選定相鄰的10株生長(zhǎng)均勻的植株，作為定點(diǎn)定株調(diào)查區(qū)，定時(shí)觀察記錄。整個(gè)生育期不噴施DPC等化控藥物，不進(jìn)行人工打頂，其他田間管理措施與大田一致。

自5月1日子葉展平開(kāi)始，在選定的調(diào)查區(qū)域，每隔7 d調(diào)查一次植株株高；自現(xiàn)蕾后，調(diào)查植株的株高、果枝數(shù)及果枝長(zhǎng)度、不同果枝的果節(jié)長(zhǎng)度；8月底，對(duì)供試品種及對(duì)照進(jìn)行株高、始節(jié)高、始節(jié)位、果枝數(shù)、果枝長(zhǎng)度等指標(biāo)的調(diào)查。吐絮后，各材料收考種花進(jìn)行室內(nèi)考種及纖維檢測(cè)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用EXCEL2003處理，用SPSS19.0軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理各品種間株高比較

2.1.1 不同處理各品種株高差異

研究表明，DPC處理的澳棉sicot75成熟期株高較未處理?xiàng)l件下，株高降低了35.96%，而DPC處理的新陸早36號(hào)株高則較未處理?xiàng)l件下株高降低了40.86%；兩品種在未化控處理?xiàng)l件下，株高差異顯著，且株高均顯著高于化控后的株高；DPC處理的澳棉sicot75成熟期株高較DPC處理的新陸早36號(hào)株高低15.29%，差異不顯著。

DPC處理后的澳棉sicot75果枝始節(jié)位較DPC處理的新陸早36號(hào)果枝始節(jié)位高出3.1果節(jié)，未化控的澳棉sicot75果枝始節(jié)位較未化控的新陸早36號(hào)果枝始節(jié)位高出2.38果節(jié)；DPC對(duì)品種的果枝始節(jié)位影響不大，同一品種不同處理，果枝始節(jié)位差異不顯著；不同品種間果枝始節(jié)位有差異。

DPC處理后的澳棉sicot75果枝臺(tái)數(shù)較未化控處理的澳棉sicot75果枝臺(tái)數(shù)少0.5臺(tái)，差異不顯著；DPC處理后的新陸早36號(hào)較未化控處理的新陸早36號(hào)果枝臺(tái)數(shù)少8.0臺(tái)，差異顯著。DPC處理?xiàng)l件下，澳棉sicot75較新陸早36號(hào)多4.0臺(tái)果枝，差異顯著；未化控處理下，澳棉sicot75較新陸早36號(hào)少3.5臺(tái)果枝，差異顯著。

DPC處理后的澳棉sicot75主莖節(jié)間總數(shù)較未化控處理的澳棉sicot75主莖節(jié)間總數(shù)多0.41，差異不顯著；DPC處理后的新陸早36號(hào)主莖節(jié)間總數(shù)較未化控處理的新陸早36號(hào)主莖節(jié)間總數(shù)少7.81，差異顯著。未化控處理下，澳棉sicot75主莖節(jié)間總數(shù)較新陸早36號(hào)少1.12，無(wú)顯著差異；DPC處理下，澳棉sicot75主莖節(jié)間總數(shù)較新陸早36號(hào)多7.1，差異顯著。

DPC處理后的澳棉sicot75主莖果枝節(jié)間平均長(zhǎng)度較未化控處理的澳棉sicot75主莖果枝節(jié)間平均長(zhǎng)度少2.44 cm，差異顯著；DPC處理后的新陸早36號(hào)主莖果枝節(jié)間平均長(zhǎng)度較未化控處理的新陸早36號(hào)主莖果枝節(jié)間平均長(zhǎng)度少0.88 cm，無(wú)顯著差異。未化控處理下，澳棉sicot75主莖果枝節(jié)間平均長(zhǎng)度較新陸早36號(hào)少0.8 cm，差異不顯著；DPC處理下，澳棉sicot75主莖果枝節(jié)間長(zhǎng)度較新陸早36號(hào)少2.36 cm，差異顯著。表1

2.1.2 未化控處理各品種株高變化

研究表明，澳棉sicot75與新陸早36號(hào)在未化控處理?xiàng)l件下，株高變化均表現(xiàn)為慢-快-慢的趨勢(shì)，在現(xiàn)蕾后株高逐漸出現(xiàn)差異，盛蕾期以后株高差異顯著；澳棉sicot75與新陸早36號(hào)整個(gè)生育期株高變化規(guī)律均呈對(duì)數(shù)函數(shù)增長(zhǎng)，對(duì)數(shù)方程分別為y=395 83 Ln(x)-4(R2=0.950 1)、y=519 85 Ln(x)-554 017(R2=0.947 6)，均高度擬合。在未化控條件下，棉花不同品種植株株高生長(zhǎng)變化規(guī)律是一致的，與馮秀敏[11]等研究結(jié)果相一致。

株高是決定棉花是否適合機(jī)采的主要指標(biāo)之一。研究表明，6月12日到7月12日株高增長(zhǎng)最快，新陸早36號(hào)(未化控)株高明顯高于澳棉sicot75(未化控)及新陸早36號(hào)(DPC處理)。新陸早36號(hào)(未化控)在8月7日后，生長(zhǎng)點(diǎn)干枯脫落，株高基本穩(wěn)定；澳棉sicot75(未化控)的株高在7月24日基本穩(wěn)定，進(jìn)入生長(zhǎng)停滯時(shí)期。圖1

表1 不同棉花品種果枝形態(tài)差異
Table 1 Fruiting branch parameters of different cotton varieties

品種Vatiety株高Plantheight(cm)始節(jié)高Heightoffirstfruitingbranch(cm)果枝始節(jié)位Nodeoffirstfruitingbranch果枝臺(tái)數(shù)Numberofsympodias主莖節(jié)間總數(shù)Nunberofnodes主莖果枝節(jié)間平均長(zhǎng)度Lengthbetweennodes(cm)澳棉sicot75(未化控)Sicot75(nochemicalcontrol)84 00bB22 00a6 84aAB12bA18 84aA5 16bB新陸早36號(hào)(未化控)xinluzaoNo 36(nochemicalcontrol)107 38aA15 00a4 46bB15 5aA19 96aA5 96bB澳棉sicot75(化控)Sicot75(chemicalcontrol)53 79cC19 17a7 75aA11 5ABb19 25aA2 72aA新陸早36號(hào)(化控)xinluzaoNo 36(chemicalcontrol)63 5cC17 8a4 65bB7 5cB12 15bB5 08bB

圖1 未化控處理下各品種株高變化
Fig.1 Change of plant height of different cotton varieties

兩品種在未化控、未打頂情況下，株高生長(zhǎng)速度變化趨勢(shì)相近，均表現(xiàn)為慢-快-慢的增長(zhǎng)速度。棉花生長(zhǎng)前期，各處理苗期株高增長(zhǎng)速度都很緩慢；6月初現(xiàn)蕾初期，株高日增長(zhǎng)速度開(kāi)始加快，一直到7月3日株高日增長(zhǎng)速度均達(dá)到最高，澳棉sicot75為2.29 cm/d，新陸早36號(hào)為3.55 cm/d，新陸早36號(hào)是澳棉sicot75株高日增長(zhǎng)量的1.55倍。7月3日后，株高增長(zhǎng)速度均出現(xiàn)下降趨勢(shì)，并逐漸緩慢。未處理?xiàng)l件下，澳棉sicot75和新陸早36號(hào)的株高也在6月12日開(kāi)始出現(xiàn)差異，而出現(xiàn)株高增長(zhǎng)速率的差異，可能是因?yàn)閮擅藁ㄆ贩N在這段時(shí)間對(duì)光照和溫度敏感性不同而造成的。圖2

2.2 果枝增長(zhǎng)情況

2.2.1 未化控處理果枝發(fā)生規(guī)律

研究表明，各品種在同等條件下，果枝臺(tái)數(shù)發(fā)生規(guī)律差異不大。澳棉sicot75與新陸早36號(hào)在果枝增長(zhǎng)前期，增長(zhǎng)趨勢(shì)一致；直到7月24日開(kāi)始，澳棉sicot75的果枝增長(zhǎng)速度較新陸早36號(hào)降低，直到8月7日，澳棉sicot75的果枝臺(tái)數(shù)不再增加，而新陸早36號(hào)的果枝臺(tái)數(shù)仍不斷增加。兩品種果枝臺(tái)數(shù)達(dá)到最高峰時(shí)，新陸早36號(hào)有14.8臺(tái)果枝，澳棉sicot75有12.8臺(tái)果枝。圖3

2.2.2 不同果枝和不同果節(jié)分布

研究表明，DPC處理的新陸早36號(hào)果枝數(shù)最少，有8臺(tái)果枝，未化控處理的新陸早36號(hào)有16臺(tái)果枝；DPC處理的澳棉sicot75果枝有12臺(tái)果枝，未化控處理的澳棉sicot75也有12臺(tái)果枝。澳棉sicot75果枝臺(tái)數(shù)受DPC影響不大，而新陸早36號(hào)的果枝臺(tái)數(shù)受DPC影響較明顯。

除了對(duì)株高有明顯影響外，DPC對(duì)果枝的長(zhǎng)度和果節(jié)數(shù)有影響，進(jìn)而控制棉花株型。對(duì)不同處理下，各果枝果節(jié)位進(jìn)行了調(diào)查。研究表明，未化控條件下，第1～12臺(tái)每臺(tái)果枝均有兩個(gè)果節(jié)以上，其中第3～7臺(tái)果枝有三個(gè)果節(jié)；果枝長(zhǎng)度最長(zhǎng)達(dá)15.50 cm，最短有0.38 cm。澳棉sicot75在DPC處理下，第1～8臺(tái)果枝均有兩果節(jié)以上，其中第1～2臺(tái)果枝有三節(jié)果節(jié)；果枝長(zhǎng)度最長(zhǎng)為7.37 cm，最短為0.25 cm。圖4

可見(jiàn)，澳棉sicot75(未化控)整株果節(jié)數(shù)較澳棉sicot75(DPC處理)多5個(gè)果節(jié)，果枝長(zhǎng)度差異較明顯，未化控的果枝長(zhǎng)度顯著長(zhǎng)于化控后的果枝長(zhǎng)度。新陸早36號(hào)(未化控)各果枝果節(jié)總數(shù)較新陸早36號(hào)(DPC處理)多21個(gè)果節(jié)，果枝長(zhǎng)度差異顯著。澳棉sicot75(未化控)各果枝果節(jié)總數(shù)較新陸早36號(hào)(未化控)果節(jié)總數(shù)少10個(gè)果節(jié)，除第1、3、4臺(tái)果枝長(zhǎng)度較新陸早36號(hào)長(zhǎng)，其余果枝均比新陸早36號(hào)短。因此可得出，DPC對(duì)澳棉sicot75不同果枝果節(jié)長(zhǎng)度影響較大，但對(duì)整株果節(jié)數(shù)影響不大。即DPC對(duì)澳棉sicot75的株型塑造影響較大。圖5

圖2 未化控處理下各品種株高平均日增長(zhǎng)量的比較
Fig.2 Comparison of different varieties on average date growth of plant height

圖3 不同時(shí)期各品種果枝臺(tái)數(shù)
Fig.3 Fruiting branch number of different cotton varieties

圖4 不同處理各品種果枝長(zhǎng)度
Fig.4 Length of every fruit branch of different cotton varietles

圖5 不同處理各品種不同果枝果節(jié)長(zhǎng)度
Fig.5 Length of every internode of different treatments at cotton varieties

3 討 論

新疆地處亞歐大陸腹地，棉區(qū)分布于荒漠綠洲中，干旱少雨，陽(yáng)光充沛，已形成了新疆綠洲灌溉農(nóng)業(yè)的“矮、密、早”植棉模式[5]。雖然這種矮化栽培方式改變了棉花的無(wú)限生長(zhǎng)習(xí)性，但隨著新疆棉花種植面積的不斷加大，通過(guò)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑縮節(jié)胺(DPC)和人工打頂?shù)仍耘啻胧﹣?lái)控制棉花株高，此類方法不僅增加棉農(nóng)種植成本，同時(shí)，生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑殘留對(duì)環(huán)境污染的影響也不容忽視。通過(guò)品種篩選及改良，選育出免化控、免打頂棉花品種，是改善這一現(xiàn)狀的重要突破口之一。胡兆璋、李雪源、趙會(huì)薇等研究表明[6-9]，適宜的機(jī)采棉品種是：株高控制在75～85 cm，有限果枝，果枝始節(jié)距離地面18 cm 以上，果枝I-Ⅱ型分枝等。澳棉sicot75在未化控情況下，始節(jié)高、始節(jié)位、果枝臺(tái)數(shù)指標(biāo)與化控處理情況下差異不大，株高也在合理范圍內(nèi)，外部株型特征符合機(jī)采棉形態(tài)要求。

目前，雖然關(guān)于化學(xué)打頂劑氟節(jié)胺的研究和使用的報(bào)道層出不窮[10-12]，也有大量研究結(jié)果表明，化學(xué)封頂劑對(duì)棉花可起到封頂?shù)男Ч?，也存在許多問(wèn)題，化學(xué)封頂效果表現(xiàn)不夠穩(wěn)定，出現(xiàn)二次生長(zhǎng)現(xiàn)象，或株高控制不徹底，養(yǎng)分浪費(fèi)造成減產(chǎn)等現(xiàn)象[13、14]。因此，若從品種遺傳機(jī)理出發(fā)，合理利用棉花自身的免控株高性狀，從遺傳上調(diào)控棉花株高，選育出株高適當(dāng)，株型理想的品種，是從根本上取代人工化控打頂?shù)闹匾椒ㄖ弧０拿辳icot75在未化控、未打頂條件下，整個(gè)生育期抗逆性好，植株成熟期主莖自然封頂，群體株高表現(xiàn)穩(wěn)定，這一性狀特點(diǎn)利于免化控打頂條件。通過(guò)品種改良手段，挖掘棉花免打頂基因，揭示棉花植株頂端優(yōu)勢(shì)減弱的機(jī)理，培育免打頂品種，為簡(jiǎn)化大田管理程序，實(shí)現(xiàn)新疆棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化，提供重要的研究方向及資源儲(chǔ)備。

4 結(jié) 論

4.1 澳棉sicot75在未化控條件下，株高比DPC處理下高出30.21 cm；主莖果枝節(jié)間平均長(zhǎng)度比DPC處理下長(zhǎng)2.44 cm；不同果枝果節(jié)長(zhǎng)度比DPC處理下明顯增長(zhǎng)。縮節(jié)胺對(duì)澳棉sicot75株高、主莖果枝節(jié)間長(zhǎng)度、果枝長(zhǎng)度影響較大。新陸早36號(hào)在未化控條件下，株高、果枝臺(tái)數(shù)、主莖節(jié)間總數(shù)與DPC處理后的指標(biāo)相比，差異均顯著增加。

4.2 澳棉sicot75在未化控條件下，始節(jié)高、果枝始節(jié)位、果枝數(shù)、果枝節(jié)間總數(shù)與化控打頂處理后的指標(biāo)差異不顯著。新陸早36號(hào)在未化控條件下，始節(jié)高、果枝始節(jié)位、主莖果枝節(jié)間平均長(zhǎng)度與化控處理后的各指標(biāo)相比，無(wú)明顯差異。

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Abstract：【Objective】 To study the phenotypic traits of the germplasm resources of the cotton with particular features. The results might provide references for future plant shaping, non manual chemical control topping and cotton varieties that are sui Table for machine harvesting.【Method】Through field cultivation and fixed point observation, the research studied the plant morphology of sicot75 throughout its growth duration under the condition of no chemical control topping. The collected data were then analyzed and compared.【Result】Without chemical control the differences were not significant between the height of first fruiting branch, node of first fruiting branch, number of sympodials and number of nodes to the indices after the treatment. For the chemical control group, a significant difference was shown between the initial plant height and the plant height after the treatment. The difference, however, met the requirements of machine harvesting.【Conclusion】Partial morphological indices of sicot75 are not sensitive to mepiquat chloride, and the plant height is s
Table under the condition of no chemical control. This feature, used as an important germplasm resource, provides an effective resource reserved for cultivating topping-free cotton varieties with sui
Table plant type and high stability in terms of plant height.

Keywords: cotton; topping-free; morphological indexes; plant type

ResearchandIdentificationoftheMorphologicalIndicesofTopping-freeCotton'sGermplasmResources

MA Xiao-mei，LI Bao-cheng ，ZHOU Xiao-feng，DONG Chen-guang，WANG Xin，LI Sheng-xiu

(CottonResearchInstitute,XinjiangAcademyofAgriculturalandReclamationSciences/NorthwestInlandRegionKeyLaboratoryofCottonBiologyandGeneticBreeding,MinistryofAgriculture,ShiheziXinjiang832000,China)

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.09.002

S562

A

1001-4330(2017)09-1579-08

2017-06-05

兵團(tuán)重大專項(xiàng)“適宜機(jī)采的不同生態(tài)區(qū)棉花品種篩選與評(píng)價(jià)”(2016AA001-1)；兵團(tuán)育種專項(xiàng)“早熟機(jī)采棉新品種選育”(2016AC027)

馬曉梅(1978-)，女，四川綿竹人，副研究員，碩士，研究方向?yàn)槊藁ㄓN，(E-mail)maxm_09@sina.com

李保成(1961-)，男，研究員，研究方向?yàn)槊藁ㄔ耘嘤N，(E-mail)xjlbc@sohu.com

Supported by: The Key S&T projects of Xinjiang Production and Construction Corps " Screening and Evaluation of Cotton Varieties Sui
Table for Machine Harvesting in Different Ecological Areas" (2016AA001-1) and the Breeding Projects of Xinjiang Production and Construction Corps "Breeding of Early-maturity Cotton Varieties Sui
Table for Machine Harvesting " (2016AC027)

Corresponding author：LI Bao-cheng (1961-):male, native place; Henan, Researcher, research field: cotton cultivation technology and breeding. (E-mail)xjlbc@sohu.com