本文摘要：摘要雜交育種技術(shù)仍是目前棉花育種采用的主要手段。河北省自20世紀(jì)30年代開展雜交育種以來，截止到2017年，共育成63個雜交棉品種，其中河北省審定雜交棉品種50個，占河北省審定所有棉花品種的24.9%。對河北省審定的雜交棉品種分析表明，產(chǎn)量得到了逐步提高并
摘要雜交育種技術(shù)仍是目前棉花育種采用的主要手段。河北省自20世紀(jì)30年代開展雜交育種以來，截止到2017年，共育成63個雜交棉品種，其中河北省審定雜交棉品種50個，占河北省審定所有棉花品種的24.9%。對河北省審定的雜交棉品種分析表明，產(chǎn)量得到了逐步提高并趨于穩(wěn)定，纖維品質(zhì)中斷裂比強度和馬克隆值是阻礙棉花品級提高的主要原因;枯萎病抗性問題基本解決，但黃萎病抗性急需提高。同時還分析了河北省雜交棉存在的主要問題，提出了河北省雜交棉培育的發(fā)展建議。
關(guān)鍵詞河北省,雜交棉,現(xiàn)狀,趨勢
雜種優(yōu)勢利用是棉花育種發(fā)展的必然。雜種優(yōu)勢是指雜種在產(chǎn)量、纖維品質(zhì)、抗逆性等方面優(yōu)于雙親均值或優(yōu)于雙親中較好的親本的現(xiàn)象。與常規(guī)棉相比，雜交棉具有出苗快、苗健壯、植株高、開花早、鈴大而多、適應(yīng)性廣、高產(chǎn)等特點[1]。由于勞動力成本不斷提高，降低棉花生產(chǎn)成本成為必然趨勢，這給河北省雜交棉育種及雜種優(yōu)勢利用研究提出新的挑戰(zhàn)。對河北省雜交棉的研究進展作一些初步探討，為河北省雜交棉培育提供參考。
1河北省雜交棉研究概況
1.1河北省雜交棉的培育
河北省20世紀(jì)30年代初開始進行棉花雜交育種研究，研究之初主要用于教學(xué)實踐。新中國成立后，河北省農(nóng)林科學(xué)院開始有針對性地進行棉花雜交育種，至1959年共配制100多個雜交組合，并總結(jié)了雜交育種的經(jīng)驗，但此時一直沒有育成好的品種。1959年以后，河北省雜交棉選育研究的方向發(fā)生變化，主要是在生產(chǎn)上應(yīng)用F2，所配組合F1較對照品種增產(chǎn)20%以上，F(xiàn)2增產(chǎn)幅度在10%左右，并對部分增產(chǎn)的F2在生產(chǎn)上進行大面積示范[2]。
1993年4月，河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所培育的第一個F2品種“雜29”通過河北省審定，定名為“冀棉18”。該品種也是河北省第一個品種間雜交棉品種，在生產(chǎn)上實現(xiàn)了大面積推廣[3]。河北省第一個國審雜交棉品種是邯鄲市農(nóng)業(yè)科學(xué)院2005年通過審定的“銀棉2號”，為雙價轉(zhuǎn)基因抗蟲三系雜交棉[4]。至2017年，河北省共審定雜交棉品種63個，全國三大棉區(qū)共審定雜交棉品種593個[5-6]，河北省占10.6%，說明河北省雜交棉培育處在全國前列，占有非常重要的地位。
63個品種包括省審品種50個，國審品種20個，既通過國審又通過省審品種7個。其中，河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所省審品種13個，國審品種5個;邯鄲市農(nóng)業(yè)科學(xué)院省審品種9個，國審品種7個;河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所省審品種5個，國審1個;河北農(nóng)業(yè)大學(xué)省審品種4個;石家莊市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院省審品種3個，國審品種1個;河間市國欣農(nóng)村技術(shù)服務(wù)總會省審品種3個，國審品種4個;其他單位或個人省審品種13個，國審品種2個。
1.2制種技術(shù)
河北省棉花雜種優(yōu)勢利用中，至今仍無令人滿意的高效率、低成本的生產(chǎn)雜交種種子的方法，現(xiàn)階段主要的制種方法有以下2種。
1.2.1人工去雄授粉
人工去雄授粉制種是河北省乃至全國最普遍的雜交制種方式。這種方法主要是人工除去母本花朵中雄蕊，授以父本花粉，以產(chǎn)生雜種種子。其主要優(yōu)點是選配親本容易，只要親本選配得當(dāng)，易選出高優(yōu)勢組合，缺點是制種工作量大，持續(xù)時間長，造成制種成本較高，適用于勞動力較多的地區(qū)。河北省重視雜交制種技術(shù)研究，河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所研制的“棉花去雄授粉簡易器械”，其去雄授粉速度是手工的2倍;“一種棉花區(qū)位雜交制種方法”獲國家發(fā)明專利，雜交制種產(chǎn)量增加10%~13%。
國家實用新型專利“一種棉花去雄器”[7-8]大大提高了制種效率，進行雜交棉制種時，制種產(chǎn)量顯著提高，降低了制種成本和勞動強度。以河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所2017年在行唐縣南郤凹制種為例，制種田可得凈收入90000~120000元/hm2，在農(nóng)民利益充分滿足的情況下，棉花雜交制種工作順利進行。因此，在我國農(nóng)村勞動力充裕的地方，建立棉花雜交制種基地，為棉花雜交種推廣奠定基礎(chǔ)。
河北省雜交棉制種田父母本比例及母本種植密度是決定制種產(chǎn)量高低的重要因素。根據(jù)多年雜交棉育種經(jīng)驗，父母本均為抗蟲材料時，父母本最佳種植比例為1∶10，母本種植密度為33000~40000株/hm2;當(dāng)父本為不抗蟲材料時，父母本最佳種植比例為1∶8，母本種植密度為30000~38000株/hm2。
為了免去人工去雄環(huán)節(jié)，在不損壞雌配子正常受精結(jié)鈴的情況下，可以用化學(xué)藥劑殺死雄配子。在棉株上嘗試過的α，β-二氯異丁酸鈉酯、二氯丙酸鈉等藥劑，均有不同程度殺死雄配子的效果[9]。但由于化學(xué)殺雄劑在大面積使用時效果不夠穩(wěn)定、用藥量較難掌握、可能引起藥害，且易受地區(qū)和氣候影響，因此目前在生產(chǎn)上運用較少。
1.2.2三系法
三系法是利用雄性不育系、保持系和恢復(fù)系“三系配套”生產(chǎn)棉花雜交種的一種方法。不育系是受核質(zhì)互作遺傳控制的細胞質(zhì)雄性不育(cytoplasmicmalesterility，CMS)，可有效抑制花粉的產(chǎn)生。CMS一般不影響雄性不育性，用保持系的花粉給不育系授粉能保持后代不育;授以恢復(fù)系的花粉，恢復(fù)系中的恢復(fù)基因可抑制胞質(zhì)不育系的不育性，使育性恢復(fù)[10]。
三系法操作簡單規(guī)范，提高了所制雜交種的純度;不用人工去雄，只需人工授粉，省時省工。如果蜜蜂傳粉問題完全解決，將徹底省去人工授粉環(huán)節(jié)，大幅度降低制種成本;選擇合適配套的不育系和恢復(fù)系，能夠進行大規(guī)模制種。因此，三系法制種是實現(xiàn)棉花雜種優(yōu)勢利用最為有效的途徑。河北省通過審定的第一個“三系”雜交種為“銀棉2號”，是邯鄲市農(nóng)業(yè)科學(xué)院和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所合作選育的高產(chǎn)、抗蟲、抗病三系雜交棉品種。
“銀棉2號”為我國第一個雙價轉(zhuǎn)基因抗蟲三系雜交棉，解決了棉花常規(guī)雜交制種中存在的用工大、成本高、耗時長、假“雜種”等問題。此后，河北省先后審定“邯雜98-1”[11]、“邯雜429”[12]、“邯雜301”[13]、“冀FRH3018”[14]等“三系”雜交棉品種。
1.3河北省培育的雜交棉品種主要性狀分析
1.3.1皮棉產(chǎn)量分析
河北省培育的第一個雜交棉品種“冀棉18(雜29)”的皮棉產(chǎn)量為1255kg/hm2，第二個審定品種“雜66F1”的皮棉產(chǎn)量為1278kg/hm2，產(chǎn)量均未超過1400kg/hm2。2003年后，通過審定的雜交棉品種逐漸增多，尤其是2005年以后，每年平均審定近4個品種。
河北省雜交棉品種皮棉產(chǎn)量2003年最高，主要因為2003年氣候條件適宜棉花生長，棉花產(chǎn)量普遍較高，因而審定的雜交棉品種皮棉產(chǎn)量較高，達到1950kg/hm2。由于苗期低溫及生育中后期低溫多雨天氣頻發(fā)，致使2006-2007年審定雜交棉品種的產(chǎn)量低于2005年審定品種[15]。2007年以后，河北省雜交棉品種的皮棉產(chǎn)量逐漸提高，并趨于穩(wěn)定，2008-2015年，皮棉產(chǎn)量維持在1500~1650kg/hm2，2016-2017年皮棉產(chǎn)量有所提高。
2河北省雜交棉育種中存在的問題
2.1種子純度難保證
雜交種的純度和真實性是制約雜交棉發(fā)展的重要因素。目前，河北省雜交棉基本是人工雜交制種，即人工去雄授粉制種。親本純度、制種環(huán)節(jié)、收購環(huán)節(jié)、加工環(huán)節(jié)等都可能影響到雜交棉種子的純度，即使制種單位監(jiān)管到位，如若制種田空間隔離不到位，也難以保證種子的純度[18]。另外，制種單位重視制種環(huán)節(jié)、忽視收購環(huán)節(jié)，允許農(nóng)戶自由收摘、晾曬的現(xiàn)象普遍存在;由于棉花雜交種子市場價格較高，用常規(guī)棉種冒充雜交棉種或用F2雜交種冒充F1雜交種現(xiàn)象也時有發(fā)生。
2.2重產(chǎn)量輕品質(zhì)
由于雜交棉育種本身特點，育成品種一般高產(chǎn)，品質(zhì)不好。由前文可知，河北省培育的雜交棉品種，皮棉產(chǎn)量普遍較高，但纖維品質(zhì)普遍為Ⅱ型和Ⅲ型，Ⅲ型較多，優(yōu)質(zhì)雜交棉品種較少。通過河北省審定的50個雜交棉品種中，在不考慮“冀棉18”的情況下，Ⅰ型品種沒有，Ⅱ型品種較少，只有14個，大部分是Ⅲ型品種，達到35個，占比71.4%。通過國家審定的雜交棉品種，也沒有Ⅰ型品種，Ⅱ型品種7個，占35%，Ⅲ型品種13個，占65%。
3河北省雜交棉的發(fā)展建議
3.1簡化制種方式
制種方式繁雜是制約雜交棉發(fā)展的一個重要因素，因此簡化制種方式，提高制種效率是實現(xiàn)利用棉花雜交種的一個關(guān)鍵[23]。馬維軍嘗試進行蜜蜂傳粉三系制種(網(wǎng)室棉花)研究，但進展不大，未能進行大面積推廣[19]。宇文鋼發(fā)明“光溫敏核不育系雜交制種技術(shù)”，這種方法顯著降低雜交制種成本，提高制種效率[20-21]。化學(xué)殺雄可以省去人工去雄，節(jié)省制種用工，何六奇等[24]、華興鼐[25]、張傳忍等[26]、張學(xué)賢[27]開展了相關(guān)研究，但效果不佳，未能解決大面積使用藥劑時殺雄效果不穩(wěn)定和用藥量難掌握的問題。
另外，研制更加簡便適合的去雄、花粉采集及授粉器械也是快速有效提高制種效率的方法。高優(yōu)勢三系雜交棉的育成，不僅可以確保種子質(zhì)量，避免“假雜種”，而且可以減少用人工數(shù)量，降低制種成本，有效緩解雜交棉制種用人工需求和勞動力短缺的矛盾[28]。據(jù)陳全求等[29]研究發(fā)現(xiàn)，三系雜交種制種的效益是人工制種的3倍。根據(jù)河北省的實際情況，要加大“三系”雜交棉育種，在優(yōu)化育種方法的同時，利用現(xiàn)代生物技術(shù)與常規(guī)育種方法結(jié)合，創(chuàng)造新型“不育系”和“恢復(fù)系”，不斷推出強優(yōu)勢的三系雜交組合，爭取進行商業(yè)化生產(chǎn)[30]。
參考文獻
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[3]張香云，崔瑞敏，付會期.棉花雜交種冀棉18號的選育及其應(yīng)用.北京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，1993，19(增刊)：100-103.
[4]王遠，張銳，祖茂堂，等.雙價轉(zhuǎn)基因抗蟲三系雜交棉銀棉2號.中國棉花，2005，32(9)：20.
[5]杜雄明，劉國強.中國棉花品種志(1978-2007).北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2009.
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