棉花育种技术及发展的研究

      棉花是主要的经济作物，在我国国民经济中占有重要地位。新疆自然条件适合棉花的生长，是我国主要的优质原棉生产基地，植棉业也是该区的支柱型产业[1]。而且新疆地处欧亚大陆中心，属于典型的大陆性气候，区内海拔高差相差大，拥有许多独特的生物资源，为育种工作者提供了众多可利用的资源[2]。但随着农作物生产品种向优质、高产、专用化方向发展，现有的品种和育种技术都无法满足市场的需求，这就要求育种工作者培育出更多高产优质的品种。
　　1 当前新疆棉花的现状
　　1.1 生产现状
　　新疆是我国最大的商品棉生产基地，目前总产量已占到全国的40%。植棉面积、皮棉单产及总产、调出量连续16年位居全国首位。据统计，新疆植棉产值占种植业总产值的65%～70%，农民纯收入中的35% 来自棉花，由此可见，新疆棉花在满足企业对国内原棉的需求、增加棉农收入、稳定经济等方面均发挥着重大的作用[4]。
　　1.2 当前品种现状
　　新疆是我国的棉花主产区，在长期的育种选择过程中根据气候特点形成了南北疆割据的趋势，南疆主要以中晚熟品种为主，北疆主要以早熟品种为主。新疆棉区中绒型品种占72.5%（ 绒长29～31mm， 纺21～40支纱）；中长绒型品种占20%（ 绒长>31mm，纺60～80支纱）；低酚和杂交棉占7.5%（绒长29～31mm，纺21～40支纱）。以中绒型为主的多类型品种格局符合新疆棉花发展的整体战略。
　　2 目前新疆棉花育种存在的主要问题
　　2.1 遗传基础狭窄
　　从系谱分析看，新陆早系列品种的亲本主要集中在中棉所系列，少数来自岱字棉、乌干达棉、塔什干棉和自身中间材料，遗传基础比较狭窄，在创造综合性状高的品种上很难有大的突破。
　　2.2 育种方法单一
　　从育种途径看，主要是单交和简单的复交，后经系统选育而成，没有远缘杂交、航天诱变育种和转基因育种。
　　2.3 水资源短缺
　　干旱区缺水影响棉花的正常生长发育。
　　3 新疆棉花品种的选育重点和目标
　　丰产一直以来都是育种工作者的首要任务，在这个前提下要兼顾品质（纤维长度、强弱）、抗性（抗病性、耐盐碱性、耐旱性）等特性。
　　4 主要育种技术
　　4.1 引进品种
　　目前我区种植品种的亲本来源于美棉和前苏联品种，遗传基础较窄，应充分挖掘海岛棉和野生棉（ 包括半野生棉） 资源[3]。南疆推广种植的新陆早13号和新陆早15号，其亲本之一是海岛棉，杂交后代用陆地棉回交数代定向选育而成。(www.nczfj.com)新疆棉花品种具有多、乱、杂的特点，引种不慎，更会加剧这种状况。
　　4.2 系统选育
　　这是20世纪60年代的主要选育技术，以前苏联品种为基础。系统选育出许多棉花品种在棉区推广，目前此技术仍在使用。但是随着市场的发展，此技术也遇到瓶颈，已经不能满足于现在发展的需要。
　　4.3 杂交育种
　　这是70年代后的主要技术之一。棉花杂交种是异源四倍体，二代分离并不严重，另外，棉花收获期长，株型和熟性分离对产量构成直接影响，棉花的杂种二代仍具有一定的杂种优势，一般比对照增产8%～10%，所以在新疆推广杂交种二代是切实可行的，只要我们在亲本的选配上注意双亲的品质一致性，杂种二代仍能保持较好的品质。杂交品种能将父母亲本的优势集于一体，在F1代明显表现出产量提高、品质优化等特点。杂交方式从单交向多交和复合杂交发展，育成品种逐渐增多。新疆杂交棉的发展相对滞后，新疆兵团从20 世纪80 年代开始杂交棉品种选育工作，目前有3个自育的杂交棉品种：新陆早14 号（ 陆×陆）、新陆中24 号（ 陆×海）、新彩9 号（ 陆×海、棕色）。
　　4.4 转基因育种
　　主要以棉花为研究对象，将有目的性状基因提取，利用花粉管通道法将其导入受体中，采用卡那霉素和病圃检测相结合，室内PCR 检测，开展棉花优质、抗逆转基因新品种（ 系） 的选育工作，以期选育一批转基因新品种（系），获得一批综合农艺性状优异的棉花转基因新材料。
　　常用的有2种方法：一种是分离棉纤维发育相关基因及调控元件，导入棉花，以改良纤维分离和鉴定与棉纤维发育相关的基因，可以为利用基因工程改良棉纤维的品质提供目的基因。但是基因的表达很复杂，存在诸多弊端，如转导方法单一、基因转导目标不明确、受体选择不科学、受到很多条件的限制等。研究表明，在棉纤维中表达的基因主要受发育的调控，即棉纤维在发育的不同阶段受不同基因的控制，根据其基因的表达特征，现已弄清了不少在纤维发育的不同阶段特异表达的启动子。另一种是从其他生物中选择有潜力的基因，将其导入棉花，以提高纤维品质。聚羟基丁酸（ PHB） 是一种天然的可降解的脂肪族热塑聚酯，许多细菌能产生这种物质，由于可天然降解，因此不会造成污染。在新疆，很少利用基因工程技术育种，但是也有一些进展，如转基因棉花目前已经成为我国惟一被获准商品化生产的转基因作物；新疆第一个转基因棉花品种新陆棉1号已经育成，并通过了转基因安全评价；孙国清和李雪源利用改进的花粉管通道法将Bt基因导入棉花，获得了18 个分离后代，并对其后代进行生物学鉴定和选择；新疆农业大学在棉花组织培养方面开展了新疆2个陆地棉品种胚状体发生及植株再生研究，建立了2 个品种的胚状体发生高效再生体系，还以棉花幼胚作为外源基因转化的受体，用基因枪法将8-1、3-葡聚糖酶及几丁质酶双价基因导入棉花，获得了抗性植株。转基因产品将成为解决温饱的有效手段，预计到2020年，全世界至少有7300×104人食用转基因产品，在利用基因工程技术方面还有待深入研究。
　　5 展望
　　5.1 采用多种技术相结合的方法
　　要提高产量和品质，光凭传统的育种方法以及杂交育种和转基因育种是远不够的，要着重将常规育种技术与分子生物标记、航天诱变育种等技术相结合的进行育种，利用经验选择和研究遗传规律，采用标记辅助育种技术，可提高选择的效果。
　　5.2 改进杂交育种技术途径，创建目标性状
　　采用随机互交法、修饰回交法、分裂交配、轮回选择等杂交育种技术途径进行育种，可收到一定效果。
　　参考文献
　　[1]田笑明，李保成.新疆棉区棉花育种现状及发展方向[J].中国棉花，2001， 28（5）：2-4.
　　[2]王清和，何建军，杨治明等. 新疆北疆棉区棉花育种方向初探[J].国棉花，2003，30（8）：15-16.
　　[3]杨树载.棉花远缘杂交育种的展望·中国棉花学会论文集[R].安阳：中国棉杂志社， 1986.
　　[4]崔建平.新疆棉花生产现状及持续发展建议[J].新疆农业科学， 2008，45（S1）： 46-48.
　　[5]新疆棉花品种资源志[R].农科院经作所资料室，1986.
　　[6]喻树迅.21世纪初新疆棉区的育种方向[J].中国棉花，1999， 26（2）：2-3.
　　[7]郭香墨，刘正德.我国面向21世纪棉花纤维品质改良对策.棉花学报，1999，11（6）：321-325
　　[8]朱绍琳.棉花高产育种[J].中国棉花，1994，21（4）：11-13.
　　[9]买买提，莫明，李雪源，孙国清等.新疆棉花自育品种[J].
　　[10]杜雄明，刘国强.论我国棉花育种的基础种质[J] .植物遗传资源学报，2004， （1）：69-74.