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棉花的生物学特性与品种改良

花匠小妙招
2024-11-12 12:49

中国棉花

棉花的生物学特性与品种改良2005,32(1)∶1719

棉花的生物学特性与品种改良

汪若海

(农业部棉花遗传改良重点实验室,中国农业科学院棉花研究所,河南安阳455004)

收稿

日期:

2004208203;本文经承泓良研究员及祝水金教授提出宝贵意见。致谢。近百年来,尤其是新中国成立以来棉花育种取

得很大成绩,但棉花与主要大田作物如水稻、玉

米、小麦等相比,其育种水平与成就无论在国内或

国外都相对落后,滞后于国民经济建设与市场发展

的需求。如果我们对棉花的生物学特性作些了解,掌握其育种的特点、要点与难点,便可以明白棉花

育种滞后的原因,更为有效地进行品种

改良。

1棉花纤维、种子的发育与品种改良

1.1棉纤维人工选择与自然选择方向相反

棉花是唯一由种子生产纤维的农作物,也是其

最基本最突出最重要的特性。棉纤维是由胚珠表皮

细胞发育形成。由于它是种子的衍生物,作为育种

主要目的物难度就大。棉纤维作为棉子上的附着

物,并非棉花自身生存和种的繁衍所必需。栽培棉

的纤维主要是人工选择的结果,并按人们要求的方

向演化,即要求纤维多、衣分高,而且还要长、强、

细。野生棉的种子无纤维或少纤维、短纤维,在自然

选择作用下,亦向着无纤维或少纤维、短纤维、低衣

分方向发展。因此,棉花纤维作为育种目标存在着

人工选择与自然选择的矛盾,增加了育种

难度。

1.2棉花种子繁殖系数低,繁殖加工环节多,易混杂

棉子不如稻、麦、玉米等禾谷类作物种子易出苗,亦不及大豆、油菜等双子叶植物种子出苗快。这

是由于棉子壳坚硬吸水慢,以及种仁中的棉酚不利

发芽所造成。所以,棉花对播种的环境要求严格,稍

有不慎造成缺苗断垅,甚至毁种。这也是棉花育种

试验和良种繁育常见的困扰。

棉花由于出苗难,播种量较大,每公顷4560

,每公顷产种量约10501200

,繁殖系数为20

25左右。采取育苗移栽系数可达5070。但比

稻、麦、玉米等为低,这也一定程度限制了棉花品种

的顺利育成和快速推广。

棉花种子的获得必须剥离纤维,即轧花。在轧

花过程中容易造成机械混杂,这正是棉花良种发生

混杂退化的重要原因之一。棉花种子外被短绒。从现代种子产业要求看,短绒的存在对确保棉花种子质量十分不利。为了提高棉子播种品质,务求设法脱除短绒。

1.3利用转基因棉花的纤维,不存在食用安全问题

棉花纤维完全用于衣着及装饰、工业等用途,

从这个意义上讲,不存在食用安全问题。因而,运用

生物技术进行转基因棉花新品种的培育并推广利用,从安全性考虑显然比粮食作物更居有利地位。

目前,全世界转基因棉花面积居世界转基因作物总

面积的第三位,在我国则居首位。据此,可以充分放

手从事转外源基因棉花品种培育并大力推广。

2棉花生育特性与品种改良

2.1棉花原产高温、干旱、短日照的热带和亚热带,是多年木本植物

棉花对热量要求较高。据此,在选育品种和确

定种植区划中必须重视品种对温度、热量和生长期

的要求。

棉花较耐旱。顺应其特点,培育耐旱(盐碱)品

种和在干旱区域(有灌溉条件)植棉,往往容易

成功。

尽管现在许多棉花品种对光照反应不敏感,但由低纬度向高纬度引种常出现生育延长、成熟延迟

的现象,而一些野生棉在高纬度区域不能开花结

实,只能在低纬度区域如海南岛能获得种子,这仍是反映了棉花短日照的特性。棉花祖先是木本植物,至今仍是大株作物。由此,各育种试验系圃对土地面积要求较大。如在杂交育种中,为获得具有双亲或多亲优良性状而能稳定遗传的理想个体,一个组合的杂种二代(或复式杂交的一代)一般要求20006000个体。这样,小麦、水稻只需2060m2,而棉花需要300900m2,这在棉花育种实践中常难做到。设想1公顷地可种小麦F2组合150450个,而棉花只能1530个,选择范围与机率大为减小,这也是棉花育种的难点之一。71