陆地棉品种(系)资源株型性状与皮棉产量的关系

付远志，李鹏云，王浩丽，王清连，李成奇

(现代生物育种河南省协同创新中心/河南科技学院棉花研究所，河南 新乡 453003)

陆地棉品种(系)资源株型性状与皮棉产量的关系

付远志，李鹏云，王浩丽，王清连，李成奇*

(现代生物育种河南省协同创新中心/河南科技学院棉花研究所，河南 新乡 453003)

以我国近年来育成或引进的172份陆地棉骨干品种(系)为材料，对2年棉花株高、主茎长度、主茎节间长度、总果枝数、有效果枝数、果枝长度、果枝节间长度和果枝夹角等8个株型性状与皮棉产量进行了变异、相关、通径和回归分析。结果表明，棉花株型性状和皮棉产量的变异年度间差别不大；除主茎节间长度与皮棉产量呈不显著负相关，其它株型性状均与皮棉产量呈不显著或显著正相关；2年除株高和主茎长度对皮棉产量的直接贡献方向相反，其它株型性状对皮棉产量的直接贡献均方向一致；对皮棉产量直接贡献最大的性状是有效果枝数，其次是果枝节间长度；回归与相关、通径结果吻合，表明可以通过提高有效果枝数和果枝节间长度，降低总果枝数或果枝长度促进皮棉产量。研究结果为棉花株型育种的性状选择提供了理论参考。

株型性状；皮棉产量；变异；相关；通径；回归

棉花株型与产量关系密切，合理的株型可以改良群体的透光性，提高光合效率，增加棉花产量[1-3]。通过合理密植、植物激素调控等栽培措施改良棉花群体结构，可达到增产目的[4-6]。棉花株型育种是通过选择合适的亲本杂交，后代株型性状选择，最终培育高产棉花品种。当前，棉花株型育种越来越引起育种家的重视。泗棉3号是我国20世纪90年代以来长江流域育成的推广面积最大的棉花品种,其选育的关键技术是,注重理想株型的塑造,协调综合丰产性[7]。近年来关于棉花株型性状对皮棉产量的影响已有较多报道，但多侧重于栽培技术与管理措施方面[8-11]，对种质或育种群体进行株型与皮棉产量间关系的研究不是很多。田志刚等[12]、汤飞宇等[13-14]、Tang等[15]、Rauf等[16]和任颐等[17]以棉花参加区域试验品系或少数地方品种为材料，对株型性状与皮棉产量进行了相关、通径或灰色关联等分析。这些研究均是基于少数材料(品种或品系)研究性状间的关系，育种应用价值不大。为进一步阐明棉花株型性状与皮棉产量的关系，本研究以我国近年来育成或引进的172份陆地棉骨干品种(系)为材料，利用变异、相关、通径和回归等方法对棉花株型性状与皮棉产量的关系进行了系统分析，为棉花株型育种的性状选择提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试的172份陆地棉品种(系)中，64份来自黄河流域棉区，25份来自长江流域棉区，55份来自西北内陆棉区，18份来自北部特早熟棉区，10份为国外引进品种(具体材料未显示)。所有材料均经过多代自交。

1.2 田间种植与性状考察

分别于2012、2013年将172份材料种植在河南科技学院棉花育种试验田，完全随机区组设计，单行区，3次重复。每行14～16株，行长5 m，行距1 m，大田常规管理。对2年所有材料，在棉花生长后期分别考查株高、主茎长度、主茎节间长度、总果枝数、有效果枝数、果枝长度、果枝节间长度和果枝夹角等8个株型性状。其中，果枝长度、果枝节间长度和果枝夹角是在得到总果枝数的基础上，调查植株中间2个果枝，取其平均值。棉花收获后考种获得单株皮棉产量(为便于描述，以下简称皮棉产量)。将各材料3次重复的平均值作为该材料当年性状的表型值，最终获得2012和2013年的株型性状和皮棉产量表型值。

1.3 数据处理

利用Excel 2007进行数据的基本统计；利用SPSS 19.0软件进行性状的变异、相关、通径和回归分析。

2 结果与分析

2.1 2年株型性状与皮棉产量的变异分析

由表1得出，2年各株型性状与皮棉产量变幅均较大，显示了材料间较高的遗传多样性。2年各性状的变异程度及变异趋势基本一致。2012年各性状的变异系数由大到小依次为皮棉产量、果枝长度、有效果枝数、果枝节间长度、主茎长度、株高、主茎节间长度、总果枝数和果枝夹角；2013年各性状的变异系数由大到小依次为皮棉产量、果枝长度、有效果枝数、果枝节间长度、主茎节间长度、主茎长度、株高、总果枝数和果枝夹角。

2.2 2年株型性状与皮棉产量的相关分析

由2年株型性状间的相关分析(表2)得出，2年各株型性状间的相关基本一致。2年株高、主茎长度、主茎节间长度和有效果枝数分别与其他7个株型性状呈一致的或正或负相关关系，仅存在显著与不显著区别。总果枝数与果枝长度和果枝节间长度，果枝节间长度与果枝夹角2年相关不一致，2012年均呈正相关，2013年均呈负相关。由各株型性状与皮棉产量间的相关分析得出，2年各株型性状与皮棉产量间的相关差别不大。除主茎节间长度与皮棉产量间2年均呈不显著负相关，其他各株型性状与皮棉产量间均呈不显著或显著正相关。

表1 2年株型性状与皮棉产量的变异分析

表2 2年株型性状与皮棉产量的相关分析

注：上三角和下三角分别为2012和2013年各性状间的相关系数；* 和**分别表示在0.05和0.01水平上显著。 Note: The data are correlation coefficients among all traits in 2012 above the diagonal and in 2013 under the diagonal; *, ** indicate significance at 0.05 and 0.01 levels, respectively.

2.3 2年株型性状对皮棉产量的通径分析

相关分析只反映了性状间的相互关系，并不能准确说明各性状对某一特定性状的贡献大小。通径分析可将性状间的相关系数分解为直接通径系数和间接通径系数，从而反映某一自变量对因变量的直接贡献和间接贡献[18]。为此，进一步对棉花株型性状与皮棉产量进行了通径分析。由表3得出，株高对皮棉产量的直接贡献2012年为负值、2013年为正值，可通过主茎长度或果枝节间长度对皮棉产量起较大间接贡献。主茎长度对皮棉产量的直接贡献2012年为正值、2013年为负值，可通过有效果枝数或株高对皮棉产量起较大间接贡献。主茎节间长度两年对皮棉产量的直接贡献均为负值，可通过主茎长度或株高对皮棉产量起较大间接贡献。总果枝数2个年份对皮棉产量的直接贡献均为负值，可通过有效果枝数对皮棉产量起较大间接贡献。有效果枝数2年对皮棉产量的直接贡献均为正值，可通过主茎长度或果枝节间长度对皮棉产量起较大间接贡献。果枝长度2年对皮棉产量的直接贡献均为负值，可通过有效果枝数或果枝节间长度对皮棉产量起较大间接贡献。果枝节间长度2年对皮棉产量的直接贡献均为正值，可通过有效果枝数对皮棉产量起较大间接贡献。果枝夹角2年对皮棉产量的直接贡献均为正值，可通过有效果枝数或主茎节间长度对皮棉产量起较大间接贡献。

2.4 2年株型性状对皮棉产量的回归分析

由于影响棉花皮棉产量的性状很多，这些性状很可能存在多重共线性。为避免发生多重共线性现象，采用多元逐步回归对早熟性状与皮棉产量进行了回归分析(表4)。由回归方程得出，2012年总果枝数(X4)、有效果枝数(X5)和果枝节间长度(X7)对皮棉产量有极显著影响，其中有效果枝数和果枝节间长度为正向，总果枝数为负向；2013年有效果枝数(X5)、果枝长度(X6)和果枝节间长度(X7)对皮棉产量有极显著影响，其中有效果枝数和果枝节间长度为正向，果枝长度为负向。结果与相关、通径分析吻合。

3 讨论与结论

作物株型多属于数量性状，受基因型和环境共同控制。株型又与其它性状如产量、品质、抗性等存在相关关系，在水稻、小麦、玉米等禾谷类作物上已有较多报道[19-22]。了解性状间的相关关系，有助于对性状选择提供科学决策。变异分析得出，2012年各性状的变异系数由高到低依次为皮棉产量、果枝长度、有效果枝数、果枝节间长度、主茎长度、主茎节间长度、总果枝数和果枝夹角，2013年除主茎节间长度的变异系数排序中有所提高，其余性状的排序没有改变，说明棉花株型性状和皮棉产量的变异年度间差别不大。性状的变异程度反映了其受基因型和环境的影响程度，变异程度大的性状应在较大的后代群体中进行选择，反之亦然。相关分析表明，2年各株型性状与皮棉产量的相关基本一致，其中，株高和总果枝数均与皮棉产量呈不显著或显著正相关，与多数学者结论一致[2, 13, 16, 23]；有效果枝数和果枝节间长度均与皮棉产量呈极显著正相关，说明它们与皮棉产量关系非常密切，通过增加有效果枝数和果枝节间长度可提高皮棉产量。

表3 2年株型性状对皮棉产量的通径分析

注：X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、Y分别为株高、主茎长度、主茎节间长度、总果枝数、有效果枝数、果枝长度、果枝节间长度、果枝夹角、皮棉产量；a)和b)分别表示2012和2013年。 Note:X1,X2,X3,X4,X5,X6,X7,X8,Yrepresent plant height, stem length, stem internode length, total fruit branches, effective fruit branches, fruit branch length, fruit branch internode length, fruit branch angle and lint yield per plant, respectively; a) and b) represent 2012 and 2013,respectively.

表4 2年株型性状对皮棉产量的回归分析

通径分析表明，2年除株高和主茎长度对皮棉产量的直接贡献年度间方向相反，其它株型性状对皮棉产量的直接贡献均方向一致(均或正或负)。2年对皮棉产量的直接贡献最大的性状均为有效果枝数，其次为果枝节间长度；主茎节间长度对皮棉产量的直接贡献均为负值，但可通过主茎长度或株高使皮棉产量有较大提升，这与汤飞宇等[13]的报道一致。2年总果枝数对皮棉产量的直接贡献均为负值，果枝夹角对皮棉产量的直接贡献均为正值，这与前人的一些结果不一致[2]，可能与各自采用的试验材料有关。本研究选用来自我国各大棉区及国外引进的172份陆地棉骨干品种(系)进行分析，材料的遗传背景丰富，结果具有较高的可信度。回归与相关、通径分析结果吻合，表明可以通过提高有效果枝数和果枝节间长度，降低总果枝数或果枝长度促进皮棉产量。百棉1号是本试验中皮棉产量最高的品种(2年平均46.97 g)，其株型表现为株高适中(2年平均113.39 cM)，茎杆粗壮抗倒伏，果枝上举，株型清秀，通风透光好，有效果枝数多(2年平均12.94 cM)[24]。因此，棉花株型育种尤其要重视有效果枝数的选择。本研究中提高果枝节间长度和降低果枝长度促进皮棉产量是不矛盾的。郝良光[25]的研究表明，棉株外围铃脱落远远高于内围铃。因此，提高果枝节间长度、减少易脱落的外围果枝长度，可以降低田间遮阴率，提高养分利用率，达到增产目的。近年来，随着分子生物学的迅速发展，利用分子标记鉴定棉花株型性状QTL已有较多报道[26-31]，如王新坤[27]等以陆地棉遗传标准系TM-1和经60Coγ射线照射获得的矮秆突变体Ari1327为材料，利用SSR分子标记和F2群体鉴定到4个株高 QTL，可解释的联合表型贡献率达 74.53 %。这些研究使在分子水平上剖析株型与产量间的关系成为可能，结合常规选择，最终实现棉花株型育种的重大突破。

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(责任编辑 李山云)

Relationship of Plant Architecture Traits and Lint Yield of Upland Cotton Variety (Line) Resources

FU Yuan-zhi, LI Peng-yun,WANG Hao-li,WANG Qing-lian, LI Cheng-qi*

(Collaborative Innovation Center of Modern Biological Breeding, Henan Province / Cotton Research Institute, Henan Institute of Science and Technology, Henan Xinxiang 453003, China)

A total of 172 backboneG.hirsutumvarieties (lines) bred or introduced in recent years in our country were selected as experimental materials, and the variation, correlation, path and regression analyses for eight cotton plant architecture traits(plant height, stem length, stem internode length, total fruit branches, effective fruit branches, fruit branch length, fruit branch internode length and fruit branch angle with lint yield in two-year data were made. The results showed that there were a little difference of the cotton plant architecture traits and lint yield between different years; Except the correlation of stem internode length with lint yield was not significantly negative, the other plant architecture traits with lint yield were not significant or significant positive correlation; In two years, except the direct contributions of plant height and stem length to lint yield were both in opposite direction, the direct contributions of the other architecture traits to lint yields were all in same direction; The trait of the biggest direct contribution to lint yield was effective fruit branches, followed by fruit branch internode length; The result of regression analysis was consistent with the correlation and the path coefficient, indicating that the lint yield by increasing effective fruit branches and fruit branch internode length or reducing fruit branches and fruit branch length could be promoted. The results would provide some theory references for the traits selecting in cotton plant architecture breeding.

Plant architecture traits; Lint yield; Variation; Correlation; Path; Regression

1001-4829(2016)09-2063-05

10.16213/j.cnki.scjas.2016.09.010

2015-09-20

河南省科学技术研究重点项目(14A210006)；河南省高校青年骨干教师资助计划(2013GGJS-136)；河南科技学院大学生创新实验项目(201102)

付远志(1978-)，女，河南睢县人，讲师，从事棉花数量遗传研究，E-mail : fuyuanzhi@hist.edu.cn，*为通讯作者。

S562

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