棉花自花和異花授粉類型的初步篩選

棉花自花和異花授粉類型的初步篩選

近年來(lái)，隨著不同品種的廣泛應(yīng)用，許多植物的產(chǎn)量有了一個(gè)突破。由于棉花制種問(wèn)題尚未徹底解決,限制了進(jìn)一步發(fā)展。為突破這一技術(shù)關(guān)鍵,國(guó)內(nèi)外開展了三系研究,并對(duì)昆蟲傳粉問(wèn)題作了探討。據(jù)袁鈞等報(bào)導(dǎo),在運(yùn)城治蟲4～7次背景下,質(zhì)核不育材料的異交成鈴率達(dá)60%以上。這一參數(shù)雖為三系利用展現(xiàn)了良好前景,卻對(duì)常規(guī)品種保純提出質(zhì)疑。為了探索其中奧秘,促進(jìn)育種發(fā)展,進(jìn)行了兩類材料成鈴及授粉機(jī)理的研究。1田間配合試驗(yàn)1997年在山西棉花所(下稱所內(nèi))育種試驗(yàn)田,進(jìn)行了質(zhì)核不育系的成鈴考察。試材利用了26個(gè)陸地棉質(zhì)核不育系。田間種植,單行區(qū),順序排列,不設(shè)重復(fù),行長(zhǎng)6.67m,行距0.53m。生育期間治蟲6次,其它管理同一般大田。收花前,以全行為樣本,考察單株鈴數(shù)和果節(jié)數(shù),測(cè)算異交成鈴率。1998年安排了兩項(xiàng)試驗(yàn)。一是柱頭接受花粉能力的檢測(cè),在所內(nèi)育種試驗(yàn)田進(jìn)行。試材選用了常規(guī)品種晉棉19。設(shè)置了一次去雄分期授粉的5個(gè)處理。具體作法是,清晨開花前去雄,分別于當(dāng)天上午、下午,次日上午、下午和后天上午授以當(dāng)天開放的新花粉。花朵去雄后,隨即用蠟管隔離;授粉后,即刻套管并掛牌標(biāo)記,每個(gè)處理掛花10朵。授粉后15天,統(tǒng)計(jì)成鈴數(shù),并觀察棉鈴發(fā)育情況。二是回交轉(zhuǎn)育試驗(yàn),在所內(nèi)網(wǎng)室進(jìn)行。試材利用了20個(gè)質(zhì)核不育系及其相應(yīng)的17個(gè)保持系。田間設(shè)計(jì),單行區(qū),相鄰種植,順序排列。行長(zhǎng)3m,行距0.5m;生育期間治蟲3次,澆水2次,其它管理同一般大田。收花前,以全行為樣本,考察單株鈴數(shù)和果節(jié)數(shù),測(cè)算自然成鈴率。1999年安排了三項(xiàng)試驗(yàn)。一是隔離制種探索,在所內(nèi)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行。試材選用了保持材料(MB)晉棉19號(hào)和質(zhì)核不育材料(MA)陸海型衍生后代。試驗(yàn)單行區(qū),不設(shè)重復(fù),行長(zhǎng)5m,行距0.7m,隔離范圍200m以上。生育期間治蟲5次,澆水兩次,其它管理同一般大田。收花前,以全行為樣本,考察單株鈴數(shù)和果節(jié)數(shù),測(cè)算自然成鈴率。二是模擬昆蟲傳粉試驗(yàn),在所內(nèi)育種試驗(yàn)田進(jìn)行。試材選用了雞腳紅葉棉(父本)和晉棉19(母本)。試驗(yàn)父母本分別為2行和6行區(qū)。行長(zhǎng)6.67m,行距0.6m。設(shè)置7∶30、9∶00、11∶00、13∶00、15∶00、17∶00不去雄授粉的6個(gè)處理。具體作法是,于雙親盛花期雜交,選當(dāng)日開放花朵,把父本整花取下,直接將花藥向母本柱頭上涂抹,隨后掛牌標(biāo)記處理時(shí)間。每行1個(gè)處理,雜交20朵。吐絮后,按授粉分收雜交鈴,并軋花保存。2000年將6個(gè)處理的種子分別種于大田,單行區(qū),順序排列,不設(shè)重復(fù)。出苗后,結(jié)合疏、定苗分別統(tǒng)計(jì)每個(gè)處理的紅、綠苗數(shù),并測(cè)算其所占百分率。三是回交轉(zhuǎn)育試驗(yàn),于當(dāng)年10月在海南崖城野生棉種植園進(jìn)行。試材利用了28個(gè)質(zhì)核不育系及相應(yīng)的26個(gè)保持系。試驗(yàn)單行區(qū),順序排列,相鄰種植。行長(zhǎng)7m,行距0.7m。生育期間治蟲6次,澆水3次,其它管理同一般大田。2000年3月對(duì)兩系作自然成鈴調(diào)查,以全行為樣本,考察單株鈴數(shù)和果節(jié)數(shù),并測(cè)算自然成鈴率。2結(jié)果與分析2.1異交成鈴試驗(yàn)表1列出了質(zhì)核不育系在運(yùn)城大田開放授粉條件下的異交成鈴結(jié)果。從表1中看出,1997和1999年的異交成鈴率分別為44.62%和43.2%。在該項(xiàng)試驗(yàn)中,盡管兩年的試材類型和自然條件差別較大,但所得結(jié)果卻非常接近。由此表明,在該地區(qū)的昆蟲活動(dòng)頻率較高且穩(wěn)定,便于三系制種供雜優(yōu)利用。2.2不同生態(tài)條件下的自然成鈴率從表2可知,在運(yùn)城大田、網(wǎng)室和海南冬繁條件下,保持材料(MB)在三類條件下的自然成鈴率分別為46.5%、41.2%和55.8%。其生態(tài)表現(xiàn)較穩(wěn)定一致,充分顯示了其自花授粉的遺傳本質(zhì)。質(zhì)核不育材料(MA)在三類生態(tài)條件下的自然成鈴率分別為43.2%、0和2.04%,其間隨生態(tài)條件變化而差異懸殊。表明,自然成鈴?fù)耆蕾囉诶ハx的傳粉作用,顯示出異交類群的特色。2.3成鈴多,大正常從表3中看出,開花當(dāng)天柱頭接受花粉能力最強(qiáng),不僅成鈴多,且鈴大正常;推遲授粉,兩日內(nèi)雖可成鈴,但明顯減少,且發(fā)育畸形,但對(duì)異交類群來(lái)說(shuō),尚可充分利用。2.4不同直徑授粉比例表4列出了人工模擬昆蟲傳粉的異交成鈴結(jié)果。在6個(gè)處理中,紅葉苗比率以7∶30授粉最高,達(dá)72.7%;以后遞次減少,其中以13∶00下降最快,僅7%,17∶00為0。表明,由昆蟲傳粉導(dǎo)致的異交效應(yīng),隨時(shí)間推移而逐漸減小,到17∶00即傳粉無(wú)效。3授粉對(duì)傳粉過(guò)程的影響(1)自花授粉和天然異交是兩種截然不同的授粉方式,適用于不同的作物或類群。多年實(shí)踐證明,棉花是常異交作物,異交程度雖因地區(qū)環(huán)境和昆蟲多少而發(fā)生變化,但在各類條件下,依靠自花授粉,始終保持了穩(wěn)定的自然成鈴率;質(zhì)核不育材料是由一般棉種突變形成的特殊類群。由本項(xiàng)研究看出,在海南冬繁和網(wǎng)室條件下,自然成鈴率幾乎為0。可見,其后代繁衍完全依賴于天然異交。因此,其生殖方式和利用途徑與常規(guī)棉種不同,應(yīng)歸于異花授粉類群。(2)一般來(lái)說(shuō),常規(guī)品種的天然異交率雖有時(shí)較高,但仍以自花授粉為主,由本項(xiàng)研究看出,在模擬昆蟲傳粉情況下,紅葉苗比率,隨授粉時(shí)間推移而逐漸降低,17∶00授粉為0,意味著此后異交無(wú)效。由此表明,傳粉形成的異交效果,除昆蟲數(shù)量外,更與傳粉時(shí)間及品種自交進(jìn)程息息相關(guān),傳粉時(shí)間早,自交進(jìn)程慢,則異交效果好,反之,則異交效果差。據(jù)報(bào)導(dǎo),昆蟲活動(dòng)高峰一般出現(xiàn)在9∶00以后,這時(shí),由于品種已部分完成自交,且傳粉同時(shí)也促進(jìn)了自花授粉,以及自身花粉量大,自交進(jìn)程快等優(yōu)勢(shì),都有利于常規(guī)品種自交機(jī)制的實(shí)現(xiàn),從而使品種保純獲得了基本保證。(3)質(zhì)核不育材料的自然成鈴,完全依靠天然異交,因此,受精(授粉)過(guò)程,不存在選擇作用。因此,配子受精有待于昆蟲傳粉的出現(xiàn),致使這一