西北内陆早熟陆地棉品种的综合评价及育种演化

【目的】综合评价近30年西北内陆棉区审定的早熟陆地棉品种,阐述该区域育成品种主要性状的育种演变规律,为西北内陆棉花新品种选育和主栽品种推荐提供参考依据。【方法】2020年和2021年分别在甘肃敦煌和新疆石河子对110个1988-2021年西北内陆棉区审定的早熟陆地棉品种与早熟、产量、纤维品质和株型相关的12个主要性状的表型进行鉴定;利用聚类分析、相关性分析和主成分分析等方法,对品种表型特征进行综合评分,筛选优良品种,并对其主要性状进行育种演化分析。【结果】110个早熟陆地棉参试品种的12个主要性状表型值分布范围较大,变异系数由大到小依次为:果枝长度>单株结铃数>吐絮率>单铃重>马克隆值>纤维强度>衣分>纤维长度>开花时间>果枝夹角>伸长率>整齐度。通过聚类分析将110个早熟陆地棉品种分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ4个类群,它们分别为优良纤维品质、早熟、松散株型和高产的品种类群。相关性分析表明,早熟性与产量和纤维品质相关性状均呈负相关,产量构成性状与纤维品质性状呈正相关,且多数性状之间达显著或极显著水平。利用主成分分析将12个主要性状简化为4个主成分,其累积贡献率达66.92%;并对110份早熟陆地棉品种进行综合评分,评分排名第一的品种为中棉113(0.67),该品种具有早熟、高产、纤维品质优良和株型相对松散等特征。进一步分析发现,甘肃审定品种的早熟性显著优于西北内陆和新疆审定品种,产量和纤维品质相关性状显著低于西北内陆和新疆审定品种。西北内陆早熟陆地棉品种在30多年的演化过程中,多数产量和纤维品质相关性状呈显著上升的变化趋势,株型向更为紧凑的趋势演变;早期育成品种的单株结铃数与单铃重、衣分、纤维长度和强度呈负相关,而近期育成品种单株结铃数与单铃重、衣分、纤维长度和强度呈正相关。【结论】西北内陆早熟陆地棉品种在育种改良过程中,与产量和纤维品质相关的主要性状指标分布广泛,逐年呈显著提升的演变趋势;近期育成品种已实现了单株结铃数与纤维长度和强度的协同提高。

基于GYT双标图对西北内陆棉区国审棉花品种的分类评价

西北内陆棉区是我国最重要的主产棉区,对该棉区历年国审棉花品种进行科学分类和综合评价有利于国审品种资源的合理利用和棉花生产效率的提升。本研究采用GYT双标图分析对2003—2019年期间西北内陆棉区37个国审棉花品种的产量与霜前花率、纤维长度、比强度、马克隆值、枯萎病指数和黄萎病指数等性状的组合水平进行了综合分析和品种分类评价。结果表明,西北内陆棉区37个国审棉花品种可划分为3个特征明显的品种类型。其中,I型品种包括新陆早13号、中棉所49、新陆早21号、巴13222、新46、天云0769、Z1112、新石K18、J206-5、新石K21、禾棉A9-9、创棉508、H33-1-4、金科20、新K28、创棉512和J8031等17个品种,是产量与其余性状组合协调最好的品种类型,在生产上推广应用价值最高。II型品种产量和纤维品质表现一般,抗病性差,在当前生产上应用价值有限。III型品种的抗枯萎病性表现最好,但在其余性状上表现略差,综合生产应用价值有限,也许可作为抗病亲本应用。同时,根据各品种的理想指数筛选出创棉512、J8031、新K28、H33-1-4、金科20、新陆早13号和创棉508等综合表现优良的品种,也鉴别出新陆棉1号、新陆早33号、创棉501号和新陆早51号等综合表现相对略差的品种。本研究采用的GYT双标图分析方法是基于“产量-性状”组合水平对品种进行综合评价和分类研究,产量-性状组合之间的相关关系更加简单,多数组合间表现显著正相关,更适用于品种的多性状直观选择和综合评价,通常比先前的GT双标图解释的变异比率高,双标图模型拟合度更好,结果更可靠。本研究采用GYT双标图分析方法对西北内陆棉区国审品种的分类研究揭示了该棉区国审棉花品种的分类特征和应用价值,为本区的国家棉花品种试验审定提供了借鉴,也为其他作物品种的类似研究提供了范例。

我国棉花大品种的历史沿革与发展趋势分析

以全国农业技术推广服务中心发布的历年棉花品种推广面积为依据,将年推广应用面积在主产棉区中列首位的品种,或最大年推广面积在33.3万hm2以上且列主产棉区前3位的品种定义为大品种,分析大品种的累计推广面积、单年最大推广面积、列前3名的年限及推广面积占比的变化趋势。近40年来,黄河流域棉区有16个、长江流域棉区有15个和西北内陆棉区有14个棉花大品种,其中鲁棉研15号为黄河流域和长江流域棉区共同的大品种。分析发现我国棉花生产上推广应用的品种数量逐年上升,其中1981―2000年品种数量增幅较小,2001―2020年增幅较大。各年份大品种种植面积占各主产棉区总面积的比例呈现出明显的时代变化特征,其中,1981-1995年期间大品种的面积占比相对稳定,黄河流域、长江流域和西北内陆棉区大品种的面积占比分别稳定在61%、36%和83%左右;1996―2006年为大品种面积占比的剧烈下滑期,三大棉区大品种的面积占比平均下降到20%左右;2007―2020年为缓慢下降期,到2020年占比总体下降到15%左右。棉花大品种在我国植棉史上做出过重要贡献,但为适应种业和市场发展的多样化需求,当前和未来棉花育种的目标功能和区域定位将更加细化。

我国西北内陆棉花品种生态区划分与试验环境评价

在农作物多环境品种试验中基因型与环境互作(GE)现象是普遍存在的,品种生态区划分和试验环境评价与选择是提高品种选择效率的有效方法。西北内陆棉区是我国目前最重要的主产棉区,探索该棉区棉花品种生态区划分和品种试验环境科学评价与选择,有利于试验环境资源的合理利用和棉花品种试验效率的提升。本研究基于2011—2020年西北内陆棉区国家棉花品种区域试验产量数据,采用LG双标图和GGE双标图方法探索了试验环境间的相关性模式,并对各试验环境的代表性、鉴别力和理想指数进行了综合评价。结果表明:1)LG双标图揭示了西北内陆早熟棉区除乌苏外的沙湾、五家渠、奎屯、石河子、敦煌、博乐和精河等试点均属于同一品种生态区;南疆早中熟棉区除麦盖提外的巴州、阿拉尔、莎车、库车、拜城、库尔勒和图木舒克等试点属于同一品种生态区。2)各试验环境的鉴别力差异不显著,而早熟棉区的乌苏试点和早中熟棉区的麦盖提点的代表性及理想指数显著差于其余试点,其他试点间的差异不显著。3)早熟棉区各试验环境依据理想指数的综合优劣排序为沙湾>精河>五家渠>敦煌>博乐>石河子>奎屯>乌苏,早中熟棉区各试验环境的理想指数综合优劣排序为巴州>图木舒克>阿拉尔>库尔勒>莎车>拜城>库车>麦盖提。可见,乌苏和麦盖提点在品种试验方案优化中应当考虑更换,以提高试验的总体效率。本研究充分展示了LG双标图和GGE双标图在区域试验环境评价中的应用效果,为西北内陆棉区棉花品种试验方案优化提供了理论依据,也可为其他作物和其他目标区域的类似研究提供参考。