棉花自花和异花授粉类型的初步筛选

棉花自花和异花授粉类型的初步筛选

近年来，随着不同品种的广泛应用，许多植物的产量有了一个突破。由于棉花制种问题尚未彻底解决,限制了进一步发展。为突破这一技术关键,国内外开展了三系研究,并对昆虫传粉问题作了探讨。据袁钧等报导,在运城治虫4～7次背景下,质核不育材料的异交成铃率达60%以上。这一参数虽为三系利用展现了良好前景,却对常规品种保纯提出质疑。为了探索其中奥秘,促进育种发展,进行了两类材料成铃及授粉机理的研究。1田间配合试验1997年在山西棉花所(下称所内)育种试验田,进行了质核不育系的成铃考察。试材利用了26个陆地棉质核不育系。田间种植,单行区,顺序排列,不设重复,行长6.67m,行距0.53m。生育期间治虫6次,其它管理同一般大田。收花前,以全行为样本,考察单株铃数和果节数,测算异交成铃率。1998年安排了两项试验。一是柱头接受花粉能力的检测,在所内育种试验田进行。试材选用了常规品种晋棉19。设置了一次去雄分期授粉的5个处理。具体作法是,清晨开花前去雄,分别于当天上午、下午,次日上午、下午和后天上午授以当天开放的新花粉。花朵去雄后,随即用蜡管隔离;授粉后,即刻套管并挂牌标记,每个处理挂花10朵。授粉后15天,统计成铃数,并观察棉铃发育情况。二是回交转育试验,在所内网室进行。试材利用了20个质核不育系及其相应的17个保持系。田间设计,单行区,相邻种植,顺序排列。行长3m,行距0.5m;生育期间治虫3次,浇水2次,其它管理同一般大田。收花前,以全行为样本,考察单株铃数和果节数,测算自然成铃率。1999年安排了三项试验。一是隔离制种探索,在所内农场进行。试材选用了保持材料(MB)晋棉19号和质核不育材料(MA)陆海型衍生后代。试验单行区,不设重复,行长5m,行距0.7m,隔离范围200m以上。生育期间治虫5次,浇水两次,其它管理同一般大田。收花前,以全行为样本,考察单株铃数和果节数,测算自然成铃率。二是模拟昆虫传粉试验,在所内育种试验田进行。试材选用了鸡脚红叶棉(父本)和晋棉19(母本)。试验父母本分别为2行和6行区。行长6.67m,行距0.6m。设置7∶30、9∶00、11∶00、13∶00、15∶00、17∶00不去雄授粉的6个处理。具体作法是,于双亲盛花期杂交,选当日开放花朵,把父本整花取下,直接将花药向母本柱头上涂抹,随后挂牌标记处理时间。每行1个处理,杂交20朵。吐絮后,按授粉分收杂交铃,并轧花保存。2000年将6个处理的种子分别种于大田,单行区,顺序排列,不设重复。出苗后,结合疏、定苗分别统计每个处理的红、绿苗数,并测算其所占百分率。三是回交转育试验,于当年10月在海南崖城野生棉种植园进行。试材利用了28个质核不育系及相应的26个保持系。试验单行区,顺序排列,相邻种植。行长7m,行距0.7m。生育期间治虫6次,浇水3次,其它管理同一般大田。2000年3月对两系作自然成铃调查,以全行为样本,考察单株铃数和果节数,并测算自然成铃率。2结果与分析2.1异交成铃试验表1列出了质核不育系在运城大田开放授粉条件下的异交成铃结果。从表1中看出,1997和1999年的异交成铃率分别为44.62%和43.2%。在该项试验中,尽管两年的试材类型和自然条件差别较大,但所得结果却非常接近。由此表明,在该地区的昆虫活动频率较高且稳定,便于三系制种供杂优利用。2.2不同生态条件下的自然成铃率从表2可知,在运城大田、网室和海南冬繁条件下,保持材料(MB)在三类条件下的自然成铃率分别为46.5%、41.2%和55.8%。其生态表现较稳定一致,充分显示了其自花授粉的遗传本质。质核不育材料(MA)在三类生态条件下的自然成铃率分别为43.2%、0和2.04%,其间随生态条件变化而差异悬殊。表明,自然成铃完全依赖于昆虫的传粉作用,显示出异交类群的特色。2.3成铃多,大正常从表3中看出,开花当天柱头接受花粉能力最强,不仅成铃多,且铃大正常;推迟授粉,两日内虽可成铃,但明显减少,且发育畸形,但对异交类群来说,尚可充分利用。2.4不同直径授粉比例表4列出了人工模拟昆虫传粉的异交成铃结果。在6个处理中,红叶苗比率以7∶30授粉最高,达72.7%;以后递次减少,其中以13∶00下降最快,仅7%,17∶00为0。表明,由昆虫传粉导致的异交效应,随时间推移而逐渐减小,到17∶00即传粉无效。3授粉对传粉过程的影响(1)自花授粉和天然异交是两种截然不同的授粉方式,适用于不同的作物或类群。多年实践证明,棉花是常异交作物,异交程度虽因地区环境和昆虫多少而发生变化,但在各类条件下,依靠自花授粉,始终保持了稳定的自然成铃率;质核不育材料是由一般棉种突变形成的特殊类群。由本项研究看出,在海南冬繁和网室条件下,自然成铃率几乎为0。可见,其后代繁衍完全依赖于天然异交。因此,其生殖方式和利用途径与常规棉种不同,应归于异花授粉类群。(2)一般来说,常规品种的天然异交率虽有时较高,但仍以自花授粉为主,由本项研究看出,在模拟昆虫传粉情况下,红叶苗比率,随授粉时间推移而逐渐降低,17∶00授粉为0,意味着此后异交无效。由此表明,传粉形成的异交效果,除昆虫数量外,更与传粉时间及品种自交进程息息相关,传粉时间早,自交进程慢,则异交效果好,反之,则异交效果差。据报导,昆虫活动高峰一般出现在9∶00以后,这时,由于品种已部分完成自交,且传粉同时也促进了自花授粉,以及自身花粉量大,自交进程快等优势,都有利于常规品种自交机制的实现,从而使品种保纯获得了基本保证。(3)质核不育材料的自然成铃,完全依靠天然异交,因此,受精(授粉)过程,不存在选择作用。因此,配子受精有待于昆虫传粉的出现,致使这一