澳大利亚棉花生产及育种概况.pdf

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1、中国棉花窑澳大利亚棉花生产及育种概况窑2019袁 46渊10冤院78袁39https:/doi.org/10.11963/1000-632X.zylwhm.20191014澳大利亚棉花生产及育种概况赵云雷袁王红梅*袁刘传亮渊中国农业科学院棉花研究所 / 棉花生物学国家重点实验室袁河南 安阳 455000冤Zhao Yunlei, Wang Hongmei*, Liu Chuanliang摘要院介绍了澳大利亚棉花生产及育种概况袁包括澳大利亚棉花育种目标尧品种培育流程尧转基因棉育种情况等遥关键词院澳大利亚曰棉花曰品种培育曰转基因曰抗病虫为了进一步加强与澳大利亚在棉花遗传育种研究领域的合作袁2019

2、 年 3 月袁在中国农业科学院科技创新工程的资助下袁作者 3 人对澳大利亚联邦科学与工业研究组织渊Commonwealth Scientific andIndustrial Research Organization袁简称 CSIRO冤位于纳拉布赖渊Narrabri冤的澳大利亚棉花研究所和位于堪培拉渊Canberra冤的黑山实验室进行了为期 8 d 的学术交流遥 考察团针对我国棉花育种现状袁与澳方专家进行了充分交流袁进一步了解了澳大利亚棉花生产尧育种情况袁现总结如下袁供国内同行参考遥面袁一是筛选抗病资源材料袁通过育种措施提高对病害的抗性曰二是通过多种防治措施的整合来控制虫害遥 这些防治措施包括

3、院渊1冤种植抗虫品种袁包括商业化的转基因抗虫棉品种和种间杂交培育的抗红蜘蛛品种曰渊2冤破坏害虫越冬的食源袁如种子曰渊3冤在棉田周围种植诱捕作物曰渊4冤棉田释放害虫的天敌或寄生虫袁并定期统计害虫与天敌或寄生虫的动态变化曰渊5冤 利用虫害的防治阈值合理指导害虫防治曰渊6冤 优先选用可以保护天敌或寄生虫的杀虫剂曰渊7冤 在迫不得已的情况下才使用广谱杀虫剂曰渊8冤允许对非经济性状产生危害的害虫存在遥澳大利亚联邦科学与工业研究组织在纳拉布赖尧堪培拉尧吉郎渊Geelong冤等地设有棉花研究机构遥 其中袁位于纳拉布赖市的澳大利亚棉花研究所主要从事棉花育种尧植保尧栽培生理尧营养尧耕作制度等方面研究袁 位于堪培

4、拉的 CSIRO 总部棉花改良实验室主要从事分子标记尧纤维发育尧棉铃虫基因组等方面研究袁位于吉郎的棉花机构主要研究轧花或脱叶过程对纤维品质的影响袁从而来改进轧花及纺织设备遥澳大利亚棉花生产概况澳大利亚棉花种 植带主要分布在北部和东南部的昆士兰州和新南威尔士州袁 年种植面积在 16万60 万 hm2遥 澳大利亚棉花单产居世界首位袁皮棉平均产量 1 600 kg 窑 hm2以上1遥澳大利亚植棉机械化程度高袁棉花从播种尧田间管理到收获全部实现机械化遥 在棉花播种方面袁已经实现了机械播种与种子编号识别的同步进行曰 在棉花收获方面袁可以同时对单行区及多行区进行机械收花操作遥澳大利亚棉花生产主要面临干旱问

5、题袁由于棉花种植区域干旱少雨袁 棉花生产主要依靠灌溉袁灌溉棉田占全国总面积的 80%90%2遥另外袁政府对地下水开采有限制袁 其棉花灌溉用水主要来自降雨袁是典型的雨养棉花遥棉花病害主要有黄萎病尧枯萎病尧根腐病尧烂铃病等袁害虫有棉铃虫尧红蜘蛛尧白粉虱等袁逆境胁迫有冰雹尧干旱尧高温尧板结等遥 在病虫害防治技术方收稿日期院2019-06-17团队* 通信作者院基金项目院中国农业科学院科技创新工程要要要棉花优质育种澳大利亚棉花育种概况澳大利亚棉花育种 历史悠久袁1972 年 CSIRO棉花研究所成立袁1983 年开始向市场释放棉花品种袁截至目前共释放了 108 个棉花品种袁其中包括41 个常规品种和

6、67 个转基因品种遥 研究表明袁澳大利亚棉花品种对产量的贡献在 50%左右袁管理措施对产量的贡献在 30%左右袁品种和管理措施的相互作用对产量也起一定的作用3遥育种目标澳大利亚棉花育种目标主要包括高产尧 优质尧窑 7 窑广适尧抗逆尧抗病虫等袁其中对抗虫性状的研究主要集中在将转基因抗虫性状与抗除草剂性状聚合方面遥 在棉花纤维品质育种目标方面袁目前澳大利亚主推棉花品种纤维长度平均为 28.66 mm袁 范围分布在 2631 mm 档袁其中 28 mm 和 29 mm 档的棉花所占比例分别为 46.98%和 25.80%袁31 mm 档占0.3%袁26 mm 档占 2.94%4遥当前纤维品质育种目标

7、主要是针对未来的市场 需求院 陆地棉品种 HVI渊High volume instruments冤测定的合格级纤维品质标准是纤维长度 30 mm尧断裂比强度 31 cN 窑 tex1尧马克隆值 3.94.5袁该品质类型改良的重点方向是断裂比强度和马克隆值曰优质级纤维品质标准是长度 32 mm尧断裂比强度 3234 cN 窑 tex1尧马克隆值3.84.2袁 该品质类型改良的重点方向是追求高品质和市场竞争力遥 海岛棉品种 HVI 测定的合格级纤维品质标准是长度 36 mm尧 断裂比强度 45 cN 窑tex1尧马克隆值 3.84.0袁该品质类型改良的重点方向是超长尧超强和综合品质优良遥育种技术C

8、SIRO 棉花研究所的棉花育种 包括 2 个部分院常规棉花育种和转基因棉花育种袁前者占育种工作量的 60%左右袁后者占 40%左右遥 因为大部分农艺性状的改良主要靠传统的常规育种手段袁所以育种者把大部分时间花在培育常规棉品种上遥 但是袁由于目前农民不喜欢种植常规棉品种袁在育种中常规棉育种材料每年只安排 56 个试验点袁而转基因材料渊抗虫尧抗除草剂冤每年安排 1020 个点曰而且培育出的常规棉品种袁还要进一步与转基因品种进行杂交来培育新的转基因品种遥澳大利亚的常规棉花品种包括院渊1冤Siokra 系列品种如 Siokra1-尧SiokraL22尧SiokraS324 等袁 这类品种主要是鸡脚叶类

9、型品种曰渊2冤CS 系列品种如 CS189尧CS50尧CS7s 等袁 这类品种品质性状突出曰渊3冤Sicala 系列品种如 Sicala34尧SicalaV1 等袁这类品种抗枯黄萎病性状突出5遥在常规棉品种培育方面袁 首先将亲本在田间进行杂交袁在温室进行加代袁对 F2单株进行产量尧品质尧配合力测试袁留下 30%左右的单株种成株行曰再针对株行进行一系列的产量比较试验及多点试验袁经多点试验后袁将种子交给种子公司袁由种子公司进行繁殖尧制种袁并进行大规模的生产试验和商业化推广遥与我国不同袁澳大利亚棉花新品种的区域试验是由育种单位自己承担袁区域试验所需的经费来自窑 8 窑种业公司遥 第一年袁育种单位对自

10、己选育的比较好的新品系袁 在东部棉花带从南到北选择 17 个试验点进行多点试验袁根据多点试验结果选出表现较好的 10 个材料袁 每个材料向种子公司提供一定量的种子袁 由种子公司对这 10 个材料进行第二年的区域试验曰经过第二年的区试袁从这 10 个材料保留 5个材料进行第三年的区试曰经过第三年区试袁只选出 2 个品种进行生产推广袁且这 2 个品种一定要比生产上推广的对照品种有优势袁这样才能得到农民的认可遥澳大利亚商业化种植的转基因棉花品种有保铃 1 号渊Ingard袁含有1Ac 抗虫基因冤尧保铃 2 号渊Bollgard II袁含有1Ac2Ab 抗虫基因冤尧保铃 3 号渊Bollgard II

11、I袁含有1Ac2Ab抗虫基因冤 等抗虫转基因棉花品种和 Roundup Ready尧Roundup Ready Flex尧Liber-ty Link尧Xtend 等抗除草剂转基因品种遥澳大利亚从1996 年开始种植转基因棉花品种保铃 1 号袁2003年种植保铃 2 号袁2015 年种植保铃 3 号遥 这些转基因棉品种最初由孟山都公司或拜耳公司提供袁孟山都公司或拜耳公司与澳大利亚种子公司签订商业协议袁澳大利亚种子公司资助育种单位进一步把转基因性状转入自己的品种中袁新品种的所有权属于孟山都公司或拜耳公司和澳大利亚种子公司遥新品种商业化后袁 孟山都公司再向农民授权进行种植袁并收取一定的费用袁抗除草剂

12、品种的种植费用目前为每公顷 380 元渊79 澳元冤袁同时抗虫和抗除草剂的品种种植费用为每公顷 1 900 元渊401 澳元冤遥在新的转基因棉花品种研发上面袁一是利用商业化转基因品种与澳大利亚国内培育的品种进行杂交尧回交袁将孟山都公司的抗虫基因或其他基因导入现有的品种中袁 从而培育新的优良转基因品种曰二是直接进行不同转基因品种间的杂交来聚合多个目标性状基因袁进一步通过性状筛选和单株选择获得新的转基因品种遥目前的工作是将保铃 3 号与不同的抗除草剂品种进行杂交袁培育既抗虫又抗除草剂的新品种遥在转基因检测方面袁CSIRO 作物改良实验室建有严格的转基因检测管理制度袁转基因检测实验室与其他实验室严格

13、隔离袁其耗材及废弃物要经过专业处理及销毁遥实验室目前大量的转基因检测工作是对保铃 3 号与抗草甘膦棉花杂交后代的分子检测袁从而筛选获得聚合不同抗棉铃虫基因与抗草甘膦基因的转基因棉花植株遥种区域试验取样袁经原农业部棉花品质监督检验测试中心检测 渊HVICC 校准冤袁2 年结果平均院 冀丰1982 纤维上半部平均长度 30.2 mm袁 断裂比强度31.3 cN窑 tex1袁 马克隆 值 5.2袁 长度整齐度指数5.25 万株 窑 hm2遥虫害防治棉花生长期间应及时防治棉蚜尧棉蓟马尧盲蝽尧红蜘蛛尧甜菜夜蛾等害虫曰棉铃虫重发生年份或百株 2龄以上棉铃虫幼虫达 5 头时要及时进行药物防治遥水肥管理在初花

14、期以前及时揭膜追肥浇水袁花铃期重施花铃肥袁每公顷追施尿素 225300 kg袁浇足水遥 前期肥水管理不及时的棉田袁8 月 10 日左右补施盖顶肥或进行 34 次叶面喷肥袁每 57 d 喷一次遥化学调控野少量多次冶的原则遥每公顷缩节胺用量袁蕾期 7.5如遇雨或旺长棉田适当增加化控次数遥参考文献院85.2%袁断裂伸长率 5.8%袁反射率 74.5%袁黄度 7.5袁纺纱均匀性指数 145遥抗病性经河北省农林科学院植物保护研究所对 20112012 年河北省冀中南春播常规棉花品种区域试验品种进行鉴定院2011 年冀丰 1982 枯萎病病指0.31袁黄萎病病指 31.35袁属高抗枯萎病尧耐黄萎病品种曰2

15、012 年冀丰 1982 枯萎病病 指 0.24袁黄萎病病指 26.94袁属高抗枯萎病尧耐黄萎病品种遥冀丰 1982 长势强袁 应从蕾期开始化控袁 掌握15.0 g尧初花期 22.530.0 g尧盛花期后 37.552.5 g袁适宜种植区域适于河北省中南部植棉区春播种植遥栽培技术要点适宜播期河北省冀中南及同类植棉区地膜覆盖种植应在 4月1830日袁裸地直播于4月 26日5月5日播种遥高水肥地种植密度 3.00万3.75万株 窑 hm2曰中种植密度1 李妙袁王国印袁刘素恩. 高产高效棉花 新品种国审野冀668冶J. 中国棉花袁2002袁29渊4冤院21-22.2 李妙袁王国印袁万艳霞袁等. 转1

16、06J. 中国棉花袁2006袁33渊5冤院15.3 孟建朝袁葛朝红袁尹晓琳. 冀棉 958 品种特性及其高产栽培J. 种子科技袁2008渊2冤院61-62.荫基因棉花新品种冀丰等肥力地块 4.2万4.5万株 窑 hm 2曰旱薄地 4.50万噎噎渊赵云雷袁等冤澳大利亚棉花生产及育种概况标记对回交后代进行辅助选择袁同时进行轮回亲本的背景选择遥抗病相关的分子标记主要来自前期的数量性状位点渊Quantitative trait loci袁QTL冤定位结果袁同时利用田间抗病表型数据对分子标记的选择效果进行验证遥参考文献院1 李鹏程袁董合林袁毛树春. 世界棉花生产现状及施肥水平J. 世界农业袁2014渊4

17、冤院19-22.2 李雪源袁王俊铎袁郑巨云袁等. 澳大利亚棉花产业考察报告J. 中国棉花袁2016袁43渊9冤院1-9袁40.3 Liu Shiming, Constable G, Reid P, et al. The interaction be-tween breeding and crop management in improved cottonyieldJ. Field Crops Research, 2013, 148: 49-60.4刘贵. 澳大利亚棉花 纤维品质分析J. 质量技术监督研究袁2010袁12渊6冤院58-60.5 马雄风袁杨代刚袁张雪妍. 澳大利亚棉花育种考察报告J

18、.中国棉花袁2013袁40渊2冤院1-2.荫在纤维品质性状改良方面袁除了利用常规育种方法外袁目前正在积极研发棉花前育种 渊Pre-breeding冤 与传统育种的集成技术院 通过将基础研究的纤维发育相关基因渊尧尧冤进行全基因组选择标记的开发袁并将其用于育种选择曰同时结合抗虫尧抗除草剂性状相关标记袁进行优质尧抗虫尧抗除草剂性状的聚合袁在此基础上进行产量尧适应性尧抗病性尧抗逆性尧水分利用效率等第三方性状的导入袁 最终实现对产量尧品质尧抗性的集成育种改良遥在棉花抗病性研究方 面袁CSIRO 作物改良实验室主要进行棉花抗病相关的分子标记发掘研究袁该实验室通过温室抗病性鉴定获得 1 个高抗黄萎病的亚洲棉材料曰进一步通过染色体加倍并与四倍体棉花杂交获得四倍体棉花抗病材料袁利用该四倍体棉花抗病材料与现有棉花品种进行杂交尧 回交袁对抗病性进行改良遥 在抗病性改良过程中袁材料的抗病性鉴定主要在温室进行袁利用抗病相关的分子窑39窑