棉花育种 目标与资源

非洲棉
印度西南部 张骞通西域
陆地棉
1865年 美国
海岛棉
埃及或南美
亚洲棉在公元前后经缅甸、泰国、越南传入我国南部
中国棉花的分区
棉花的产量构成
皮棉产量 = 籽棉产量 × 衣分
单位面 积株数
单株 铃数
单铃重量
（5g以上， 种子多且小）
由37%提高 到40%～42%？
果枝数/株 铃数/果枝
棉 花 的 产 量 构 成
Use of GISH to differentiate the A and the D sugenomes of G. hirsutum
Total DNA of G. herbaceum (A1 genome) labeled with digoxenin was used as probe; and total DNA of G. thurberi was used as blocking DNA. A subgenome in green D sugenome in blue
湖南主要棉花品种性状
黄滋康主编，中国棉花品种及其系谱。中国农业出版社，1996。
品种 名称
岱字棉15 洞庭1号 岱红岱 湘棉10 湘棉11 湘棉13 湘棉15
皮棉 kg/亩 64.0 66.2 70.9 87.8 73.3 78.2 91.0
衣分 %
38.5 39.5 39.2 42.5 38.4 40.9 42.0
31.63
5.35
2078
抗虫杂 交棉
棉花生产存在的主要问题
• 虫害严重，大量施用农药导致环境污染 • 缺乏高强度优质棉品种，品质还需改良 • 产量有待进一步提高
湖南棉花育种目标
优质抗虫杂交棉 • 纤维主体长度：30～33毫米 • 比强度：24cN/tex以上 • 马克隆值：4.0～4.5 • 棉铃虫抗性：超过品系35B水平 • 产量：比常规品种增产10%～15%
138 126 131 118 125 134
湖南棉花组合主要性状
朱鑫等，湖南农业科学，2003，（5）：26～28。
组合 名称 湘杂棉 1号
皮棉 kg/亩
对照 品种
增产% 11.00 15.53
111.04 湘棉10 号 湘杂棉 110.53 湘棉10 2号 号 湘杂棉 142.07 中杂29 3号 湘杂棉 114.13 湘杂棉 4号 2号 农杂62 129.20 中杂29
我国主要 棉花杂交 种性状
邢朝柱, 靖深蓉, 邢以华. 棉花学报，2007, 19 (5) :337～345
湖南棉花品种变革
朱鑫等，湖南农业科学，2003，（5）：26～28。
• 亚洲棉变陆地棉（1892～1958） 岱字棉15是1951年引进的美国品种 • 自育品种代替引进品种（1958～1998） 洞庭1号、岱红岱和湘棉10号等为代表 • 杂种品种代替常规品种（1998～ 人工制种的湘杂棉1号的育成和推广
2.5%跨 气纱纺 比强 麦克隆 距长度 织品质 CN/tex 值 mm 分 30.50 21.32 4.90 1825 30.20 20.80 4.80 1913
备 注
17.64
1.00
30.20
31.00
31.64
38.40
4.74
4.78
1983
2290
抗虫杂 交棉
优质杂 交棉
5.10
29.95
陆地棉 苞叶基部分离，铃 柄下垂，植株纤细，叶、 花、铃、种子均较大，茎 有茸毛，叶面无油光，叶 基部有红点，花乳白色， 圆或椭圆形铃，铃面光滑。
海岛棉 苞叶基部分离，铃柄 下垂，植株纤细，叶、花、铃、 种子均较大，茎叶光滑，叶面 有油光，叶基部无红点，花金 黄色，尖长形铃，铃面有凹点。
中国棉花的来源
Wendel JF, et al, 2010. DOI 10.1007/978-90-481-3195-2_1
Evolutionary history of Gossypium deduced from classical cytogenetic studies
KonanNO, 2009,DOI 10.1007/978-0-387-70810-2_11
Evolutionary history of Gossypium, as inferred from multiple molecular phylogenetic data sets
Wendel JF, et al, 2009.DOI 10.1007/978-0-387-70810-2_1,
Genome biogeography of Gossypium
珂字棉2000 懒汉18
棉花产量性状的遗传
棉铃大小
棉花纤维品质指标
• 绒长（mm）
纤维伸长、伸直的长度。
• 2.5%跨距长度（mm）
纤维数量为基部2.5%时的梳夹移动的距离。
• 马克隆(micronaire)值
纤维细度指标（细度×成熟度），用一定重量的试样 在特定条件下的透气性测定，分A（3.7～4.2）、B （3.5～3.6，4.3～4.9）和C（≤ 3.4或≥ 5.0）3级。
彩色棉
棉酚（C30H30O8）
棉酚的遗传控制
Lepidopteran Insect Pests in Cotton
Purcell JP, et al, 2010. DOI 10.1007/978-3-642-04796-1_5
棉花害虫
棉蚜 红铃虫
棉铃虫
棉 花 黄 萎 病 症 状
棉花枯萎病症状
Representative seed and trichome diversity in Gossypium
Cult. AD1=G. hirsutum TM1; Wild AD1 =G. hirsutum Tx2094 from theYucatan Peninsula; AD3=G. tomentosum WT936 from Hawaii; C1=G. sturtianum C1-4 from Australia; Cult. A2 =G. arboreum AKA8401; Wild A1 =G. herbaceum subsp. africanum from Botswana; D5 =G. raimondii from Peru; D3 =G. davidsonii D3d-32 from Baja California; F1 =G. longicalyx F1-3 from Tanzania; B1=G. anomalum B1-1 from Africa Wendel JF, et al, 2009.DOI 10.1007/978-0-387-70810-2_1,
细菌性疫病病菌 用牙签刮伤接种 黄萎病菌 茎注射 枯萎病菌 绕茎一周三点注射 根结线虫 感染土壤
棉花生育期
• 全生育期135天左右 • 依靠伏桃、早秋桃，霜前花率80%以上
中国棉花育种发展历程
• • • • • • 引种与陆地棉的推广 系统育种 杂交育种 抗病 (枯萎病、黄萎病)育种 转基因（抗虫棉铃虫、棉红铃）育种 杂种棉育种
Karpas rafinesque亚属 （5种），2n=52
hirsutum（陆地棉） barbadense （海岛棉）
robinsonii
costulatum cunninghamii enthyle
davidsonii
klotzschianum armourianum harknessii
anomalum ssp anomalum
• 比强（g/tex, cN/tex）
细度和强度的综合指标，拉断1tex（1000m纤维的重量 g）棉纤维需要的重力g，1g/tex=0.98cN/tex
四种棉花的绒长比较
草棉
wk.baidu.com陆地棉
中棉
海岛棉
棉花纤维品质的变化
Heritability estimates for fiber quality traits
anomalum ssp senarense capitis-viridis areysianum
tomentosum
mustelinum darwinii
exiguum
londonderriense marchantii nobile
turneri
gossypioides aridum schwendimanii
Description of the cultivated tetraploid species in present in eight major cotton germplasm collections
Crop Sci. 50:1161–1179 (2010), doi: 10.2135/cropsci2009.09.0551
棉属分类（Fryxell,1992）
Sturtia亚属 （17种）,澳大利亚
nandewawarense sturtianum
Houzingenia亚属 (13种)，墨西哥
thurberi trilobum
Gossypium亚属 (15种)，非洲为主
arboreum（亚洲棉） herbaceum（非洲棉）
绒长mm 30.4 29.8 30.7 28.4 28.8 28.6 28.9
强力 g
4.00 3.83 4.07 3.71 4.14 4.30 3.73
细度 m/g 5727 5933 5565 5449 5246 5757 5658
铃重 g
5.0 4.9 5.0 4.8 5.4 4.8 4.7
生育期 d
Wild cotton species present in eight major cotton germplasm collections
Crop Sci. 50:1161–1179 (2010), doi: 10.2135/cropsci2009.09.0551
中国棉花种质资源收集
KonanNO, 2009,DOI 10.1007/978-0-387-70810-2_11
A portion of the flower diversity present in Gossypium germplasm resources
Crop Sci. 50:1161–1179 (2010), doi: 10.2135/cropsci2009.09.0551
棉 花 育 种 目 标 与 资 源
2001 —2006 年全国和世界 棉花种植面积、总产和单产
中棉（亚洲棉） 苞叶基部联 合，铃柄下垂，植株纤细， 叶、花、铃、种子均较小， 苞叶紧围花外，长大于宽， 铃面有凹点
草棉（非洲棉）苞叶基部联 合，铃柄下垂，植株纤细， 叶、花、铃、种子均较小， 苞叶向外散开，宽大于长， 铃面光滑
Steward et al, 1997
australe
bickii nelsonii
trifurcatum
Localization and species composition of the Gossypium genome groups
KonanNO, 2009,DOI 10.1007/978-0-387-70810-2_11
benadirense
bricchettii incanum somalense
pilosum
populifolium pulchellum rotundifolium
lobatum
laxum raimondii
stocksii
vollesenii longicalyx triphyllum
G. Anapoid （脉似棉）
棉花病害抗性分级
枯萎病 用纸钵菌土法（室内）、无底塑钵菌液浇根法鉴定 抗源52-128 来自德字棉531 抗源57-681、中棉所3号 选自岱字棉15号 黄萎病（棉花的“癌症”）用纸钵撕底醮根法、病菌毒素法鉴定 抗源川737、川2802、86-6、BD18和大多数海岛棉品种
棉花4种病害接种 鉴定方法 引自Sleper & Poehlman ,2006.Br eeding field crops 第5版 Blackwell
Chee PW,Campbell BT. 2009, DOI 10.1007/978-0-387-70810-2_12
Ratio of additive to non-additive genetic variance for fiber quality traits
Chee PW,Campbell BT. 2009, DOI 10.1007/978-0-387-70810-2_12