天然彩色棉研究进展与发展前景

由于天然彩色棉纤维色素受遗传基因控制,性状表现为不完全显性单基因控制,造成了天然彩色棉纤维品质不及白色棉,也给天然彩色棉颜色创新带来了一定的难度;提出今后天然彩色棉发展的趋势要加强基础理论研究、加快材料创新、育种手段创新。常规育种与生物技术的密切结合是未来天然彩色棉研究的方向,将促进天然彩色棉纤维品质改良和颜色创新,推动天然彩色棉产业化的发展。     

天然彩色棉研究现状及部分性状的遗传表现

对天然彩色棉的国内外研究现状作了简要概述,并结合田间操作、观察记载,对彩色棉的纤维颜色、植株叶片颜色、叶型及其主要性状在彩色棉育种中的遗传表现进行了描述和初步分析.     

天色彩色棉研究现状及部分性状的遗传表现

对天然彩色棉的国内外研究现状作了简要概述，并结合田间操作、观察记载，对彩色棉的纤维颜色、植株叶片颜色、叶型及其主要性状在彩色棉育种中的遗传表现进行了描述和初步分析。     

彩色棉品质性状的遗传效应研究

本研究选用了5个产量、品质性状差异较大的彩色棉品种以及1个白絮棉品种,采用不完全双列杂交交配设计(6×5/2)产生杂交一代15个组合以及6个自交亲本,考查了籽棉产量、皮棉产量和5个纤维品质性状,采用加性－显性遗传模型和统计分析方法(朱军,1997)分析了以上资料。结果表明：彩色棉纤维长度以基因的加性效应为主,纤维强度、整齐度、伸长率和细度的显性方差与加性方差相当。彩色棉品质性状的狭义遗传率变幅为9.58%(伸长率)~87.01%(纤维长度)。紫絮棉和彩8在纤维长度、强度以及伸长率上都具有正的GCA效应,以它们作亲本可以明显改善后代的纤维品质,是彩色棉品质育种的有效亲本,对优质白棉的利用则会大大改善杂交彩色棉的产量和品质。组合紫絮棉×彩9-1、红叶棕絮×彩8、红叶棕絮×白棉、彩8×彩9-1、彩8×白棉等5个组合在品质上具有较强的SCA效应。上述亲本和组合在彩色棉育种以及杂交棉选育中可以有目的地加以利用。彩色棉与白色棉杂交后代的纤维强度具强的杂种优势,甚至有的组合超过纤维强度好的白色棉亲本。     

新疆早熟彩色棉育种初报

简述了新疆早熟彩色棉育种特点及阶段育种目标；重点介绍了石河子棉花研究所育种研究进展，已育成品系“石彩1”、“石彩6”的产量、纤维品质、抗性方面有较大突破，综合水平接近当前推广品种，并结合育种实践，浅析了彩棉遗传特点，提出了彩棉品种改良意见。     

彩色棉育种进展及其产业化思考

根据我国几个主要彩色棉种植大省湖南、湖北、浙江、四川、新疆的彩色棉育种进展情况，针对彩色棉育种与利用中存在的主要问题，提出了彩色棉产业优化中应注意的几个问题，并由此提出了彩色棉产业的思路：以彩色棉新品种选育和纤维色泽创新为技术支撑，建立隔离条件下的彩色棉良种繁育与生产基地；选择与有实力、信誉好的科研、生产、加工、纺织、成衣和销售部门（单位）多方合作，使产业链步入良性循环轨道。     

彩色低酚棉品系及杂交种选育

彩色棉产品符合人们回归自然的需求，纺织过程中可减少污染、降低成本。因此，彩色棉品种选育成为棉花育种界热门课题之一。我们在进行彩色棉改良的同时尝试选育低酚彩色棉和杂交种，取得了一定进展。     

棉纤维颜色与品质性状杂种优势关系研究

利用白、绿、棕、深棕4种纤维色泽种质共7种类型的杂交组合,分析了纤维色泽和品质性状的表现差异,以及品质性状杂种优势与纤维色泽深浅的相关性。结果表明:深棕色与绿色组合的平均超亲优势最强,白色与深棕色、深棕色与绿色组合的平均中亲优势表现较好。纤维长度、比强度和麦克隆值等性状亲本差绝对值与超亲优势的简单相关系数均达极显著相关,但其中亲优势则均未达显著水平。纤维色泽与纤维长度、比强度的超亲和中亲优势的简单相关系数分别为-0.3601和-0.4487、-0.3978和-0.3895,均达极显著水平;纤维色泽与F1纤维长度达极显著相关,其简单相关系数为-0.6045。育种上,在保证深纤维色泽前提下提高纤维品质,可利用深棕色与绿色、绿色与绿色和棕色与绿色组合。同时利用杂种优势可以达到同步改良彩色棉的纤维长度和比强度等性状的目的。但双亲纤维色泽越深,越不利于对彩色棉进行纤维品质的改良。     

鸡脚叶天然彩色棉 C306、C307

鸡脚叶天然彩色棉C306、C307系由浙江省农业科学院作物研究所利用颜色较深、综合品质性状较好的天然彩色棉为父本,产量、纤维品质优异的鸡脚叶白色棉为母本选配的杂交组合。该两品系具有父本的纤维天然有色、色泽稳定、结铃性较好;母本的叶型鸡脚叶、通风透光、吐絮畅,并对棉铃虫、红铃虫有一定抗性的特点,真正实现了优质、高产、抗虫的特性,对保护生态环境、提高植棉效益、增强我国天然彩色棉在国内外市场的竞争力具有重大现实意义。1选育过程1998年选用浙江省农业科学院培育的推广面积较大的彩选1号、3号作父本,产量、纤维品质优异的鸡脚…     

遮光对彩色棉的色泽及纤维品质的影响

通过对棕色棉和绿色棉不同发育时期棉铃的遮光处理,研究了遮光对彩色棉的纤维色泽和纤维品质的影响。结果表明,棕色棉和绿色棉在-5~55 DPA(开花后的天数)遮光后,其纤维还表现各自的纤维色泽,但其纤维色泽鲜艳度和稳定性在不同遮光时期有一定程度的差别。棕色棉在25DPA以前遮光的纤维颜色比对照变淡;绿色棉在不同生育期遮光后颜色比对照深。遮光对彩色棉和白色棉纤维品质的若干指标有一定的影响,在5~15DPA遮光的纤维都比不遮光的对照粗,在30DPA遮光的纤维长度和强度都较好,35DPA以后遮光的纤维长度和强度随遮光时间的延长越来越差,在45~50DPA套袋遮光后的纤维长度、强度和整齐度都比不遮光的要低得多。     

彩色棉纤维发育过程中超分子结构变化与纤维品质的关系

以棕絮1号、新彩棉1号、陇绿棉2号、绿1-4560和普通白色棉对照品种鲁棉研28为试验材料,利用X-射线衍射技术,研究了彩色棉纤维发育过程中纤维品质与超分子结构的动态变化规律及它们之间的关系,旨在探寻彩色棉纤维品质差的原因。结果表明,各供试品种的最终棉纤维长度、3.2mm隔距比强度、成熟度及马克隆值均表现为白色棉鲁棉研28棕色棉棕絮1号和新彩棉1号绿色棉陇绿棉2号和绿1-4560;相应的横向晶粒尺寸均随纤维发育进程不断增大,取向参数逐渐减小(优化),但不同品种间存在差异。与白色棉鲁棉研28相比,棕色棉棕絮1号和新彩棉1号纤维的横向晶粒尺寸初始值低,日增幅偏大,终止值略低;取向参数初始值低,日变幅小,终止值偏高;绿色棉陇绿棉2号和绿1-4560纤维的横向晶粒尺寸初始值低,日增幅小,终止值偏低;取向参数初始值高,日变幅小,终止值高。相关分析显示,彩色棉纤维的横向晶粒尺寸与3.2mm隔距比强度密切相关(r=0.89621*),ψ角和φ角与3.2mm隔距比强度、成熟度、马克隆值呈显著负相关(r=-0.93816*～-0.90233*),α角与纤维长度极显著负相关(r=-0.97314**)。表明彩色棉纤维品质差与纤维发育过程中横向晶粒尺寸初始值和终止值低及取向参数终止值高,进而影响纤维3.2mm隔距比强度、成熟度、马克隆值和纤维长度有关。     

转基因抗虫棉sGK9708与不同类型品种杂种的遗传及优势分析

利用转基因抗虫棉sGK9708与7个常规棉、7个优质棉、8个转Bt基因抗虫棉和6个彩色棉品系分别配制杂交组合,对其性状的遗传效应和杂种优势进行了比较分析。结果表明:(1)常规棉、优质棉和转基因抗虫棉类型的子棉产量以显性效应为主,加性效应也起较大作用,纤维品质性状的遗传变异主要来自于加性效应。(2)彩色棉类型的子棉产量性状以加性效应起主导作用,纤维品质等性状的遗传变异受显性和加性效应共同控制。(3)转基因抗虫棉类型的衣分和铃重具有极显著的显性效应,常规棉类型以加性效应为主导,优质棉和彩色棉类型由加性和显性效应共同决定。(4)彩色棉类型的子棉产量性状具有负向群体超亲优势,纤维长度和强度具有一定的正向群体超亲优势。     

天然彩棉纤维色素形成分子机制研究进展

天然彩棉是纤维含有天然色素类物质的特殊类型棉花。目前公认的商用天然彩棉主要是棕色和绿色两大类,颜色比较单一。为了丰富天然彩棉的品种和满足人们对色彩的需求,研究者们对彩色棉纤维色素的成分以及形成机理进行了多方面研究。该文以天然彩色棉纤维为论述对象,详细介绍了彩色棉纤维的发育、色素沉积和色素成分。通过对色素成分的研究,发现彩棉纤维色素与植物中重要的次生代谢途径——类黄酮生物合成途径相关。因此,对该途径中的结构基因和调节因子综合已有研究结果展开论述,这为利用基因工程技术改良和培育彩色棉新品种提供全面的理论基础,具有很好的参考价值。     

两个不同类型彩色棉品种纤维发育的生理特征

选择天然棕色棉品种湘彩棉2号和绿色棉品种皖棉39,研究其纤维发育相关生理特征。结果表明,与常规白色陆地棉苏棉9号(对照)相比,湘彩棉2号和皖棉39纤维中纤维素含量较低,并且纤维中纤维素积累随花后天数增加的S型曲线符合Richards方程,拟合系数达0.999以上,其纤维素积累最大值、累积速率参数、最大增长速率明显低于对照普通白棉,且绿色棉又低于棕色棉。天然彩色棉叶片中SPAD值、可溶性糖含量、蔗糖转化酶活性,铃壳和纤维中腺苷三磷酸(ATP)酶活性、蔗糖合酶(SS)活性和尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)焦磷酸化酶活性低于普通白棉,导致彩色棉纤维发育过程中无法获得充足的养分,最终影响其纤维品质。这也解释了彩色棉Richards方程模拟纤维素积累速率较慢的结果。相关分析进一步表明,彩色棉开花后40 d纤维中SS活性、UDPG焦磷酸化酶活性和GA₃含量与成熟期纤维成熟度、纤维比强度均呈显著线性正相关关系(r＝0.884^*, r＝0.895^*, r＝0.914^*, r＝0.935^*, r＝0990^*, r＝0.988^*),说明天然彩色棉纤维中代谢物质和关键酶活性低,影响了其最终纤维品质。     

不同天然彩色棉纤维品质和纤维超微结构的差异

对不同品种彩色棉纤维品质、纤维素含量、蜡质含量研究结果表明,纤维素含量越高、蜡质含量越少,纤维品质越好;同时电镜检测结果发现,棕色棉和绿色棉纤维中色素分布位置具有较明显差异,细胞中色素含量越少,纤维品质越好。从总体材料来看,绿色棉纤维品质总体最差,个别经过改良的棕色棉纤维品质已经达到甚至超过对照白棉;棕色棉纤维品质可能和其色泽深度有关系,颜色越浅纤维品质越好,这可能是因为与白色棉杂交改良的结果。     

高产优质天然彩色棉新品种新彩棉20号

新彩棉20号是由农五师农科所通过系谱法选育而成的棕色棉新品种,于2008年参加新疆自治区彩色陆地棉品种预备试验,2009-2010年通过新疆省彩色棉区域试验,2011年参加生产试验,2012年5月通过新疆农作物品种审定委员会审定。该品种在新疆彩色棉区试和生产试验中,表现出综合性状好、高产稳产、纤维品质优良、适应性强等特点。1亲本来源、选育过程及特征特性该品种是2003年配置的组合,以早熟、抗病、高产棕色棉品系97-2作母本,以优质、早熟品系系9为父本,采用系谱选择法结合海南加代,对纤维品质、抗病性和产量性状进行定向选育而成的常规天然彩色棉。生育期130d左右,较早熟,属早熟品种类型。植株松紧适中、健壮,呈塔形,株高65~70cm,叶片中等偏5.8g     

两个不同彩色棉纤维品质性状形成特点及生长调节剂调节作用

选择天然棕色棉品种湘彩棉2号和绿色棉品种皖棉39,研究其纤维品质性状形成特点及激素调节作用。结果表明与常规白色陆地棉苏棉9号(对照)相比,2个彩色棉品种的纤维长度均较低,尤其皖棉39显著低于对照,主要是花后10~30 d伸长速率明显下降。两个不同彩色棉品种的纤维比强度、马克隆值和成熟度值均显著低于对照,且主要与各个品质指标形成关键期的增长率较慢有关。两个彩色棉品种10 DPA (days post anthesis)和20 DPA纤维中IAA含量,30 DPA和40 DPA ABA含量均显著低于各自对照。应用20 mg L^-1 GA₃处理棉铃后,湘彩棉2号、皖棉39 20 DPA纤维中IAA含量分别比各自对照提高51.07%、64.33%;吐絮时纤维长度分别比各自对照增加8.13%、13.96%;应用20 mg L^-1 ABA处理棉铃,40 DPA纤维中ABA含量分别比各自对照提高38.96%、24.40%,纤维比强度、马克隆值和成熟度也显著增加,其中又以皖棉39增加幅度较大。说明天然彩色棉纤维内源激素IAA和ABA含量不足影响纤维品质性状的形成,而通过植物生长调节剂应用可调节内源激素含量,改善纤维品质,且调节效应因植物生长调节剂和品种不同而异。     

彩色棉与常规棉种质间F1杂种优势分析

本文对彩色棉与常规棉种质间的杂交优势进行研究。结果表明：以常规棉为母本，彩色棉为父本的组合，其产量性状籽棉、皮棉产量均有显著的中亲优势；铃重、籽值和单株铃数的中亲优势明显；衣分的竞争优势明显；在纤维品质性状中．2．5％跨长、比强度和马克隆值表现出了较高的中亲优势和竞争优势。     

天然彩色棉浙彩棉2号

浙彩棉2号系浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所选育的天然彩色棉新品种，1999-2005年各地试种，表现为性状优良、纤维品质好、颜色较深、适应性强、高抗枯萎病等特点。2006年1月通过浙江省农作物品种审定委员会审定并命名，成为浙江省乃至华东地区第1个通过省级审定的天然彩色棉新品种，适宜在浙江省各棉区推广使用。     

应用计算机辅助识别进行棉花有色纤维的遗传分析

本研究应用计算机辅助色彩识别技术，对以白色棉冀851和棕色棉ZYS20作为亲本的杂交后代F2群体的棉花纤维颜色进行了分析，研究结果表明应用计算机辅助色彩识别技术获取棉花纤维红绿蓝(RGB)数据，适合对棉花有色纤维的颜色鉴定，获取的数据客观可靠可重复，值得在彩色棉育种中应用。对本研究的F2群体的分析表明，棉花纤维颜色的：RGB值的百分数在该群体中分离状况符合正态分布，符合多基因控制的数量性状遗传特征。