棉花区试中品种多性状选择的理想试验环境鉴别

农作物品种选育通常需要对多目标性状综合选择,依据育种目标性状和权重建立品种选择指数,选择遗传差异鉴别力强和目标环境代表性好的试验点,有助于提高品种选育的效率并降低实验成本。本研究依据国家棉花品种审定标准构建针对性和实用性强的品种选择指数,即SI=0.40?皮棉产量+0.13?纤维比强度+0.09?(纤维长度+马克隆值)+0.11?抗枯萎病+0.09?抗黄萎病+0.10?霜前花率,采用GGE双标图方法,对2000—2013年间39组(含585个单点试验)长江流域国家棉花区域试验中的15个试验点,综合评价品种选择指数的鉴别力、代表性和理想指数。结果表明,湖北黄冈和江苏南京试验环境被评为最理想的试验环境,湖北荆州、湖北武汉和江苏盐城为理想的试验环境,而河南南阳、湖北襄阳、湖南常德、四川简阳和四川射洪试验环境为不理想试验环境。可以看出,理想的试验环境均位于长江流域的中下游棉区,而不理想的试验环境中四川简阳和四川射洪位于上游的四川盆地、河南南阳和湖北襄阳位于长江流域北缘的南襄盆地、湖南常德虽然位于长江流域中游但栽培密度偏低。本研究构建的选择指数采用与国家棉花品种审定中品种评价准则相统一的目标性状和权重分配策略,理想试验环境对我国长江流域棉区的棉花生态育种试验点的选择提供了切实可行的决策方案。     

长江流域棉花纤维比强度选择的理想试验环境筛选

采用GGE双标图方法对2000-2010年期间27组独立的长江流域棉花品种区域试验中的15个试点在纤维比强度选择上的鉴别力、代表性、理想指数和离优度指数进行了全面分析和综合评价.结果表明:南京、黄冈、常德、岳阳和南阳是以长江流域为目标环境的广适性纤维比强度选育和作为区域试验点鉴别理想品种的最理想试验环境,而江浙沿海棉区的试验环境(南通、盐城和慈溪)和四川盆地棉区试验环境(简阳和射洪)不适宜作为针对长江流域的纤维比强度选择与推荐环境.本研究充分展示了GGE双标图在区域试验环境评价方面的应用效果,也为长江流域棉花品种生态区划分和国家棉花区试方案的决策提供理论依据.     

基于GGE双标图与纤维长度选择的棉花品种生态区探索与划分

采用GGE双标图分析方法对2000~2010年期间27组长江流域国家棉花品种区域试验以安庆、南阳、黄冈、荆州、武汉、襄阳、常德、岳阳、南京、南通、盐城、九江、简阳、射洪和慈溪等15个试验点为代表的长江流域棉区目标环境中可能存在的基于棉花纤维长度选择的品种生态区进行探索与划分,并对品种生态区划分结果进行信息比（IR）校正,以提高品种生态区划分的可靠性,为长江流域棉区棉花品种纤维长度的选择和推荐策略提供科学的决策依据。结果表明：我国长江流域棉区大致可划分为基于纤维长度选择的3个品种生态区,第1个品种生态区包括安庆、九江、武汉、南通、黄冈、常德和岳阳,第2个品种生态区包括荆州、盐城、南京和射洪,第3个品种生态区包括慈溪、简阳、襄阳和南阳。     

利用GGE双标图划分长江流域棉花纤维品质生态区

长江流域棉区棉纤维品质区域特征明显,合理划分纤维品质生态区有助于提高原棉品质和配棉效率。本研究采用GGE双标图的“环境-性状”功能图分析2000-2012年期间长江流域国家棉花品种区域试验中环境与纤维品质性状的互作模式,提出长江流域棉纤维品质生态区划分方案。结果表明,长江流域棉区可划分为“中等品质生态区”、“高长度与比强度生态区”和“低马克隆值生态区”。其中,长江流域中等纤维品质生态区涵盖湖北省江汉平原和鄂东南岗地棉区、河南省与湖北省交界的南襄盆地棉区、湖南省环洞庭湖东部和西部棉区、江西省环鄱阳湖棉区、安徽省沿江与江淮棉区、江苏省宁镇丘陵与沿江棉区和浙江省沿海棉区,纤维品质较好,代表了长江流域的总体水平;高长度与比强度生态区位于湖南省环洞庭湖北部滨湖沃土棉区,纤维长度和比强度优良,而马克隆值偏高;低马克隆值生态区涵盖长江流域最西边海拔较高的棉花熟期早长势较弱的四川丘陵棉区和最东边土壤含盐度较高且棉花长势较弱的江苏沿海棉区,纤维马克隆值达到B级水平,为长江流域马克隆值最好的区域,但纤维比强度水平一般。本研究充分展示了GGE双标图的“环境-性状”功能图在纤维品质生态区划分方面的应用效果,可为长江流域棉花区域化种植和纺织企业合理用棉提供决策支持,也为其他棉区和作物生态区划分研究提供参考。     

棉花新品种鄂抗棉9号

荆州农科院选育成功的棉花新品种鄂抗棉9号(原代号:荆55173)2001年通过全国农作物品种审定委员会审定,准予在湖北、湖南、江西、安徽和河南南阳等长江流域适宜棉区大面积推广种植.     

中棉所63——南襄盆地茬棉首选品种

南襄盆地位于长江流域和黄河流域棉区特殊的南北气候交汇带,因此南北各地的棉花品种基本都可以在此种植.2010年粗略统计中棉系列、冀棉系列、湘棉系列以及其他审定或未审定棉花品种竟有200多个.     

长江流域高产转基因抗虫杂交棉新品种中棉所63

中棉所63系中国农业科学院棉花研究所（河南省棉花科学研究所）培育的丰产优质抗病转基因抗虫杂交棉新品种，2007年通过国家品种审定，审定编号：国审棉2007017，适宜河南南阳，湖北全省，湖南北部，四川盆地，江苏、安徽淮河以南（盐城除外），浙江沿海长江流域棉区作春棉种植。     

棉花杂交种优质高产栽培技术

新野县地处长江流域棉区、南襄盆地亚区,是国家优质棉花生产基地县。新野县棉花种植面积2000公顷左右。目前在品种利用上,杂交抗虫棉的种植面积已占总面积的98%以上。随着杂交种的推广,棉花栽培技术也发生相应的变革。笔者根据近年来的试验和生产调查,总结出一套杂交棉优质高产栽培技术。     

一九七四年长江流域棉花品种区域试验总结

长江流域棉区1974年棉花品种联合区域试验,在1973年的基础上继续进行,试点及参试品种略有调整。试验设计按1972年长江流域陆地棉新品种选育协作会议制定的区域试验方案实施。全流域分上、中、下游三片,各片分别由四川省农业科学院棉花试验站、湖北省农业科学研究所、上海市农业科学院作物育种栽培研究所负责组织观摩交流及年终总结。现将各片点的试验结果汇报如下。     

我国棉花品种区域试验重复次数和试点数量的设计

农作物区域试验重复次数和试点数量设置直接影响试验的遗传力和品种选择效率。本研究以2000-2014年期间长江流域、黄河流域和西北内陆棉区国家棉花区试数据为资料,依据各棉区的试验发展现状和试验遗传力随着试点数量的变化,分析重复次数和试点数量设置的合理性,提出各棉区试点数量的设置方案。结果表明: (1)我国棉花品种区域试验采用3次重复是保证试验效率的充分条件;(2)长江流域和黄河流域国家棉花区试现行的试点数量设置已经可以充分满足试验的遗传力要求,西北内陆棉区的试点数也符合遗传力达到0.75的基本要求;(3)由于棉花区域试验对品种的推荐审定和应用十分重要,试验过程中也可能会因田间管理、自然灾害或其他异常情况导致试验报废,为充分保证试验的可靠性,长江流域棉区可保持当前20个左右的试点数量,遗传力即可达到0.90的水平;黄河流域和西北内陆棉区可以分别将试点数量增加到27个和19个左右,遗传力达到0.90和0.85的水平。该结果为国家棉花区域试验的优化配置提供理论依据,也为其他作物区域试验布局提供参考。     

The Effectiveness of HA-GGE Biplot Application in Analyzing the Data from the National Cotton Cultivar Regional Trial in the Yangtze River Valley

A large number of regional crop trials have demonstrated the ubiquitous existence of genotype × environment interactions (G×E), which make it complicated to select superior cultivars and identify the ideal testing sites. The GGE (genotype main effect plus genotype × environment interaction) biplot is the most powerful statistical and graphical displaying tool available for regional crop trial dataset analysis. The objective of the present study was to demonstrate the effectiveness of the biplot in evaluating the high and stable yields of candidate cultivars simultaneously, and in delineating the most adaptive planting region, analyzing trial location discrimination ability and representativeness, and identifying the ideal cultivar and trial locations. The lint cotton yield dataset with nine experimental genotypes and 17 test locations (three replicates in each) was collected from the national cotton regional trial in the Yangtze River Valley (YaRV) in 2012. The results showed that: (1) the effects of genotype (G), environment (E), and genotype × environment interaction (G×E) were significant (P < 0.01) for lint cotton yield. Differences among environments accounted for 78.7% of the treatment total variation in the sum of squares, whereas the genotype main effect accounted for 8.7%, and the genotype × environment interaction accounted for 12.6%. (2) The “ideal cultivar” and “ideal location” view of the HA-GGE biplot identified Zhongcj408 (G2) and Nannon12 (G9) as the best ideal genotypes; Cixi in Zhejiang Province and Jiangling in Hubei Province were the most ideal locations.(3) The “which-won-where” view of the biplot outlined the adaptive planting region for each experimental cultivar. (4) The “similarity among locations” view clustered the trial locations into four groups, among of which the two outlier locations, Shehong (SH) and Chengdu (QBJ), located in Shichuan Basin in the upper reaches of YaRV, were clustered in one group, whereas the Nanyang (NY) of Henan Province at the northern edge of YaRV was singled out as a sole group. Such location clustering results implied an apparent association with the geographical environment.     

棉花品种区域试验适宜试验点数量的抽样估计

 基于长江流域国家棉花区域试验的对照品种泗棉3号、湘杂棉2号、湘杂棉8号和鄂杂棉10号在2000－2011年期间84～270次试验中早熟性、农艺性状、产量性状和纤维品质性状表现,构建了对照品种抽样总体,采用随机抽样方法估计了在不同精确度水平下鉴别棉花品种主要性状表现所需要的试验点数量,旨在为长江流域棉区国家棉花区域试验的试验点数量设置提供理论依据,并为其它棉区乃至其它作物区域试验中适宜试验点数量的估计提供参考方法。研究结果表明：试验点数量的需求与目的性状选择及变异度密切相关,皮棉产量的表型标准差最高,在同等精确度水平下需要的试点数量也最多。目前,长江流域棉花区域试验设置18个试点,对皮棉产量的估计精确度为90%;增加16个试点,估计精确度将提高到93%;而随后再增加试点数量对提高估计精确度收效甚微。     

我国棉花品种区域试验精确度的演变分析

农作物区域试验精确度分析是品种和试验环境科学评价的基础。本研究分析了2000―2014年期间长江流域、黄河流域和西北内陆棉区国家棉花区试的试验精确度分布与演变动态,并分析比较了棉花12个主要性状的精确度差异,旨在全面分析和评价我国棉花品种区域试验精确度的发展水平和演变规律,为全国棉花品种区域试验的合理布局和优化设计提供参考依据。研究结果表明:(1)单年单点棉花区域试验能鉴别出5%、8%、10%、12%、15%和20%品种间差异的比率分别约为20%、50%、70%、83%、92%和98%。(2)单年多点棉花区域试验精确度呈逐年提高的演变趋势,RLSD0.05(RLSD,relative least significant difference)由2000年的11.43%下降到2014年的7.1%,其中长江流域的RLSD0.05已经连续9年、黄河流域棉区的RLSD0.05连续4年稳定在5%以下,可以稳定地鉴别品种间5%的差异;西北内陆棉区的RLSD0.05也呈逐年下降趋势,目前可以可靠鉴别品种间10%的差异。(3)棉花12个主要性状的试验精确度差异显著,其中皮棉产量和结铃数的精确度较低,霜前花率、衣分、纤维长度和生育期的精确度较高,其余性状精确度中等。     

基于HA-GGE双标图的甘蔗试验环境评价及品种生态区划分

采用遗传力校正的GGE双标图(heritability adjusted GGE,HA-GGE),分析基因型(G)、环境(E)、基因型与环境互作效应(GE)对产量变异的影响,对14个试验点的分辨力、代表性和理想指数进行分析,并对这些试验点的生态区进行划分。结果表明,甘蔗试验环境对产量变异的影响大于基因型和基因型与环境互作;互作因素中以环境×基因型的互作效应最大,基因型×年份的互作效应最小。广东遂溪(E3)和广西崇左(E6)为最理想试验环境,对筛选广适性新品种和鉴别理想品种的效率最高;福建福州(E1)、福建漳州(E2)、广东湛江(E4)、云南保山(E11)、云南临沧(E13)、云南瑞丽(E14)为理想试验环境;广西百色(E5)、广西河池(E7)、海南临高(E10)、云南开远(E12)为较理想试验环境;广西来宾(E8)、广西柳州(E9)为不太理想的试验环境。根据HA-GGE双标图分析结果,可将我国甘蔗生态区划分为3个,即以广西百色、河池、来宾和柳州为代表的华南内陆甘蔗品种生态区,以云南保山、开远、临沧、瑞丽为代表的西南高原甘蔗品种生态区,涵盖福建福州、漳州、广东湛江、遂溪、广西崇左等试点的华南沿海甘蔗品种生态区。     

远缘杂交棉花新品种石远321综合分析

利用棉花远缘杂交技术,用海岛棉（G.barbadense）、野生瑟伯氏棉(G.thurberi)、陆地棉(G.hirsutum)进行杂交,对杂交铃喷(滴)GA3(50ppm)、NAA（40ppm）、杂种胚离体培养,试管内染色体加倍,对获得的种间杂种进行回交较育,南繁北育,异地鉴定选育而成棉花新品种“石远321”。1993~1994年国家黄河流域棉花品种区域试验,亩产子棉、皮棉、霜前皮棉均居八个参试品种第一位,其中霜前皮棉产量885 kg/hm2,比对照增产19.7%,是1982~2000年19年间国家黄河流域棉花品种区域试验中霜前皮棉增产幅度最大的一个品种。