CN113940248B - 棉花品种吐絮集中度的花-絮两阶段精准鉴定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了棉花品种吐絮集中度的花‑絮两阶段精准鉴定方法，属于棉花遗传育种技术领域。本发明公开的棉花品种吐絮集中度的花‑絮两阶段精准鉴定方法，包括开花阶段鉴定开花率F和吐絮阶段鉴定吐絮率R两个过程，而且以吐絮阶段吐絮率鉴定结果为主，开花率鉴定结果为辅；通过“花‑絮”两阶段分别进行开花率和吐絮率的鉴定，并加权计算棉花品种材料的吐絮集中度T；根据T值的大小，精准鉴定评价棉花品种的吐絮集中度。本发明为棉花吐絮集中度的精准鉴定、遗传改良及吐絮集中的新品种选育提供了重要基础；还为棉花生产上筛选吐絮集中度高的品种提供重要参考方法和理论依据。
Description
技术领域
本发明涉及棉花遗传育种技术领域，更具体的说是涉及棉花品种吐絮集中度的花-絮两阶段精准鉴定方法。
背景技术
棉花是世界上种植面积最大的纤维作物，也是重要的经济作物之一。我国是世界上的棉花种植大国，而新疆又是我国棉花种植面积最大且单产最高的地区。根据国家统计局最新数据，2019年新疆棉花产量达500.2万吨，占全国总产量的84.9％，棉花总产、单产、种植面积、商品调拨量连续25年位居全国第一。
近年来，新疆棉区机械化程度愈来愈高，全疆棉花机采比例已经高达80％。因此筛选和培育适宜于机械化采收的棉花品种，对于新疆棉花机械采摘效率的进一步提升具有重要意义。在筛选和培育适宜机采棉花品种时，适宜机采的关键表型性状的鉴定与评价就显得至关重要。而在所有机采表型性状中，吐絮集中度是十分关键的一个指标。吐絮集中度是衡量一个棉花品种吐絮集中程度的直接指标，该指标对于棉花机采的效率和机采原棉的品质影响显著。
一般情况下，新疆棉花在机械采摘前均要喷施具有脱叶和催熟双重效果的化学脱叶催熟剂(其主要成分是噻苯隆、敌草隆和乙烯利)，待脱叶完毕后方能开始采摘，主要原因是尽管我国新疆地区虽然光热资源较充足，棉花单产较高，但依然不是最适合棉花生长的地区，在确定的光照和热量条件下，绝大多数品种还是难以自然成熟、自然落叶。因此，需要在机械采摘前通过喷施化学脱叶催熟剂的方法促进棉铃集中吐絮。但是化学脱叶催熟剂喷施后，需要有一段时间保持足够高的温度，其脱叶效果才比较好。这就对棉花品种的吐絮集中度提出了更高的要求，如果该段时间内吐絮不集中，植株青棉铃较多的话，在脱叶催熟剂喷施后，一方面很容易引起棉铃的不正常吐絮，造成棉花单铃重和纤维品质下降；另一方面，化学脱叶催熟剂会催促棉铃壳的不正常裂开，在机械采摘时会造成“夹壳现象”，大大降低了机采原棉的采净率。此外，如果某一大田品种的棉花吐絮不集中的话，喷施化学脱叶催熟剂的次数和喷施量势必会增加，这一方面增加了喷施化学脱叶催熟剂的成本(包括药量和作业费用)；另一方面，大量的脱叶剂会导致干枯的叶片、果枝条、棉铃壳的增多，在棉花的机械化采摘时很容易造成原棉含杂率增加，原棉质量下降。含杂率较高的原棉在后续棉花加工环节清杂道数必然增加，纤维磨损加大，最终导致皮棉品质进一步降低。综上所述，在当前我国棉花先大面积喷施脱叶催熟剂再机采的背景下，棉花吐絮集中度决定着化学脱叶催熟剂的喷施次数和施药量、机采效率、机采棉原棉质量和皮棉品质，对机采棉的重要性不言而喻。
基于此，在棉花生产上吐絮越集中的品种，越有利于机械化采摘。所以对棉花品种吐絮集中度的评价与鉴定显得至关重要，如果能够精准鉴定棉花的吐絮集中度，一方面可以指导棉农选择吐絮集中度较好的品种，促进棉花生产上机械化采摘的效率提高；另一方面，吐絮集中度的精准鉴定有利于棉花遗传育种工作中选育吐絮集中度较好的后代材料，而且吐絮集中度的精准评价有利于对该性状的遗传解析和QTL定位，挖掘吐絮集中度的有利等位变异基因，有效促进棉花吐絮集中度的分子育种。但截止目前，棉花吐絮集中度的鉴定与评价一直未有一个比较科学而准确的方法。
因此，提供棉花品种吐絮集中度的花-絮两阶段精准鉴定方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了棉花品种吐絮集中度的花-絮两阶段精准鉴定方法，可以有效实现棉花吐絮集中度的精准鉴定，并且方法简单，可操作性较强。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
棉花品种吐絮集中度的花-絮两阶段精准鉴定方法，具体步骤如下：
(1)开花阶段鉴定平均开花率，结果用F表示；
(2)吐絮阶段鉴定平均吐絮率，结果用R表示；
(3)加权计算棉花品种材料的吐絮集中度T，T＝0.3F+0.7R；
(4)根据T值的大小，精准鉴定评价棉花品种的吐絮集中度：T值的获取综合参考了吐絮阶段吐絮率和开花阶段开花率，T值越大，吐絮集中度越高；反之则越低。
进一步，所述的棉花品种吐絮集中度的花-絮两阶段精准鉴定方法，具体步骤如下：
(1)田间种植待鉴定评价的棉花品种材料，在长势均匀处选择连续的40 株单株作为调查对象；
(2)在棉花开花阶段，一般选择时间段为：6月25日至7月25日，每隔6-7天(参考每天的昼夜温度根据开花快慢决定，开花快的时候间隔天数设置为6天，开花慢的时候可设置为7天)调查1次，分5-6次调查并统计开花数和总蕾花数，分别计算每次的开花率＝开花数/总蕾花数×100％，再计算5-6 次的平均开花率，结果用F表示；
(3)在棉花吐絮阶段，一般选择时间段为：9月5日至10月5日，同样每隔6-7天(参考每天的昼夜温度根据吐絮快慢决定，吐絮快的时候间隔天数设置为6天，吐絮慢的时候可设置为7天)调查统计1次，分5-6次调查并统计吐絮棉铃个数和总棉铃个数，分别计算每次调查吐絮率＝吐絮棉铃数/总铃数×100％，再计算5-6次的平均吐絮率，结果用R表示；
(4)以平均吐絮率R为主要参考指标，占比70％；平均开花率F为辅助参考指标，占比30％，通过加权计算棉花品种材料的吐絮集中度T，即 T＝0.3F+0.7R；
(5)这样T值是一个根据吐絮率和开花率计算出来的精确数字，根据T 值的大小，精准鉴定评价棉花品种的吐絮集中度：T值的获取是主要参考棉花的整体吐絮率和开花率，T值越大，吐絮集中度越高，反之则越低。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了棉花品种吐絮集中度的花-絮两阶段精准鉴定方法，克服了棉花吐絮集中度难以准确鉴定这一难点，巧妙地通过对5-6次调查统计的开花率和吐絮率的平均值进行加权求和的方法，计算出了能够衡量棉花吐絮集中度的T值，进而精准鉴定棉花吐絮集中度。本发明公开的棉花品种吐絮集中度的花-絮两阶段精准鉴定方法，其发明的内容实质上包含两方面：一是发明了开花率和吐絮率的表型鉴定方法，因为棉花的开花和吐絮均是一个具有周期性的动态过程，仅仅凭借肉眼很难定量判断某一品种开花和吐絮的情况，因此提出通过分次调查并计算开花率和吐絮率，最后计算平均开花率和吐絮率。二是发明了吐絮集中度的精准鉴定方法，吐絮集中度是一个复杂的、动态的数量性状，同样难以用肉眼判断和鉴定，而仅仅通过吐絮率的大小并不能客观反应吐絮集中度，还需要参考开花率的数值，只有吐絮率和开花率数值均较高的品种材料才是吐絮集中度较高的品种材料。因此，本发明在确定品种材料的吐絮集中度时，创造性地发明了一种棉花品种材料花-絮两阶段的开花率和吐絮率的加权求和的计算方法，鉴定时主要以吐絮率数据为依据，占比70％，开花率数值为参考，占比30％，通过加权计算出衡量吐絮集中度的值，以达到精准鉴定棉花吐絮集中度的目的。
本发明方法解决了棉花吐絮集中度这一表型性状难以准确鉴定的难题；一方面，为棉花吐絮集中度的遗传改良及吐絮集中的新品种选育提供了重要基础；另一方面为棉花生产上筛选吐絮集中度高的品种提供重要参考方法和理论依据。本发明有助于筛选和选育具有较高吐絮集中度这一关键机采性状的棉花品种，对于进一步加快机采棉的绿色、高效、可持续发展具有重要意义。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
2020年在新疆库尔勒种植20份新疆陆地棉材料，利用本发明的方法开展棉铃吐絮集中度的精准鉴定。
具体试验设计与实施如下：
(1)田间种植与管理
将20份材料按小区种植，设置三个重复，重复内随机区组排列，采用1 膜4行，(66+10)cm的机采棉株行距配置模式，每份材料种植2行，行长 2m，株距9.5cm。田间管理措施完全遵循当地正常条田。
(2)开花率、吐絮率及吐絮集中度的精准鉴定
2020年，在棉花开花阶段，从6月25日开始，每隔7天调查1次，分5 次调查并统计40株棉花的开花数和总蕾花数，分别计算每次的开花率/％＝开花数/总蕾花数×100％，分别用F1、F2、F3、F4、F5表示，再计算5次的平均开花率，结果用F表示。在棉花吐絮阶段，从9月5日开始，同样每隔7 天调查统计1次，分5次调查并统计40株棉花的吐絮棉铃个数和总棉铃个数，分别计算每次调查的吐絮率/％＝吐絮棉铃数/总铃数×100％，分别用R1、R2、 R3、R4、R5表示，再计算5次的平均吐絮率，结果用R表示。最后以平均吐絮率R为主要参考指标，占比70％；平均开花率F为辅助参考指标，占比 30％，通过加权计算棉花品种材料的吐絮集中度T，即T＝0.3F+0.7R。这样，通过T值的大小就能精准判断出品种材料的吐絮集中度。
(3)试验结果与分析
①不同陆地棉品种材料在库尔勒的吐絮率调查结果见表1。
表1 不同陆地棉品种材料在库尔勒的吐絮率调查结果
注：R1为第一次(9月5日)调查的吐絮率/％；R2为第二次(9月12日)调查的吐絮率/％；R3为第三次(9月19)调查的吐絮率/％；R4为第四次(9月26日)调查的吐絮率/％；R5为第五次(10月3日)调查的吐絮率/％；R为五次调查的吐絮率平均值。
从表1可以看出，棉花吐絮率随着时间的推移逐渐增高，并且每个品种整个吐絮阶段的吐絮率有较大差异。有的品种虽然第一次调查时吐絮率较低，但在后续4次调查的吐絮率反而较高，这样5次调查的吐絮率平均值(R值) 也较高。例如惠远720和金垦1161，第一次调查的吐絮率(R1)分别为4.52％和3.95％，均相对较低，但随着时间的推移，后续4次调查的吐絮率相对较高，最后两个品种平均吐絮率相对较高，鉴定结果分别是55.71％和57.43％；相反，有的品种虽然第一次调查时吐絮率较高，但后续4次调查的吐絮率反而相对较低，例如酒棉16号第一次调查时吐絮率(R1)就达到14.77％，但随着时间的推移，后续4次调查的吐絮率相对较低，最后吐絮率鉴定结果是 43.87％，最终的R值相对较低。上述结果说明吐絮早的品种并不一定吐絮快，相反吐絮晚的品种也不一定吐絮慢。因此，吐絮的早晚并不能完全确定棉花的吐絮快慢和早熟性，而吐絮集中度才是真正衡量棉花吐絮快慢和早熟性的重要指标之一。虽然棉花的吐絮率(R)在某种程度上可以大概确定棉花品种的吐絮集中度，但有时吐絮集中度也受外界因素(如高温、干旱、盐碱等) 的干扰和胁迫。例如，有的棉花集中吐絮的原因是受了外界干旱的胁迫而全部吐絮，有时仅仅通过吐絮率来评价棉花品种的吐絮集中度难免有点不准确，为了消除这种干扰而达到精准鉴定棉花品种的吐絮集中度的目的，引入另外一个衡量棉花早熟性的指标—开花率。
②不同陆地棉品种材料在库尔勒的开花率调查结果见表2。
表2 不同陆地棉品种材料在库尔勒的开花率调查结果
注：F1为第一次(6月25日)调查的开花率/％；F2为第二次(7月2日)调查的开花率/％；F3为第三次(7月9)调查的开花率/％；F4为第四次(7月16日)调查的开花率/％；F5为第五次(7月23日)调查的开花率/％；F为五次调查的开花率平均值。
从表2可以看出，棉花开花率的变化规律与吐絮率很相似，开花早的品种并不一定开花快，相反开花晚的品种也不一定开花慢。例如，金垦1643第一次调查的开花率(F1)为7.79％，但随着时间的推移，F2、F3、F4、F5的值均相对较高，这样5次调查的开花率平均值(F值)也较高；而新石K28 第一次调查的开花率(F1)为11.42％，但随着时间的推移，F2、F3、F4、F5 的值均相对较低，5次调查的开花率(F值)也相对较低。
③为了能够精准鉴定棉花品种的吐絮集中度，首先以棉花吐絮率(R)作为主要衡量指标，占比70％，这样吐絮率高的品种一般情况下吐絮要相对集中；其次，以棉花开花率(F)作为辅助衡量指标，占比30％，通过加权计算，综合分析，获得能够真正衡量棉花吐絮集中度的T值，结果见表3。T值能够精准而科学地反映棉花的吐絮集中度，T值越大，吐絮集中度越高。
表3 不同陆地棉品种材料在库尔勒的吐絮集中度评价
由表3可以看出，金垦1643、金垦1161和新石K28的T值相对较大，吐絮集中度较高，主要是它们具有较高的吐絮率和开花率；而新石K28虽然开花率相对较低，但其吐絮率相对较高，加权计算后T值也相对较大，吐絮集中度也较高。这样通过加权计算T值后就可以精准而科学地鉴定棉花的吐絮集中度。
实施例2
2020年在新疆石河子种植20份育成的陆地棉品种材料，利用本发明的方法开展棉花吐絮集中度的精准鉴定。
具体试验设计与实施如下：
(1)田间间种植与管理
将20份材料按小区种植，设置三个重复，重复内随机区组排列，采用1 膜6行，(66+10)cm的机采棉株行距配置模式，每份材料种植2行，行长 2m，株距9.5cm。田间管理措施完全遵循当地正常条田。
(2)开花率、吐絮率及吐絮集中度的精准鉴定
2020年，在棉花开花阶段，从6月25日开始，每隔6天调查1次，分6 次调查并统计40株棉花的开花数和总蕾花数，分别计算每次的开花率/％＝开花数/总蕾花数×100％，分别用F1、F2、F3、F4、F5、F6表示，再计算6次的平均开花率，结果用F表示。在棉花吐絮阶段，从9月5日开始，同样每隔6天调查统计1次，分6次调查并统计40株棉花的吐絮棉铃个数和总棉铃个数，分别计算每次调查的吐絮率/％＝吐絮棉铃数/总铃数×100％，分别用R1、 R2、R3、R4、R5、R6表示，再计算6次的平均吐絮率，结果用R表示。最后以平均吐絮率R为主要参考指标，平均开花率F为辅助参考指标，通过 T＝0.3F+0.7R加权计算棉花品种材料的吐絮集中度T值。
(3)结果与分析
①不同陆地棉品种材料在石河子的吐絮率调查结果见表4。
表4 不同陆地棉品种材料在石河子的吐絮率调查结果
注：R1为第一次(9月5日)调查的吐絮率/％；R2为第二次(9月11日)调查的吐絮率/％；R3为第三次(9月17)调查的吐絮率/％；R4为第四次(9月23日)调查的吐絮率/％；R5为第五次(9月29日)调查的吐絮率/％；R6为第六次(10月5日)调查的吐絮率/％；R为六次调查的吐絮率平均值。
由表4可知，在北疆地区，棉花品种材料的吐絮率随着时间的推移逐渐增高，并且每个品种整个吐絮阶段的吐絮率仍然有较大差异。同样表现为：有的品种虽然第一次调查时吐絮率较低，但在后续5次调查的吐絮率反而较高，这样6次调查的吐絮率平均值(R值)也较高。例如，庄稼汉701，第一次调查的吐絮率(R1)为5.84％，但随着时间的推移，后续5次调查的吐絮率相对较高，最后该品种的平均吐絮率(61％)相对较高；相反，有的品种虽然第一次调查时吐絮率较高，但后续5次调查的吐絮率反而较低，例如酒棉 15号第一次调查时吐絮率(R1)就达到11.11％，但随着时间的推移，后续5 次调查的吐絮率相对较高，最后6次调查的吐絮率是54.19％，导致最终的R 值相对较低。这一结果同样证明吐絮早的品种并不一定吐絮快，相反吐絮晚的品种也不一定吐絮慢。
②不同陆地棉品种材料在石河子的开花率调查结果见表5。
表5不同陆地棉品种材料在石河子的开花率调查结果
注：F1为第一次(6月25日)调查的开花率/％；F2为第二次(7月1日)调查的开花率/％；F3为第三次(7月7)调查的开花率/％；F4为第四次(7月13日)调查的开花率/％；F5为第五次(7月19日)调查的开花率/％；F6为第六次(7月25日)调查的开花率/％；F为六次调查的开花率平均值。
从表5可知，在北疆石河子棉花品种材料的开花率变化规律与南疆库尔勒十分相似，开花早的品种并不一定开花快，相反开花晚的品种也不一定开花慢。例如，新陆早33号第一次调查的开花率(F1)为4.92％，但随着时间的推移，后续5次调查的开花率相对较高，这样6次调查的开花率平均值(F 值)也较高；而酒棉15号第一次调查的开花率(F1)为11.69％，但随着时间的推移，后续5次调查的开花率相对较低，这样6次调查的开花率(F值)也相对较低。
③利用本发明方法计算出20份陆地棉品种材料在石河子的吐絮集中度T 值，结果见表6。
表6 陆地棉品种材料在石河子的吐絮集中度评价
| 品种名称 | 平均吐絮率/％(R) | 平均开花率/％(F) | 吐絮集中度(T值) |
| 金垦1643 | 64.46 | 56.19 | 62.00 |
| 新石K28 | 64.12 | 53.33 | 60.88 |
| 金垦1161 | 65.04 | 47.19 | 59.69 |
| 庄稼汉701 | 61.00 | 54.01 | 58.90 |
| 惠远720 | 59.61 | 55.14 | 58.27 |
| 金垦1565 | 58.76 | 56.27 | 58.01 |
| 金垦1441 | 63.39 | 44.18 | 57.63 |
| 酒棉11号 | 62.32 | 44.58 | 57.00 |
| 新陆早61号 | 58.87 | 48.89 | 55.88 |
| 新陆早33号 | 52.49 | 60.01 | 54.75 |
| 酒棉13号 | 52.37 | 52.85 | 52.51 |
| 新陆早60号 | 52.47 | 52.03 | 52.34 |
| 新陆早45号 | 52.88 | 49.85 | 51.97 |
| 子鼎6号 | 51.57 | 52.34 | 51.80 |
| 金垦1442 | 51.09 | 53.30 | 51.75 |
| 中棉113 | 53.57 | 46.93 | 51.58 |
| 酒棉15号 | 54.19 | 45.45 | 51.57 |
| 酒棉16号 | 52.32 | 48.28 | 51.11 |
| 金垦1746 | 49.95 | 48.09 | 49.39 |
| 酒棉17号 | 46.86 | 51.55 | 48.27 |
从表6可以看出，金垦1643、新石K28和金垦1161的T值较高，即同样表现出吐絮集中度较高的特性，这与实施例1中鉴定的结果完全吻合，进一步验证了本发明方法具有科学可靠且精准的特点。
综合实施例1和2来看，利用“棉花品种吐絮集中度的花-絮两阶段精准鉴定方法”可以精准地鉴定棉花品种材料的吐絮集中度。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (2)
1.棉花品种吐絮集中度的花-絮两阶段精准鉴定方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)开花阶段鉴定平均开花率，结果用F表示；
(2)吐絮阶段鉴定平均吐絮率，结果用R表示；
(3)加权计算棉花品种材料的吐絮集中度T，T＝0.3F+0.7R；
(4)根据T值的大小，精准鉴定评价棉花品种的吐絮集中度：T值越大，吐絮集中度越高；反之则越低。
2.根据权利要求1所述的棉花品种吐絮集中度的花-絮两阶段精准鉴定方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)田间种植待鉴定评价的棉花品种材料，在长势均匀处选择连续的40株单株作为调查对象；
(2)在棉花开花阶段，选择时间段为：6月25日至7月25日，每隔6-7天调查1次，分5-6次调查并统计开花数和总蕾花数，分别计算每次的开花率＝开花数/总蕾花数×100％，再计算5-6次的平均开花率，结果用F表示；
(3)在棉花吐絮阶段，选择时间段为：9月5日至10月5日，每隔6-7天调查统计1次，分5-6次调查并统计吐絮棉铃个数和总棉铃个数，分别计算每次调查吐絮率＝吐絮棉铃数/总铃数×100％，再计算5-6次的平均吐絮率，结果用R表示；
(4)以平均吐絮率R为主要参考指标，占比70％；平均开花率F为辅助参考指标，占比30％，通过加权计算棉花品种材料的吐絮集中度T，T＝0.3F+0.7R；
(5)根据T值的大小，精准鉴定评价棉花品种的吐絮集中度。
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