早熟高产棉：让耕地利用率翻一番

课题描述：国家棉花早熟研究

点评专家：喻树迅（中国农业科学院棉花研究所所长、副研究员、博导）

范术丽（中国农业科学院棉花研究所研究员）

　　“上世纪80年代，由于棉花生长时间长，我国北方只能种一季棉花，而剩余的时间不够种植小麦，加上人多地少，棉粮争地矛盾突出。”喻树迅告诉记者，相对而言，植物的生长期和光合作用时间越长，产量越高、品质越好，如何才能做到早熟又高产呢？这成为摆在我国农业科研人员面前的一大难题。

　　早熟不早衰品种：麦棉两不误

　　课题组研究发现，如果小麦和棉花共生期长，将造成小麦和棉花都晚熟，并且产量低，品质差；早熟与优质、高产等性状呈现“负”相关，这是国内外棉花遗传育种界一直未能突破的遗传研究障碍。

　　于是，课题组提出了短季棉区划，即通过对国内外短季棉品种分析，提出我国短季棉种植要分成三个生态区：辽宁、新疆特早熟春棉区，黄河麦棉两熟区和长江棉油菜多熟区，这得到同行的认可。

　　课题组还确定了早熟的指示性状，即蕾期脱落率低、果枝节位低、遗传力高等；培育出适宜两熟耕作制度的新品种，育成了中棉所10、中棉所14、中棉所26，这3个麦棉两熟早熟新品，生育期110天左右，比春棉品种成熟早20—30天左右，推动了我国麦棉两熟新耕作制度的形成。

　　在早熟棉育种中，早熟是最主要的性状，但早熟伴随早衰，严重影响早熟棉品种的产量和品质。课题组通过对短季棉品种酶类研究发现，早熟不早衰品种的叶片叶绿素和蛋白质降解慢，SOD等酶类活性强；而早熟早衰品种的酶类活性低，叶绿素和蛋白质降解快，产量低。于是，课题组提出了从亲本到后代对抗氧化系统酶活性进行选择的生化辅助育种技术。通过生化辅助育种技术，选择抗氧化系统酶类活性强、不早衰的品种作亲本，在后代选择中以酶活性高低对各世代进行筛选，有效地缓解了早熟早衰的遗传负相关，育成了早熟不早衰、丰产、优质、抗病的中棉所24、27和36，3个品种生育期为110天左右，霜前花率90%以上。

    专家点评：

　　麦棉两熟早熟新品种———中棉所10、中棉所14、中棉所26，在我国已累计种植7000万亩。而早熟不早衰、丰产、优质、抗病的中棉所24、27和36，在全国夏棉品种区试霜前皮棉产量比较对照中棉所16，增产了14.6%—24.7%；纤维品质综合指标优良，强度大大提高；抗枯萎病、耐黄萎病能力强。这3个品种累计种植3000万亩，并在2004年获国家科技进步二等奖。

　　转基因抗虫棉：丰产又抗病

　　“上世纪90年代，棉铃虫危害猖獗，每年都给国家造成几十亿元的经济损失，尤其在1992年，棉铃虫造成的直接经济损失就超过100亿元。”喻树迅所长郑重地告诉记者，“因为棉铃虫很快就能产生抗药性，所以棉农原本在棉花种植期间只需要喷施农药1到3次，后来即使是喷施农药20余次，也无法完全防治住棉铃虫。人们曾将棉铃虫放在农药原液中，它依然悠然自在。”

　　针对棉铃虫的危害，在保证短季棉育种早熟、丰产、抗病的前提下，抗虫性成为棉花育种的重要目标。通过国家课题的支持，中国农业科学院棉花研究所与生物技术所合作，通过常规育种技术与转基因技术相结合，以中棉所16为母本，与转Bt基因棉种质系杂交，并与中棉所16回交，育成了生育期110天左右的第1个抗虫早熟棉中棉所30；之后，还育成丰产、抗病的中棉所37、中棉所42等单价Bt转基因抗虫棉。而抗虫棉中棉所30，与不抗虫棉的中棉所16相比较，增产了20%。

　　但是由于棉铃虫对转单一Bt杀虫基因，会有产生抗性的潜在风险，在单价转基因抗虫棉的基础上，课题组以大面积推广的中棉所36为受体，以双价Bt+CpTI基因为目的基因，2005年育成延缓棉铃虫产生抗性的双价转基因抗虫短季棉中棉所50，之后，又育成中棉所58。中棉所58的生育期为105天，增产20%左右，抗枯萎耐黄萎病，纤维品质达到国家纺织工业标准。至此，短季棉育种在熟性和抗虫性方面又步入了一个新阶段。

    专家点评：

　　育成转基因抗虫棉中棉所37、42、45、50，为我国国产抗虫棉发展起到促进作用。1996年美国转基因棉花占全国转基因棉花面积的95%，2006年下降到15%。在彻底打破美国抗虫棉的垄断地位中，中棉所37、42、45、50等转基因品种起了重要作用。目前，中棉所42已经成为夏棉主栽品种，中棉所45成为春棉主栽品种和国家区试对照品种，为使国产转基因棉花面积上升为主导地位提供了品种基础。

　　低酚棉品种：综合利用价值高

　　棉籽仁中含有丰富的蛋白质和脂肪，陆地棉的棉仁中含有40%左右的蛋白质和35%以上的脂肪，但一般棉花种仁中含有较高的棉酚及其衍生物，人以及一些动物食用后，便会产生中毒的现象。棉油脱毒精炼后可食用，但榨油后的棉籽饼只能作肥料，影响了棉籽蛋白的综合利用。而选育出的一些低酚棉品种，因低酚性状纯度差，难于在生产上应用。

　　课题组通过遗传分析与筛选，首次从国内外育种材料中筛选出陕2942、中无642和GL-5等抗病、早熟、低酚等种质材料；采用生物化学测试与遗传分析相结合方法，找出了控制低酚性状的双隐性基因的优良个体。由于其低酚性状遗传稳定，棉酚含量低微，仅0.0025%，低于0.04%的国际卫生食用标准，具有较高的综合利用价值，是低酚棉育种的一大进展。

　　海岛棉纤维品质优良，但产量相对较低，陆地棉产量较高，但纤维品质远不如海岛棉。在国家课题的支持下，通过现有分子标记技术，将海岛棉的纤维品质优异基因转移到陆地棉中，达到既高产又优质目的。通过选择获得高比强优质新品系11个，其纤维长度在34毫米以上，纤维强度高。

　　1961年苏联开始利用返回卫星研究和报道了空间飞行对植物种子的影响，此后，美国和德国等许多国家实验室研究了在空间条件下植物生长发育和遗传特性的变化，20世纪80年代美国获得变异的番茄，1996年俄罗斯、美国合作在“和平”号轨道站上开辟了900平方米的温室，种植了100多种作物，但关于棉花航天诱变育种未见报道。

　　我国自1987年开展航天育种研究以来，先后进行了13次70多种农作物的空间搭载试验，棉花航天诱变自1988年有8个科研单位共搭载40个品种，研究了搭载后棉花种子萌发、营养和生殖生长、同工酶、主要农艺经济性状等的变异，航天处理对棉花早熟性有较好的改良效果，中国农业科学院棉花研究所利用航天诱变育种、转基因技术与常规育种相结合，2007年育成生育期104天的双价转基因抗虫棉品种中棉所64，短季棉航天诱变育种初见成效。专家点评：

　　我们为避免生物学混杂，通过遗传变异选择，发现雌蕊柱头短、雄蕊早散花粉的低酚棉花材料，常年低酚株率高达98%以上，间苗后可达100%；通过地理跨距大的品种杂交和生化测定，育成了中棉所18和中棉所20，品种性状优良，稳定遗传，避免混杂，其纯度可达99%，低酚率低于0.004%。生育期113天左右，既适于河北、山东、河南作麦棉两熟种植，也适于甘肃、新疆北疆和辽宁作春棉种植，累计推广1500万亩，成为我国低酚棉历史上推广面积最大的品种。

　　■攻关动态

　　发布时间：2008—7—14

　　安徽：油菜秸秆免烧问题有望彻底解决

　　近日，安徽省“秸秆还田循环利用技术集成研究与示范”课题组分别在安徽蒙城科技示范场、麦豆原种场，肥东包公镇王集村、包河区大圩乡圩西村进行了三项不同耕作模式下秸秆还田技术集成模式的试验示范，即：麦玉种植模式、麦稻种植模式和油稻作业模式的关键技术试验示范。

　　此次示范从方案的制定到机具的调配、从农民培训到每一环节农机化技术作业，都是由安徽省农机推广总站具体负责的。在农机农艺课题组成员的共同努力下，不仅完成了预期目标，油菜机收、油菜秸秆还田等应用关键技术还取得了突破性进展，深受实施区广大农民欢迎。

　　安徽省“秸秆还田循环利用技术集成研究与示范”是国家科技支撑计划“江淮平原区秸秆还田循环利用技术集成研究与示范”课题的子课题之一，由安徽省科技厅管理，安徽省农科院承担，安徽农业大学、安徽省农机推广总站参加。课题主要目标是通过秸秆还田循环利用途径，解决严重影响合肥机场、机场周边高速公路的交通安全和广大市民生活环境的油菜、水稻秸秆焚烧问题；同时，实现改良土壤、减少肥料和农药用量等目标。