中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (15): 2980-2992.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.15.004
唐朝元1(), 刘韬奋1, 吴艳琴1, 张启鹏1, 李自良1, 陈云瑞1, 雷长英2, 张亚黎1, 张旺锋1, 杜明伟3, 杨明凤4, 田景山1,*(
)
收稿日期:
2025-02-14
接受日期:
2025-04-14
出版日期:
2025-08-01
发布日期:
2025-07-30
通信作者:
联系方式:
唐朝元,E-mail:20222012024@stu.shzu.edu.cn。
基金资助:
TANG ChaoYuan1(), LIU TaoFen1, WU YanQin1, ZHANG QiPeng1, LI ZiLiang1, CHEN YunRui1, LEI ZhangYing2, ZHANG YaLi1, ZHANG WangFeng1, DU MingWei3, YANG MingFeng4, TIAN JingShan1,*(
)
Received:
2025-02-14
Accepted:
2025-04-14
Published:
2025-08-01
Online:
2025-07-30
摘要:
【目的】 分析陆地棉与海岛棉铃形态特征、铃重、纤维与籽仁品质的差异性及其关系,以期为棉花新品种选育和高产优质栽培提供理论依据。【方法】 试验于2022—2023年在新疆维吾尔自治区乌兰乌苏农业气象试验站进行,选择299份陆地棉和274份海岛棉种质资源,采用相关性、主成分和灰色关联度等统计方法,明确陆地棉与海岛棉铃形态特征差异对纤维及籽仁品质的影响。【结果】 海岛棉铃长变化范围为3.79—6.20 cm,显著高于陆地棉,而陆地棉铃直径、铃表面积和铃体积均高于海岛棉,其中铃直径范围为2.81—4.27 cm,铃表面积和铃体积分别为21.86—37.42 cm2和14.76—33.58 cm3;陆地棉断裂比强度随铃直径的增加呈上升趋势,海岛棉纤维品质随着铃体积的增大而变优。海岛棉铃壳重为0.97 g,较陆地棉显著减少37.01%,陆地棉比壳重显著高于海岛棉,其变化范围为2.24—9.88 g·dm-2;陆地棉纤维长度和断裂比强度与铃壳重和比壳重呈显著正相关关系;海岛棉纤维长度与铃壳重和比壳重呈显著负相关关系,断裂比强度与铃壳重呈显著正相关关系,陆地棉与海岛棉铃壳重和比壳重的增加均与铃重的上升呈显著正相关关系。陆地棉单铃纤维重和单铃棉籽重变化范围为0.85—3.69和1.85—6.16 g,较海岛棉分别增加了48.34%和37.97%。陆地棉纤维长度和断裂比强度与其单铃棉籽重呈显著正相关关系,海岛棉则与单铃纤维重呈显著负相关关系。海岛棉籽仁油脂含量为35.04%,较陆地棉显著高1.75%,陆地棉籽仁蛋白质含量为40.75%,较海岛棉显著高2.86%;纤维品质与籽仁蛋白质含量呈显著负相关关系,随籽仁蛋白质含量的增加,纤维长度和断裂比强度呈显著下降趋势。【结论】 光合产物在纤维和籽仁的分配差异性是陆地棉和海岛棉纤维品质差异的主要原因,扩大棉铃库容能够协同提升陆地棉与海岛棉铃重与纤维品质。
唐朝元, 刘韬奋, 吴艳琴, 张启鹏, 李自良, 陈云瑞, 雷长英, 张亚黎, 张旺锋, 杜明伟, 杨明凤, 田景山. 陆地棉与海岛棉铃形态特征与纤维及籽仁品质的关系[J]. 中国农业科学, 2025, 58(15): 2980-2992.
TANG ChaoYuan, LIU TaoFen, WU YanQin, ZHANG QiPeng, LI ZiLiang, CHEN YunRui, LEI ZhangYing, ZHANG YaLi, ZHANG WangFeng, DU MingWei, YANG MingFeng, TIAN JingShan. Relationship Between Boll Morphological Characteristics and Fiber and Kernel Quality of Gossypium hirsutum L. and Gossypium barbadense L.[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(15): 2980-2992.
表1
供试陆地棉与海岛棉种质资源的基本信息"
指标 Index | 陆地棉 G. hirsutum | 海岛棉 G. barbadense | ||
---|---|---|---|---|
I式果枝 Fruit branch I | II式果枝 Fruit branch II | 零式果枝 Fruit branch 0 | II式果枝 Fruit branch II | |
生育期 Growth period (d) | 126—140 | 128—140 | 125—139 | 134—148 |
单铃重 Boll weight (g) | 5.4—6.1 | 5.3—6.4 | 3.6—4.1 | 3.5—4.0 |
衣分 Lint percentage (%) | 38.7—41.9 | 38.0—43.0 | 37.4—39.9 | 36.9—39.4 |
长度 Upper half mean length (mm) | 28.2—30.2 | 28.1—30.8 | 34.6—38.1 | 34.4—37.3 |
断裂比强度 Strength (cN/tex) | 29.5—31.7 | 29.5—32.1 | 35.0—41.5 | 34.2—37.2 |
马克隆值 Micronaire | 4.1—4.4 | 4.0—4.6 | 3.8—4.4 | 3.9—4.4 |
材料个数 Number | 55 | 244 | 140 | 134 |
表2
陆地棉和海岛棉铃表型性状的变化"
指标 Index | 平均值±标准差 Mean±standard deviation | 变化范围 Variation range | ||
---|---|---|---|---|
陆地棉 G. hirsutum | 海岛棉 G. barbadense | 陆地棉 G. hirsutum | 海岛棉 G. barbadense | |
铃长Boll length (cm) | 4.75±0.39b | 4.81±0.40a | 3.80—5.98 | 3.79—6.20 |
铃直径Boll diameter (cm) | 3.57±0.24a | 2.91±0.21b | 2.81—4.27 | 2.34—3.87 |
铃长宽比Aspect ratio (cm/cm) | 1.33±0.11b | 1.66±0.14a | 1.08—1.67 | 1.17—2.15 |
铃表面积Boll surface area (cm²) | 29.19±2.68a | 25.04±2.17b | 21.86—37.42 | 19.57—32.89 |
铃体积Boll volume (cm3) | 23.62±3.24a | 14.94±2.51b | 14.76—33.58 | 8.62—23.99 |
单铃重Boll weight (g) | 5.50±0.77a | 3.88±0.46b | 2.70—8.43 | 2.37—6.64 |
单铃纤维重Fiber weight (g) | 2.24±0.39a | 1.51±0.19b | 0.85—3.69 | 1.04—2.94 |
单铃棉籽重Seed weight (g) | 3.27±0.51a | 2.37±0.30b | 1.85—6.16 | 1.32—3.87 |
衣分Lint percentage (%) | 40.62±4.20a | 38.92±2.38b | 21.77—49.58 | 26.75—54.03 |
铃壳重Bur weight (g) | 1.54±0.26a | 0.97±0.24b | 0.76—2.75 | 0.50—2.74 |
比壳重Bur mass per area (g·dm-2) | 5.32±0.89a | 3.90±0.95b | 2.24—9.88 | 2.14—9.94 |
铃壳率Bur rate (%) | 21.97±2.55a | 19.91±3.26b | 12.64—32.18 | 12.86—42.11 |
图3
棉铃表型性状与纤维品质、籽仁油脂及蛋白质含量的相关系数 a:纤维长度 Upper half mean length;b:断裂比强度 Strength;c:马克隆值 Micronaire 数据来源于2022—2023年150份陆地棉种质资源和150份海岛棉种质资源的测定数据 The data is sourced from the determination data of 150 germplasm resources of G. hirsutum and 150 germplasm resources of G. barbadense from 2022 to 2023。陆地棉样本数为300,海岛棉样本数为300 The number of G. hirsutum samples was 300, and the number of G. barbadense samples was 300。下同 The same as below"
表3
陆地棉铃表型性状、纤维与籽仁品质主成分分析"
指标 Index | 第1主成分 Component 1 | 第2主成分 Component 2 | 第3主成分 Component 3 |
---|---|---|---|
铃长 Boll length | 0.175 | 0.021 | -0.005 |
铃直径 Boll diameter | 0.283 | -0.028 | -0.017 |
铃长宽比 Aspect ratio | -0.058 | 0.042 | 0.009 |
铃表面积 Boll surface area | 0.276 | -0.021 | -0.009 |
铃体积 Boll volume | 0.276 | -0.021 | -0.009 |
单铃重 Boll weight | 0.026 | 0.07 | 0.045 |
单铃纤维重 Fiber weight | -0.003 | 0.081 | -0.001 |
单铃棉籽重 Seed weight | 0.043 | 0.047 | 0.069 |
衣分 Lint percentage | -0.045 | 0.046 | -0.068 |
铃壳重 Bur weight | 0.042 | -0.018 | 0.348 |
比壳重 Bur mass per area | -0.098 | -0.003 | 0.350 |
铃壳率 Bur rate | 0.022 | -0.080 | 0.363 |
纤维长度 Upper half mean length | -0.035 | 0.395 | -0.044 |
断裂比强度 Strength | -0.021 | 0.392 | -0.031 |
马克隆值 Micronaire | -0.036 | -0.249 | 0.034 |
油脂含量 Oil content | -0.008 | -0.202 | -0.047 |
蛋白质含量 Protein content | 0.070 | -0.079 | 0.076 |
表4
海岛棉铃表型性状、纤维与籽仁品质主成分分析"
指标 Index | 第1主成分 Component 1 | 第2主成分 Component 2 | 第3主成分 Component 3 |
---|---|---|---|
铃长 Boll length | 0.204 | -0.012 | 0.005 |
铃直径 Boll diameter | 0.290 | -0.003 | 0.023 |
铃长宽比 Aspect ratio | -0.051 | -0.010 | -0.014 |
铃表面积 Boll surface area | 0.299 | -0.022 | 0.023 |
铃体积 Boll volume | 0.299 | -0.022 | 0.023 |
单铃重 Boll weight | -0.021 | 0.361 | -0.057 |
单铃纤维重 Fiber weight | 0.014 | 0.309 | -0.057 |
单铃棉籽重 Seed weight | -0.037 | 0.342 | -0.049 |
衣分 Lint percentage | 0.063 | -0.078 | -0.002 |
铃壳重 Bur weight | 0.043 | 0.021 | 0.335 |
比壳重 Bur mass per area | -0.049 | 0.024 | 0.311 |
铃壳率 Bur rate | 0.061 | -0.161 | 0.415 |
纤维长度 Upper half mean length | -0.023 | 0.010 | 0.047 |
断裂比强度 Strength | 0.078 | -0.159 | 0.125 |
马克隆值 Micronaire | 0.040 | 0.003 | -0.057 |
油脂含量 Oil content | -0.011 | 0.044 | -0.089 |
蛋白质含量 Protein content | 0.024 | 0.022 | 0.028 |
表5
陆地棉和海岛棉的纤维品质与铃形态特征相关分析"
指标 Index | 长度 Upper half mean length | 断裂比强度 Strength | 马克隆值 Micronaire | |||
---|---|---|---|---|---|---|
陆地棉 G. hirsutum | 海岛棉 G. barbadense | 陆地棉 G. hirsutum | 海岛棉 G. barbadense | 陆地棉 G. hirsutum | 海岛棉 G. barbadense | |
铃长Boll length | ns | + | ns | ns | ns | ns |
铃直径Boll diameter | ns | + | + | ns | ns | - |
铃体积Boll volume | ns | + | ns | ns | ns | - |
单铃纤维重Fiber weight | + | - | + | ns | + | + |
单铃棉籽重Seed weight | + | ns | + | ns | ns | ns |
衣分Lint percentage | + | - | ns | - | + | + |
铃壳重Bur weight | + | - | + | + | ns | + |
比壳重Bur mass per area | + | - | + | ns | ns | + |
油脂含量Oil content | - | ns | - | ns | ns | + |
蛋白质含量Protein content | - | - | - | - | + | + |
[1] |
doi: 10.1038/s41588-021-00910-2 pmid: 34373642 |
[2] |
|
[3] |
United States Department of Agriculture Foreign Agricultural Service. Oilseeds: world markets and trade, 2025.
|
[4] |
|
[5] |
|
[6] |
|
[7] |
|
[8] |
|
[9] |
|
[10] |
陈源, 王永慧, 肖健, 栾娜, 张祥, 陈德华. 高品质陆地棉棉铃发育特点. 作物学报, 2010, 36(8): 1371-1376.
|
|
|
[11] |
|
[12] |
曹新川, 胡守林, 韩秀锋, 何良荣, 郭伟锋. 海岛棉棉铃阶段性发育与产量品质的关系. 作物学报, 2020, 46(2): 300-306.
|
|
|
[13] |
doi: 10.3389/fpls.2018.00051 pmid: 29441082 |
[14] |
赵新华, 王友华, 束红梅, 周治国. 棉(Gossypium hirsutum L.)株生理年龄对棉铃生物量和氮素累积的影响. 中国农业科学, 2010, 43(22): 4605-4613. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2010.22.007.
|
|
|
[15] |
|
[16] |
|
[17] |
占东霞, 张超, 张亚黎, 罗宏海, 勾玲, 张旺锋. 膜下滴灌水分亏缺下棉花开花后非叶绿色器官光合特性及其对产量的贡献. 作物学报, 2015, 41(12): 1880-1887.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2015.01880 |
|
|
[18] |
|
[19] |
|
[20] |
|
[21] |
|
[22] |
|
[23] |
祝令晓, 刘连涛, 张永江, 孙红春, 张科, 白志英, 董合忠, 李存东. 化学封顶对棉花株型的调控及评价指标筛选. 中国农业科学, 2020, 53(20): 4152-4163. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2020.20.005.
|
|
|
[24] |
刘建平, 梅拥军, 张利莉, 胡守林, 郭伟锋, 熊仁次. 零式果枝海岛棉铃部性状和纤维品质的遗传及相关分析. 作物学报, 2005, 31(8): 1069-1073.
|
|
|
[25] |
|
[26] |
谢志霞, 李存东, 孙红春, 朱继杰. 不同铃重类型棉花品种的源库特性与产量形成. 棉花学报, 2007, 19(3): 189-193.
|
|
|
[27] |
田景山, 张煦怡, 王文敏, 杨延龙, 随龙龙, 张鹏鹏, 张亚黎, 张旺锋, 勾玲. 棉花脱叶催熟剂对纤维品质的影响及应用时间的确定. 作物学报, 2020, 46(9): 1388-1397.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2020.94196 |
|
|
[28] |
杜明伟, 罗宏海, 张亚黎, 姚炎帝, 张旺锋, 夏东利, 马丽, 朱波. 新疆超高产杂交棉的光合生产特征研究. 中国农业科学, 2009, 42(6): 1952-1962. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2009.06.010.
|
|
|
[29] |
|
[30] |
|
[31] |
|
[32] |
|
[33] |
|
[34] |
|
[35] |
|
[36] |
|
[37] |
|
[38] |
赵新华, 束红梅, 王友华, 陈兵林, 周治国. 播期对棉铃生物量和氮累积与分配的影响及其与棉铃品质的关系. 作物学报, 2010, 36(10): 1707-1714.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2010.01707 |
|
|
[39] |
|
[40] |
|
[41] |
|
[42] |
|
[43] |
|
[44] |
|
[45] |
doi: 10.1071/FP14361 pmid: 32480733 |
[46] |
|
[1] | 郭晨荔, 刘扬, 陈燕, 胡伟, 王友华, 周治国, 赵文青. 减氮条件下适当磷肥后移对滴灌棉花产量和磷肥利用效率的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(9): 1749-1766. |
[2] | 汪炜檬, 魏云晓, 唐云霓, 刘苗苗, 陈全家, 邓晓娟, 张锐. 棉花发根农杆菌转化体系的建立及生根优化[J]. 中国农业科学, 2025, 58(8): 1479-1493. |
[3] | 赵宇萱, 苗纪元, 胡伟, 周治国. 苗期低温对棉花花芽分化和棉株产量的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(7): 1311-1320. |
[4] | 田立文, 娄善伟, 张鹏忠, 杜明伟, 罗宏海, 李杰, 帕尔哈提·买买提, 马腾飞, 张立祯. 绿色高效生产模式下新疆棉花单产提升面临问题与途径分析[J]. 中国农业科学, 2025, 58(6): 1102-1115. |
[5] | 郭建国, 姜小凤, 谢晓丽, 郑荣, 缪纯庆, 魏建荣. 河西走廊作物种植结构对棉铃虫成虫寄主类型形成的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(14): 2782-2792. |
[6] | 文晋, 宁艳芳, 秦欣, 刘圆, 张晓玲, 朱永红, 田时敏, 马燕斌. 抗虫与耐草甘膦转基因棉花株系的抗性评价与遗传稳定分析[J]. 中国农业科学, 2025, 58(12): 2291-2302. |
[7] | 董明, 祁虹, 张谦, 王燕, 王树林, 冯国艺, 梁青龙, 郭宝生. 播种方式对种子萌发环境及棉花出苗、生长的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(12): 2346-2357. |
[8] | 张艳军, 代建龙, 董合忠. 论棉花多目标协同栽培[J]. 中国农业科学, 2025, 58(10): 1908-1916. |
[9] | 李培松, 陆永迪, 郭郁, 张启鹏, 刘韬奋, 王天合, 杨明凤, 向导, 田景山, 张旺锋. 基于棉花公证检验数据的新疆原棉品质区域分布规律[J]. 中国农业科学, 2025, 58(1): 58-74. |
[10] | 吴玉珍, 黄龙雨, 周大云, 黄义文, 付守阳, 彭军, 匡猛. 中国棉花审定品种SSR指纹库的构建与综合评价[J]. 中国农业科学, 2024, 57(8): 1430-1443. |
[11] | 雷建峰, 尤扬子, 张锦恩, 代培红, 于莉, 杜正阳, 李月, 刘晓东. 靶向敲除棉花GhAGL16高效sgRNA的筛选[J]. 中国农业科学, 2024, 57(6): 1023-1033. |
[12] | 张永莉, 张宁, 徐姣, 许豆豆, 成芳, 张成龙, 吴碧波, 巩养仓, 贺云新, 魏尚职, 屠小菊, 刘爱玉, 周仲华. 不同带状间作模式对棉花生长发育和生产力的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(22): 4444-4458. |
[13] | 何静, 王振华, 刘健, 马占利, 温越. 灌溉水温与施氮量对滴灌棉田土壤水热及棉花生长和产量的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(2): 319-335. |
[14] | 白冰楠, 乔丹, 葛群, 栾玉娟, 刘小芳, 卢全伟, 牛皓, 龚举武, 巩万奎, ELAMEER ELSAMMAN, 闫浩亮, 李俊文, 刘爱英, 石玉真, 王海泽, 袁有禄. 陆地棉棉籽相关性状的QTN挖掘及候选基因筛选[J]. 中国农业科学, 2024, 57(15): 2901-2913. |
[15] | 赵卫松, 郭庆港, 崔钠淇, 鹿秀云, 李社增, 马平. 外源添加L-脯氨酸对棉花黄萎病发生及其根际土壤微生物群落的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(11): 2143-2160. |
|