长江流域棉区陆地棉品种的表型分析及综合评价

汪佳怡; 赵树琪; 常辉; 刘瑞杰; 李黎贝; 颜梦圆; 冯震; 喻树迅; WANG Jiayi; ZHAO Shuqi; CHANG Hui; LIU Ruijie; LI Libei; YAN Mengyuan; FENG Zhen; YU Shuxun

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长江流域棉区陆地棉品种的表型分析及综合评价 PDF

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1. 浙江农林大学现代农学院，杭州 311300； 2. 黄冈市农业科学院，湖北黄冈438000

最近更新：2024-10-09

DOI：10.13430/j.cnki.jpgr.20240129001

目录contents

摘要

为了解长江流域棉区棉花品种的品种特性，本研究收集了2001-2023年通过长江流域国家区试的100份棉花品种，并对其生育期和株高、产量相关性状、纤维品质相关性状进行了鉴定，发现长江流域棉区的品种选育总体呈现出生育期逐渐缩短、产量逐渐升高、纤维品质稳定改善的现象。采用聚类分析、相关性分析、主成分分析、综合评价的方法，对12个性状进行研究。结果显示，各性状的变异系数范围为3.06%~24.37%，遗传多样性指数在0.42~2.05之间，其中铃数的变异系数最大，子指与铃重的遗传多样性指数最高；聚类分析的结果表明，供试品种被分为3大类群，分别为产量与品质综合表现均较差的品种类群、低产优质的品种类群和高产低质的品种类群；相关性分析结果显示，生育期与大部分产量相关性状呈极显著正相关，与纤维长度、整齐度呈负相关；主成分分析结果表明，前3个主成分的累计贡献率达到70.23%，铃数、纤维强度与纤维长度是棉花出现表型变异的主要因素。对供试品种进行综合评价，发现各供试品种的得分在0.48~2.29之间，并筛选出综合得分前8以及2份早熟的综合表现优异的种质资源。本研究可为棉花的遗传改良提供一定参考，具有重要的理论和实践意义。

关键词

陆地棉; 长江流域棉区; 表型性状; 综合评价

棉花是世界上最重要的经济作物之一，在国民经济发展中具有重要意义。我国棉花主产区包括长江流域棉区、黄河流域棉区、西北内陆棉区和北部特早熟棉区。其中长江流域棉区是我国最早引种美棉的棉区，早在1865年外商首次将少量美国陆地棉品种引入并在上海种植，使得该棉区具有悠久的育种历史和相对丰富的遗传资源，同时也是我国重要的传统棉花种植区^［

1］。然而，随着我国经济的迅速发展和农业产业结构的调整，长江流域棉区受劳动力成本急剧上升、植棉机械化程度低及国家政策调整等因素的影响，植棉面积出现断崖式滑坡^{［参考文献 2

百度学术}2］。因此，培育出高产、优质、早熟且适宜机械化采收的棉花新品种，成为提高棉农植棉效益、满足市场需求的有效手段^{［参考文献 3

百度学术}3］。

通过对棉花表型性状的研究，可以更好地探究棉花种质多样性，并为植棉业提供科学依据。前人根据引进时间和育成年限，将陆地棉分为了三期基础种质（第1期基础种质为1918-1950年间的优良品种；第2期基础种质为1951-1971年间的优良品种；第3期基础种质为1971-1990年间选出的优良品种），并基于其表型进行了遗传多样性分析，发现第2、3期基础种质比第1期种质的产量更高、品质更好、抗性更强，但随着时间的推移，国内棉花品种的遗传多样性逐渐下降^［

4-5］。近年来，采用聚类分析、相关性分析、主成分分析等方法研究作物的遗传多样性得到广泛应用^{［参考文献 6-7}6-7］。王伟等^{［参考文献 8

百度学术}8］基于表型对新疆棉花的产量与品质相关性状进行分析，发现产量与品质性状之间存在复杂的相关性，受多种条件相互作用。贾晓昀等^{［参考文献 9

百度学术}9］对114份陆地棉的表型进行分析，其主成分分析结果显示，前3个因子的累计贡献率达到83.91%，各因子内均有正向和负向的特征向量，再次说明性状之间存在复杂的互作关系。逯涛等^{［参考文献 10

百度学术}10］通过主成分分析筛选出了综合得分排名前4的品种，为棉花品种的选育与推广提供了依据。何陈述等^{［参考文献 11

百度学术}11］利用长江流域杂交棉的衍生株系来研究遗传多样性，发现育种选择大大降低了陆地棉的遗传多样性；但受品种来源以及育种年份的限制，供试品种对于长江流域棉区的代表性不足。因此，本研究在前人基础上扩大了品种来源，拓宽了品种育成年限的选择范围，选取长江流域棉区2001-2023年期间共100个国审棉新品种，对其表型性状进行综合评价，旨在了解长江流域棉区育种发展历程和育种目标的变化，筛选综合表现优良的品种，为棉花新品种选育提供重要理论依据，为恢复长江流域棉区的植棉业奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为2001-2023年长江流域棉区100个国家审定的棉花品种（表1），数据资料来源于中国种业大数据平台（http：//202.127.42.47：6010/SDSite/Home/Index）。由于2002年、2003年、2004年和2012年无国审棉品种，因此本研究排除了这几年的品种统计。

表1 长江流域棉区2001-2023年国家审定的棉花品种

Table 1 The national regis-tered upland cotton varieties in Yangtze river region from 2001 to 2023

编号 No.	审定名称 Approved name	熟性 Maturity	审定年份 Approved year	编号 No.	审定名称 Approved name	熟性 Maturity	审定年份 Approved year
1	湘杂棉2号	中早熟	2001	7	苏杂3号	中熟	2005
2	鄂抗棉9号	中熟	2001	8	鄂杂棉10号	中熟	2005
3	九杂四号	中熟	2005	9	鄂杂棉24	中熟	2006
4	湘杂棉8号	中熟	2005	10	湘杂棉11号	中熟	2006
5	慈抗杂3号	中熟	2005	11	中棉所63	中早熟	2007
6	南农6号	中熟	2005	12	国丰棉12	中早熟	2007
13	宛棉10号	中熟	2007	57	国欣棉18号	中早熟	2019
14	皖杂8号	中早熟	2008	58	冈0996	中早熟	2019
15	泗杂3号	中熟	2008	59	华惠15	中早熟	2019
16	泗杂棉6号	中早熟	2008	60	华杂棉H116	中早熟	2020
17	南农10号	中熟	2008	61	中生棉10号	中早熟	2020
18	中棉所66	中早熟	2008	62	华田10号	中早熟	2020
19	鄂杂棉28	中早熟	2008	63	湘X1251	中早熟	2020
20	福棉2号	中早熟	2008	64	中生棉11号	中早熟	2020
21	苏杂6号	中早熟	2008	65	国欣棉31	中早熟	2020
22	创杂棉21号	中早熟	2008	66	荆棉91	早熟	2021
23	C111	中早熟	2009	67	湘XH50	早熟	2021
24	湘杂棉7号	中早熟	2009	68	冈棉9号	中早熟	2021
25	皖杂棉9号	中早熟	2009	69	冈棉10号	中早熟	2021
26	鄂杂棉26号	中早熟	2009	70	湘FZ031	中早熟	2021
27	铜杂411	中早熟	2009	71	华惠20	中早熟	2021
28	华杂棉H318	中早熟	2009	72	冈杂棉10号	中早熟	2021
29	创075	中早熟	2010	73	湘K28	中早熟	2021
30	创072	中早熟	2010	74	中棉所9C02	早熟	2022
31	诺华棉1号	中早熟	2010	75	中棉所9B02	早熟	2022
32	荆杂棉142	中早熟	2011	76	中棉所99001	早熟	2022
33	华惠4号	中熟	2011	77	中棉所144	早熟	2022
34	泗杂棉8号	中早熟	2011	78	中MB1460	早熟	2022
35	荃银2号	中熟	2011	79	皖棉研121	早熟	2022
36	金科棉98	中早熟	2011	80	冈棉11号	早熟	2022
37	鄂杂棉29	中熟	2011	81	创棉11号	早熟	2022
38	荆杂棉88	中熟	2011	82	ZD2040	早熟	2022
39	创091	中熟	2013	83	GS华棉2270	早熟	2022
40	屯丰棉6号	中熟	2014	84	EZ9	早熟	2022
41	神农棉0815	中熟	2014	85	中生棉15号	中早熟	2022
42	绿亿航天1号	中熟	2014	86	中棉所138	中早熟	2022
43	华惠2号	中熟	2014	87	湘X1107	中早熟	2022
44	XG39K5	中熟	2015	88	华杂棉H922	中早熟	2022
45	荃银棉8号	中早熟	2015	89	盐棉39	中早熟	2022
46	鄂杂棉30	中早熟	2015	90	皖棉研1318	中熟	2022
47	GK39	中熟	2015	91	赣棉15号	中早熟	2022
48	国欣棉16	中熟	2016	92	中生棉14号	中早熟	2023
49	宁棉2号	中熟	2016	93	国欣棉34	中早熟	2023
50	江农棉2号	中熟	2017	94	H834	中早熟	2023
51	晶华棉112	中熟	2017	95	湘X0935	中早熟	2023
52	国欣棉15	中熟	2017	96	皖棉研65	中早熟	2023
53	航棉12	中熟	2017	97	徽棉1号	中早熟	2023
54	湘杂198	中早熟	2018	98	国欣棉35	中早熟	2023
55	华惠13	中熟	2018	99	中棉所EM1706	早熟	2023
56	ZHM19	中早熟	2019	100	湘棉33	早熟	2023

1.2 数据收集

根据中国种业大数据平台提供的数据收集了试验材料的12个表型性状，包括生育期、株高、铃数、铃重、衣分、子指、皮棉产量、纤维长度、纤维强度、马克隆值、纤维整齐度和纤维伸长率，其数据来源于2年区试的平均值。

1.3 数据分析

利用Microsoft Excel 2016对表型数据进行描述性统计，并通过模糊隶属函数计算出每个表型性状的隶属函数值，将各个表型性状定义在［0，1］的闭合区间^［

12］。用Shannon-weaver信息多样性指数公式计算出遗传多样性指数

H' = - \sum p i L n [p i]

^{［参考文献 13

百度学术

13］}，其中

p i

表示某性状第i级的分布频率^{［参考文献 14

百度学术}14］，Ln为自然对数。根据平均值（X）、标准差（δ）将材料分为10级，从第1级Xi<（X-2δ）到第10级Xi≥（X+2δ），每0.5δ划分为一级。遗传丰富度

R = \sum j / \sum m

，即用某一组性状的级别总数

\sum j

除以全部种质的某一性状的级别总数

\sum m

^{［参考文献 13

百度学术

13］}。

利用R包（corrplot）进行相关性分析，R包（ggtree）基于欧式距离采用最长距离法进行聚类分析，利用SPSS 24.0进行主成分分析，将标准化的各个性状的表型值乘以相应主成分因子的得分系数，计算各个主成分的得分（Y_n）；然后以各主成分因子的贡献率为权重（V_n），通过公式F=V₁Y₁+V₂Y₂+…+ V_nY_n，计算出每个品种的综合得分（F值），对各品种进行综合评价。

2 结果与分析

2.1 主要性状的表型分析

对100个品种的12个性状进行描述性统计（表2），结果显示铃数的变异系数最大，为24.37%，其变幅为11.30~32.90个，均值为25.80个；皮棉产量的变异系数仅次于铃数，为11.45%，其变幅为1147.50~1872.00 kg/hm²，均值为1515.00 kg/hm²；衣分的变异系数最小，为3.06%，变幅为38.60%~43.70%，均值为41.41%。100个品种各性状的遗传多样性指数范围在0.42~2.05之间，遗传丰富度的范围在0.30~1.00之间；其中铃重和子指的遗传多样性指数和遗传丰富度最高，最低的为整齐度指数。按照马育华^［

15］对变异系数的分类标准（变异系数0~10%，10%~20%，20%~30%分别代表遗传变异度较小、中等、较大），铃数的遗传变异度较大，容易受到环境的影响，具有较强的可塑性，而其他大多数性状则相对固化，表现稳定。

表2 表型性状的多样性分析

Table 2 Diversity analysis of phenotypic traits

性状 Traits	平均值 Mean	标准差 SD	最小值 Min.	最大值 Max.	变异系数（%）CV	遗传多样性指数Genetic diversity	遗传丰富度Genetic richness
生育期（d）WGP	121.40	8.44	98.00	132.00	6.95	1.55	0.60
株高（cm） PH	112.77	10.40	78.40	131.40	9.22	1.96	0.90
铃数BN	25.80	6.29	11.30	32.90	24.37	1.60	0.70
铃重（g） BW	5.87	0.44	4.70	6.80	7.57	2.05	1.00
衣分（%）LP	41.41	1.27	38.60	43.70	3.06	2.03	0.90
子指（g） SI	10.99	0.72	9.30	12.70	6.52	2.05	1.00
皮棉产量（kg/hm²）LY	1515.00	11.57	1147.50	1872.00	11.45	2.04	1.00
纤维长度（mm） FL	29.97	0.98	27.50	35.10	3.27	1.91	1.00
纤维强度（cN/tex） FS	30.44	2.04	20.30	35.00	6.69	1.85	0.90
马克隆值FM	5.01	0.27	4.40	5.70	5.33	1.97	1.00
整齐度指数（%）FU	84.56	4.80	51.10	86.80	5.67	0.42	0.30
伸长率（%）FE	6.17	0.60	5.10	7.70	9.71	2.02	0.90

WGP： Whole growth period； PH： Plant height； BN： Boll number； BW： Boll weight； LP： Lint percentage； SI： Seed index； LY： Lint yield； FL： Fiber length； FS： Fiber strength； FM： Fiber micronaire； FU： Fiber uniformity； FE： Fiber elongation； The same as below

2.2 不同育种时期主要性状的演变

为了分析长江流域棉区审定品种主要性状的演变趋势，将100个棉花品种按照审定年份划分为5个时期，分别为2001-2005年、2006-2010年、2011-2015年、2016-2020年和2021-2023年（图1）。结果显示，从生育期和株高来看，生育期越来越短，株高变化不大；对于铃数、铃重、衣分、子指、皮棉产量5个产量相关性状，除2021~2023年这一时期外，各性状的表型值均随着年份的推移而增加；在纤维品质相关性状方面，纤维长度、纤维强度与整齐度指数均呈现出稳步上升的趋势，马克隆值和伸长率除2021~2023年这一时期外，分别呈现出逐年上升和下降的趋势。在2021-2023这一时期，多数性状分布较散甚至出现两极分化的情况，如生育期、株高、铃数、铃重、衣分等性状，这主要与该时期培育的16个早熟棉有关，这些早熟棉品种占该时期审定品种总数的44.4%。早熟棉较短的生育期使得铃重、株高、铃数、衣分等性状的表型值降低；中早熟和中熟品种的大部分性状（如铃重、株高、铃数等）表型值则处于一个稳步上升的状态，从而导致这些性状的表型值出现分布较广的情况。综上结果表明，长江流域棉区棉花品种在演化过程中，相同熟性品种的产量相关性状总体呈现出递增趋势，生育期呈现逐渐缩短的趋势，株高逐渐降低，纤维品质稳定改善。

图1 不同育种时期品种的性状演变图

Fig.1 Phenotypic traits of the upland cotton varieties in different breeding stage

不同小写字母表示在P<0.05水平差异显著；下同

Different lowercase letters indicate significant differences at the P<0.05 level；The same as below

2.3 不同熟性品种主要性状的差异比较

对早熟、中早熟、中熟3种不同熟性品种的12个性状进行表型差异比较（图2），在生育期和株高方面，早熟棉的表型值显著低于其他熟性品种；在产量相关性状方面，早熟棉的铃数、铃重、衣分、皮棉产量均显著低于其他熟性品种，子指略高于其他熟性品种，但未达显著水平；在纤维品质性状方面，早熟棉的纤维长度、纤维强度、纤维整齐度、伸长率与其他熟性品种均无显著差异，但马克隆值显著低于其他熟性品种。结果表明，相较于其他熟性品种，早熟品种植株相对矮小、单株铃数较少、铃重低、衣分低，从而导致皮棉产量显著低于中早熟、中熟品种，但是不同熟性品种之间的纤维品质性状并无明显差异。综合可知，在长江流域棉区的演化过程中，早熟成为重要的育种目标，但是早熟与高产之间矛盾突出，导致早熟品种的产量较低，而早熟与优质之间的矛盾得到了有效缓解。

图2 不同熟性品种的性状比较

Fig.2 Comparing phenotypic traits of different maturity varieties

2.4 表型相关性分析

为了研究各性状之间的关系，对12个表型性状进行相关性分析。结果表明，各个性状之间都存在着不同程度的相关性（图3）。对于生育期和株高这两个农艺性状，生育期与株高、铃数、铃重、衣分、皮棉产量、马克隆值均呈极显著正相关；株高与铃数、铃重、衣分、皮棉产量、马克隆值均呈极显著正相关，与纤维长度和伸长率分别呈显著或极显著负相关。对于5个产量相关性状，子指与衣分呈显著负相关；铃数、铃重、衣分、皮棉产量两两之间均呈极显著正相关；皮棉产量与纤维长度呈极显著负相关。在纤维品质性状方面，纤维长度与铃数、皮棉产量、马克隆值均呈极显著负相关；纤维强度与纤维整齐度呈极显著正相关；马克隆值与各产量性状呈不同程度的正相关，与纤维长度、伸长率呈极显著负相关。综上可见，品种越早熟，皮棉产量越低，马克隆值越小。此外还发现，生育期与大部分品质性状之间的相关系数较低。

图3 12个表型性状之间的相关性分析

Fig.3 Correlation analysis for 12 phenotypic traits

扇形大小代表不同性状间线性相关系数，蓝色代表正相关，红色代表负相关；*和**分别表示在 P<0.05 和 P<0.01 水平下显著相关

The sector size represents the linear correlation coefficient between different traits， blue indicates a positive correlation， while red represents a negative correlation； * and ** indicate significant correlation at the levels of P<0.05 and P<0.01， respectively

2.5 聚类分析

基于12个性状的表型数值，对100个品种进行聚类分析（图4），结果显示供试材料可分为3大类：第Ⅰ类包含两个早期品种湘杂棉2号和鄂抗棉9号，这两个品种的各项性状表现均较差，属于本研究中2001-2005年的品种。第Ⅱ类群共43个品种，其产量较低，但纤维品质表现优异，可进一步分为两个亚群，Ⅱ-1亚群品种的生育期平均值为102.73 d，皮棉产量平均值为1244 kg/hm²，纤维长度平均值为30.54 mm，纤维强度平均值为31.44 cN/tex，包含了荆棉91、冈棉11号、创棉11号、湘棉33等15个早熟优质品种；Ⅱ-2亚群品种的生育期平均值为126.64 d，皮棉产量平均值为1435.79 kg/hm²，纤维长度平均值为30.23 mm，纤维强度平均值为30.48 cN/tex，包含了九杂四号、湘杂棉8号、南农6号、华惠4号等28个中早熟和中熟、优质的品种。第Ⅲ类包含55个品种，其产量最高，纤维品质较差；根据皮棉产量的差异可进一步分为两个亚群，Ⅲ-1亚群包含皖杂棉9号、泗杂棉8号、鄂杂棉29、华惠2号等18个品种，其皮棉产量较高（平均为1738.92 kg/hm²）；Ⅲ-2亚群包括湘杂棉7号、冈棉9号、华惠15、盐棉39等37个品种，其皮棉产量相对较低（平均为1584.69 kg/hm²）。

图4 100份材料基于12个表型性状的聚类分析

Fig.4 Clusters analysis of 100 varieties based on 12 phenotypic traits

材料编号同表1

The codes of varieties are the same as table 1

进一步分析发现，聚在同一类群的品种，除了在表型性状上表现出相近的特点外，还可能具有相似的遗传背景。例如，在Ⅱ-1类群中，拥有相同亲本冈0804-1的品种冈0996（58号）与冈杂棉10号（72号）聚在一起，这与系谱来源吻合。神农棉0815（41号）和创091（39号）的位置较近，两者均含GK19的血统，在抗逆性方面都表现良好。此外，聚类结果显示不同省份的品种被聚在一起，表明聚类无法完全体现材料的地域来源，可能与长江流域棉区内各省份之间存在相互引种的现象有关。

2.6 主成分分析

相关性分析结果表明各性状之间关系错综复杂，为了消除性状间相关性对品种评价产生的影响，利用主成分分析简化数据，降低数据维度。在特征值大于1的条件下，确定3个主成分因子（表3）。第1主成分的特征值为4.66，贡献率最大，为38.82%，可以解释最多的表型性状信息，其中特征向量最大的性状为铃数，其特征向量为0.91，其次为皮棉产量（0.89）、株高（0.87）、铃重（0.82），说明第1主成分主要是产量相关性状因子，其特征向量之间的关系表明，产量较高的品种，一般其生育期较长，且伴随着纤维品质较差。第2主成分的特征值为2.51，贡献率为20.93%，其中特征向量最大的是纤维强度（0.80），说明第2主成分主要是纤维品质相关的因子，其特征向量之间的关系表明，纤维品质好的品种一般生育期较短、衣分较低。第3主成分的特征值为1.26，贡献率为10.49%，其中特征向量最大的是纤维长度（0.64），其余的特征向量值都较低，说明这一主成分主要是与纤维长度相关。

表3 100份棉花种质表型性状的主成分分析

Table 3 Principal component analysis of phenotypic traits of 100 cotton varieties

性状 Traits	主成分Principal component
性状 Traits	1	2	3
生育期WGP	0.73	-0.35	0.33
株高PH	0.87	-0.05	0.07
铃数BN	0.91	-0.15	0.14
铃重BW	0.82	0.12	0.03
衣分LP	0.56	-0.35	0.29
子指SI	0.18	0.74	-0.28
皮棉产量LY	0.89	0.09	0.07
纤维长度FL	-0.38	0.21	0.64
纤维强度FS	-0.13	0.80	0.34
马克隆值FM	0.64	0.32	-0.43
整齐度指数FU	0.02	0.64	0.46
伸长率FE	-0.41	-0.69	0.19
特征值Eigenvalues	4.66	2.51	1.26
贡献率（%） Contribution rate	38.82	20.93	10.49
累计贡献率（%） Cumulative contribution rate	38.82	59.75	70.23

2.7 综合评价

以3个主成分中每个性状指标的特征向量为权重，构建各个材料的3个主成分的函数表达式分别为Y₁、Y₂、Y₃。

Y₁=0.73x₁+0.87x₂+0.91x₃+0.82x₄+0.56x₅+0.18x₆+ 0.89x₇-0.38x₈-0.13x₉+0.64x₁₀+0.02x₁₁-0.41x₁₂

Y₂=-0.35x₁-0.05x₂-0.15x₃+0.12x₄-0.35x₅+0.74x₆+0.09x₇+0.21x₈+0.8x₉+0.32x₁₀+0.64x₁₁-0.69x₁₂

Y₃=0.33x₁+0.07x₂+0.14x₃+0.03x₄+0.29x₅-0.28x₆+0.07x₇+0.64x₈+0.34x₉-0.43x₁₀+0.46x₁₁+0.19x₁₂

以各主成分的贡献率为权重，通过各材料的主成分得分和对应的权重线性加权求和得到主成分的综合得分模型F=0.3882Y₁+0.2093Y₂+0.1049Y₃。根据F值对100个审定品种进行表型综合评价，100个审定品种的F值范围在0.48~2.29之间，分数越高则代表其综合表现越好，从中筛选出了10份优良种质（表4），包含综合得分排名前8的品种和2个早熟品种。供试品种中综合得分排名前8的品种依次是绿亿航天1号、中生棉10号、华惠2号、华惠20、国欣棉16、冈杂棉10、国欣棉18号、华杂棉H922，其产量高且品质好。而早熟品种的F值普遍较低，这与其生育期短、产量偏低有关。因此在早熟棉内部单独比较后，从中选择了2个表现最优的品种中MB1460、EZ9，这两个品种可以为早熟棉的研究和利用提供资源。

表4 10份综合表现优异品种的性状比较

Table 4 Comparison of traits of 10 varieties with excellent overall performance

序号No.	品种 Variety	评分Score	生育期（d）WGP	株高（cm） PH	铃数BN	铃重（g）BW	衣分（%）LP	子指（g） SI	皮棉产量（kg/hm²） LY	纤维长度（mm）FL	纤维强度（cN/tex） FS	马克隆值FM	整齐度指数（%） FU	伸长率（%） FE
1	绿亿航天1号	2.29	127.00	125.20	31.70	6.60	43.00	11.80	122.40	29.30	30.10	5.50	85.50	5.10
2	中生棉10号	2.15	120.00	119.80	30.40	6.50	42.70	12.20	124.80	30.60	32.00	5.40	86.00	5.50
3	华惠2号	2.12	126.00	123.00	32.10	6.30	43.70	10.80	119.40	30.80	31.20	5.30	85.80	5.20
4	华惠20	2.04	122.00	131.40	31.00	5.90	42.30	11.60	111.70	28.70	29.60	5.70	84.70	5.50
5	国欣棉16	1.99	126.00	116.00	29.60	6.70	42.20	12.20	111.00	31.20	31.50	5.20	85.90	5.70
6	冈杂棉10号	1.97	120.00	126.90	31.90	6.00	41.40	10.80	122.30	30.40	34.00	5.00	86.30	5.10
7	国欣棉18号	1.95	125.00	113.50	29.70	6.50	41.80	12.70	110.20	30.50	33.40	5.20	85.90	5.90
8	华杂棉H922	1.95	122.00	122.60	28.60	6.40	42.25	11.60	111.30	29.00	32.30	5.20	85.00	5.50
9	中MB1460	0.98	105.00	100.60	11.40	5.50	39.90	11.80	83.10	30.50	33.00	5.20	85.50	5.60
10	EZ9	0.88	105.00	103.30	12.30	5.50	40.10	11.60	86.90	29.40	30.60	5.00	85.10	6.40

3 讨论

3.1 棉花种质资源表型遗传多样性

本研究对100个长江流域棉区的棉花品种进行表型鉴定，结果表明铃数、皮棉产量、株高的变异系数较大，容易受到环境的影响，具有较强的可塑性；而纤维长度、马克隆值等纤维品质性状的变异系数较低。产量相关性状的变异系数总体上大于纤维品质相关性状的变异系数，这与前人的研究结果基本一致^［

16］。遗传多样性分析表明，铃重和子指的遗传多样性指数和遗传丰富度较大，说明供试品种的铃重和子指均具有丰富的表型差异和遗传变异，可以从中筛选出大铃（>6.5 g）的种质资源进行品种改良（如国欣棉16、晶华棉112），发挥其潜在的生产能力。

3.2 长江流域棉区棉花主要性状在育种过程中的演变趋势

对100个棉花品种的阶段性演变分析表明，生育期随着年代的推移越来越短，产量与品质相关性状稳步变好，这与刘文欣^［

17］的研究结果基本一致，与我国育种目标导向相符。在20世纪80年代以前育种家们重点关注品种的丰产性，20世纪80年代到21世纪开始培育抗病抗虫的品种，近现代的品种则注重产量、抗性和品质等综合性状的协同改良。近些年来，棉花早熟性研究日益受到关注，早熟棉品种的选育逐渐增加，大大促进了棉花机械化生产，缓解了粮棉争地矛盾。但是多项研究表明早熟棉存在早衰现象，早熟性与产量、早熟性与品质均存在负相关^{［参考文献 18-20}18-20］，因此同步实现早熟、丰产、优质是一个比较难的目标。本研究比较分析不同熟性的品种发现，相比于其他熟性的品种，早熟棉产量相关性状的表现较差。尽管早熟棉的株型紧密、种植密度较大，但由于受到光照、温度以及生长时长等影响，其皮棉产量仍难超过春棉。通过比较不同生育期品种的产量，发现近年来培育出的中早熟新品种产量较高，皮棉产量达1700 kg/hm²及以上，因此有望结合生产实践手段，在缩短生育期的基础上提高皮棉产量。在纤维品质相关性状方面，早熟棉与中早熟、中熟品种的表现差异不大，甚至超过了中早熟和中熟品种，说明近期育成的品种可能在一定程度上打破了棉花熟性与纤维品质之间负相关的矛盾，实现了缩短生育期与培育“长、强、细”纤维的目标。追溯其亲本来源发现，打破拮抗关系可能与亲本的选择密切相关，例如以早熟、丰产的中945为母本和早熟、优质的中 964为父本，其配置杂交组合产生的中棉所9B02具有早熟优质的特性；该品种夏播生育期为 103 d，纤维品质达到国家棉花品种审定的Ⅱ型品种标准。相关性分析发现，生育期与铃数、衣分、皮棉产量、马克隆值之间均呈极显著正相关，衣分与子指呈显著负相关，这与前人的研究结果基本一致，即品种的生育期越长，其相应的铃数就会增多、衣分升高，从而使得皮棉产量增多^{［参考文献 21-23}21-23］；与此同时，纤维变粗，纤维品质下降。因此，在品种选育过程中关注品种早熟性同时，要注意协调早熟性与产量、早熟性与纤维品质及产量与纤维品质之间的矛盾，培育综合性状优良的品种。

3.3 长江流域棉区优异棉花品种筛选及其应用前景

聚类分析将100个棉花品种分为了3大类群，3个类群各有其鲜明的特点，可根据不同的育种目标选择相应特点的材料。另外通过追溯品种来源，发现来自于同一育种单位的品种往往聚在一起，例如中棉所9C02、中棉所9B02、中棉所99001、中棉所144等中棉所系列材料都是由中国农业科学院棉花研究所选育的；有相同亲本的材料也多聚在一起，例如冈0996与冈杂棉10号均拥有相同的亲本冈0804-1；来自不同省份的材料被聚在同一类群，说明各省份以及育种单位的育种材料来源相近或其基因交流较频繁，导致品种间遗传多样性较小，遗传背景趋同化严重。遗传背景狭窄严重阻碍了育种工作的进行，因此育种单位应加大对棉花种质资源的收集，通过复合杂交、回交、辐射诱变、化学诱变、体细胞诱变等技术，创造出具有多种优良性状的棉花新种质，促进种质资源的创新和利用，以丰富陆地棉的遗传多样性。

为了筛选出棉花育种中较为重要的性状指标，消除性状间相关性对品种评价产生的影响，利用主成分分析进行数据降维进而筛选优良品种^［

24-25］。本研究利用主成分分析将12个性状简化为3个主成分，累计贡献率达到70.23%，第1主成分主要是产量相关性状，其贡献率达到38.82%，后续可重点针对铃数、铃重等产量相关性状进行改良。根据各性状贡献率的权重，利用综合评价筛选出了10份综合表现较好的品种，对其性状综合比较发现，评分靠前的品种的单个性状表现也优秀。以排名第二的中生棉10号为例，其皮棉产量是100个棉花品种中皮棉产量最高的品种，纤维长度与纤维强度均超“双30”标准，说明该品种接近于早熟、丰产、优质的选育目标，可为育种改良工作中亲本的选择提供宝贵的遗传资源。

4 结论

本研究通过分析12个表型性状，系统地阐述了长江流域棉区2001-2023年审定的100个棉花品种的遗传变异和育种潜力，发现在近些年来长江流域棉花的育种改良过程中，品种总体呈现出向早熟、高产、优质的演变趋势。优质早熟棉的选育打破了棉花熟性与纤维品质相拮抗的矛盾，但是长期的人工选择造成了各品种的遗传基础狭窄。因此，在今后的育种工作中要拓宽种质来源，通过现有种质资源创造新的变异，充分利用单株铃数可塑性强的特点，结合现代分子生物学手段创新种质，协调早熟、高产、优质之间的关系，同时结合基因型数据，筛选发掘优异特色基因资源，为棉花产业带来更为可持续的发展。

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