
全球棉花育種進(jìn)程,大體分為引種、常規(guī)選育、基因工程育種3個(gè)大的階段。
1.引種時(shí)期。引種是指將外地或外國(guó)的新作物、新品種、新品系和遺傳材料引入當(dāng)?shù)?,?jīng)本地試種成功后,直接在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。由于引種簡(jiǎn)便易行、見(jiàn)效快,早期在棉花育種中大量采用。
大約在公元前500—1000年之間,亞洲棉從印度向西擴(kuò)展至非洲和地中海各地,向東傳播至緬甸、越南等國(guó)。越南在公元前1500年就有了棉花,是佛教僧侶引進(jìn)的,但是直到公元3—4世紀(jì)才廣泛的種植。草棉,是在史前時(shí)期通過(guò)部落和各國(guó)人民之間的貿(mào)易往來(lái)逐步向外傳播,經(jīng)過(guò)埃塞俄比亞、埃及、伊朗、伊拉克、土耳其、希臘等傳到東方各國(guó)。大約在公元7—8世紀(jì),草棉先后傳入亞洲的一些國(guó)家。陸地棉約于17世紀(jì)初從墨西哥引入美國(guó)南部,以后逐漸的傳入各個(gè)主要的產(chǎn)棉國(guó)。1793年Eli Whitney發(fā)明了鋸齒軋花機(jī),使軋花效率大大提高,美國(guó)棉花生產(chǎn)規(guī)模迅速擴(kuò)大。在此背景下,美國(guó)從墨西哥引種速度加快,并培育了大量的優(yōu)良棉花品種,如金字棉、斯字棉等。后來(lái)這些品種被印度、蘇聯(lián)、中國(guó)、埃及等產(chǎn)棉國(guó)引種,在全球廣泛種植。海島棉原產(chǎn)于南美洲,1492年哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸后就帶回了歐洲進(jìn)行廣泛的種植。1786年開(kāi)始在美國(guó)大面積的栽培,以后漸漸的發(fā)展到非洲和印度等地。蘇聯(lián)19世紀(jì)末以前種植的都是產(chǎn)量水平低、纖維品質(zhì)差的草棉品種。1870年從美洲、埃及引種了海島棉,但因晚熟并未成功。1884年成功從美國(guó)引種早熟、產(chǎn)量高、纖維長(zhǎng)、品質(zhì)優(yōu)的金字棉、魯賽爾斯棉、克里弗林得棉,并逐漸替代了本地草棉品種。
2.常規(guī)選育時(shí)期。傳統(tǒng)選育通常是將引進(jìn)的外來(lái)優(yōu)異品種與本地適應(yīng)性更好的種質(zhì)雜交,構(gòu)建遺傳群體,結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題選育新品種。
世界產(chǎn)棉國(guó)利用常規(guī)育種技術(shù)進(jìn)行近代棉花育種已有100多年的歷史,已育成大批在生產(chǎn)上推廣種植的優(yōu)良品種。1922—1930年,蘇聯(lián)采用當(dāng)?shù)乇容^高產(chǎn)的品種拉弗羅茨基、169、182等替換了當(dāng)時(shí)所謂的“工廠混雜體”。其中拉弗羅茨基推廣面積高達(dá)100萬(wàn)公頃,產(chǎn)量提高15%—20%,衣分提高2—3百分點(diǎn)。采用系統(tǒng)選育法從引進(jìn)品種群體中選育出高產(chǎn)長(zhǎng)絨棉新品種,包括從愛(ài)字棉0278中選育出來(lái)的8517、從金字棉群體中培育出的早熟棉花品種1306。上世紀(jì)70年代初,印度采用常規(guī)育種技術(shù)育出世界上第一個(gè)雜交種H4的推廣面積曾高達(dá)130萬(wàn)公頃,占當(dāng)時(shí)印度棉田總面積的17%;90年代育成并發(fā)放中絨陸地棉雜種kirti,比H4不僅早熟而且增產(chǎn)79%;培育的陸地長(zhǎng)絨雜種Savita絨長(zhǎng)32mm,麥克隆3.5—3.8,適紡80支高精紗。在優(yōu)質(zhì)棉育種方面,美國(guó)居領(lǐng)先地位,采用常規(guī)育種選育的品種絨長(zhǎng)一般在27—30mm,強(qiáng)度30cN/tex,麥克隆4.0—4.2,主要代表性品種是愛(ài)字棉系列。
3.基因工程育種時(shí)期?;蚬こ逃N是指借助分子生物學(xué)手段將外源基因通過(guò)體外重組導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi),使這個(gè)基因能在受體細(xì)胞內(nèi)復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯表達(dá),使受體植株表現(xiàn)出期望的優(yōu)良性狀。
美國(guó)孟山都公司1988年率先將蘇云金桿菌的Bt基因插入到棉花基因組,培育出了能夠防治棉鈴蟲(chóng)的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉植株。經(jīng)過(guò)大量田間試驗(yàn)和轉(zhuǎn)基因栽培品種的培育,1996年美國(guó)正式將轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲(chóng)棉推向市場(chǎng)。1994年由Calgene公司研發(fā)的抗苯腈類除草劑的轉(zhuǎn)基因棉花BXN也獲得批準(zhǔn)進(jìn)行商業(yè)化種植。從1997年到2010年,轉(zhuǎn)基因棉占美國(guó)棉花面積的比例從15%提高到了73%。如今,美國(guó)種植的陸地棉全部為轉(zhuǎn)基因抗除草劑、抗蟲(chóng)和抗病的多抗性品種。
全球轉(zhuǎn)基因棉花的種植面積從2008年的760萬(wàn)公頃增長(zhǎng)到2018年的2490萬(wàn)公頃,占棉花種植面積的比例從30%提高75%。印度自2002年從美國(guó)引進(jìn)轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲(chóng)棉,到2018年已占棉花種植面積的95%。
轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉的問(wèn)世,打破了原來(lái)的育種格局,主要產(chǎn)棉國(guó)棉花新品種選育重心大多由傳統(tǒng)的常規(guī)育種向基因工程育種轉(zhuǎn)變。
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