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1、转基因抗虫棉高产配套技术,张 祥 扬州大学农学院 2013 郑州,目 录,二、生产及其技术的发展,三、存在问题,四、转基因抗虫棉生育类型,一、我国转基因抗虫棉发展历程,五、转基因抗虫棉高产栽培途径,六、不同生育类型抗虫棉因种栽培技术,一、 发展历程,1、试种阶段（1994-1997） 该阶段主要是我国自行培育的一些品系进行试种，这些品系的应用最突出的表现是棉花本身表现出明显的抗虫效果，一般抗棉铃虫的效果可达到40-80%，因而能明显的减少棉铃虫防治农药量。但该阶段由于是品种培育的起步阶段，品种的一些生育特征、产量性状表现发生变化，如苗期生长速度变慢，棉铃变小等造成农民对其种植的不适应，因而产量
2、表现不理想。本阶段典型品系如R93-4，苏6F1、苏9F1。,2、低潮阶段（1997-2000） 此阶段我国抗虫棉的种植主要应用美国的抗虫棉品种，北方以冀岱公司品种新33B为主，南方以安岱公司品种新32B为主。由于此阶段国产抗虫棉在抗虫性和丰产性两方面都不如美棉，使得美国抗虫棉在我国棉花生产中处于优势地位。但国产抗虫棉也开始有表现优良的品种（系）产生，种植面积不断扩大 ，如中棉所29、中棉所30、中棉所31等。其中中棉所29为杂交种，中棉所30为早熟常规种。虽然中棉所29具有极高的产量，但由于此阶段抗虫棉推广限于北方棉区，杂交种的应用受到限制。而早熟种中30产量潜力也受限，也不能在黄河流域棉区
3、大面积推广。,3、迅速发展阶段（2001-2003年） 该阶段国产抗虫棉品种培育技术趋于成熟，培育的品种无认在丰产性和抗虫性都开始超过美国棉花新33B，再加上抗虫棉生长发育栽培及生理的研究，国产抗虫棉丰产栽培技术完善，广大农民掌握了高产优质栽培技术，因此国产抗虫棉的应用面积快速扩大。2001全国种植面积为900万亩，2002年达1500万亩，2003年种植面积已达3000万亩以上。该阶段已形成我国三条成熟的抗虫棉品种体系，即中国棉花研究所培育的中棉系列如中38、中39、中41、中45等。国抗系列：以创世纪公司基因技术为主的系列品种，典型的有GK12、GK19、GK22等。,4、进步飞跃阶段（2
4、004- 我国以转Bt基因为主抗虫棉生产走向成熟以后，为减少单一基因容易使棉铃虫产生抗性这一担扰以及对杂草危害、逆境影响，双抗Bt+CPTI（豇豆胰蛋白酶抑制因子）、抗除草剂、抗涝渍基因育种正在进一步发展，其中Bt+CPTI的双价基因棉花品种SGK321、中41都已在生产上应用，这些都为我国棉花生产形成以多抗为基础的品种应用，促进棉花生产持续稳定奠定了基础。,二、生产及其技术的发展,从1997年开始引进美国品种大面积种植以来，至今占我国植棉面积的70%以上，这除了一方面与转基因抗虫棉品种选育日趋成熟以外，还与转基因抗虫棉生产技术快速推广应用，保证了转基因抗虫棉丰产丰收直接相关。,（1） 传统栽
5、培技术套用 这一阶段主要是在转基因抗虫棉刚开始种植时期，由于不了解转基因抗虫棉这一新类型品种的特点，棉农在种植时只是按照常规棉花的种植方法进行栽培，其后果表现在2个方面，一方面由于所用栽培技术不能使抗虫品种的丰产潜力充分表达出来，因而表现出产量不高。另一方面，由于没有认识到转基因抗虫棉的生育特征的变化，有此栽培技术应用后不但不能产生相应的调节生长效应，反而引起棉花生长发育不良，呈异长生长状态，减产减收。以上2方面问题的产生，一定程度上影响当时我国转基因抗虫棉生产的发展。,（2） 生育障碍治疗阶段 针对转基因抗虫棉在生产上出现的问题，使得广大科技工作者认识到Bt基因的导入，使棉花的生育特性发生了
6、一定的变化，对此展开了深入的研究发现，转基因抗虫棉在Bt基因导入后，在棉株的营养生长和生殖生长在不同的品种（系）间呈现不同的变化，这些变化与品种（系）本身的遗传基础及导入的抗虫基因的构建有关。由于各个品种（系）的遗传基础及导入基因构建上的不同，生长发育特性也有明显的变化，如果栽培技术应用不当，就会使生长发育向相反的方向进行，最终造成生育障碍，表现营养生长过旺、蕾铃脱落严重、早衰等特征。因此，此阶段转基因抗虫棉栽培主要是针对其在生产上出现的问题，通过研究找出解决的办法，保证其生长和发育的正常进行。,（3） 因种栽培技术体系的形成和完善 随着转基因抗虫棉栽培及其生理研究的不断深入，对不同来源以及不
7、同构建的基因导入品种的生长发育和栽培规律的系统研究和分析，在明确了我国转基因抗虫棉的生育特征、营养需求和吸肥规律、生长调节剂效应基础上，逐渐形成了优质高产栽培体系。这主要表现在对转基因抗虫棉常规种，提出了走中壮株型，增加群体成铃的技术路线。对于转基因抗虫棉杂交种，则提出了优、壮、高栽培技术路线，主要以低群体起点，发挥个体结铃能力为主要目标，技术上对氮肥的合理运筹，增加钾肥的使用，补充微量元素硼营养。在以上核心技术基础上，通过其它高产配套技术如培育壮苗、塑膜覆盖、简化整枝、立体种植等，为转基因抗虫棉稳产丰产提供保障。,三、存在问题,（1）抗虫性表达不稳定和棉铃虫产生抗性问题 转基因抗虫棉虽然能对
8、棉铃虫有显著的防治效果，但其抗虫性表现在棉花整个生长发育过程中表现不一致，抗虫性呈时空差异，在时间上表现为抗虫性在苗蕾期强，产量形成的关键期铃期弱；在空间上表现为不同器官抗性不一样，叶片抗性强，棉铃抗性最弱。另一方面，抗虫基因的表达程度还受到环境的影响，不良的环境条件会造成棉花抗虫能力下降，甚至造成基因沉默。这种不稳定的变化特征不利于棉花产量的进一步提高和对棉铃虫的更有效防治，因此从遗传、生产2方面促进Bt基因在棉株生育过程中的一致和高效表达，并且促进棉铃中抗虫能力进一步增强，实现抗虫性和丰产性的协同表达是今后抗虫棉花生产进一步发展要求。,（2） 因种栽培问题 由于抗虫基因的导入以及导入对象的
9、遗传基础不同，形成的棉花抗虫品种的生长发育特性发生了一定程度的改变，这些特性的改变要求棉花在生产过程中采取相应的技术，才能有利于品种丰产性的充分表达，实现丰产丰收。在因种栽培上，特别是棉花本身的个体营养生长和生殖生长的协调能力，对营养的需求特点，株型与个体产量、群体产量的关系等方面是棉花在生产上需要重点关心问题，因为这些内容与棉花本身产量和品质的形成直接相关。,四、 转基因抗虫棉生育类型,两旺型： 在营养生长方面表现为株高日增量、LAI增长量都较大，株高较高，最大LAI也较大；而在生殖生长方面又表现为现蕾和成铃强度大，营养器官和生殖干重都较高，最终表现为产量高。 我们研究认为：抗虫棉杂交种中棉
10、所29、鲁棉研15、高品质棉杂交种科棉3号，双价抗虫棉中棉所41、苏杂3号、泗抗3号属于该类型。,前旺型： 在生长前期（盛蕾至盛花）株高日增量大，叶面积增长快，但在伏桃和早秋桃形成期成铃强度也大，最终表现为株高适中，生殖器官干重也较高，产量不低，在生理代谢上表现为盛花前碳氮代谢旺盛。如科棉4号、徐杂3号。 后旺型： 在盛花前株高日增量和LAI增长较慢，但盛花后增长变快；成铃强度在秋桃形成期速度快，最终成铃数及生殖器官干重都较高，同样表现较高的产量水平。在碳氮代谢上表现为盛花前强度低，盛花后较高。如盐抗1号和湘杂3号。,过旺型： 由于株高日增量和LAI增量过大，现蕾和成铃强度低，氮代谢旺盛、碳代
11、谢较弱，株高偏高，LAI偏大，营养器官干物量高。如 SGK321和鲁棉研16,五、转基因抗虫棉的高产栽培途径,总途径： 在稳定群体总果节条件下，提高成铃率 栽培途径： 优、壮、高,所谓“优”，一是指群体的总果节量要优化在20万左右；二是指在满足群体适宜总果节量的前提下，尽可能的保持最佳密度；三是适当优化盛蕾期至初花期的群体叶面积。 所谓“壮”是指在有效生长期内，充分发展个体，尽可能的提高果枝台数和单株果节数，用壮个体去达到群体适宜总果节量和适宜LAI的要求。,所谓“高”是指结铃期群体有高的成铃率、高的干物质积累量。这一途径的群体发展过程是尽可能的控制前中期的生长量，为开花结铃盛期的群体发展留有
12、足够的空间，达到扩叶控库，提高成铃率、总铃数和铃重的目的,六、不同生育类型抗虫棉因种栽培技术,如何充分利用有限的生育时间，这与栽培技术和管理措施密切相关，应用促早技术尤为重要，争取达到“五早”即播种早、出苗早、花芽分化早、移栽早和活棵早,1、促早技术，充分利用生育时间的优势,（1）、适期迟播： 我们建议抗虫棉常规类型及早熟类型品种如泗抗3号、泗杂3号、中棉所29、鲁棉研15号、中棉所41等适宜迟播约在4月5日-10日左右；中熟品种湘杂棉3号、苏杂3号等适宜播期约在3月30日-4月5日左右。直播地膜棉适宜播期以4月25日左右为宜。播种期过早或偏迟都不利于群体质量的提高。 （2）、双膜育苗 （3）
13、、双膜苗床温湿度及时调节 （4）、移栽地膜覆盖,转基因抗虫棉无论棉株的投影面积和立体占有空间体积都是比较大的。鉴于转基因抗虫棉生育空间优势明显，在确定单位面积的密度时，必须确立大个体和优化群体的技术优势，扩大行距，放宽株距，协调组合，达到行距大、株距大、棉株大的目的，为充分发挥生育空间打下良好基础。,2、优化群体、壮个体，充分发挥生育空间优势,（1）优化密度的确定,根据叶龄模式原理和群体质量理论，确定密度的方式如下。合理密度x（株/666.6 m2）=适宜的总果节量y/单株有效果节数n，即x=y/n 群体适宜总果节量y（万个/666.6 m2），通过多年试验总结测出，各品种在当地往往为一个常数
14、，根据现有品种的株型，南方棉区每666.6 m2 变动在2022万左右，北方棉区变动在2224万。,而单株有效果节数n是指棉花在有效果节生长的临界期，江苏省为8月1520日内单株能够达到的平均果节数，也可根据叶龄模式测得。例如麦套移栽棉单株平均果枝数因栽培水平不同变动在1718台，单株有效果节数平均为7580个，根据理论计算每666.6 m2密度为25002666株。,（2）不同生育类型的密度 不同生育类型的转基因抗虫棉，单株果枝数和果节量的生长量是各不相同的。据研究，转基因抗虫棉常规种单株果枝数在1516台，单株有效果节数有8090个（包括部分叶枝上有效果节数），按照理论计算每666.6 m
15、2的密度为22002500株，例如科棉4号等常规转基因抗虫棉。,转基因抗虫杂交棉的生长量较大，果枝数在1718台，单株有效果节数可达90100个，包括部分叶枝上有效果节数，按照理论计算每666.6 m2的密度为1800株左右，例如中29、鲁棉研15、科棉3号、湘杂棉3号等。以上不同生育类型的密度，结合化控，提高群体质量，成铃率达到3540%左右，每亩总铃数在7.5万个以上，皮棉产量可达125公斤以上。,而大面积生产上，片面认为转基因抗虫棉生长势旺、植株高大，生产量多等，将每亩密度种植低于1500株。由于单位面积密度偏稀，单株结铃数较高，平均在40个左右，成铃率也较高，由于群体过小，每亩总铃数徘
16、徊在66.5万个，皮棉产量在100公斤左右。因此，当前对转基因抗虫棉种植密度，必须引导棉农正确的、科学的认识优化密度是十分重要的。,3、不同生育类型抗虫棉的吸肥特点和肥料运筹,（1） 产量与需肥量 根据我们对四种类型的抗虫棉的研究表明，当皮棉单产水平在100kg以上时，一般情况下需氮12-16kg，需P2O56kg左右，K2O14-18kg。其中中29、鲁棉研15以及科棉3号、苏杂3号等的吸收量较多为上述值的上限，苏棉24号、科棉4号等常规抗虫棉对氮、磷、钾的需求量取上述值的低值。,（2）、不同生育期对氮磷钾的需求 目前我省应用的抗虫棉，由于类型不同，在不同生育期对氮磷和钾的需求也不同。 两旺型品种仍以开花后吸收较多，但与常规品种相比，苗蕾期对肥料的吸收量加大，而且整个生长期对氮磷钾的吸收总量加大。,前旺型品种如科棉4号等则表现为开花前营养吸收明显增加，结铃期吸收比例下降。 后发型品种如盐抗1号、苏杂3号则在结铃至成熟期吸收比例加大。 营养生长过旺型品种也是在整个生育期对营养吸收量加大，但养分较多的用于营养器官的生长。,（3
