多环境条件下199份棉花基因型抗旱性综合评价及通用型材料筛选

本研究针对西北内陆棉区水资源短缺问题，通过两年两点（新疆阿拉尔和甘肃敦煌）试验，对199份棉花基因型进行抗旱性综合评价。研究人员测定株高(PH)、单株铃数(BN)等6个农艺性状，基于抗旱系数(DC值)采用主成分分析(PCA)和聚类分析，建立综合抗旱评价体系(D值)。结果筛选出UC067等7份环境适应性强的抗旱基因型，其中UC067、UC154和UC173兼具高产特性，为棉花抗旱育种提供重要资源。该研究发表于《Agricultural Water Management》，对干旱地区棉花产业可持续发展具有重要实践意义。

　　

全球气候变化加剧导致干旱频发，严重威胁农业生产。作为世界最大产棉国，中国西北内陆棉区（新疆、甘肃等地）水资源短缺问题尤为突出。棉花虽具一定耐旱性，但干旱会导致株高降低、产量下降等连锁反应。以往研究多局限于单一环境，筛选的抗旱材料缺乏普适性。为此，中国农业科学院棉花研究所团队在《Agricultural Water Management》发表研究，通过多环境试验揭示棉花抗旱机制并筛选广适性材料。

研究采用两年两点（2020-2021年新疆阿拉尔和甘肃敦煌）裂区设计，设置正常灌溉（4500 m³·hm^-2）和干旱处理（2250 m³·hm^-2）。选取199份国内外棉花种质，测定株高(PH)、单株铃数(BN)、单铃重(SBW)、衣分(LP)、第一果枝节位(FVSL)和籽棉产量(SCY)等性状。基于抗旱系数(DC值)进行主成分分析(PCA)、灰色关联分析和系统聚类，计算综合抗旱系数(CDC)、抗旱综合评价(D值)和权重抗旱系数(WDC)三类指标。

3.1 干旱胁迫下农艺性状变化
干旱显著抑制所有性状（P<0.01），但两地抑制程度差异显著。阿拉尔试验中单株铃数(BN)变异系数最大（CV=20.15%），敦煌则是籽棉产量(SCY)（CV=21.45%）。衣分(LP)在两地均表现稳定（CV<7%），表明其受环境影响最小。

3.2 抗旱系数相关性
阿拉尔试验中籽棉产量(SCY)与株高(PH)、单铃重(SBW)呈极显著正相关（r=0.22-0.43）；敦煌试验中株高(PH)与第一果枝节位(FVSL)相关性最强（r=0.32），印证了形态指标与产量的关联性。

3.3 主成分分析
提取的3个主成分累计贡献率超60%。株高(PH)、单铃重(SBW)和籽棉产量(SCY)在两地均贡献突出，而衣分(LP)和第一果枝节位(FVSL)表现环境敏感性，证实前三个性状可作为核心抗旱指标。

3.4 综合抗旱评价体系比较
D值回归方程中，阿拉尔试验株高(PH)系数最大（0.512），敦煌试验衣分(LP)最高（0.844），客观反映不同环境下的性状贡献差异，证明D值评价体系优于CDC和WDC。

3.5 抗旱性分级与通用材料筛选
199份材料被分为高抗（Ⅰ）、中抗（Ⅱ）、敏感（Ⅲ）和高敏（Ⅳ）四类。两地分类一致性分析发现，仅UC016、UC032、UC067、UC073、UC135、UC154和UC173在两地均属高抗组。其中UC067、UC154和UC173在干旱下仍保持较高产量，具备推广价值。

该研究创新性地建立多环境抗旱评价体系，揭示株高(PH)和籽棉产量(SCY)是抗旱核心指标。发现的7份广适性材料突破环境限制，尤其UC067等3份"双高"材料，每亩可节水20-27m³，按西北棉区90%应用率测算，年节本达1.7亿元。研究为应对气候变化下的棉花生产提供关键技术支撑，兼具生态与经济双重效益。未来可结合分子标记辅助育种，进一步解析这些材料的抗旱分子机制。