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棉花学报
2020年 第32卷 第6期
刊出日期:2020-11-15
  
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    研究与进展
    黄河流域黑龙港植棉区棉花主要产量决策性状分析
    齐海坤, 左彦利, 张伯谦, 杜明伟, 田晓莉, 徐东永, 卢怀玉, 李召虎
    棉花学报. 2020, 32(6):  483-490.  doi:10.11963/1002-7807.qhkxdy.20200713
    摘要 ( 7 )   PDF (2687KB) ( 12 )  
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    摘要:【目的】棉花品种选育通常需要对多目标性状综合选择,明确各目标性状对籽棉产量的影响,有助于提高品种选育的效率,降低试验成本。【方法】通过对河北省河间市国欣农村技术服务总会8年607份育种材料(339个常规种、268个杂交种)进行统计分析,综合评价株型性状、产量性状、熟性性状和纤维品质性状对籽棉产量的影响。【结果】相关分析、回归分析和通径分析均表明铃重、衣分、第一果枝节位、霜前花率和生育期对黄河流域黑龙港植棉区籽棉产量的影响显著,其中霜前花率与籽棉产量相关系数最高(r=0.320 97),通径分析中铃重的决定系数最大(R2=0.30),二者是影响籽棉产量的主要性状。株高对籽棉产量的直接作用最大,但总作用最小(r2y=-0.04)。回归分析和通径分析均表明,纤维上半部平均长度和马克隆值均未对籽棉产量产生显著影响。【结论】黄河流域黑龙港植棉区棉花新品种选育过程中,铃重和衣分应作为育种家着重改良的农艺性状;缩短生育期、提高霜前花率,可以增加产量;株高与第一果枝节位通过与其他性状产生作用,进而影响籽棉产量的形成;纤维上半部平均长度和马克隆值均未对籽棉产量产生显著影响,育种过程中可以将其与产量同步提高。
    机采棉化学脱叶伴随着剧烈的乙烯及细胞分裂素信号响应
    高瑜, 徐娇, 张冰, 孙伟男, 杨细燕
    棉花学报. 2020, 32(6):  491-500.  doi:10.11963/1002-7807.gyyxy.20201105
    摘要 ( 70 )   PDF (4774KB) ( 32 )  
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    【目的】化学脱叶是棉花机采前必需的技术措施,脱叶效果直接影响棉花机采的效率和纤维品质,解析脱叶剂调控脱叶的分子机理可以有效地指导机采棉品种的选育。【方法】选取200份棉花种质资源在温室种植,根据初花期脱叶剂处理后第4天的脱叶率筛选出对脱叶剂敏感性不同的材料,并在大田种植的吐絮期进行脱叶剂处理,统计处理后第7天的脱叶率确定脱叶效果。在脱叶剂敏感和不敏感材料中各选取2个,对脱叶剂处理后第1天和第3天离层进行取样,通过实时荧光定量聚合酶链反应(Quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR)检测乙烯、细胞分裂素和水解酶相关基因的表达。【结果】通过温室及大田筛选,得到脱叶剂敏感材料和不敏感材料各6个;qRT-PCR研究发现,大部分乙烯相关基因、细胞分裂素相关基因及水解酶相关基因在脱叶剂处理后呈现不同的表达模式,且在不同敏感性材料中差异表达。【结论】不同棉花种质对脱叶剂响应存在差异,这可能是细胞分裂素和乙烯相关基因差异表达的结果。
    大丽轮枝菌与陆地棉互作过程中棉花次生代谢产物分析
    李社增, 牛露欣, 李博超, 陈秀叶, 刘畅, 鹿秀云, 郭庆港, 马平, 马峙英
    棉花学报. 2020, 32(6):  501-521.  doi:10.11963/1002-7807.lszmzy.20200807
    摘要 ( 59 )   PDF (10107KB) ( 26 )  
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    【目的】分析大丽轮枝菌与棉花互作过程中的差异代谢产物,发现棉花对大丽轮枝菌防御机制的新线索。【方法】以中棉所24为供试棉花品种,在棉苗2片真叶期伤根接种大丽轮枝菌或无菌水,获得病原菌处理和健康对照的根、茎、叶组织样本材料,采用超高效液相色谱电喷雾质谱(UPLC-ESI-MS)技术对样本材料的70%(体积分数)甲醇水溶液提取物进行分离与检测,经在线XCMS软件处理获得代谢组数据,经多元统计和t检验,获得处理间差异代谢产物,基于相对分子质量实验值与棉花代谢产物准确值比较确定代谢产物的种类。【结果】UPLC-ESI-MS分析棉花代谢组时,负离子检测模式比正离子检测模式效率更高。在棉苗根、茎、叶组织中发现,大丽轮枝菌处理与健康对照有重要差异的代谢产物为576个,主要存在于棉花根部,其中77个鉴定为倍半萜类、二萜类、黄酮类、碳水化合物、脂肪族和酚类物质。除倍半萜物质外,咖啡酸、紫云英苷、异紫云英苷、五桠果素、儿茶素、棉花素-8-鼠李糖苷、棉籽菁、草质素-7-葡萄糖苷、白矢车菊素、槲皮素-3'-葡萄糖苷、槲皮素-3-葡萄糖苷、槲皮素-7-葡萄糖苷、α,2',3,3',4,4',6-庚羟基查耳酮2'-葡萄糖苷、蜜二糖、蔗糖、蔗糖6-磷酸和1-三十四烷醇这17种物质在大丽轮枝菌与棉花互作相关文献中未见报道,可能为新发现的棉花黄萎病病程相关代谢产物。【结论】推定的棉花黄萎病病程相关代谢产物,可能在棉花抵御大丽轮枝菌过程中扮演重要角色,为探索棉花对黄萎病抗病机制提供了新的重要线索。
    GhMYB43负调控木质素的生物合成和茉莉酸信号
    沈吉丽, 肖胜华, 惠慧, 努日曼古丽·艾尼, 胡琴, 张晓君, 杨兆光, 聂新辉, 朱龙付
    棉花学报. 2020, 32(6):  522-537.  doi:10.11963/1002-7807.sjlzlf.20200907
    摘要 ( 72 )   PDF (10912KB) ( 248 )  
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    【目的】棉花黄萎病是由土壤传播的植物维管束真菌病害,导致每年棉花产量和品质的严重损失。本研究通过鉴定抗病基因,研究抗病机制,为棉花多抗种质资源创新提供理论基础。【方法】利用酵母单杂交(Yeast one hybrid)筛选到1个GhLac1上游的调节因子,并通过构建系统进化树、氨基酸序列多重比对、定量逆转录聚合酶链反应(Reverse transcription-quantitative polymerase chain reaction, RT-qPCR)、烟草瞬时转化、双荧光素酶检测系统、病毒诱导的基因沉默技术、棉花遗传转化技术等对该转录因子相关功能进行验证。【结果】Gh_D12G0544与拟南芥(Arabidopsis thaliana)中AtMYB43同源性最高,将其编码基因命名为GhMYB43。GhMYB43位于陆地棉Dt亚组第12号染色体上,编码1个含376个氨基酸的蛋白质,含有2个MYB结构域;RT-qPCR分析发现GhMYB43在茎中优势转录,受水杨酸和过氧化氢诱导上调表达,而受茉莉酸甲酯诱导下调表达,转录水平会受大丽轮枝菌(Verticilium dahliae)诱导;亚细胞定位结果显示,GhMYB43蛋白定位于细胞核中;双荧光素酶检测系统验证该基因具有转录激活活性;抗病性鉴定发现抑制GhMYB43转录会增强棉花植株对黄萎病菌的抗性;超表达GhMYB43增强了棉花对黄萎病菌的敏感性;木质素组织化学染色和含量测定结果表明,超表达GhMYB43转基因系的木质素含量明显低于对照材料。RT-qPCR分析表明,GhMYB43负调控木质素合成途径中关键酶基因的转录水平,并且负调控茉莉酸信号路径相关基因的转录。【结论】GhMYB43负调控木质素合成和茉莉酸信号。
    棉花耐低氮和氮敏感种质筛选及验证
    王准, 张恒恒, 董强, 贵会平, 王香茹, 庞念厂, 李永年, 牛静, 靳丁沙, 汪苏洁, 张西岭, 宋美珍
    棉花学报. 2020, 32(6):  538-551.  doi:10.11963/1002-7807.wzsmz.20201023
    摘要 ( 50 )   PDF (3914KB) ( 34 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    【目的】通过挖掘棉花耐低氮种质资源,提高氮效率。【方法】选用80个棉花种质,苗期试验设置低氮浓度(0.25 mmol·L-1)和正常氮浓度(5 mmol·L-1)2个氮水平,确定筛选指标且划分氮效率类型,并与田间产量的筛选结果进行比较。【结果】供试棉花种质在2个氮水平下总干物质质量、地上部氮累积量、氮素吸收效率等12个性状指标均存在显著性差异。综合棉花苗期氮素性状指标的变异系数、主成分分析及相关性分析,将总干物质质量、总氮积累量、氮吸收效率等6个指标作为筛选评价指标。根据聚类热图分析及氮效率综合值,初步筛选出2个耐低氮、氮高效种质(鲁05R59和中棉所69)和2个低氮敏感、氮低效种质(珂字棉201和新陆中30号)。田间试验筛选结果与苗期筛选结果一致。【结论】苗期进行氮高效种质筛选是可行的,并确定鲁05R59和中棉所69为耐低氮、氮高效种质,珂字棉201和新陆中30号为低氮敏感、氮低效种质。
    化学调控
    密度与棉太金化控对小麦后直播棉成铃及相关生理活性的影响
    刘媛媛, 林远, 刘晓飞, 蔡泽洲, 陈媛, 张祥, 陈德华
    棉花学报. 2020, 32(6):  552-560.  doi:10.11963/1002-7807.lyycdh.20201026
    摘要 ( 39 )   PDF (2171KB) ( 20 )  
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    目的】研究密度、棉太金(质量分数27.5% 胺鲜·甲哌钅翁   )化控对小麦后直播棉功能叶生理特征、成铃特征的影响。【方法】研究于2011―2012年在扬州大学进行,以特早熟品种国欣早11-1为材料,小麦收获后直播种植。以密度和棉太金化控为试验因素,采用随机区组设计。【结果】当密度为10.5 万株·hm-2、棉太金用量为1 170 mL·hm-2时,群体成铃最多,且8月31日前成铃数也高。回归分析进一步表明,7月15日、7月30日、8月15日棉株功能叶的SPAD值、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、游离氨基酸含量与8月31日的成铃数呈显著或极显著的开口向下抛物线关系。表明棉株叶片保持适宜的碳氮生理活性有利于优质桃的形成。【结论】长江流域小麦后直播棉采用高密度(10.5 万株·hm-2)种植并结合棉太金化控(1 170 mL·hm-2),有利于形成优质铃,且叶片碳氮生理活性适宜。
    棉花苗蕾期喷施生长调节剂促早熟效应研究
    付慧杰, 薛国娟, 廖宝鹏, 齐海坤, 徐东永, 谭伟明, 杜明伟, 田晓莉, 李召虎
    棉花学报. 2020, 32(6):  561-568.  doi:10.11963/1002-7807.fhjtxl.20201105
    摘要 ( 47 )   PDF (4001KB) ( 26 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    目的】在我国大部分棉区,早发早熟是棉花优质高产的前提。本研究探究了苗期和蕾期应用植物生长调节剂对花芽提早分化并提高后期吐絮率的效果,旨在为促进棉花早熟提供技术支持。【方法】在温室盆栽和田间条件下,于子叶期至蕾期叶面喷施不同浓度的植物生长调节剂,比较第一果枝节位、现蕾数和后期吐絮率的差异。【结果】在温室盆栽条件下,子叶期喷施140 μmol·L-1赤霉素(GA3)或子叶期、2叶期、4叶期连续3次喷施2.23 μmol·L-1复硝酚钠(CSN)均可使果枝始节位降低约0.9。在田间条件下,子叶期喷施288、576 μmol·L-1赤霉素4+7(GA4+7)使第一果枝节位显著降低约0.4;3叶期喷施6-苄氨基嘌呤(6-BA)44.4 μmol·L-1,第一果枝节位显著降低0.2;但第一果枝节位与9月下旬的吐絮率之间无显著相关关系,即第一果枝节位降低并不意味着后期吐絮率提高。蕾期应用0.10 μmol·L-1油菜素内酯(BR)可提高9月下旬的吐絮率,主要与其增加中下部果枝的成铃比例有关。【结论】优化成铃分布较提早花芽分化、降低第一果枝节位对棉花促早熟更重要。
    研究简报
    基于红外热成像的棉花叶片温度分布量化方法研究#br#
    冯璐, 邢芳芳, 杨北方, 韩迎春, 王国平, 雷亚平, 李亚兵
    棉花学报. 2020, 32(6):  569-576.  doi:10.11963/1002-7807.fllyb.20201105
    摘要 ( 39 )   PDF (3025KB) ( 19 )  
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    【目的】叶片温度反映作物生长的生理过程和能量交换,是作物生长监测的重要指标。本研究旨在提出一种量化棉花叶片温度空间分布的方法。【方法】以水培条件下缺钾和正常棉花叶片的红外图片为研究对象,基于Stata和Surfer软件去除棉花红外图片中无关背景强化目标叶片的温度信息;应用地统计学空间网格法实现对叶片温度分布的数量化;最后统一红外图像的温度标尺实现不同处理间叶片不同区域的温度比较。【结果】经过处理后的图像能体现不同处理间的叶片温度差异。缺钾叶片平均温度、叶脉温度和叶脉外叶片温度分别高于正常叶片0.52 ℃、0.59 ℃和0.47 ℃。此外,缺钾处理叶片内部温度的变幅(0.76 ℃)及变异系数(0.38%)均高于正常叶片(0.54 ℃,0.27%),且以叶脉温度升高最多(0.53 ℃)。叶片内部温度的概率分布分析表明,缺钾叶片温度分布的四分位差高于正常叶片0.07 ℃,说明正常叶片温度分布相对集中。【结论】这一方法的提出有助于进一步准确监测棉花长势,为指导棉花精准管理奠定基础。