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1. 陆地棉MADS-box家族基因鉴定及组织特异性表达分析
张爱, 王彩香, 宿俊吉, 张先亮, 史春辉, 刘娟娟, 彭云玲, 马雄风
棉花学报    2020, 32 (5): 404-417.   DOI: 10.11963/1002-7807.zamxf.20200831
摘要270)      PDF(pc) (6829KB)(135)    收藏
【目的】MADS-box蛋白是1种重要的转录因子,参与调控棉花生长发育进程。鉴定分析陆地棉MADS-box家族基因,可为研究其生物学功能奠定基础。【方法】基于2019年最新组装的陆地棉TM-1参考基因组,通过HMMER 3.0软件鉴定陆地棉Type Ⅰ型及MIKC型MADS-box基因。利用MapInspect、MEGA 7.0、MEME和TBtools软件以及omicshare网站进行染色体定位、多序列比对聚类分析、Motif预测、基因结构鉴定以及组织特异性表达分析。【结果】从全基因组水平上鉴定出181个陆地棉MADS-box基因(66个Type Ⅰ型和115个MIKC型),染色体定位发现该181个基因在陆地棉26条染色体上均有分布,其中A组染色体上分布有78个基因、D组上分布有103个基因。系统进化分析显示Type Ⅰ型MADS-box蛋白有3个亚家族,MIKC型蛋白包括MIKC*型和含有10个亚家族的MIKCC型;motif预测结果显示所有MADS-box蛋白均含有MADS结构域,基因结构分析结果显示,外显子、内含子结构和长度在各亚家族内具有同一性;组织特异性表达分析发现MADS-box家族基因中有33个在纤维组织中优势表达,103个在花器官中优势表达,41个基因在根茎中优势表达。【结论】本研究通过生物信息学方法,鉴定并获得了与陆地棉开花调控和纤维发育相关的MADS-box基因,对于揭示棉花纤维品质等重要性状的遗传调控机制及分子育种具有一定的理论意义和应用价值。
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2. 冠菌素对低温胁迫下棉花幼苗AsA-GSH循环的调控效应研究
李进, 翟梦华, 于春欣, 王莉, 张军高, 周小云, 梁晶, 段留生, 雷斌
棉花学报    2020, 32 (5): 381-391.   DOI: 10.11963/1002-7807.ljlb.20200729
摘要227)      PDF(pc) (3693KB)(92)    收藏
【目的】研究冠菌素(Coronatine, COR)对低温胁迫下棉花幼苗营养器官抗坏血酸-谷胱甘肽循环系统的影响,探索其抗逆机理。【方法】以新陆早57号为材料,设4个处理,幼苗2叶期叶面喷施清水后进行25 ℃(CK)和4 ℃(LT)处理,幼苗2叶期叶面喷施冠菌素(0.01 μmol·L-1)后进行25 ℃(COR)和4 ℃(LT+COR)处理,1 d后采集各处理根、茎和叶,测定抗氧化物质含量和酶活性。【结果】与CK相比,LT处理引起棉花幼苗根、茎和叶中抗坏血酸过氧化物酶和单脱氢抗坏血酸还原酶活性、氧化型抗坏血酸、还原型谷胱甘肽和谷胱甘肽含量下降,谷胱甘肽过氧化物酶活性、还原型抗坏血酸和抗坏血酸含量升高,脱氢抗坏血酸还原酶和谷胱甘肽还原酶活性无差异,叶中氧化型谷胱甘肽含量减少。与LT相比,(LT+COR)处理使棉花幼苗根、茎和叶中抗坏血酸过氧化物酶、单脱氢抗坏血酸还原酶、脱氢抗坏血酸还原酶、谷胱甘肽过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶活性升高,还原型抗坏血酸、氧化型抗坏血酸、还原型谷胱甘肽、抗坏血酸和谷胱甘肽含量增加,氧化型谷胱甘肽含量、还原型抗坏血酸与氧化型抗血酸的含量比、还原型谷胱甘肽与氧化型谷胱甘肽含量比在叶中变化明显。【结论】COR可以调控棉花幼苗抗坏血酸-谷胱甘肽循环系统,缓解低温对棉花幼苗造成的损伤,对叶片缓解作用最强。
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3. 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175)      PDF(pc) (10912KB)(293)    收藏
【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。
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4. 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159)      PDF(pc) (4774KB)(55)    收藏
【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。
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5. 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156)      PDF(pc) (10107KB)(64)    收藏
【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。
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6. 陆地棉REM基因家族全基因组鉴定及表达分析
石荣康, 张冬梅, 孙正文, 刘正文, 解美霞, 张艳, 马峙英, 王省芬
棉花学报    2021, 33 (2): 95-111.   DOI: 10.11963/1002-7807.srkwxf.20210113
摘要151)      PDF(pc) (11066KB)(382)    收藏
【目的】REM (Reproductive meristem)基因家族编码一类转录因子在植物生长发育过程中发挥重要作用,但在棉花中未见报道。【方法】基于陆地棉基因组数据和公共数据库中的转录组数据,运用生物信息学方法对陆地棉REM基因家族成员进行系统鉴定,并对该基因家族的理化性质、基因结构、组织表达特异性以及胁迫条件下的表达规律等进行分析。【结果】陆地棉REM基因家族包含79个成员,分布在25条染色体上,可分为5个亚组。每个成员编码的蛋白质至少含有1个B3结构域,大部分定位在细胞核。基因上游2 kb序列中存在激素及胁迫响应等顺式作用元件。组织表达特性分析结果显示,大部分REM基因在胚珠或纤维中的表达量较其他组织更高。逆境胁迫下的表达分析显示,29个基因响应棉花冷、热、盐或干旱胁迫。对6个基因在纤维不同发育时期表达量进行分析,发现这些基因的表达与已发表的转录组数据基本一致。【结论】明确了REM基因家族在基因组中的分布特征、结构特征以及系统进化特征,根据转录组数据初步揭示了该家族基因在生长发育和抗逆中的功能。
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7. 棉花不同部位主茎叶对脱叶剂噻苯隆的响应及机理
廖宝鹏, 王崧嫚, 杜明伟, 李芳军, 田晓莉, 李召虎
棉花学报    2020, 32 (5): 418-424.   DOI: 10.11963/1002-7807.lbpdmw.20200817
摘要137)      PDF(pc) (2346KB)(81)    收藏
【目的】明确棉花不同部位主茎叶对脱叶剂噻苯隆响应的差异及其作用机理。【方法】在室内光照培养条件下,用4.54 mmol·L-1噻苯隆均匀涂抹10叶期棉株的所有主茎叶或功能叶(倒4叶)和幼叶,观察不同部位叶片的离层形成及脱落时间,检测叶片中乙烯合成及信号转导相关基因的表达量。【结果】噻苯隆处理后离层形成顺序为:幼叶(倒1叶)>基部第1~2叶(倒9~10叶,叶龄35~40 d)>功能叶(倒4叶);叶片脱落顺序为:幼叶>功能叶>基部第1~2叶,且基部第1~2叶容易出现枯而不落的现象。噻苯隆涂抹后24 h内,功能叶和幼叶中的乙烯合成基因GhACS1均上调表达,但幼叶中上调表达的时间早于功能叶,上调幅度也大于功能叶;此外,幼叶中的乙烯合成基因GhACO1、乙烯信号转导基因GhEIN3和GhERF23在涂抹噻苯隆24 h后显著上调数倍或数十倍,但功能叶中这几种基因的表达量变化不大。【结论】应用脱叶剂噻苯隆处理棉花叶片后,不同叶位叶片离层形成的时间不同,且脱落的顺序与离层形成的顺序不一致。幼叶离层形成及脱落较早,与其乙烯合成及信号转导相关基因的表达上调较早且幅度较高有关。
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8. 棉田间套复合体系提升生态系统服务功能研究进展
李小飞, 韩迎春, 王国平, 王占彪, 冯璐, 杨北方, 范正义, 雷亚平, 熊世武, 邢芳芳, 李亚兵
棉花学报    2020, 32 (5): 472-482.   DOI: 10.11963/1002-7807.lxflyb.20200826
摘要137)      PDF(pc) (1137KB)(56)    收藏
棉田间套复合体系是以提高棉田整体经济效益为目标而发展起来的现代农业种植体系,不仅能有效地缓解粮棉、经棉和果棉争地矛盾,实现棉花与其他作物同步增产增收,还可以作为协调粮食安全与生物多样性保护之间矛盾的有效手段。近年来,棉田间套复合体系越来越受到人们的重视和应用。本文系统总结了棉田间套复合体系提升生态系统服务功能的研究进展,如增加生物多样性、增加系统生产力和经济收益、提高光热利用效率、改善棉花品质、控制病虫草害等。并从地上光热资源和地下根系生态位互补、种间促进作用增加资源有效性、化感作用减轻病虫害最终促进邻居植物生长方面解析其潜在的生态学机制。最后对今后的研究方向进行了展望。
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9. 棉花陆海回交自交系群体叶绿素含量性状QTL定位
耿延会, 边盈盈, 裴文锋, 刘国元, 吴嫚, 臧新山, 李丹, 李兴丽, Zhang Jinfa, 于霁雯
棉花学报    2020, 32 (5): 463-471.   DOI: 10.11963/1002-7807.gyhyjw.202009
摘要134)      PDF(pc) (1408KB)(61)    收藏
【目的】对棉花叶片叶绿素含量数量性状位点(Quantitative trait loci, QTL)进行定位。【方法】以中36为轮回亲本与海7124配制的195个BC1F7家系为研究材料。根据本课题已构建的高密度遗传图谱,利用QTL IciMapping 4.1中的BIP(QTL mapping in bi-parental populations)和MET(QTL mapping for multi-enviromental trials)模型采用完备区间作图法(Inclusive composite interval mapping, ICIM)分别对初花期和结铃期基于Soil and Plant Analyzer Development(SPAD)读值的叶绿素含量进行QTL分析。【结果】检测到9个与叶绿素含量相关的QTLs分布在6条染色体上。其中,与初花期叶绿素含量显著相关的q-SPAD-A11-1与结铃期检测到的q-SPAD-A11-2具有较大重叠,表型贡献率分别为5.08%和5.75%;q-SPAD-D08-2位于D08染色体的48.71~53.65 Mb与前人定位结果相近。【结论】本研究首次鉴定的与叶绿素含量性状稳定相关q-SPAD-A11为叶绿素含量性状进一步的精细定位奠定了基础。
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10. 不同棉区棉花DPC化学封顶技术研究
齐海坤, 王赛, 徐东永, 路正营, 赵文超, 郝延杰, 张祥, 李蔚, 韩焕勇, 汪江涛, 王洪这, 陈洪章, 王林, 杜明伟, 田晓莉, 李召虎
棉花学报    2020, 32 (5): 425-437.   DOI: 10.11963/1002-7807.qhklzh.20200729
摘要127)      PDF(pc) (2133KB)(76)    收藏
【目的】探讨应用98%甲哌鎓(1, 1-dimethyl-piperidinium chloride, DPC)粉剂(以下简称DPC)对棉花进行化学封顶的稳定性和普适性。【方法】于2018年在黄河流域棉区的河北河间、河北邯郸、山东德州、山东无棣,长江流域棉区的江苏大丰和湖北黄冈,北疆棉区的石河子Ⅰ和Ⅱ以及南疆棉区的轮台、沙雅共10个地点开展试验,供试棉花品种(系)为当地主栽品种(系)。采用随机区组设计,重复3~4次。在各地常规DPC系统化控技术的基础上,设早于人工打顶10 d(T1)、与人工打顶同期(T2)2个封顶时期,并设0、90、180、270 g·hm-2 4个DPC剂量,以人工打顶为第一对照,以不打顶为第二对照。【结果】DPC化学封顶时期显著影响株高(河北邯郸、山东无棣和山东德州除外)和果枝数(江苏大丰和湖北黄冈除外),表现为封顶早、控长作用强(植株较低,果枝数较少),封顶晚、控长作用弱(植株较高,果枝数较多)。河北河间和新疆石河子Ⅰ试验点T1期DPC化学封顶的平均株高不仅低于T2期,且分别较人工打顶低3.3 cm和4.6 cm。多数试验点T1期DPC化学封顶的果枝数较人工打顶每株增加2个左右,T2期增加较多,增加2.3~7.7。DPC封顶剂量越大,对株高的控长作用越强(湖北黄冈除外),中(180 g·hm-2)、高剂量(270 g·hm-2)DPC的株高在数个试验点甚至较人工打顶有不同程度的降低。清水对照的果枝数较人工打顶每株增加2.4~8.3,DPC化学封顶的果枝数显著少于清水对照,不同剂量之间的差异相对较小。河北邯郸T2期DPC化学封顶后遇高温干旱,与人工打顶相比铃数减少、产量显著降低;其他试验点DPC化学封顶除个别处理外对产量无显著影响。DPC化学封顶各处理喷施脱叶催熟剂前的吐絮率和一次花率不低于人工打顶,对熟期无不利影响。【结论】初步判断棉花应用DPC进行化学封顶具有较好的稳定性和普适性,生产中建议与人工打顶同期应用中、低剂量(90~180 g·hm-2)DPC进行化学封顶。
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11. 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125)      PDF(pc) (3914KB)(164)    收藏
【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。
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12. 棉铃疫病人工接种方法优化及应用
鹿秀云, 商俊燕, 邵美琪, 谢雪娇, 郭庆港, 李社增, 马平
棉花学报    2021, 33 (1): 1-12.   DOI: 10.11963/1002-7807.lxymp.20201207
摘要125)      PDF(pc) (1867KB)(68)    收藏
【目的】棉铃疫病是严重危害棉花生产的铃部病害。本研究旨在优化棉铃疫菌(苎麻疫霉,Phytophthora boehmeriae)的人工接种方法并有效应用。【方法】在室内保湿培养条件下,比较了棉株不同部位健康成铃自身携带棉铃疫菌的情况;利用贴接棉铃疫菌菌盘的方法,比较了棉铃表面消毒和不消毒、有伤和无伤接种对棉铃疫病发病情况的影响;建立棉铃疫病人工接种方法并应用于防治棉铃疫病化学药剂筛选、棉花品种抗病性鉴定和棉铃疫菌致病力检测。【结果】田间棉株下部第1~3果枝铃的棉铃疫病发病率显著高于中部第4~6果枝铃、中部第7~9果枝铃和上部第10~12果枝铃;75%(体积分数,下同)酒精浸泡棉铃2 min能够有效杀死棉铃表面携带的棉铃疫菌和其他真菌等杂菌;有伤接种棉铃疫菌,棉铃疫病发病快且均匀。建立了棉铃疫病快速人工接种方法:选取棉株中部第4~9果枝上的健康带柄成铃,去掉苞叶,用75%酒精浸泡消毒2 min,在棉铃中上部铃缝处针刺接种棉铃疫菌,25 ℃保湿培养3~7 d即可完全发病。应用优化的棉铃疫病人工接种方法筛选、鉴定结果表明,12种化学杀卵菌剂中,对棉铃疫病防效理想的药剂为25%(质量分数,下同)甲霜·霜霉威可湿性粉剂、70%丙森锌可湿性粉剂和52.5%噁酮·霜脲氰水分散粒剂;16个棉花品种对棉铃疫病存在抗性差异;10个棉铃疫菌菌株中JP18-4的致病力最强,JP15-2对棉铃的致病力最弱。【结论】本研究优化建立了棉铃疫病人工接种方法。该方法在7 d内即可完成棉铃疫病相关试验的评价,为加快棉铃疫病防治药剂筛选、棉花品种抗病性鉴定和棉铃疫菌致病力检测提供可行的技术。
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13. 滴灌棉田植株氮营养指数的高光谱诊断研究
张泽, 马露露, 洪帅, 林皎, 张立福, 吕新
棉花学报    2020, 32 (5): 392-403.   DOI: 10.11963/1002-7807.zzlx.20200716
摘要123)      PDF(pc) (2615KB)(55)    收藏
【目的】通过研究滴灌棉田地上部植株的氮营养指数,探究建立基于氮营养指数的高光谱指数模型的可行性,为高光谱遥感在农田氮营养快速、准确诊断中的应用提供理论依据。【方法】2年试验,以新疆主栽的5个棉花品种为研究对象,在不同施肥处理条件下,探究氮营养指数和17种光谱指数之间的相关性,建立氮素营养诊断模型并进行验证。【结果】不同品种棉花滴灌条件下氮营养指数之间差异显著,杂交棉能更快地接近氮素营养水平的最佳状态;基于高光谱的氮营养指数多元回归模型中R2最高的为鲁棉研24,达到0.8的高水平;经2年数据验证,鲁棉研24号建立的模型精度最高,R2=0.868,均方根误差为0.059。【结论】建立基于氮营养指数的高光谱监测模型能够很好地监测植株氮素养分状况,大田模型精度R2能达到0.5以上,本试验结果能够为今后农业养分诊断提供理论依据。
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14. 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112)      PDF(pc) (4001KB)(64)    收藏
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。
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15. 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111)      PDF(pc) (3025KB)(220)    收藏
【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。
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16. 棉花苯丙氨酸解氨酶基因家族的生物信息学分析
李雨哲, 邢淋雪, 刘梦洁, 刘苏瑶, 鲍梦楠, 刘震
棉花学报    2021, 33 (1): 66-74.   DOI: 10.11963/1002-7807.lyzlz.20210108
摘要98)      PDF(pc) (1454KB)(76)    收藏
【目的】苯丙氨酸解氨酶是苯丙烷类代谢的关键酶,对调节植物生长和抗逆有重要作用。从全基因组层次了解棉花苯丙氨酸解氨酶基因家族的进化和功能,可为相关研究提供数据支撑。【方法】利用HMMER和BLASTP从棉花基因组筛选苯丙氨酸解氨酶基因家族,利用MEGA-X进行进化分析,利用MCScanX进行共线性分析,并利用NCBI SRA的数据进行表达分析。【结果】本研究分别从陆地棉、海岛棉、亚洲棉和雷蒙德氏棉基因组中筛选到12、13、7、8个苯丙氨酸解氨酶基因,依据进化分析和共线性关系数据,我们推测四种棉花的二倍体祖先起初应有6个苯丙氨酸解氨酶基因。顺式作用元件分析结果表明,苯丙氨酸解氨酶基因家族含有较多的光响应、激素响应、胁迫响应和生长发育相关的元件。苯丙氨酸解氨酶的蛋白序列具有保守的基序。陆地棉的12个苯丙氨酸解氨酶在低温、高温、盐和PEG胁迫下有不同的表达方式。【结论】 本研究明确了苯丙氨酸解氨酶在棉花基因组中的数量、理化性质、进化和表达特征,为苯丙氨酸解氨酶的深入研究提供了参考。
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17. 陆地棉Nudix基因家族的全基因组鉴定及表达分析
窦玲玲, 孙亚如, 赵琴, 田瑞洁, 康洋洋, 朱怡然, 杨蕾蕾, 王彩虹, 冯宇, 王文博, 肖光辉
棉花学报    2021, 33 (2): 112-123.   DOI: 10.11963/1002-7807.dllxgh.20210119
摘要98)      PDF(pc) (5807KB)(209)    收藏
【目的】Nudix是一类能够催化各种核苷二磷酸衍生物水解的酶,具有维持遗传物质稳定,响应逆境胁迫等生物学功能。本研究旨在对陆地棉Nudix基因进行全基因组分析,为深入研究Nudix基因家族参与棉纤维生长发育调控机制提供参考。【方法】通过生物信息学方法对陆地棉基因组(ZJU_v2.1)的Nudix基因进行全基因组鉴定,并系统分析Nudix基因家族成员的理化性质、序列特征、基因复制、系统进化和表达情况。【结果】从陆地棉基因组中共鉴定到76个GhNudix基因,经聚类分析将其分为7个亚组(Clade Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ)。基因复制分析表明,片段重复是陆地棉GhNudix基因家族成员扩增的主要原因。转录组数据表明GhNudix基因的表达不但有组织特异性而且有时间特异性。其中在纤维发育的起始和伸长阶段高调表达的GhNudix基因主要分布在Clade Ⅰ和Ⅱ;且大部分Clade Ⅰ和Ⅱ亚组的GhNudix基因启动子含有响应生长素和赤霉素的顺式作用元件,由此推测Clade Ⅰ和Ⅱ亚组的GhNudix基因在陆地棉纤维的起始和伸长阶段发挥作用。【结论】陆地棉GhNudix基因家族的全基因组鉴定和分析,为后续研究其在棉纤维发育中的作用机制提供参考。
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18. 脱落酸对棉花体细胞胚胎发生的影响
刘佩佩, 魏喜, 陈艳丽, 王晔, 张桂寅, 李付广
棉花学报    2021, 33 (1): 42-53.   DOI: 10.11963/1002-7807.lpplfg.20201113
摘要96)      PDF(pc) (1713KB)(47)    收藏
【目的】研究脱落酸(Abscisic acid, ABA)对棉花体细胞胚胎发生过程中下胚轴脱分化和再分化的影响,优化体细胞胚胎发生体系和初步解析脱落酸调控棉花体细胞胚胎发生分子机制。【方法】以棉花品种中棉所24(CCRI 24)下胚轴为外植体,设置5个ABA浓度0、0.02、0.04、0.06、0.08 μmol·L-1,分别以A0、A1、A2、A3、A4表示,添加至MSB(MS培养基+B5维生素)培养基诱导愈伤和胚性愈伤,研究ABA对棉花下胚轴初始细胞脱分化、愈伤组织诱导和胚性愈伤组织诱导的影响。【结果】ABA促进下胚轴初始细胞脱分化;显著提高愈伤组织的脱分化率和增殖率;0.02 μmol·L-1 ABA显著提高胚性愈伤分化率,0.04~0.08 μmol·L-1 ABA显著降低胚性愈伤分化率。ABA处理后胚性愈伤和非胚性愈伤的增殖率均显著提高且质地受到影响。0.02~0.08 μmol ABA处理下,LBD和LBD在愈伤起始期上调表达。0.02 μmol·L-1 ABA处理下,在愈伤增殖早期和中期BBM、LEC1和AGL15上调表达,愈伤增殖后期FUS3、LEA、ABI3基因上调表达。【结论】脱落酸调控的棉花体细胞胚胎发生与相关标记基因的时空性表达密切相关,这些基因表达水平的增加是ABA调控愈伤和胚性愈伤分化的分子基础。
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19. 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94)      PDF(pc) (2171KB)(31)    收藏
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。
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20. 密度与化控对麦后直播棉产量及矿质元素积累的影响
吴莘玲, 耿吉嘉, 曹丽芳, 林远, 刘晓飞, 蔡泽洲, 陈媛, 张祥, 陈德华
棉花学报    2020, 32 (5): 438-448.   DOI: 10.11963/1002-7807.wxlcdh.20200709
摘要94)      PDF(pc) (1825KB)(53)    收藏
【目的】研究密度和棉太金化控对长江流域小麦后直播棉产量及氮、磷、钾吸收积累的影响,以期为该种植模式下棉花高产高效栽培提供理论指导。【方法】2011―2012年,于扬州大学农学院试验田以早熟品种国欣早11-1为材料,设置75 000、90 000、105 000 株·hm-2 3个密度;棉太金用量分别为0、1 170 、2 340 mL·hm-2进行试验。【结果】在90 000~105 000 株·hm-2密度下配合1 170 mL·hm-2棉太金(苗期:90 mL·hm-2、盛蕾期:180 mL·hm-2、盛花期:360 mL·hm-2、盛铃期:540 mL·hm-2),小麦后直播棉籽棉产量最高,达3 551.3~3 687.5 kg·hm-2。在此条件下,棉株对氮、磷、钾素的吸收量也最高,分别达117.8 kg·hm-2、77.4 kg·hm-2、116.4 kg·hm-2。其中,氮素吸收量在盛蕾期—盛花期最高,磷、钾吸收量则均于盛花期—吐絮期达到最大。相关性分析发现,长江流域小麦后直播棉产量与氮、磷、钾素总吸收积累量,尤其是在盛花期—吐絮期总体呈显著线性正相关关系。【结论】中高密度下配合施用适量棉太金可增强棉株对氮、磷、钾等元素的吸收,以盛花期-吐絮期为最盛,从而实现长江流域小麦后直播棉高产。
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