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1. 陆地棉Dof基因家族的全基因组鉴定及分析
琚龙贞, 赵汀, 方磊, 胡艳, 张天真
棉花学报    2020, 32 (4): 279-291.   DOI: 10.11963/1002-7807.jlzhy.20200630
摘要505)      PDF(pc) (14548KB)(204)    收藏
【目的】单锌指DNA结合蛋白(DNA binding with one finger, Dof)是1类植物特有的转录因子,在植物生长发育与非生物胁迫响应中发挥非常重要的作用。本研究旨在对陆地棉Dof转录因子家族进行全基因组分析,为深入研究Dof基因参与植物生长发育的调控机制提供参考。【方法】基于最新发布的陆地棉基因组数据,利用生物信息学手段对陆地棉Dof基因家族进行全基因组鉴定,并系统分析Dof基因家族成员的理化性质、序列特征、基因复制、系统进化和表达谱。【结果】陆地棉中一共鉴定出118个Dof基因。经聚类分析将其分成9个亚家族,同一亚家族的陆地棉Dof基因有相似的内含子/外显子和基序分布模式。基因复制分析表明,全基因组复制可能导致陆地棉Dof基因的扩增。陆地棉Dof基因启动子区域存在不同植物激素和逆境胁迫响应元件。转录组分析表明,陆地棉Dof基因在不同的组织、发育时期和逆境胁迫下聚为3个表达模式不同的类群,暗示了其功能多样性。【结论】陆地棉Dof基因家族的全基因组鉴定和分析,有助于了解其进化和功能,为后续研究提供重要参考。
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2. 智慧农业在棉花生产管理中的应用
陈焕轩, 韩迎春, 冯璐, 杨北方, 雷亚平, 王占彪, 李亚兵
棉花学报    2020, 32 (3): 269-278.   DOI: 10.11963/1002-7807.chxlyb.20200504
摘要498)      PDF(pc) (871KB)(69)    收藏
随着时代的不断进步,社会的各个行业均在迅猛发展。农业作为国民经济的支柱产业,在社会中有重要影响。棉花作为重要的经济作物,一直以传统种植的方式种植,已不适合未来的发展方向。在未来,智慧农业将占据主导地位。本文对智慧农业进行了简单的介绍,同时归纳并总结了智慧农业在棉花生产管理中的主要应用技术,以及列举并分析了智慧农业在棉花生产管理各环节的实际应用,在此基础上分析了目前智慧农业应用于棉花生产管理的优缺点,并对其进行了总结与展望。
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3. 新疆陆地棉经济性状优异等位基因位点的遗传解析
雷杰杰, 邵盘霞, 郭春平, 张大伟, 唐秉晖, 努日曼古丽·艾尼, 彭亚娟, 崔天宇, 张奥深, 林海荣, 林忠旭, 尤春源, 聂新辉
棉花学报    2020, 32 (3): 185-198.   DOI: 10.11963/1002-7807.ljjnxh.20200509
摘要494)      PDF(pc) (3308KB)(87)    收藏
【目的】基于SSR(Simple sequence repeat,简单序列)标记展开对陆地棉经济性状的关联分析,挖掘优异等位变异位点,解析新疆陆地棉经济性状的遗传基础,为新疆陆地棉的遗传机理研究和高效的陆地棉分子设计育种提供理论依据。【方法】利用筛选出覆盖棉花全基因组的73对SSR标记对新疆156份陆地棉品种进行多态性扫描;采用R语言绘制boxplot图,利用TASSEL软件进行关联分析,挖掘与产量、纤维品质性状相关联的优异等位变异位点。【结果】通过对6个环境下新疆陆地棉品种的产量、品质相关性状进行关联分析,获得与产量性状相关的等位变异位点10个,表型变异解释率为6.69%~9.88%,平均值为8.43%;与纤维品质性状相关的等位变异位点23个,表型变异解释率为3.73%~13.22%,平均值为7.52%。其中22个QTL(Quantitative trait locus)已被报道,有10个QTL的关联性状与前人研究一致。【结论】新疆陆地棉品种的群体遗传结构简单,连锁不平衡水平低,6个环境条件下表型性状变化趋势较稳定。基于SSR的关联分析,发掘了与产量和纤维品质相关的优异等位变异基因及聚合优异等位基因位点的典型材料。
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4. 二倍体棉种组织培养研究进展
孙悦, 华金平
棉花学报    2020, 32 (2): 158-169.   DOI: 10.11963/1002-7807.syhjp.20200305
摘要483)      PDF(pc) (4482KB)(98)    收藏
二倍体棉种为四倍体栽培种提供了亲本(祖先)种,是棉花遗传改良的重要种质资源,是构建棉属突变体库、研究棉花功能基因组的优良材料。其中A、B、E、F组棉种起源于亚非大陆,D组起源于美洲大陆,C、G、K组起源于澳洲等地,具有丰富的遗传多样性,其组织培养研究主要涉及植株器官与细胞培养的再生途径、原生质体培养和体细胞培养与融合等,目前已获得了克劳茨基棉(Gossypium klotzschianum)、野生拟似棉(G. gossypioides)、亚洲棉(G. arboreum)、戴维逊氏棉(G. davidsonii)、雷蒙德氏棉(G. raimondii)、司笃克氏棉(G. stocksii)、奈尔逊氏棉(G. nelsonii)、比克氏棉(G. bickii)等二倍体棉种的再生植株,其中茎尖培养仅获得了亚洲棉、比克氏棉再生植株;原生质体培养获得了克劳茨基棉、戴维逊氏棉的再生小植株;此外,获得了陆地棉和二倍体棉种克劳茨基棉、比克棉、司笃克氏棉的种间杂种。二倍体棉种存在着较大的种间差异,组织培养体系可以借鉴木本植物组织培养相关方法。本文综述了相关研究进展,讨论了后续研究方向。
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5. 新疆早熟陆地棉种质资源遗传多样性及纤维品质性状SSR关联分析
徐濉喜, 王旭文, 田琴, 孔宪辉, 刘丽, 司爱君, 王娟, 余渝
棉花学报    2020, 32 (3): 233-246.   DOI: 10.11963/1002-7807.xsxyy.20200507
摘要437)      PDF(pc) (1327KB)(71)    收藏
【目的】探究新疆早熟陆地棉种质资源遗传多样性,发掘特异种质资源和与纤维品质相关的优异等位变异。【方法】以219份新疆早熟陆地棉种质资源为材料,在3个环境下对此群体的15个农艺性状进行鉴定,用128对简单序列重复(Simple sequence repeat,SSR)引物对该群体进行基因型鉴定,使用NTsys-pc2.1进行遗传多样性分析,用Structure 2.3.1和Tassel 5.0对此群体纤维品质性状进行关联分析, 依据表型效应值挖掘携带优异等位变异的典型材料。【结果】128对标记在219份资源材料群体中共扩增出244个位点,平均每个标记扩增出1.91个位点;多态信息含量范围为0.13~0.86,平均为0.63;此群体材料间遗传相似性系数分布范围为0.42~0.99,平均为0.61,遗传相似系数在0.5~0.7的占90.19%。通过关联分析检测到11个与纤维品质性状显著关联的标记(P<0.01),发掘出7个携带特异等位变异的典型材料。【结论】219份新疆早熟陆地棉种质资源遗传多样性低,基于SSR关联分析发掘了一些与纤维品质性状相关的优异等位变异及典型材料。
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6. 在不同棉区噻苯隆和乙烯利用量及配比对脱叶催熟效果影响
宋兴虎, 徐东永, 孙璐, 赵文超, 曹龙龙, 张祥, 唐纪元, 韩焕勇, 王洪这, 陈洪章, 王林, 赵冰梅, 杜明伟, 田晓莉, 李召虎
棉花学报    2020, 32 (3): 247-257.   DOI: 10.11963/1002-7807.sxhlzh.20200512
摘要419)      PDF(pc) (3727KB)(50)    收藏
【目的】棉花脱叶催熟是实现机械采收的前提。噻苯隆和乙烯利混用是我国目前主要的脱叶催熟方式。鉴于不同棉区的环境条件和种植模式差异较大,研究了不同棉区噻苯隆和乙烯利的适宜用量及配比。【方法】于2018年在黄河流域棉区的河北河间、河北邯郸、山东德州和山东无棣、长江流域棉区的江苏大丰、北疆棉区的石河子Ⅰ和Ⅱ、南疆棉区的轮台和沙雅共9个地点开展田间试验,设50%(质量分数,下同)噻苯隆可湿性粉剂和40%乙烯利水剂3个混用处理,每公顷用量分别为450 g+1 725 mL(T1)、600 g + 3 000 mL(T2)、600 g + 4 500 mL(T3),噻苯隆和乙烯利有效成分配比分别为1∶3、1∶4和1∶6,以喷施清水为对照。【结果】在江苏大丰,药后16 d各处理脱叶率与对照无显著差异。在其他8个试验点,大多数处理药后14 d的脱叶率显著高于对照,且自然脱叶率越低提高幅度越大;但噻苯隆和乙烯利不同用量及配比之间的脱叶率差异不一致,且大部分情况下差异不大。部分地点某些处理药后14~16 d的脱叶率可达到90%。不论药前吐絮率低或高,药剂处理14~16 d后,与清水对照相比吐絮率未表现出明显的增加;然而,药前吐絮率较低的试验点药后吐絮率增幅大,反之,吐絮率增幅小。噻苯隆和乙烯利混用对大部分试验点的产量和纤维品质无显著影响。【结论】药后14 d左右,噻苯隆和乙烯利混用的脱叶效果比较明显,不同剂量和配比之间无一致性和大的差异;催熟效果相对较差,对棉花产量和纤维品质影响不大。综合考虑脱叶催熟效果的稳定性和药剂成本,初步建议各棉区每公顷应用600 g的50%噻苯隆可湿性粉剂和3 000 mL的40%乙烯利水剂进行脱叶催熟。
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7. 乙烯对棉花适应淹水胁迫的作用及其机制
刘光亚, 张艳军, 孙学振, 董合忠
棉花学报    2020, 32 (3): 208-218.   DOI: 10.11963/1002-7807.lgydhz.20200426
摘要419)      PDF(pc) (1288KB)(96)    收藏
【目的】淹水胁迫影响棉花生长发育,持续淹水可导致棉花减产甚至绝产,增强棉花适应淹水胁迫的能力对棉花抗涝夺丰收至关重要。乙烯(Ethylene)是备受关注的重要信号分子,在植物抗逆过程中发挥着重要作用,但在缓解棉花淹涝伤害中作用和机制尚不清楚。本文以棉花(Gossypium hirsutum L.)品种K638为材料,在山东棉花研究中心试验站(山东临清)的田间电动遮雨棚内,对盛花期棉花淹水处理10 d,通过叶面喷施乙烯信号通路抑制剂1-甲基环丙烯(1-methylcyclopropene, 1-MCP)或乙烯合成前体1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-Aminocyclopropane-1-carboxylic acid, ACC)抑制或促进棉株体内乙烯合成,探究了乙烯含量对棉花适应淹水胁迫的作用及其生理机制。结果表明,与未喷施的淹水处理相比,喷施1-MCP乙烯含量降低了5.3%,丙二醛(Malondialdehyde, MDA)、厌氧代谢酶乙醇脱氢酶(Alcohol dehydrogenase, ADH)、丙酮酸脱羧酶(Pyruvate decarboxylase, PDC)和乳酸脱氢酶(Lactate dehydrogenase, LDH)分别降低了39.2%、37.8%、20.5%和8.2%,主茎功能叶光合速率和单株干物质质量分别提高了13.5%和3.3%,籽棉产量提高了4.6%;而ACC的效果相反,喷施ACC促进受淹棉株体内乙烯积累,乙烯含量升高了8.0%,MDA、ADH、PDC和LDH分别增加了19.5%、17.5%、11.2%和8.0%,光合速率和单株干物质质量分别降低了6.0%和7.7%,籽棉产量减少了8.0%。由此可见,降低棉株体内乙烯含量,可显著降低活性氧对细胞膜的损伤,抑制厌氧代谢有毒产物的积累,减轻淹水胁迫下棉花所受的低氧损伤,缓解受淹棉株光合生产和生长发育的受抑制程度,一定程度上缓解了淹水胁迫造成的伤害,是提高棉花适应淹水胁迫的重要途径。
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8. 转基因棉生长前期不同叶位叶片对甜菜夜蛾种群增长的影响
杨旸, 谢修庆, 苏宏华, 杨益众
棉花学报    2020, 32 (3): 199-207.   DOI: 10.11963/1002-7807.yyyyz.20200512
摘要401)      PDF(pc) (1006KB)(28)    收藏
【目的】近年来,棉花成为甜菜夜蛾(Spodoptera exigua Hübner)的主要寄主之一,主要受害部位为叶片。随着转基因棉的推广种植,明确其不同叶位叶片对甜菜夜蛾种群增长的影响对有效防治甜菜夜蛾具有重要意义。【方法】以转cry1A基因棉国抗12(GK12)、转cry1Ac基因棉新棉33B和转cry1ACpTI基因棉SGK321,以及它们的亲本对照泗棉3号、DP5415和石远321为材料,研究3种不同类型转基因棉生长前期不同叶位叶片对甜菜夜蛾种群增长的影响,并以实验种群生命表形式加以描述。【结果】(1)转基因棉GK12和SGK321对甜菜夜蛾种群增长有一定的抑制作用,尽管随着取食叶位的不同,抑制作用存在一定的差异,但其种群趋势指数均远大于1。(2)取食同一转基因棉花品种不同叶位叶片后,对甜菜夜蛾幼虫至蛹期的死亡率、蛹质量及产卵量虽有一定的影响,但叶位间不存在明显的变化趋势。(3)取食新棉33B和SGK321的甜菜夜蛾种群趋势指数明显低于对应的常规对照棉,而取食国抗12的甜菜夜蛾种群趋势指数与对照品种泗棉3号差异不显。【结论】取食所研究的3类转基因抗虫棉不同叶位叶片后,甜菜夜蛾的种群仍呈增长趋势,应加强转基因棉田甜菜夜蛾的防控。
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9. 不同种植模式棉田土壤温度的时空变化特征
邢芳芳, 韩迎春, 雷亚平, 冯璐, 王国平, 杨北方, 王占彪, 李小飞, 熊世武, 范正义, 杜文丽, 辛明华, 李亚兵
棉花学报    2020, 32 (3): 219-232.   DOI: 10.11963/1002-7807.xfflyb.20200429
摘要397)      PDF(pc) (5036KB)(81)    收藏
【目的】土壤温度影响着作物的生化过程,了解不同种植模式棉田土壤温度的时空分布特征对探究如何提高不同种植模式下的棉花生产潜力非常重要。【方法】对不同种植模式:单作棉花(MC)、麦套棉花(WIC)、麦后棉花(WDC)农田10―110 cm土层温度进行连续实时监测,并调查棉花的生育进程和各农艺性状。【结果】在5月下旬麦棉共生期,单作棉花的平均土壤温度比两熟棉田土壤温度高1~3 ℃。7月初,在10―40 cm土层两熟棉花土壤温度大于单作棉花土壤温度,40―110 cm正好相反。8月上旬,各种植模式棉花土壤温度差异缩小,单作棉花土壤温度稍低于两熟棉花的土壤温度。在9月中旬,两熟棉花的土壤温度低于单作棉花的土壤温度。土壤温度主要影响棉花出苗到现蕾和开花到吐絮期的持续时间,对现蕾到开花的持续时间影响不明显。土壤平均温度越高,该生育时期的持续时间越短。同一时期两熟棉花土壤温度的日最低温出现的时间要比单作棉花早1 h左右,而日最高温出现的时间基本一致。不同种植模式不同土层的土壤积温与生物量拟合呈显著的线性关系。【结论】优化管理措施,如通过控制灌溉的时间和量来缓解土壤温度对棉花生长的影响,提高苗期和开花到吐絮期的土壤积温对两熟棉花出苗和吐絮都是有益的。本文以期为不同种植模式的合理配置与管理提供理论依据。
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10. 外源脯氨酸对缺硼下棉花幼苗生长、生理特性以及脯氨酸代谢的影响
曾钰, 闫磊, 刘亚林, 曾紫君, 姜存仓
棉花学报    2020, 32 (3): 258-268.   DOI: 10.11963/1002-7807.zyjcc.20200509
摘要384)      PDF(pc) (2913KB)(22)    收藏
【目的】研究外源脯氨酸对不同硼浓度处理下棉花幼苗生长及生理特性和脯氨酸代谢的影响。【方法】采用水培方法,以鄂抗8号棉花品种为试验材料,设置0.02 μmol·L-1(低硼)、2.5 μmol·L-1(中硼)、100 μmol·L-1(适硼)3个硼(Boron,B)浓度梯度以及0和20 μmol·L-1 2个脯氨酸(Proline,Pro)浓度,共计6个处理,完全随机,其中低硼和中硼均属于缺硼处理,植株生长出现明显差异后收获并测定相关指标。【结果】添加外源脯氨酸在适硼(100 μmol·L-1)浓度下抑制了棉花的生长,而在低硼(0.02 μmol·L-1)处理时促进了根系对硼的吸收。与低硼处理相比,添加脯氨酸降低了叶片中脯氨酸、过氧化氢(Hydrogen peroxide,H2O2)含量,而促进根中丙二醛 (Malondialdehyde,MDA)和H2O2的积累;同时,根和叶片中超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(Ascorbate peroxidase,APX)活性显著上升,过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性显著下降,而过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性无明显变化。另外,缺硼时(0.02 μmol·L-1和2.5 μmol·L-1)添加脯氨酸可明显增加其代谢途径中Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(Δ1-pyrroline-5-carboxylate synthetase,P5CS)、Δ1-吡咯啉-5-羧酸还原酶(Δ1-pyrroline-5-carboxylate reductase,P5CR)、鸟氨酸转氨酶(Ornithine-aminotransferase,OAT)等合成酶及脯氨酸脱氢酶(Proline dehydrogenase,PRODH)的活性。【结论】在适硼下施用脯氨酸抑制了棉花的生长。低硼下添加脯氨酸促进根系对硼的吸收,提高叶片抗氧化酶APX活性而降低叶片中膜脂过氧化物质。低硼导致植株体内脯氨酸的积累,而低硼处理下添加外源脯氨酸会降低叶片中脯氨酸含量,其诱因是影响了脯氨酸代谢途径(谷氨酸和鸟氨酸途径)中关键的合成酶和分解酶活性,主要是由于促进分解代谢的脯氨酸脱氢酶活性显著增加所致。
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11. 基于表型和SSR标记筛选海岛棉优异种质资源
马麒, 宁新柱, 李吉莲, 陈红, 余渝, 林海
棉花学报    2020, 32 (2): 91-101.   DOI: 10.11963/1002-7807.mqlh.20200303
摘要279)      PDF(pc) (2052KB)(170)    收藏
【目的】筛选海岛棉某一性状特别突出的优异种质资源,加快其新品种的选育进程。【方法】本研究以178份海岛棉核心种质资源为试验材料,通过调查和测定铃重、单株铃数、衣分、纤维长度、纤维比强度和马克隆值6个性状的表型数据,开展变异度和遗传多样性分析。每个性状表型值按10%最优取样策略,初步筛选海岛棉优异种质资源;同时利用120对simple sequence repeat (SSR)引物对178份海岛棉核心种质进行多态性分析,并开展群体结构分析及基因型聚类分析,依据聚类结果对初选海岛棉优异种质进一步筛选,鉴定出最终的海岛棉优异种质资源。【结果】海岛棉核心种质资源中上述6个性状的变异度和遗传多样性较丰富。120对SSR 引物在178份海岛棉种质中共检测出262个等位变异位点,平均值为2.18;多态信息含量(Polymorphism information content, PIC)为0.067 8~0.630 0,平均为0.296 0,属于中度多态。聚类分析将178份海岛棉核心种质划分为2大类群。基于表型值和SSR标记的聚类分析结果,最终筛选出23份单一性状特别突出的海岛棉优异种质资源。【结论】基于表型和SSR标记能较好地分析与评价海岛棉种质资源、发掘海岛棉优异种质资源,为海岛棉遗传育种提供材料基础,同时也为作物优异种质资源的筛选与鉴定提供重要参考和依据。
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12. 播期对棉铃对位叶蔗糖代谢及棉铃产量性状、纤维品质的影响
陈功, 彭金剑, 罗海华, 高欣, 袁长凯, 殷梦瑶, 向春玲, 王培培, 涂青华, 汤飞宇
棉花学报    2020, 32 (2): 102-112.   DOI: 10.11963/1002-7807.cgtfy.20200309
摘要215)      PDF(pc) (1923KB)(121)    收藏
【目的】探讨棉铃对位叶蔗糖代谢机制及棉铃产量性状、纤维品质对不同播期条件的响应。【方法】以棉铃产量性状具有明显差异的两个陆地棉品系A705和A201为供试材料,于2016―2017年进行大田试验研究,在不同播期(早播2016年4月12日,2017年4月15日;晚播2016年5月6日,2017年5月28日)条件下,研究棉铃对位叶非结构性碳水化合物(蔗糖、己糖、淀粉)和蔗糖代谢关键酶(液泡酸性转化酶、细胞壁酸性转化酶、蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶)的动态变化及差异,及不同播期对棉铃产量性状和纤维品质的影响。【结果】晚播棉铃铃期更长,铃重、单铃种子质量、籽指和纤维上半部平均长度增加,衣分和马克隆值降低。晚播导致棉铃对位叶细胞壁酸性转化酶和蔗糖合成酶活性降低,蔗糖浓度升高,可能为棉铃的发育提供了更充足的碳源。【结论】晚播相对低温条件下,棉铃发育更完全,在生产上适当晚播可以提高纤维品质。
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13. 我国棉花脱叶催熟技术研究进展
周婷婷, 肖庆刚, 杜睿, 韩小强, 张国强, 王国宾
棉花学报    2020, 32 (2): 170-184.   DOI: 10.11963/1002-7807.ztthxq.20200303
摘要186)      PDF(pc) (1675KB)(224)    收藏
化学脱叶催熟技术是棉花机械收获的重要前提,是机采棉综合农艺配套技术的关键环节。合理施用脱叶催熟剂能够提高机采棉的脱叶吐絮质量,降低籽棉的含杂率,对解决新疆棉花品质问题具有重要意义。然而,当前棉花脱叶催熟剂存在有效成分单一、剂型同质化严重、喷施装备及喷施技术落后,造成籽棉含杂率高,严重影响棉花品质。本文评述了机采棉脱叶催熟剂及其施用的研究现状,总结提出了棉花脱叶催熟剂存在的问题及解决途径,对今后棉花脱叶催熟剂减施增效的前景和研究方向做了展望。
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14. 陆地棉NF-YA基因家族的全基因组鉴定与功能分析
潘奥, 王静静, 孙福来, 张景霞, 高阳, 杜召海, 焦梦佳, 张军, 王芙蓉, 刘志
棉花学报    2020, 32 (4): 316-328.   DOI: 10.11963/1002-7807.palz.20200611
摘要180)      PDF(pc) (7726KB)(75)    收藏
【目的】通过对陆地棉NF-YA基因家族进行全基因组鉴定,分析其表达特性,鉴定其中与棉花开花相关的基因。【方法】利用生物信息学方法系统分析了其理化性质、基因结构、共线性、Ka/Ks、顺式作用元件和表达模式,实时荧光定量聚合酶链反应(Polymerase chain reaction,PCR)分析表达特征,采用病毒诱导基因沉默技术验证基因功能。【结果】陆地棉中鉴定到29个NF-YA基因家族成员,分为5个亚组,定位在18条染色体上;全基因组复制和片段复制是GhNF-YA基因家族扩张的主要动力;启动子区含有大量光反应的顺式作用元件。GhNF-YA基因家族基因在茎、叶中高表达;12个GhNF-YA基因在早熟品种鲁棉研19号和晚熟品种鲁棉研37号中均在第三至六叶时期表达量较高,并且大部分基因在品种间表达差异显著。沉默GhNF-YA18基因的鲁棉研37号植株比对照提前11 d现蕾,并且该基因在白化期和现蕾期的表达量均低于未沉默对照棉株。【结论】本研究对陆地棉NF-YA基因家族进行了鉴定和表达分析,为进一步研究棉花开花调控的分子机制奠定了基础。
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15. 斜纹夜蛾表皮蛋白基因克隆及表达谱分析
赵鹏, 张帅, 赵晨晨, 胡方梅, 崔金杰, 李绍勤
棉花学报    2020, 32 (4): 292-304.   DOI: 10.11963/1002-7807.zplsq.20200521
摘要169)      PDF(pc) (5483KB)(43)    收藏
【目的】分析斜纹夜蛾不同发育阶段14个表皮蛋白(Cuticular protein, CP)基因的表达方式,为深入探究CP在斜纹夜蛾生长发育过程中的功能提供参考。【方法】利用聚合酶链反应(Polymerase chain reaction, PCR)扩增斜纹夜蛾表皮蛋白基因cDNA序列,分析其核苷酸序列和相应的氨基酸序列,并使用MEGA5.2软件构建了鳞翅目系统发育树。采用逆转录PCR(Reverse transcription PCR, RT-PCR)技术检测分析表皮蛋白基因在3~6龄幼虫各组织和2日龄成虫生殖器官中的表达。【结果】克隆了14个斜纹夜蛾表皮蛋白基因(Insect cuticular protein gene, ICPG),序列分析表明斜纹夜蛾表皮蛋白具有35~36个氨基酸残基保守基序,属于几丁质结合蛋白,它们与棉铃虫的CP具有高度的序列同源性。RT-PCR结果表明,14个ICPG在3~6龄幼虫和2日龄成虫中均有表达,其相对表达量在高龄期幼虫的表皮中较高,在低龄期幼虫的脂肪体中也较高。此外,所有14个ICPG均在睾丸和卵巢中低水平表达。在蛹期,SlICPG-11和SlICPG-14相对表达量最高。【结论】克隆了14个斜纹夜蛾CP基因的cDNA。其表达表现出组织和发育阶段特异性,暗示它们在斜纹夜蛾发育中的功能不同,为控制斜纹夜蛾靶标位点的选择奠定了基础。
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16. 陆地棉苗期低温响应基因GhZAT10的克隆及功能研究
杨永飞, 葛常伟, 沈倩, 张思平, 刘绍东, 马慧娟, 陈静, 刘瑞华, 李士丛, 赵新华, 李志坤, 庞朝友
棉花学报    2020, 32 (4): 305-315.   DOI: 10.11963/1002-7807.yyfpcy.20200703
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【目的】挖掘棉花耐冷相关基因,为培育棉花耐冷品种奠定基础。【方法】克隆陆地棉基因GhZAT10(Zinc finger of Arabidopsis thaliana 10),通过实时荧光定量聚合酶链反应(Quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)分析冷处理前后该基因在根、茎、叶的表达;通过生物信息学方法分析GhZAT10基因结构及其编码的蛋白质性质及进化关系;通过Gateway技术构建蛋白表达载体35S::GhZAT10-GFP进行亚细胞定位;利用病毒诱导的基因沉默技术研究低温胁迫下GhZAT10在棉花耐冷反应中的功能。【结果】GhZAT10基因开放阅读框长度为813 bp(base pair,碱基对),编码270个氨基酸;GhZAT10在根中表达量高于茎和叶,低温胁迫下在3种组织中均上调表达。GhZAT10蛋白无信号肽,不包含跨膜螺旋,且其活性与其磷酸化调控关系密切。陆地棉GhZAT10与可可、拟南芥、甜橙中的ZAT10蛋白亲缘关系较近;GhZAT10蛋白定位在细胞核;沉默GhZAT10基因使棉花的耐冷能力减弱。【结论】GhZAT10蛋白属于C2H2型锌指蛋白,在陆地棉冷胁迫响应信号途径中具有积极作用。
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17. 陆海杂交种纤维品质和产量相关性状的鉴定与分析
李腾宇, 许超, 李耀明, 苟成飞, 洪铸, 丁明全, 孙晨栋
棉花学报    2020, 32 (4): 348-359.   DOI: 10.11963/1002-7807.ltyscd.20200612
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【目的】深入研究棉花陆海杂交种纤维品质和产量相关性状杂种优势遗传规律,为培育高产优质陆海杂交种奠定理论基础。【方法】使用12份陆地棉材料和5份海岛棉材料配制陆海杂交种,对海南三亚和浙江临安种植的亲本及F1进行纤维品质和产量性状测定。【结果】陆海杂交种纤维长度、纤维强度普遍具有显著的中亲优势,部分杂交组合具有较强的超亲优势,纤维长度性状在两地间变异系数较小,可以稳定遗传;在产量方面,部分陆海杂交种籽棉产量、皮棉产量和衣分等性状具有中亲优势,但仍显著低于陆地棉亲本。【结论】获得2个5A级优质长绒棉杂交组合T035和T044,筛选到1个海岛棉骨干亲本塔10-280,可为探讨陆海杂交种棉纤维品质杂种优势遗传规律提供有价值数据。
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18. 贝莱斯芽孢杆菌SZAD1对大丽轮枝菌的生物防治效果
张琼, Zabihullah Sherzad, 唐灿明
棉花学报    2020, 32 (4): 329-338.   DOI: 10.11963/1002-7807.zqtcm.20200609
摘要160)      PDF(pc) (5811KB)(39)    收藏
【目的】黄萎病是棉花的主要真菌病害,缺乏高抗品种和安全有效的化学杀菌剂。生物防治黄萎病对棉花生产具有重要意义。本研究旨在探讨棉花内生细菌对大丽轮枝菌的拮抗活性和生物防治潜力。【方法】通过16S rDNA与gyrB序列分析,对菌株SZAD1进行鉴定。在平板对峙试验中检测SZAD1对黄萎病菌VD080菌丝生长的抑制能力,通过种子浸泡和灌根检测对黄萎病的防效。制备含羧甲基纤维素或几丁质的琼脂平板培养基来检测菌株能否分泌纤维素酶和几丁质酶,并用二硝基水杨酸试剂法测定酶活性。【结果】SZAD1属于贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)。SZAD1菌株能显著抑制VD080菌丝生长,种子浸泡法和灌根法处理中SZAD1菌株对棉花黄萎病的防效分别为60.10%和56.00%。SZAD1菌株能产生纤维素酶和几丁质酶,在培养72 h时达到最大酶活性。该菌发酵72 h的上清液抑菌效果最强。加入25 mg·L-1和50 mg·L-1的SZAD1发酵上清液后,液体马铃薯葡萄糖琼脂培养基中的VD080孢子含量分别较对照降低了30.20%和96.53%。【结论】SZAD1菌发酵上清液通过灌根法处理可减少VD080在棉花植株茎部的定植,减轻棉花叶片枯萎程度。SZAD1有作为生防菌控制棉花黄萎病的潜力。
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19. 基于叶绿素荧光参数的滴灌棉花氮素营养估测模型
李冬梅, 吕新, 罗宏海, 祁立敏, 丁怡人, 马金鑫, 哈发都曼, 马露露, 张泽
棉花学报    2020, 32 (1): 63-76.   DOI: 10.11963/1002-7807.ldmzz.20191231
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【目的】建立基于叶绿素荧光参数的棉花叶片氮素营养监测模型,为棉花高效施氮及植株生长状况的无损监测提供方法。【方法】在水肥一体化滴灌条件下,以新陆早58号为试验材料,设置4个施氮水平,测定了棉花生长关键时期顶2(从顶部数起)至顶5叶的叶绿素荧光参数和氮素含量,分析了棉花叶片氮素含量与荧光参数的关系。【结果】(1)棉花出苗70 d后,叶片氮素含量以及光系统II(PSII)潜在光化学活性(Fv/F0)、PSII潜在最大光化学效率(Fv/Fm)、PSII实际光化学效率(ΦPSII)、PSII最大光化学效率(Fv'/Fm')均随着棉花生长呈逐渐下降趋势。(2)不同氮素处理下,各叶片氮素含量以及叶绿素荧光参数Fv/F0、Fv/Fm、ΦPSII和Fv'/Fm'均随施氮量的增加而上升,其中N2 (240 kg·hm-2)处理下各荧光参数值最大。(3)叶片氮含量与Fv、Fv/F0、Fv/Fm、ΦPSII都呈现极显著正相关关系,与荧光参数ΦPSII、Fv'/Fm' 间呈现较好的指数函数关系,与荧光参数Fv、Fv/Fm、Fv/F0呈现良好的线性函数关系。顶5叶可变荧光(Fv)与叶片氮素含量建立的关系模型(y=0.0022x+1.6243)的模拟效果最好,决定系数达到0.928,相关系数达到0.963,呈极显著正相关。【结论】适量施氮(240 kg·hm-2)能够提高PSII的活性及PSII反应中心开放部分的比例, 进而改善棉花叶片光合能力。顶5叶氮素含量与叶绿素荧光参数Fv构建的模型精确度和拟合效果较其他荧光参数好,因此可以选用荧光参数Fv来监测棉花叶片氮素含量,进而监测植株的氮素营养状况。
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20. 根际启动肥能够提高棉花磷效率和产量
张少民, 白灯莎·买买提艾力, 刘盛林, 冯固
棉花学报    2020, 32 (2): 121-132.   DOI: 10.11963/1002-7807.zsmfg.20200303
摘要148)      PDF(pc) (2664KB)(75)    收藏
【目的】探索磷肥条施和硫酸铵诱导根际酸化促进棉花根系生长、磷肥利用效率和产量的效应与技术原理。【方法】通过3年田间定位试验,在等量N、P养分投入条件下比较了磷肥全部作基肥、磷肥和硫酸铵作种肥条施、磷肥作种肥条施并配合滴施硫酸铵等调控根际过程的措施对棉花根系长度、根际pH、磷吸收及产量的效应。【结果】与磷肥作基肥、生育期滴施尿素的传统方法(对照)相比,施启动肥(即重过磷酸钙(P2O5)34.5 kg·hm-2和硫酸铵(N)7.5 kg·hm-2作种肥条施)可促进棉花苗期的根系在施肥区(10~20 cm)增生,根长密度和根表面积分别比对照增加了114.3%和93.7%;同时,硫酸铵诱导根际土壤pH降低了0.41个单位,促进棉花苗期磷吸收和生长。在此基础上,花铃期进一步滴施硫酸铵可促进10~20 cm土层棉花根系生长,根际pH降低0.64个单位,提高了氮、磷的吸收量。3年平均的棉花籽棉产量比对照增加11.9%,氮肥偏生产力和磷肥当季利用率比传统施肥方法分别提高了28.5%和9.2个百分点。增加磷肥作种肥用量对棉花根系生长和菌根侵染无明显促进作用但可提高氮、磷肥效率和棉花产量。【结论】膜下滴灌棉花种植体系中,磷肥和硫酸铵作种肥条施并结合花铃期滴施硫酸铵能有效调节棉花根际pH、提高磷肥效率和棉花产量。
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