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1. 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270)   HTML13)    PDF(pc) (41427KB)(412)    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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2. 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261)   HTML13)    PDF(pc) (15772KB)(253)    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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3. 不同种植模式棉花产量、种植效益与氮素利用率比较分析
杨长琴,张国伟,王晓婧,刘瑞显,倪万潮
棉花学报    2021, 33 (4): 307-318.   DOI: 10.11963/cs20200082
摘要241)   HTML162)    PDF(pc) (2167KB)(55)    收藏

【目的】 研究长江流域棉区麦棉两熟种植制度下,不同种植模式对棉花产量、种植效益及氮素利用率的影响,为棉花高产高效生产提供依据。【方法】 采用裂区设计,研究麦后棉花不同种植方式(育苗移栽和直播)、品种(中熟和早熟)和氮肥运筹(不施氮和适宜氮肥运筹)对其生育进程、生物量累积与分配、产量、种植效益与氮素利用率的影响。【结果】 与育苗移栽方式相比,直播棉花生育进程快,尤其苗期缩短10~17 d;直播棉花生育中后期生物量和氮素累积量较高,且经济系数均以早熟品种较高。适宜氮肥运筹下,直播早熟品种与移栽中熟品种霜前皮棉产量均较高,且两者间差异不显著。适宜氮肥运筹下,移栽棉花的籽棉产值是直播方式的1.0~1.2倍,总成本是直播方式的1.8~2.0倍,收益仅为直播方式的23.0%~43.1%。氮素效率的结果表明,种植方式对农学利用率和氮素表观利用率的影响大于品种和氮肥运筹,直播方式的氮素农学利用率和表观利用率分别比移栽方式提高40.0%和76.4%(2017年);品种对氮素生产效率的影响大于种植方式与氮肥运筹,早熟品种的氮素生产效率比中熟品种提高45.3%(2017年)。【结论】 长江流域棉区,适宜氮肥运筹下早熟品种麦后直播有利于实现棉花高产稳产、生产总成本低而效益高;其氮素农学利用率、表观利用率和生产效率均较高,是该棉区麦后棉高产高效生产模式。

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4. 有机肥替代对棉花养分积累、产量及土壤肥力的影响
汪苏洁,贵会平,董强,张恒恒,王香茹,牛静,张西岭,宋美珍
棉花学报    2021, 33 (1): 54-65.   DOI: 10.11963/1002-7807.wsjsmz.20201104
摘要227)   HTML4)    PDF(pc) (1280KB)(116)    收藏

【目的】 研究不同有机肥替代率对黄河流域棉株生物量、养分积累、产量、氮磷比及土壤肥力的影响,试图探索出有机肥替代化肥的适宜替代率,为有机肥、无机肥在黄河流域棉田合理施用提供参考依据。【方法】 试验始于2016年,在中国农业科学院棉花研究所试验基地设置6个施肥处理:T1:不施肥,T2:100%化肥,T3:20%有机肥+80%化肥,T4:40%有机肥+60%化肥,T5:50%有机肥+50%化肥,T6:100%有机肥。经3年施肥后,2018年进行田间取样,分析不同施肥处理对棉花生物量、养分积累、产量、氮磷比及土壤肥力的影响。【结果】 (1)有机肥替代50%化肥处理提高棉株生物量、养分积累和籽棉产量。(2)与单施化肥处理相比,施用有机肥处理土壤有机质、全氮、速效磷、碱解氮含量均有增高趋势,全部施有机肥显著增加土壤速效磷含量。(3)棉株全氮、全磷积累量与棉株生物量呈极显著正相关,棉株根、茎氮磷比与籽棉产量呈极显著负相关。【结论】 有机肥替代部分化肥能减少化肥用量,连续应用有机肥替代部分化肥具有增加土壤肥力的趋势;有机肥替代50%化肥处理能增加棉花生物量、养分积累量,提高籽棉产量,替代效果最好。

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5. 基于无人机数码图像的机采棉脱叶率监测模型构建
马怡茹,吕新,祁亚琴,张泽,易翔,陈翔宇,鄢天荥,侯彤瑜
棉花学报    2021, 33 (4): 347-359.   DOI: 10.11963/cs20210003
摘要222)   HTML28)    PDF(pc) (4294KB)(46)    收藏

【目的】 脱叶率是评价机采棉脱叶催熟效果的重要依据。以无人机RGB图像为基础数据源,通过从RGB图像中提取14种可见光植被指数,建立快速、准确监测棉花脱叶率的模型,为机采棉适时采收提供理论和技术支持。【方法】 设置不同棉花品种,通过采集不同脱叶剂浓度及喷施时间处理下的棉花脱叶率数据,并利用无人机采集冠层RGB图像,提取可见光植被指数,分析其与棉花脱叶率的相关关系,进而采用一元线性回归(Simple linear regression,SLR)、多元线性回归(Multivariate linear regression,MLR)和偏最小二乘法回归(Partial least square regression,PLSR)构建棉花脱叶率监测模型,并进行模型评价。【结果】 不同处理下的棉花脱叶率有明显差异,脱叶率与不同可见光植被指数存在较好相关性,其中三角形绿度值(Triangular greenness index,TGI)与棉花脱叶率的相关性最高(r=0.81)。建模结果表明,SLR模型中,以TGI指数建模效果最好(决定系数0.66,均方根误差10.44%,相对均方根误差12.87%);MLR模型中,以过蓝指数(Excess blue index,ExB)、绿叶指数(Green leaf index,GLI)、TGI和过绿指数(Excess green index,ExG)4个植被指数组合建立的模型效果最好,其决定系数为0.70,均方根误差为10.26%,相对均方根误差为12.65%。PLSR模型中,以ExB、GLI、TGI、ExG、综合植被指数2和综合植被指数1建立的模型精度更高,其决定系数为0.70,均方根误差为10.02%,相对均方根误差为12.22%。外部验证表明,各模型实测值与预测值间有较好的拟合关系。【结论】 以MLR和PLSR方法建立的模型精度较高,拟合程度较好。从计算量及模型复杂程度角度考虑,通过MLR方法以ExB、GLI、TGI、ExG建立的棉花脱叶率监测模型,能够更好地监测棉花脱叶率。

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6. 棉花核酸外切酶基因GhWRN的克隆及功能验证
薛羽君, 魏恒玲, 王寒涛, 马亮, 程帅帅, 郝蓬勃, 顾丽姣, 付小康, 芦建华, 喻树迅
棉花学报    2021, 33 (3): 189-199.   DOI: 10.11963/1002-7807.xyjysx.20210512
摘要212)   HTML39)    PDF(pc) (3352KB)(100)    收藏

【目的】本研究旨在探索棉花GhWRN基因在生长发育中的功能。【方法】用生物信息学方法分析GhWRN基因的结构特征、进化关系及上游1 500 bp的启动子片段并对其功能进行初步分析,利用实时荧光定量-聚合酶链式反应(Quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)技术分析该基因在不同熟性棉花品种、不同组织及不同激素处理下的表达特性。构建过表达载体转化拟南芥,观察转基因拟南芥的表型。利用qRT-PCR分析拟南芥开花信号途径中标记基因的表达变化。【结果】以陆地棉cDNA为模板克隆得到GhWRN基因,生物信息学分析表明该基因编码产物含有1个保守的WRN-exo结构域,无内含子,不具有跨膜结构,为非分泌蛋白。qRT-PCR表明该基因在早熟棉花品种的二叶期开始上调表达,在植株各组织中均有表达,在雄蕊和苞片表达量较高;外源激素ABA、IAA处理后0.5 h该基因极显著上调表达。与野生型相比转基因拟南芥开花时间提前,莲座叶数量减少,qRT-PCR分析表明花发育相关关键基因AtSOC1、AtFTAtFUL上调表达。【结论】GhWRN基因与促进植物开花相关,为进一步探究棉花的开花机制提供新线索。

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7. 无人机遥感监测作物病虫害研究进展
宋勇, 陈兵, 王琼, 苏维, 孙乐鑫, 赵静, 韩焕勇, 王方永
棉花学报    2021, 33 (3): 291-306.   DOI: 10.11963/1002-7807.sycb.20210429
摘要211)   HTML15)    PDF(pc) (2789KB)(110)    收藏

病虫对作物生产构成了巨大的威胁,可直接或间接导致作物减产甚至绝收。快速、高效地掌握病虫的发生动态并及时防控,对作物增产保收具有重要意义。无人机遥感是现阶段监测作物病虫害的一项重要技术,具有实时、快速、高效、客观、大面积、无损监测等优点,将推动农业生产向优质、高效、安全、信息化以及智慧化方向发展。本文从无人机遥感监测作物病虫害概况、数据源种类、数据获取方法、数据处理流程及方法等方面进行归纳分析;指出无人机遥感监测作物病虫害中存在的病虫害特征选择、病虫害分类识别、传感器优化以及数据处理等主要问题,针对存在的问题提出了深化病虫害特征选择算法、建立专属病虫害光谱数据库、开发专一的病虫害监测传感器以及研发病虫害数据处理平台等发展策略,以期为无人机遥感监测作物病虫害的相关研究提供参考。

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8. 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210)   HTML6)    PDF(pc) (1592KB)(99)    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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9. 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208)   HTML7)    PDF(pc) (13585KB)(93)    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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10. FBP7::iaaM基因陆地棉育种应用初报
程成,李斌,王雅丽,赵楠,苏莹,聂虎帅,华金平
棉花学报    2021, 33 (4): 368-376.   DOI: 10.11963/cs20200060
摘要206)   HTML34)    PDF(pc) (931KB)(20)    收藏

【目的】 研究转FBP7::iaaM基因对不同陆地棉材料纤维产量、品质及种子活力的影响。【方法】 以转FBP7::iaaM基因种质IF1-1为父本,与中棉所12、鄂抗棉9号及其谱系涉及的亲本等27个不同遗传背景陆地棉的品种杂交获得F1,通过分子检测确定阳性植株,考种测定衣分、籽指,取样进行纤维品质检测和种子发芽试验,比较FBP7::iaaM基因效应,评价IF1-1的育种应用价值。【结果】 分子检测确认F1阳性植株,取样考种发现:与陆地棉母本比较,多数包含FBP7::iaaM基因的F1衣分提高(平均提高6.60百分点),籽指降低(平均降低1.8 g);F1纤维品质未表现出明显负效应:部分材料的马克隆值等级提高,纤维上半部平均长度、断裂比强度和断裂伸长率提高。发芽试验结果表明,尽管绝大多数包含FBP7::iaaM基因的F1种子籽指降低,但是发芽率和发芽势基本不变。【结论】 FBP7::iaaM基因转育合适的受体材料可以显著提高衣分,对种子发芽没有不利影响,IF1-1在同步改良棉花纤维品质和产量方面有重要的利用价值。

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11. 陆地棉叶片发育相关基因GhRH39克隆与功能分析
卞英杰,王寒涛,魏恒玲,张蒙,李弈,喻树迅
棉花学报    2021, 33 (4): 319-327.   DOI: 10.11963/cs20200028
摘要200)   HTML98)    PDF(pc) (3127KB)(42)    收藏

【目的】 研究陆地棉DEAD-box RNA解旋酶基因GhRH39在叶片发育中的功能。【方法】 借助生物信息学方法分析GhRH39的基因结构和进化关系,利用实时定量聚合酶链反应PCR(Quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR)分析该基因在棉花不同组织和叶片不同发育时期的表达情况,利用病毒诱导的基因沉默(Virus-induced gene silencing, VIGS)技术对该基因进行沉默。观察阳性植株表型,检测其光合色素含量变化,对阳性植株中叶绿体发育和光合色素合成相关基因进行表达量检测。【结果】 GhRH39编码620个氨基酸,且序列较为保守。qRT-PCR分析表明,该基因在根、茎、叶片、顶芽、花瓣、纤维中均有表达,在叶片中表达量较高,且在叶片中的表达量随着叶片发育进程而变化。利用VIGS技术成功降低了GhRH39的表达水平,基因沉默的阳性棉株出现失绿表型,叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素3种光合色素含量均降低。阳性沉默棉株的叶绿体发育和光合色素合成相关基因表达量出现一定程度的下降。【结论】 GhRH39基因影响棉花叶绿素和类胡萝卜素合成,同时影响叶绿体发育过程。

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12. 棉花UGPase基因鉴定与生物信息学分析
张岚,程琦,梁士辰,邓雨潇,潘玉欣
棉花学报    2021, 33 (4): 337-346.   DOI: 10.11963/cs20200065
摘要198)   HTML69)    PDF(pc) (4487KB)(46)    收藏

【目的】 尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(Uridine diphosphate glucose pyrophosphorylase,UGPase)是糖合成代谢途径中的一种重要限速酶,在植物纤维细胞发育中起重要作用,但是关于棉花中UGPase基因的生物信息学研究却很少。本研究采用生物信息学手段鉴定和分析棉花UGPase基因家族特性,为其相关研究提供重要线索。【方法】 以陆地棉、海岛棉、亚洲棉和雷蒙德氏棉4种棉花为主要研究对象,结合藻类、水稻、葡萄、可可、榴莲等19种植物的UGPase基因进行系统进化分析和陆地棉UGPase基因的表达特性分析。【结果】 系统发育分析显示UGPase基因被分为UGPase-A和UGPase-B两大类。保守基序及适应性进化分析显示,UGPase-B类基因在进化中十分保守,UGPase-A类基因在进化中与UGPase-B类基因存在较大差异。棉花、葡萄、可可、榴莲UGPase基因同源性分析显示,棉花中大多数UGPase基因来源于异源四倍体棉花形成之前的基因组加倍事件。UGPase-A类在棉纤维发育起始和伸长期表达量较高,UGPase-B类在营养器官中表达量较高。【结论】 本研究明确了UGPase两类基因的结构、功能与进化,为后续研究奠定基础。

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13. 棉花光敏雄性不育系psm5的培育及其育性转变规律
苟浩琦,马常凯,张迁,范术丽,马启峰,张朝军
棉花学报    2021, 33 (4): 360-367.   DOI: 10.11963/cs20200025
摘要197)   HTML20)    PDF(pc) (2241KB)(18)    收藏

【目的】 培育棉花新型光敏不育系,获得优良光敏不育系亲本,为棉花育种提供优异亲本材料。【方法】 利用psm4与W10进行杂交,然后自交3代,获得与psm4具有相同光敏不育特性的光敏不育系psm5。研究psm5在不同光照条件下的育性及其转变规律。【结果】 psm5保留了psm4在日照时间大于12.5 h的条件下花药不开裂、不能正常散粉,而在日照时间小于11.5 h的短日照条件下花药可以正常开裂散粉、正常可育的特性。研究psm5在不同光照条件下的育性及其转变规律。【结论】 介绍了光敏雄性核不育新材料psm5的培育过程及其光敏特性,为利用psm5杂交制种提供了可靠的理论基础。psm5psm4育性转变时期发生在开花前12~15 d。psm5psm4一样是典型的孢子体光敏雄性不育系。psm5是隐性光敏核不育系,恢复系范围广,利于配制优势杂交组合,在棉花杂交育种中有良好的应用前景。

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14. 龟纹瓢虫生长发育及卵巢与滤泡上皮细胞的研究
皇甫宁博,高雪珂,王丽,朱香镇,张开心,李东阳,姬继超,雒珺瑜,崔金杰
棉花学报    2021, 33 (4): 328-336.   DOI: 10.11963/cs20210021
摘要196)   HTML33)    PDF(pc) (3544KB)(16)    收藏

【目的】 龟纹瓢虫是农田害虫的重要捕食性天敌。明确龟纹瓢虫生长发育、卵子发生和滤泡上皮细胞发育规律对于解决人工扩繁龟纹瓢虫的难题至关重要。【方法】 对龟纹瓢虫生长发育和生殖相关参数进行了测定,并通过细胞核和细胞骨架染色对龟纹瓢虫卵巢小管和滤泡上皮细胞形态进行系统观察。【结果】 (1)龟纹瓢虫1龄、2龄、3龄、4龄幼虫、蛹、雌成虫、雄成虫平均历期分别为1.13 d±0.09 d、1.48 d±0.11 d、1.34 d±0.08 d、2.34 d±0.06 d、2.81 d±0.08 d、51.08 d±1.13 d、48.36 d±1.29 d。在2~3龄幼虫期体长增加最快,4龄幼虫体长达到最长9.32 mm±0.27 mm,成虫体宽达到最宽3.70 mm±0.05 mm;(2)单雌日均产卵量最高为14.42粒±2.36粒,单雌累计产卵量为414粒±41.27粒,最高可达654粒。(3)明确了卵泡和卵母细胞动态变化,并观察到在卵黄沉积期滤泡上皮细胞间隙的形成,主要用于卵母细胞摄取卵黄原蛋白。【结论】 本研究明确了龟纹瓢虫体长、体宽和卵子发生规律、滤泡上皮细胞发育规律,为进一步探索龟纹瓢虫生殖调控分子机制、解决人工扩繁难题提供理论依据。

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15. 陆地棉株型及生育期相关性状QTL定位
贾晓昀,王士杰,赵红霞,朱继杰,李妙,王国印
棉花学报    2021, 33 (2): 124-133.   DOI: 10.11963/1002-7807.jxywgy.20210226
摘要194)   HTML14)    PDF(pc) (5450KB)(125)    收藏

【目的】 为了深入分析棉花株型及生育期相关性状的分子遗传机制,加速适机采棉花新品种分子标记辅助育种进程。【方法】 通过构建包含413个单株的F2群体,结合高密度SNP(Single nucleotide polymorphism,单核苷酸多态性)遗传图谱,开展株高(Plant height,PH)、第一果枝节位(Node of the first fruiting branch,NFFB)及其高度(Height of NFFB,HNFFB)、第四果枝第一果节长度(First node length of the forth fruiting branch,FNLFFB)、第七果枝第一果节长度(First node length of the seventh fruiting branch,FNLSFB)等5个株型性状和开花期(Flowering time,FT)、花铃期(Flowering to boll-opening period,FBP)、全生育期(Whole growth period,WGP)等3个生育期性状的QTL(Quantitative trait loci,数量性状位点)定位研究。【结果】 8个性状均呈现连续的双向超亲分布,性状之间存在广泛的正向相关性,PH与其他株型性状均为极显著正相关,NFFB与3个生育期相关性状均为显著或极显著正相关。共定位到36个加性QTL(Additive QTL,aQTL)位点,包括14个PH相关aQTL、6个NFFB相关aQTL、3个HNFFB相关aQTL、5个FNLFFB相关aQTL、3个FNLSFB相关aQTL、2个FT相关aQTL、2个FBP相关aQTL、1个WGP相关aQTL,单个aQTL贡献率为1.70%~10.38%。这些aQTL分布于20条染色体,每条染色体有1~4个aQTL。发现3个aQTL重叠区段,分别为A11染色体的qNFFB-A11-1qWGP-A11-1、D3染色体的qHNFFB-D3-1qPH-D3-1、D8染色体的qNFFB-D8-1qFNLSFB-D8-1。检测到263个上位性QTL(Epistatic QTL,eQTL),单个eQTL的贡献率为1.17%~6.19%;19个aQTL与21个eQTL位置重叠;At基因组分布有17个aQTL和202个eQTL,Dt基因组分布有19个aQTL和61个eQTL。【结论】 本研究为探索棉花株型的分子遗传机制奠定了研究基础,为机采棉分子标记辅助育种提供理论指导。

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16. 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192)   HTML1)    PDF(pc) (14007KB)(81)    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,LBDLBD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BBMLEC1AGL15上调表达,愈伤增殖后期FUS3LEAABI3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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17. 新疆棉区植保无人机喷施棉花脱叶催熟剂效果研究
王林, 张强, 马江锋, 朱玉永, 田英, 李红, 毕显杰, 宋敏, 王海标, 雷天翔, 李召虎, 田晓莉, 杜明伟, 张立祯, 赵冰梅
棉花学报    2021, 33 (3): 200-208.   DOI: 10.11963/1002-7807.wlzbm.20210312
摘要189)   HTML16)    PDF(pc) (1404KB)(88)    收藏

【目的】明确植保无人机喷施棉花脱叶催熟剂田间作业现状、作业效果,为构建新疆生产建设兵团棉花脱叶催熟剂喷施作业技术体系以及无人机在棉花脱叶催熟作业中的推广应用提供依据。【方法】以市场主流无人机对比喷杆喷雾机进行田间试验,评价和分析不同作业区棉花脱叶和吐絮效果。【结果】药后22 d,无人机两次施药的棉花脱叶率在82.2%~92.1%,吐絮率在85.8%~100%,脱叶效果显著好于地面喷杆喷雾机一次顶喷施药,催熟效果差异不大;不同无人机以及同一无人机不同作业区,对棉花的脱叶催熟效果不同,无人机喷雾施药的8个作业区中,仅有1个能同时满足兵团棉花机械采收对脱叶率和吐絮率的要求。无人机部分施药作业中存在作业参数选择不当、作业不规范以及因无人机自身设备性能未达最优而导致的药液喷施不均匀、漏喷等现象。【结论】采用无人机喷施棉花脱叶催熟剂施药技术有待进一步优化完善。

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18. 长江流域麦(油)后直播棉增效缩节胺化学封顶技术研究
于可可,杜明伟,张祥,朱烨倩,李水清,陈舫,羿国香,李亚兵,田晓莉,李召虎
棉花学报    2021, 33 (1): 86-94.   DOI: 10.11963/1002-7807.ykklzh.20201229
摘要187)   HTML6)    PDF(pc) (1268KB)(104)    收藏

【目的】 明确长江流域麦(油)后直播棉应用增效缩节胺(25% DPC水剂,简称 DPC+)进行化学封顶的可行性。【方法】 于2015-2017年在江苏大丰、安徽宿松和湖北武汉开展田间试验,采用随机区组设计,以人工打顶为对照,研究化学封顶时期(人工打顶同期、人工打顶后5 d)和封顶剂DPC+剂量(750,1 125,1 500 mL·hm-2)对麦(油)后直播棉农艺性状及经济性状的影响。【结果】 与人工打顶相比,DPC+化学封顶处理的株高和果枝数增加(最多分别增加21.6 cm和4.8个),中部和上部果枝(尤其是上部果枝)缩短,除个别点次外果节数不受影响。在不同环境条件下,化学封顶处理的产量多与人工打顶相当,低剂量DPC+处理的产量在降水量大的年份有一定程度下降,化学封顶时期对产量影响较小。【结论】 应用DPC+对长江流域麦(油)后直播棉进行化学封顶有较好的可行性,未来需进一步优化技术参数、建立稳发稳长的配套栽培技术体系。

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19. 基于两个陆地棉低世代群体定位纤维品质相关QTL
郭晓豪,王寒涛,魏鑫,张晶晶,付小康,马亮,魏恒玲,喻树迅
棉花学报    2021, 33 (1): 33-42.   DOI: 10.11963/1002-7807.gxhysx.20201229
摘要182)   HTML6)    PDF(pc) (3850KB)(209)    收藏

【目的】 定位棉花纤维品质性状相关的数量性状位点(Quantitative trait locus,QTL)。【方法】 以陆地棉高强纤维品系中棉所679和纤维品质一般的农垦5号为亲本构建包含200个单株的F2群体及对应的F2:3家系群体,对2个群体的纤维长度、断裂比强度等5个纤维品质性状进行检测。用6 688对简单重复序列(Simple sequence repeat, SSR)引物在双亲间筛选,得到149对多态性引物,以F2为作图群体,使用QTL IciMapping软件进行连锁图谱构建,并对F2及F2:3群体进行QTL定位。【结果】 根据F2群体基因型信息构建了1张包含119个标记、28个连锁群、总长为1 173.5 cM(centiMorgan)的遗传连锁图谱。分别在F2、F2:3群体中检测到9个和11个与纤维品质性状相关的QTLs,这些QTLs分布在11个连锁群上。其中F2群体的qFL-D11-1qBT-D11-1与F2:3群体的qFL-D11-1qMIC-D11-1均定位在标记DPL0062与HAU0423之间,推测这些位点可能是控制纤维品质性状的重要QTL。【结论】 利用多个群体进行QTL定位有益于发现稳定的QTL位点,控制纤维品质性状的基因可能成簇存在,为挖掘纤维品质性状相关基因及分子标记辅助育种奠定基础。

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20. 不同熟性棉花品种冠层温度分布特点
安杰,韩迎春,张正贵,冯璐,雷亚平,杨北方,王国平,李小飞,王占彪,邢芳芳,熊世武,辛明华,李亚兵
棉花学报    2021, 33 (2): 134-143.   DOI: 10.11963/1002-7807.ajlyb.20210113
摘要179)   HTML7)    PDF(pc) (8209KB)(69)    收藏

【目的】 明确不同类型棉花品种冠层温度的分布特点,探究冠层温度与光合特性之间的关系,寻求判断棉花熟性的可能指标。【方法】 选择6个常用的供试棉花品种,利用搭载热红外测温仪的无人机获取棉花花铃期冠层温度的数字图像,同时测定同一时间段的蒸腾速率、气孔导度等光合指标。【结果】 中棉所50不同部位气冠温差表现为上层>下层>中层,中棉所60则正好相反。在同一天中,6个棉花品种表现为13:30的冠层温度大于10:30的冠层温度。此外,不同类型品种叶片蒸腾速率与气孔导度呈正相关,冠层温度和蒸腾速率呈负相关。通过聚类分析得出,在欧式距离12.5处,6个品种可以聚类成2类。在欧式距离5处,每一类还可分为2个亚类,其中第Ⅰ类的第一亚类包括中棉所60和冀棉研228,第二亚类仅有中棉所3799;第Ⅱ类的第一亚类包括中棉所50和通骞一号,第二亚类仅有0式品系。【结论】 不同棉花品种冠层温度的变化规律不同。结合冠层温度和光合指标对棉花品种进行聚类分组与其基于生育期长短的熟性分组大致相同。

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