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陆地棉MIKCC基因家族的全基因组分析 0
周娜, 汪露瑶, 张天真, 胡艳
棉花学报    2017, 29 (6): 495-503.   DOI: 10.11963/1002-7807.znhy.20170913
摘要   PDF (5936KB)
【目的】MIKCC是1类保守的转录因子家族,参与调控植物的开花时间和花器官发育。通过对MIKCC家族进行全基因组学分析,为深入研究MIKCC在棉花开花及花器官发育的分子调控机理提供基础。【方法】利用HMMER 3.0及pfam种子文件鉴定棉花全基因组MIKCC基因,结合其表达量进行偏向表达及聚类分析。【结果】在陆地棉基因组中共鉴定发现100个MIKCC基因,分为11个亚类。表达聚类分析显示,棉花MIKCC基因的表达模式大致可分为4个不同的类群,说明这类基因在棉花进化中出现了功能分化。100个MIKCC基因中,有12个基因具有miRNA靶位点。【结论】研究结果显示MIKCC家族基因在棉花纤维中存在功能分化,而且可能受到miRNA的调控,这为进一步研究该家族基因的功能提供信息参考。
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转基因抗虫棉品种间杂交F1、F2竞争优势分析 0
孔凡金, 邓永胜, 申贵芳, 王景会, 韩宗福, 王宗文, 段冰, 张令山, 李汝忠
棉花学报    2017, 29 (6): 504-512.   DOI: 10.11963/1002-7807.kfjlrz.20171017
摘要   PDF (1829KB)
【目的】分析评估多个转基因抗虫棉品种间杂交F1、F2产量与纤维品质性状,为强优势组合选育以及F2利用的可行性提供依据。【方法】以10个综合性状优良的陆地棉新品种(系)作亲本,组配10个杂交组合,从中筛选出产量竞争优势突出的4个组合,进行F1、F2产量与纤维品质性状分析。【结果】棉花品种间杂交F1表现出较强的产量竞争优势,但年际差异较大,越是在产量水平较低的年份,杂交种产量竞争优势越突出。除个别组合外,F2产量竞争优势减退明显,铃重降低是其主要原因。F2纤维品质指标总体上较F1下降,极差和变异系数增大。各品质性状的变异系数远低于产量构成要素的变异系数,总的趋势是F1<常规对照品种鲁棉研28号(CK)、F2 >F1。不同组合F1、F2代产量和纤维品质性状的竞争优势差异较大,从中筛选出1个优势组合,其F1、F2产量均具竞争优势,且F2产量竞争优势减退小、纤维品质优良、分离轻。【结论】转基因抗虫棉品种间杂交种抗逆性强、稳产性好。父母本纤维品质好、差异小的组合,F2纤维品质优良、分离程度较小。选育生产上有利用价值的F2优势组合是可行的。
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抗黄萎病海岛棉叶片在大丽轮枝菌胁迫下的蛋白组学分析 0
许琦, 武林琳, 王咪, 李晓萍, 郭文治, 裴蕾
棉花学报    2017, 29 (6): 533-540.   DOI: 10.11963/1002-7807.xqxq.20171012
摘要   PDF (1512KB)
【目的】探讨海岛棉抗黄萎病材料的抗病机理,寻找可能的抗病基因。【方法】以高抗黄萎病海岛棉材料长312为试材,利用蛋白质双向凝胶电泳和质谱鉴定技术探讨棉花在大丽轮枝菌胁迫下蛋白质水平的变化。【结果】在接种大丽轮枝菌2 h后,长312叶片中有11个蛋白表达水平下调,15个蛋白表达水平上调;下调表达的蛋白主要是与光合作用及碳同化相关的一些酶类,推测大丽轮枝菌危害棉花叶片主要是破坏其光合系统;表达水平上调的蛋白主要是一些与光合作用、碳同化相关的酶类及苯醌还原酶、β-D-半乳糖苷酶、14-3-3f蛋白等抗病蛋白。【结论】推测海岛棉对黄萎病的防御机制发生在2个层面:一是被动防御,可能通过叶绿体Ⅱ A-B结合蛋白、核酮糖二磷酸羧化酶等下调蛋白的同工蛋白上调表达保持抗病海岛棉光合系统的稳定,通过组蛋白和14-3-3f蛋白的高表达保持抗病海岛棉植株细胞的稳定性;二是主动防御,可能通过高表达β-D-半乳糖苷酶和苯醌还原酶等参与海岛棉的抗病反应。
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2017年编委、审稿人审稿统计 0
本社
棉花学报    2018, 30 (1): 20-20.  
摘要   PDF (138KB)
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长江流域大麦后直播棉集中成铃与高产协同表达群体株型特征 0
张祥, 胡大鹏, 李亚兵, 田巧凤, 王国平, 卢俊, 花明明, 陈源, 陈德华
棉花学报    2017, 29 (6): 513-524.   DOI: 10.11963/1002-7807.zxcdh.20171016
摘要   PDF (1404KB)
【目的】研究品种和氮肥运筹对麦后直播棉成铃、产量和株型影响,明确长江流域棉花集中成铃与高产协同表达群体株型特征。【方法】采用大田试验,2014年和2015年前茬均为大麦,2014年以国欣12-1、宜机棉、鲁棉研36为供试品种,设计2种氮肥用量水平(45 kg·hm-2、150 kg·hm-2);2015年进一步以国欣12-1为材料,设置2个缓释肥纯氮用量(150 kg·hm-2、225 kg·hm-2)和2种运筹(苗肥和花肥质量比分别为70%∶30%和100%∶0)处理,并以常规施肥(纯氮150 kg·hm-2)和不施肥为对照。【结果】2014年施纯氮150 kg·hm-2时,国欣12-1籽棉产量达4 014.72 kg·hm-2且显著高于其它处理;2015年苗期一次性施入缓释肥氮素用量150 kg·hm-2的处理比常规施肥处理增产30.96%;前述2个处理下,国欣12-1成铃也较为集中, 8月15日至8月30日成铃数占总成铃数比率(成铃率)分别达31.8%,26.1%,均高于其它处理。相关分析表明同期成铃率与籽棉产量极显著正相关(r2014=0.948**、r2015=0.976**)。进一步分析株型指标与8月15日至8月30日成铃率、籽棉产量的关系,提出了长江流域大麦后直播棉群体优化指标。【结论】大麦后直播棉群体优化指标可以实现高产和集中成铃的协同表达。
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新疆北部棉花黄萎病菌培养特性、致病型、致病性分化及ISSR遗传变异研究 0
刘廷利, 惠慧, 阚家亮, 卢轩宇, 花晟, 范春晨, 凌溪铁, 王金彦, 陈天子, 杨郁文, 艾尼江, 赵建军, 张保龙
棉花学报    2017, 29 (6): 541-549.   DOI: 10.11963/1002-7807.ltlzbl.20170927
摘要   PDF (1917KB)
【目的】明确当前新疆北部棉区黄萎病菌菌系变异和致病力分析情况。【方法】从新疆北部植棉区获得17个棉花黄萎病菌单孢菌系,对其培养特性、致病型、致病力以及ISSR遗传变异进行了研究。【结果】供试17个菌株全部为菌核型,其中落叶型菌系(Defoliating type,D型)有13个,占76.5%;非落叶型菌系(Non-defoliating type,ND型)有4个,占23.5%;D型平均病指(58.72)略高于ND型平均病指(52.7)。在泗棉3号上D型平均病指高于ND型,而在奥3503上D型平均致病力低于ND型。供试菌株按强、中、弱三个致病力类型划分,分别占94.12%、5.88%和0%。ISSR遗传分化与致病型具有一定的相关性,大部分的D型和ND型处于各自不同分支。研究结果还发现,同一地块分离的菌株xj13-3①、xj13-3②和xj13-3③虽同为D型,但ISSR标记可将3个菌株分到不同的亚群上。【结论】试验结果表明了新疆北部棉花黄萎病菌遗传变异关系的复杂性。
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花铃期土壤干旱对棉花叶片抗氧化及光合作用的影响 0
邵德意, 罗海华, 陈功, 刘云涛, 高欣, 汤飞宇
棉花学报    2018, 30 (2): 155-163.   DOI: 10.11963/1002-7807.sdytfy.20180228
摘要   PDF (2054KB)
【目的】探讨棉铃对位果枝叶介导不同的生化调节物质(抗氧化保护酶、渗透调节物质等)及光合作用参数对花铃期土壤干旱的响应方式。【方法】以陆地棉品系A001和A705为供试材料,采用盆栽法,于2016年种植在温室大棚内。在不同土壤含水量处理(正常灌溉、干旱)下,研究棉铃发育期间对位果枝叶抗氧化酶(过氧化物酶,peroxidase,POD)、渗透调节物质(脯氨酸)、膜脂过氧化产物(丙二醛,malondialdehyde,MDA)、可溶性蛋白及主茎叶光合参数(净光合速率,net photosynthetic rate,Pn;蒸腾速率,transpiration rate,E;气孔导度,stomatal conductance,Gs)的动态变化及基因型差异。【结果】土壤干旱导致A001棉铃对位果枝叶可溶性蛋白含量下降、POD酶活力和MDA含量上升,但对A705的影响在不同铃龄不一致且差异不显著,对脯氨酸的影响因不同基因型和不同铃龄而异。土壤干旱显著降低了A001和A705主茎叶的Pn、E和Gs。【结论】POD、可溶性蛋白和MDA参与了A001和A705棉铃对位果枝叶对土壤干旱胁迫的响应。研究结果可为棉花抗(耐)旱品种选育提供参考。
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不同播期与打顶时间对麦(油)后直播短季棉产量及纤维品质的影响 0
杨长琴, 张国伟, 刘瑞显, 倪万潮
棉花学报    2017, 29 (6): 525-532.   DOI: 10.11963/1002-7807.ycqlrx.20171105
摘要   PDF (632KB)
【目的】探索播期与打顶时间对麦(油)后直播短季棉产量、产量特性及纤维品质的影响。【方法】以中棉所50为材料,采用裂区设计,研究不同播期(月-日)(S1,05-25;S2,06-10)和打顶时间(月-日)(T1,07-30;T2,08-07;T3,08-15)对长江流域下游植棉区麦(油)后直播短季棉产量和纤维品质的影响。【结果】播期间,皮棉产量和霜前花率及铃数、铃重和衣分均以S2条件下较低;果枝数和果节数以S2条件下较低而成铃率以S1较低。打顶时间间,皮棉产量和霜前花率随打顶时间推迟而降低;果枝数、果节数及节枝比随打顶时间推迟增加而成铃率降低。互作显示,皮棉产量与霜前花率均以S1T1处理较高;果枝数和果节数以S1T1、S1T2和S1T3处理较高,成铃率以S2T1和S1T1较高。相关性分析表明,皮棉产量与果枝数、果节数、铃数显著正相关,但与节枝比、成铃率相关不显著。此外,播期间,以S2条件下棉株下部和中部果枝成铃分布比例较高而上部较低;打顶时间间,下部和中部果枝成铃分布比例随打顶时间推迟降低而上部增加。就棉铃纤维品质而言,S1T1处理不同果枝部位棉铃的纤维长度、纤维比强度和中部马克隆值均较优。【结论】长江流域下游植棉区,麦(油)后直播短季棉于5月25日播种、7月底打顶有利于其高产、稳产和优质。
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淹水胁迫下棉花叶片SPAD高光谱估算模型研究 0
吴启侠, 李晋波, 朱建强, 晏军, 苏荣瑞, 徐笑笑
棉花学报    2017, 29 (6): 579-588.   DOI: 10.11963/1002-7807.wqxwqx.20171116
摘要   PDF (2686KB)
【目的】建立淹水胁迫下棉花叶片SPAD的高光谱模型。【方法】利用灌排可控的试验田在棉花花铃期模拟淹水处理,分析受涝1 d、3 d、6 d、9 d后棉花叶片光谱反射率、SPAD值的变化特征;并对淹水胁迫后棉花叶片高光谱特征参数与SPAD值进行相关与回归分析,探寻用于估算淹水胁迫下棉花叶片SPAD变化的高光谱模型。【结果】(1)受涝3 d时棉花倒4叶SPAD值就显著低于对照,到受涝9 d时SPAD值比对照减少15%左右。(2)棉花花铃期受涝后倒4叶绿光波段反射峰变陡,近红外短波段的反射率升高。花铃期受涝使棉花倒4叶红边位置 “蓝移”,涝害持续9 d时红边位置向短波方向移动了4~5 nm,红边幅度和红边面积呈先增大后减小趋势,在受涝6 d时达到最大,红边偏度和红边峰度增大。(3)涝后棉花叶片SPAD值与红边幅值(Dr)、红边位置(λr)、绿峰反射率(Rg)、绿峰位置(λg)、红谷位置(λo)、蓝边面积(SDb)、黄边偏度(Sy)、黄边峰度(Ky)、红边偏度(Sr)、红边峰度(Kr)等光谱特征参数极显著相关;分别以SySrKr为自变量的一元线性、多项式和指数模型估算SPAD值较优,其决定系数(R2)均大于0.9,均方根误差(RMSE)均小于1;多元逐步回归分析发现以λg、SDr/SDb(VI3)、SbSyKy为自变量的多元线性模型估算SPAD值较优,R2高达0.973,RMSE为0.393。【结论】该模型可以作为估算淹水胁迫棉花叶片SPAD值的遥感模型。
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复合盐碱胁迫下半野生棉苗期耐盐性综合评价及其关键生理指标的变化 0
许艳超, 韦洋洋, 李振庆, 蔡小彦, 王玉红, 王星星, 张振梅, 王坤波, 刘方, 周忠丽
棉花学报    2018, 30 (3): 231-241.   DOI: 10.11963/1002-7807.xyczzl.20180430
摘要   PDF (1567KB)
【目的】半野生棉遗传多样性丰富,具有较多优异的抗性基因源。本研究旨在初步了解半野生棉对新疆棉田复合盐碱胁迫的调控机理,探索室内鉴定评价半野生棉复合盐碱抗性的方法。【方法】本文选用陆地棉6份材料,水培鉴定复合盐碱胁迫下的表型,同时测定生物量和一些相关的生理生化指标。采用主成分赋权灰色模型分析、聚类分析和方差分析等方法综合评价苗期的耐盐性;采用相关性分析、灰色关联度分析等方法研究苗期生理生化响应机理。【结果】表型观测发现棉花新生叶片损伤程度较高,阔叶棉130叶片损伤程度高于其他棉种。主成分赋权灰色模型综合评价表明6份棉花材料的复合盐碱抗性顺序为:玛利加朗特85>阔叶棉32 >中棉所16>中棉所12>阔叶棉40>阔叶棉130。生理生化分析表明活性氧清除是盐碱胁迫下重要的响应系统。研究也发现胁迫48 h内,盐敏感与耐盐两类材料的响应程度不同,包括根中的抗坏血酸过氧化物酶、过氧化氢酶、叶中的过氧化物酶活性具有不同的变化趋势。【结论】研究证明了室内鉴定评价半野生棉复合盐碱抗性的方法准确可信,揭示了活性氧平衡系统是棉花调控复合盐碱胁迫响应的重要系统。同时本研究为棉花盐碱抗性机理的研究、耐盐碱材料的选育、内源抗性基因的挖掘提供了材料和理论依据。
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棉花黄萎病生防内生芽孢杆菌LH-L3的分离鉴定 0
陈丽华, 袁德超, 吴毅歆, 何鹏飞, 何月秋
棉花学报    2017, 29 (6): 550-559.   DOI: 10.11963/1002-7807.clhhyq.20170605
摘要   PDF (3923KB)
【目的】获得能够防治黄萎病菌的棉花内生芽孢杆菌。【方法】将棉株组织研磨液80 ℃加热后,采用涂板法分离内生菌,将对大丽轮枝菌强致病力菌株Vd084拮抗效果最好的菌株,依据菌体形态、生理生化特征、16S rRNA、gyrB和rpoB基因序列分析进行鉴定,并以盆栽试验确定其对棉花黄萎病的防效。【结果】分离到61株芽孢杆菌类似菌,其中17株能拮抗大丽轮枝菌。复筛得到1株拮抗活性较高、抑菌谱较广的菌株LH-L3。该菌株被鉴定为甲基营养型芽孢杆菌。与无菌水对照相比,用106 mL-1的LH-L3菌液浇灌3次的棉花出苗率、株高、根长、地上以及地下部分鲜物质质量分别提高42.85%、10.24%、23.83%、10.05%、97.62%,对棉花黄萎病的防治效果达到85.24%。【结论】菌株LH-L3有较好的促生长和棉花黄萎病防治的效果,具有进一步开发应用潜力。
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棉花黄萎病拮抗细菌Bacillus subtilis ZL2-70抗菌蛋白的理化性质和抑菌机理 0
王奕丁, 姜婷婷, 王全
棉花学报    2017, 29 (6): 560-569.   DOI: 10.11963/1002-7807.wydwq.20171011
摘要   PDF (3380KB)
【目的】旨在研究棉花黄萎病拮抗细菌枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis ZL2-70抗菌蛋白的抑菌谱、理化性质以及抑菌机理,为棉花黄萎病生物农药的研制与开发奠定理论基础。【方法】采用抑菌圈法测定该抗菌蛋白的抑菌谱,以及温度、pH、无机离子、有机溶剂、蛋白酶对其稳定性的影响,并通过无菌小瓶等方法研究抗菌蛋白对大丽轮枝菌菌丝和孢子的抑制作用,测定了抗菌蛋白的纤维素酶和几丁质酶活力。【结果】棉花黄萎病拮抗细菌B. subtilis ZL2-70抗菌蛋白抑菌谱广,对19种植物病原菌表现出抑菌活性;该蛋白理化性质相对稳定,耐高温,在pH 5.0~10.0范围内抑菌活性较稳定,经EDTA处理后活性变化不大,对Fe3+敏感,对蛋白酶K、胃蛋白酶和胰蛋白酶不敏感;该抗菌蛋白对大丽轮枝菌的菌丝生长和孢子萌发有双重抑制作用,能使病原菌菌丝胞壁消融、原生质凝集渗漏、菌丝细胞泡囊化,并可抑制病菌孢子的萌发;抗菌蛋白具有纤维素酶和几丁质酶活性,且酶活力与抑菌活性有关。【结论】初步推断该抗菌蛋白通过多糖酶活力破坏大丽轮枝菌的细胞壁和抑制病原菌的孢子萌发而起到抑菌作用。
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黄萎病对棉花叶片显微结构及光合特性的影响 0
陈兵, 王静, 李天南, 林海, 韩焕勇, 王方永, 王琼, 马麒
棉花学报    2017, 29 (6): 570-.   DOI: 10.11963/1002-7807.cblh.20171115
摘要   PDF (2389KB)
【目的】揭示棉花对黄萎病胁迫的反应特征,探讨黄萎病不同发病程度对叶片显微结构和光合特性的影响。【方法】通过田间调查取样,设置5个发病水平(b0~b4),对棉叶进行光合能力测试并观察叶片显微结构。【结果】随着发病程度加重,棉花叶片逐渐失绿发黄,严重的区域产生坏死斑,并伴有叶缘焦枯上卷,直至干枯死亡。叶片气孔发育畸形,叶肉细胞间隙增大,叶片总厚度、上下表皮厚度、栅栏组织厚度和海绵组织厚度均逐渐减小,且差异显著,棉花叶片总厚度顺序为b0>b1>b2>b3>b4,棉花叶片上表皮厚度大小为b0>b1>b2>b3,下表皮、栅栏组织和海绵组织厚度大小为b0>b1>b2。叶片总厚度,上、下表皮厚度,栅栏组织厚度和海绵组织厚度均与叶片发病程度呈极显著负相关。叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度逐渐降低,且均与b0达极其著差异,胞间CO2浓度呈现先降低后增加的变化趋势,但与b0的差异均不显著。【结论】黄萎病破坏了棉花叶片内部结构,降低了叶片光合能力。
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G10eve基因棉花的获得及草甘膦抗性初探 0
陆国清, 王春玲, 郝宇琼, 郭惠明, 黄英金, 程红梅
棉花学报    2018, 30 (1): 21-28.   DOI: 10.11963/1002-7807.lgqchm.20171129
摘要   PDF (4441KB)
【目的】为培育高抗草甘膦棉花新品种提供种质材料。【方法】对草甘膦抗性基因G10eve进行生物信息学分析,利用农杆菌介导的方式将G10eve导入到珂字棉312中。利用PCR (Polymerase chain reaction)、qRT-PCR(Quantitative real-time PCR)方法分析G10eve的表达情况。对受体及转基因植株进行草甘膦喷施实验,测定其莽草酸含量,分析其抗性水平。【结果】最终获得28个独立的转基因阳性系,转化率及幼苗分化率分别高达49.3%、40.6%。PCR及qRT-PCR检测证明外源G10eve基因已经整合到棉花基因组中,且在不同转基因株系间表达量差异显著。在子叶期,转基因植株可耐受8 mL·L-1浓度的草甘膦,而非转基因对照在2 mL·L-1浓度草甘膦处理下已出现药害。草甘膦处理前后,转基因植株叶片莽草酸含量未出现明显积累,进一步说明其具有草甘膦抗性。【结论】过量表达G10eve基因能够提高受体材料对草甘膦的抗性,获得了高抗草甘膦的棉花株系。
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低磷胁迫对不同基因型棉花苗期根系形态及生理特性的影响 0
孙淼, 李鹏程, 郑苍松, 刘帅, 刘爱忠, 韩慧敏, 刘敬然, 董合林
棉花学报    2018, 30 (1): 45-52.   DOI: 10.11963/1002-7807.smdhl.20180103
摘要   PDF (982KB)
【目的】磷是棉花生长发育必需的三大营养元素之一,缺磷会导致棉花生长受阻、棉株矮小、根系不发达、蕾铃脱落、生育期延迟,严重影响棉花的产量和品质。但施入土壤中的磷易被固定从而变成难以利用的闭蓄态磷,使土壤中的有效磷含量降低。因此,本试验旨在为研究不同基因型棉花对低磷胁迫的响应机制和磷高效吸收利用提供理论支持。【方法】水培条件下,选用中棉所79和鲁棉研28号为试验品种,研究2个磷水平:低磷P0(KH2PO4 1.0×10-5 mol·L-1)和适磷P1(KH2PO4 0.5 mol·L-1)对棉花苗期磷吸收利用效率、叶片光合特性和根系形态学特征的影响。【结果】在低磷和适磷处理下,中棉所79磷利用效率分别为90.92 mg·mg-1和23.09 mg·mg-1,均高于鲁棉研28号。在低磷胁迫下,鲁棉研28号根干物质质量和净光合速率分别比中棉所79高37.05%和13.33%;鲁棉研28号总根长、根总表面积和根总体积分别增加13.05%,18.78%和10.50%,而中棉所79总根长、根总表面积和根总体积均显著降低;与中棉所79相比,鲁棉研28号磷吸收效率高56.75%,磷外渗率低27.72%。【结论】表明在低磷胁迫下,鲁棉研28号拥有较好的根系形态和生理特性适应逆境,中棉所79具有较高的磷利用效率。
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基于COSIM模型的棉花区域产量动态预测研究——以新疆阿克苏市为例 0
胡莉婷, 潘学标, 王雪姣, 胡琦
棉花学报    2018, 30 (1): 83-91.   DOI: 10.11963/1002-7807.hltpxb.20171206
摘要   PDF (2390KB)
【目的】提高基于作物生长模型进行产量动态预测的准确率。【方法】以新疆阿克苏市为例,采用1991―2014年的气象资料、棉花产量资料和棉花的物候资料,通过应用COSIM棉花模型分别以多年平均播种期和适宜播种区间内多个播种期作为播种期输入,比较分析两种产量预测方法的效果。【结果】结果表明:两种方法的预报准确率均在90.0%以上,在阿克苏市均有很好的适用性。但对比分析得出,在棉花生育期内按照月份进行产量动态预测时,以及预报年份实际播种期不确定时,基于适宜播种期区间的多播种期预测方法的预报准确率更高。【结论】研究结果为阿克苏市提供了两种基于作物生长模型的棉花产量预报方法,针对不同预报年的特征选择合适的预报方法可以提高预报准确率,同时可为其他棉花产区的产量动态预测提供参考和借鉴。
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棉花FAR1/FHY3基因家族的全基因组分析 0
袁娜, 王彤, 刘廷利, 杨郁文, 郭月, 刘静, 张保龙, 杜建厂
棉花学报    2018, 30 (1): 1-11.   DOI: 10.11963/1002-7807.yndjc.20171214
摘要   PDF (5421KB)
【目的】FAR1/FHY3是1类起源于转座子酶的转录因子,在光敏色素A(phyA)信号通路的启动中起到非常重要的作用。通过对FAR1/FHY3家族进行全基因组学分析,为深入研究FAR1/FHY3在棉花光信号通路中的分子调控机理提供基础。【方法】利用生物信息学方法对亚洲棉(Gossypium arboreum L.)、雷蒙德氏棉(Gossypium raimondii Ulbrich)和陆地棉(Gossypium hirsutum L.)中的FAR1/FHY3基因进行了全基因组鉴定和分析。【结果】共鉴定出88个FAR1/FHY3基因,其中陆地棉中数量最少。聚类分析将所有成员分为3个亚组。Ka/Ks值表明大部分基因都经历了负选择过程。转录组数据分析发现,大部分FAR1/FHY3基因在棉花叶片中表达,少数在茎、花瓣和花托中表达。陆地棉中的GhFAR14在4种组织中均有较高水平的表达,且与拟南芥FHY3具有较高的同源性,推测其在陆地棉phyA信号通路的启动过程中可能起到关键作用。【结论】该研究结果有助于了解棉花FAR1/FHY3基因家族的进化与功能,为下一步深入研究该基因家族在棉花生长发育和响应红光信号通路中的分子调控机理提供基础。
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棉花细胞质雄性不育恢复基因Rf1候选区域SSCP标记开发与候选基因表达分析 0
刘利彩, 郭立平, 戚廷香, 王海林, 唐会妮, 张学贤, 乔秀琴, 吴建勇, 邢朝柱
棉花学报    2018, 30 (1): 12-20.   DOI: 10.11963/1002-7807.llcxcz.20180104
摘要   PDF (2101KB)
【目的】棉花细胞质雄性不育恢复基因Rf1的定位对于研究恢复基因的作用机制和改良恢复系具有重要意义。前期研究结果表明在恢复基因Rf1所在Scaffold 333上的目标区间内有9个PPR(Pentatricopeptide repeat)基因成簇分布在160 kb区间内,此区间内还包括另外9个其他类型的基因。为进一步丰富恢复基因目标区域内标记数目,并了解相关基因的表达模式。【方法】利用这18个基因的序列设计出覆盖全部基因的引物共155对,通过单链构象多态性(Single-strand conformation polymorphism,SSCP)技术对可育池和不育池进行筛选,利用荧光定量聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction,PCR)对目标区域内的8个非PPR基因在不育系、保持系、恢复系的花蕾不同发育时期的表达模式进行了分析。【结果】共得到15对多态性引物,结合前期的3个简单重复序列标记(Simple sequence repeats,SSR)标记对F2群体进行基因型分析,结果表明这些标记分布在4.8 cM范围内。受恢复基因或不育胞质的影响,在花蕾4个发育时期,大部分基因表达存在明显差异。【结论】本研究获得了与恢复基因紧密连锁的SSCP标记,并初步了解了目标区间内部分基因的表达模式,为进一步开展恢复基因精细定位和候选基因的筛选提供了基础。
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昼夜变温下高温对Bt棉铃壳杀虫蛋白及氮代谢生理的影响 0
李远, 王桂霞, 胡大鹏, Abidallah Eltayib, 张丽雅, 张祥, 陈源, 陈德华
棉花学报    2018, 30 (1): 38-44.   DOI: 10.11963/1002-7807.lycdh.20180102
摘要   PDF (1110KB)
【目的】确定在昼夜变温条件下,高温逆境对转基因棉花铃壳中杀虫蛋白含量的影响及相关生理特征。[方法]以大面积推广应用的Bt棉常规品种泗抗1号和杂交种泗抗3号为材料,于2011―2012年在扬州大学遗传生理重点实验室,用盆栽棉花在人工气候室设计昼夜变温(39/27 ℃)条件下高温持续4~10 d胁迫,研究铃壳中Bt蛋白含量、氮代谢相关物质和关键酶活性的变化特征。【结果】铃壳中Bt杀虫蛋白含量随胁迫时间的延长而降低。与对照(32/25 ℃)相比,胁迫7 d后铃壳中Bt杀虫蛋白开始急剧下降。2011年度常规种泗抗1号和杂交种泗抗3号分别下降了18.44%和14.82%;2012年分别下降了19.07%和15.26%。铃壳中Bt杀虫蛋白下降同时,其游离性氨基酸含量和蛋白酶活性明显上升,而可溶性蛋白含量和GPT活性则显著下降。【结论】昼夜变温下高温引起铃壳中蛋白质合成减弱,分解加剧,导致蛋白质含量下降(包括Bt蛋白含量下降),从而引起抗虫性降低。
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土壤水分空间胁迫对棉花根系构型的影响 0
高超, 李明思, 蓝明菊
棉花学报    2018, 30 (2): 180-187.   DOI: 10.11963/1002-7807.gclms.20180110
摘要   PDF (2277KB)
【目的】探究土壤水分空间胁迫对棉花根系生长所造成的影响,分析比较棉花根系构型的相应变化。【方法】为形成土壤水分空间胁迫,棉花株距设为30 cm,且从测坑的一侧灌水。通过对棉花根系的挖掘,分析远离灌水点棉株主根分叉现象。【结果】靠近灌水点的棉株A根区土壤水分空间分布较均匀,根系构型基本呈现“伞状”对称分布,主、侧根直径差为5~6 mm,主、侧根平均夹角在70°~80°,并随生育阶段的推进而减小。远离灌水点的棉株C受到土壤水分空间胁迫,根系构型分布不对称,偏向土壤水分高的地方生长, 48.15%的侧根变粗,表现为主根分叉现象;其中分叉根之间的直径相差1~4 mm,分叉根沿垂直方向的夹角在20°~37°,并随生育阶段的推进而增大。【结论】研究结果对从棉花生理生态角度认识灌溉土壤有效湿润区的设计理论有帮助。
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种植密度和缩节胺互作对棉花株型及产量的调控效应 0
邢晋, 张思平, 赵新华, 闫贞贞, 魏然, 张立祯
棉花学报    2018, 30 (1): 53-61.   DOI: 10.11963/1002-7807.xjzlz.20171201
摘要   PDF (2619KB)
【目的】探讨种植密度和缩节胺互作对棉花结构与功能的调控效应。【方法】在河南安阳进行了鲁棉研28号种植密度和缩节胺互作试验,种植密度设置了1.5万、4.5万、7.5万、10.5万、13.5万株·hm-2 等5个水平,缩节胺用量设置了0,195,390 g·hm-2  3个水平。【结果】提高棉花种植密度,节间长度和株高增加,果枝倾角、主茎叶倾角减小,叶片和茎干物质分配系数减小,导致个体干物质积累量减少。增大缩节胺用量,可减小棉花果枝方位夹角、株高,增加果枝倾角、叶长和叶柄长,铃干物质分配系数呈先升高后降低趋势。密度和缩节胺对果枝夹角、果枝倾角、株高、叶和果实的干物质分配系数有显著的交互作用,对棉花空间成铃结构存在互补效应。在缩节胺用量为390 g·hm-2、种植密度10.5万株·hm-2时,棉花群体干物质积累量达到最大值14 362 kg·hm-2,籽棉产量最高(3 257.4 kg·hm-2)。【结论】综合产量和品质效应,密度保持在7.5万~10.5万株·hm-2、缩节胺用量在195~390 g·hm-2时棉花均可获得较好的经济效益。研究结果对指导黄河流域棉花轻简化栽培和培育机采棉最佳株型有较重要的意义。
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ghr-miR160负调控棉花叶片衰老机理研究 0
段珊, 窦玲玲, 程帅帅, 郭亚宁, 庞朝友, 马启峰, 魏恒玲, 范术丽, 王寒涛, 喻树迅
棉花学报    2018, 30 (2): 111-118.   DOI: 10.11963/1002-7807.dsysx.20180302
摘要   PDF (7967KB)
【目的】陆地棉(Gossypium hirsutum L.)叶片早衰会导致棉花减产降质。MicroRNA(miRNA)是1类长度约为21 nt、在转录后水平调节基因表达的内源非编码小分子RNA。研究ghr-miR160对叶片衰老的调控具有重要意义。【方法】对ghr-miR160进行生物信息学分析、棉花子叶表达模式分析及过表达载体转化拟南芥验证分析。【结果】对ghr-miR160及pre-miR160结构分析表明,miR160在进化过程中高度保守。qRT-PCR结果显示,ghr-miR160在生长35 d的早熟不早衰品种辽4086子叶中优势表达。农杆菌介导转化拟南芥发现,该基因可使拟南芥出现晚抽薹、晚开花和叶片衰老延迟现象。【结论】ghr-miR160可能对棉花叶片衰老起负调控作用,同时为进一步阐明其作用机制奠定了基础。
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多年连作土壤中棉花根际细菌群落结构及其动态 0
乔清华, 张传云, 袁哲诚, 王芙蓉, 张军
棉花学报    2018, 30 (2): 128-135.   DOI: 10.11963/1002-7807.qqhwfr.20180317
摘要   PDF (1641KB)
【目的】了解多年连作土壤中棉花根际细菌群落结构和动态。【方法】利用高通量测序技术对多年棉花连作土中陆地棉品种TM-1(Gossypium hirsutum L.)不同发育时期的根际细菌16S rDNA进行扩增、测序并分析。【结果】多年棉花连作土中,棉花根际细菌的主导菌门为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)。受棉花根系影响相对丰度变化较大的菌门为4个主导菌门以及厚壁菌门(Firmicutes),其中酸杆菌门、拟杆菌门、浮霉菌门的相对丰度受到棉花根系的促进,而厚壁菌门、变形菌门的相对丰度受到抑制。不同发育时期棉花根际细菌α-多样性没有显著差异,但是根际细菌群落结构间存在显著差异,且在棉花花期与蕾期的差异显著高于蕾期与苗期的差异。多年棉花连作土壤中的根际细菌群落α-多样性显著高于非根际土壤,根际与非根际土壤中细菌β-多样性在棉花花期最大。【结论】确定了多年棉花连作土中棉花根际细菌的群落结构及其动态,发现棉花在花期对根际细菌群落结构的影响较大。
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氮肥用量及其后效对棉花产量和生物质累积动态的影响 0
宋兴虎, Tufail Ahmed Wagan, Biangkham Souliyanonh, Saif Ali, 黄颖, 袁源, 杨国正
棉花学报    2018, 30 (2): 145-154.   DOI: 10.11963/1002-7807.sxhygz.20180315
摘要   PDF (1951KB)
【目的】长江流域棉花适宜氮肥用量为300 kg·hm-2,在迟播高密度下可减少为225 kg·hm-2,而不影响产量。本研究旨在探讨迟播高密度下于见花期一次性施用氮肥,氮肥用量进一步减少的可行性、氮肥后效及其对棉花产量形成规律的影响。【方法】采用盆栽试验,2014年设5个氮肥水平(120、150、180、210、240 kg·hm-2),2015年设置相同氮肥用量(180 kg·hm-2),研究棉花生育进程、产量及其构成以及生物质累积动态。【结果】氮肥用量显著影响棉花生物质累积和产量而不影响生育进程,氮肥后效不明显。施氮量为180 kg·hm-2时籽棉产量(30.5 g·plant-1)和铃重(3.8 g)最高,生物质累积量较大,且生物质快速累积期生殖器官生物量所占比例最大,为64.4%。【结论】在中等肥力棉田氮肥用量减为180 kg·hm-2是可行的,因为其快速累积期生殖器官生物质累积强度增加。
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去赘芽和打边心对棉花源库活性的调节及产量和品质的影响 0
刘伟, 徐凤丹, 朱伟, 马宗斌, 严根土, 李伶俐, 汪敏
棉花学报    2018, 30 (1): 71-82.   DOI: 10.11963/1002-7807.lwmzb20171124
摘要   PDF (4322KB)
【目的】探讨棉花赘芽和边心对源库活性的调节作用及对产量和品质的影响,为棉花简化整枝提供科学依据。【方法】2014-2015年在郑州市惠济区黄河滩地,选用鲁棉研28号品种,设计去赘芽、打边心和去赘芽+打边心3个处理,以不去赘芽不打边心为对照(CK),调查测定了不同处理下棉花源库大小及活性、产量性状、纤维品质和经济效益。【结果】与CK相比,去赘芽和打边心的3个处理在棉花生育后期可以维持较高LAI(Leaf area index)和干物质积累量,库/源比较高;在棉花生育中期,叶“源”中IAA(Indoleacetic acid)含量和SOD(Superoxide dismutase)活性较高,ABA(Abscisic acid)含量较低;从铃“库”来看,伏前桃和伏桃的棉籽中IAA含量和SOD活性较高,ABA含量较低,而伏前桃和伏桃的纤维表现正好与棉籽相反;去赘芽、打边心和去赘芽+打边心处理的皮棉单产分别提高4.43%、5.17%和9.31%,但处理间差异不显著。去边心对产量的效应大于去赘芽,且两者具有累加效应;去赘芽和打边心对棉花纤维品质无明显影响;打边心能稳定增加纯收入,但去赘芽减收,去赘芽+打边心增效不够稳定。【结论】棉花去赘芽和打边心总体上能协调源库关系,提高源库活性,可以增产但不显著,效益也不够理想。因此,在棉花规模化生产时,可以采用简化整枝,即不去赘芽、不打边心。
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黄萎病胁迫影响棉花幼苗光合及叶绿素荧光特性的机理 0
张希鹤, 李岩, 郁凯, 霍钰阳, 王友华, 陈兵林
棉花学报    2018, 30 (2): 136-144.   DOI: 10.11963/1002-7807.zxhcbl.20180313
摘要   PDF (1993KB)
【目的】研究黄萎病对棉花幼苗光合特性和叶绿素荧光特性的影响,为苗期黄萎病抗性鉴定及制定黄萎病防治技术提供依据。【方法】以中植棉2号(抗黄萎病品种,ZZM-2)和冀棉11号(感黄萎病品种,JM-11)为试验材料,于2叶1心期接种大丽轮枝菌,6 d后测定主茎倒1叶的光合和荧光参数等。【结果】(1)黄萎病胁迫下,棉花幼苗单株叶面积、叶水势、光合色素含量、净光合速率(Pn)等皆呈下降趋势,ZZM-2的降幅均小于JM-11。(2)2个品种胞间CO2浓度下降、气孔限制值升高,说明Pn的降低主要是由气孔限制因素引起的;且ZZM-2叶绿素a的降幅小于叶绿素b,JM-11则相反。(3)ZZM-2的光、CO2响应曲线特征参数分别呈增强、减弱的趋势,JM-11均呈减弱趋势。ZZM-2潜在最大光化学效率(Fv/Fm)、调节性能量耗散的量子产量(YNPQ)和非调节性能量耗散的量子产量(YNO)稍增大,实际光化学效率(Y稍降低,但差异皆不显著,可变荧光产量(Fv)下降显著。JM-11的Fv、Fv/Fm、Y及YNPQ显著下降,YNO大幅上升。(4)Fv/Fm在病叶病斑部位下降,而在非病斑部位未降低甚至略增大。【结论】选择光同化能力和碳同化能力较高、抗黄萎病性强的品种,可以减小黄萎病对棉叶光合特性的影响,降低棉花产量和品质的损失。
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海岛棉和陆地棉花铃期光合特性及氮素累积特性的差异 0
李春艳 , 石洪亮, 文如意, 严青青 , 张巨松
棉花学报    2018, 30 (2): 164-171.   DOI: 10.11963/1002-7807.lcyzjs.20180302
摘要   PDF (0KB)
【目的】在相同栽培条件下,探讨海岛棉与陆地棉在花铃期光合特性的差异以及干物质、氮素积累与分配的规律,以期为海岛棉田间管理提供依据。【方法】以新陆中75号、新陆中54号、新海35号和新海48号为材料,研究陆地棉与海岛棉在相同管理条件下净光合速率、叶片温度、光照度以及干物质和氮素积累与分配的特点。【结果】在花铃期,陆地棉的Pn较海岛棉高,叶片温度、光照度低,Gs对Pn的影响,在海岛棉和陆地棉之间差异极小;陆地棉单株干物质积累总量、日积累量和生殖器官的日增长量在全生育期内高于海岛棉,生殖器官干物质所占比例在生育前期小于海岛棉,后期大于海岛棉;其中氮素快速积累开始期新陆中54号较新海48号晚,氮素快速积累期短,但氮素积累速率最大时刻的积累速率高,生殖器官氮素快速积累开始期晚,快速积累持续期长。【结论】海岛棉较陆地棉光合物质生产输出效率低,在生育后期生殖器官干物质以及氮素所占比例低。因此,在实际生产中应根据不同地区适当增加盛花-盛铃阶段对海岛棉水肥分配比例。
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干旱胁迫对棉花冠层光合、光谱和荧光的影响 0
李冬旺, 张永江, 刘连涛, 孙红春, 刘玉春, 白志英, 李存东
棉花学报    2018, 30 (3): 242-251.   DOI: 10.11963/issn.1002-7807.ldwzyj.20180503
摘要   PDF (2126KB)
【目的】研究干旱胁迫下棉花冠层荧光表现。【方法】以转基因抗虫棉农大601为试材,在田间移动旱棚内,设置4种水分处理(正常、轻度干旱、中度干旱和重度干旱),在群体水平研究了冠层光合速率(CAP)、冠层光谱指数和冠层日光诱导荧光(F761)等指标与植株叶片含水量(LWC)和叶面积指数(LAI)间的关系。【结果】两年试验结果表明:随着干旱胁迫程度的加深,LWC、LAI、CAP、归一化差值植被指数(NDVI)、光化学反射指数(PRI)和F761均呈下降趋势,水分指数(WI)呈上升趋势。经统计分析,重度胁迫下的所有指标与对照差异极显著。NDVI、PRI和WI与LWC、LAI极显著相关,NDVI、PRI和WI与LAI的相关系数(|r|>0.6)均低于它们与LWC的关系(|r|>0.8),F761与LWC、LAI的相关系数高于其它光谱指数。【结论】冠层光合速率、冠层光谱指数和冠层日光诱导荧光均能反映干旱条件下植株含水量和叶面积指数,冠层日光诱导荧光可能比冠层光谱指数更为敏感地反映棉花水分状况。
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棉花对重金属胁迫的应答反应与抗性机理研究进展 0
梅磊, 李玲, Daud M K, 陈进红, 何秋伶, 祝水金
棉花学报    2018, 30 (1): 102-110.   DOI: 10.11963/1002-7807.mlzsj.20171107
摘要   PDF (907KB)
棉花是对重金属以及其它类型非生物逆境耐性较强的作物。虽然重金属胁迫对棉花的生长发育造成不利影响,但因棉花自身具有较完整的应对重金属胁迫的适应保护机制、且棉花主产品非食用的特点,可作为重金属污染土壤的修复作物。本文结合本实验室的研究结果,就国内外对镉、铬、铅、砷和汞5种主要重金属污染物源对棉花生长发育的毒害机理以及棉花应对和适应机制的研究进展作了评述。
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膜下滴灌棉花对3种水溶性磷肥的利用效率和产量响应 0
李青军, 张 炎, 哈丽哈什·依巴提, 冯固
棉花学报    2018, 30 (2): 172-179.   DOI: 10.11963/1002-7807.lqjfg.20180305
摘要   PDF (893KB)
【目的】比较膜下滴灌条件下不同磷肥品种在棉花上的肥效及其利用率的差异,以选择合适的磷肥品种,提高磷肥利用率和效益。【方法】2015―2016年连续2年进行了田间试验。试验共设4个处理:不施磷肥(P0)、施用磷酸一铵(MAP)、施用磷酸二铵(DAP)和施用重过磷酸钙(TSP),磷肥全部基施。各处理的氮钾用量相同,氮肥除了磷肥所含的氮外,其余以尿素施入,其中10% 氮素在播种前作底肥基施,90%氮素作追肥随水滴施,钾肥全部基施。于棉花成熟期测定棉株生物量、皮棉产量、磷素吸收量和土壤有效磷。【结果】与不施磷相比,MAP、DAP和TSP处理的皮棉产量分别增加11.01%、6.97%和8.51%,地上部干物质质量分别增加10.96%、4.86%和8.36%。MAP比DAP显著增加了棉花干物质质量和产量,分别增加5.82%和3.78%,但与TSP没有显著差异。施用磷肥显著增加棉花的磷素吸收量,MAP、DAP和TSP的磷肥平均利用率分别为26%、22%和24%。施用磷肥能够提高植棉效益,其中施用MAP的收益最高,比施用DAP和TSP分别增加1 261元·hm-2和580元·hm-2。但施用MAP、DAP和TSP的土壤有效磷(收获后)没有显著差异。【结论】施用MAP、DAP和TSP都能够显著提高棉花产量,增加植棉效益,其收益大小为MAP>TSP>DAP。
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基于SSR标记新疆陆地棉的DNA指纹图谱构建及遗传多样性分析 0
王欣怡, 李雪源, 龚照龙, 王俊铎, 范李萍, 郑巨云, 梁亚军, 郭江平, 买买提·莫明, 艾先涛
棉花学报    2018, 30 (4): 308-315.   DOI: 10.11963/1002-7807.wxyaxt.20180723
摘要   PDF (1998KB)
【目的】利用Simple sequence repeats(SSR)标记构建新疆近40年间审定的120个陆地棉品种的DNA指纹图谱并进行遗传多样性分析。【方法】从586对候选引物中筛选得到78对多态性高、扩增稳定且均匀分布于棉花染色体上的引物,并用这78对引物构建120个陆地棉品种的DNA指纹图谱。【结果】78对核心引物在120个材料中检测到392个等位位点,其中多态性位点324个,多态性比率达82.7%。24个标记位点在17个品种上具有特征谱带。采用12对引物组合即可鉴定120个棉花品种。聚类分析显示,120个陆地棉品种遗传相似系数变化范围为0.50~0.96,平均为0.73,遗传相似系数偏高,表明新疆陆地棉品种的遗传基础较狭窄。【结论】引物组合法是构建DNA指纹图谱最有效的方法。遗传相似系数矩阵将120个陆地棉品种分为三大类群,与系谱来源较为吻合。
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棉花苗期耐低氮基因型初步筛选 0
贵会平, 董强, 张恒恒, 王香茹, 庞念厂, 王准, 刘记, 郑苍松, 付小琼, 张西岭, 宋美珍
棉花学报    2018, 30 (4): 326-337.   DOI: 10.11963/1002-7807.ghpsmz.20180720
摘要   PDF (588KB)
【目的】筛选耐低氮的棉花品种(系),挖掘棉花自身吸收利用氮素的潜力。【方法】以三大棉区不同年代有代表性的270个棉花品种为材料,利用沙培的试验方法,分析其在低氮和适氮两个水平下主要农艺性状的差异及相关性,通过主成分分析和隶属函数法筛选耐低氮品种。【结果】270个供试品种的7个农艺性状在不同供氮水平下变异系数较大,除SPAD值和低氮水平第一批的根干物质质量和总干物质质量外,变异系数都达到10以上,氮积累量变异系数达到60.02。第一批的SPAD、叶面积、根干物质质量相对值的最大值大于80%,第三批和第四批的SPAD、株高、根干物质质量、地上部干物质质量、总干物质质量相对值的最大值大于80%,说明所选材料中存在低氮水平下长势良好即耐低氮品种。【结论】初步筛选出中棉所35、中棉所69、豫棉12、新陆早12号、新陆早23号等32个耐低氮品种;筛选出中棉所64、中662、新陆中15号、新陆早53号等32个氮胁迫敏感型品种。
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总目次 0
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棉花学报    2017, 29 (6): 1-8.  
摘要   PDF (1315KB)
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棉花陆海渐渗系双交分离群体产量和纤维品质性状的QTL定位 0
孔令磊, 石玉真, 李邵琦, 黎波涛, 李俊文, 刘爱英, 龚举武, 商海红, 巩万奎, 葛群, 王艳玲, 宋威武, 袁有禄
棉花学报    DOI: 10.11963/1002-7807.kllyyl.20180321 录用日期:2018-04-16
病原物协同致病性对棉花黄萎病严重度的影响 0
张帆, 李晓林, 张敬泽, 祝水金
棉花学报    2018, 30 (2): 188-196.   DOI: 10.11963/1002-7807.zfzsj.20180309
摘要   PDF (4034KB)
大丽轮枝菌是1种土传的维管束病原菌,由其引起的棉花黄萎病是我国棉花生产上最重要的病害之一。而最近发现了1种土壤习居的机会病原真菌棉帚霉菌能通过伤口侵入寄主,并与大丽轮枝菌协同加重棉花黄萎病严重度。棉帚霉菌能在营养非常贫乏的基质中产生分生孢子;超微结构观察也证实该病原菌在维管束组织中存在,并能产孢,显示了该真菌具有维管束病原菌的生物学特性。另外,土壤中的线虫活动可能使棉花根部产生伤口,也能促进病原菌的侵染。在总结分析生物学特性、侵染与互作机制等研究进展的基础上,提出建立棉花根围多病原物与寄主互作体系可深入研究棉帚霉菌与大丽轮枝菌协同致病机制的观点。
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过表达拟南芥AtCIPK 23、AtAKT 1和AtCBL 1基因棉花苗期耐低钾的差异及机制研究 0
张斌, 刘记, 张朝军, 孔德培, 王鹏, 杨召恩, 李付广, 张雪妍
棉花学报    2018, 30 (3): 205-214.   DOI: 10.11963/1002-7807.zbzxy.20180418
摘要   PDF (2568KB)
目的】评价过表达拟南芥AtCIPK 23、AtAKT 1和AtCBL 1基因棉花苗期耐低钾能力的差异,为棉花钾高效品种培育提供理论依据。【方法】通过室内水培法,测定比较了转基因棉花和中棉所24(CCRI 24)在适钾、低钾条件下苗期的长势、干物质质量、钾浓度和钾累积量等指标,并从根系形态、钾利用指数、钾转运能力和受胁迫程度等方面综合分析了其可能的生理机制。【结果】适钾条件下,转基因棉花和中棉所24长势基本一致,无显著差异。低钾胁迫时,过表达AtAKT 1基因棉花幼苗总根长、根表面积和根体积约为中棉所24的3倍,整株干物质质量是中棉所24的1.66倍,具有明显的生长优势,并且钾转运能力强、钾利用指数高,受胁迫程度明显降低;而过表达拟南芥AtCIPK 23和AtCBL 1基因棉花幼苗的各项指标与中棉所24相当,无显著差异。【结论】在棉花中过表达拟南芥钾离子通道蛋白基因AtAKT 1能显著提升棉花本身的耐低钾能力。
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棉花果枝节间长短性状内源激素的差异以及外施激素对其影响 0
栗战帅, 魏恒玲, 庞朝友, 王寒涛, 马启峰, 宿俊吉, 陈全家, 曲延英, 范术丽, 喻树迅
棉花学报    2018, 30 (3): 224-230.   DOI: 10.11963/1002-7807.lzsysx.20180430
摘要   PDF (4080KB)
【目的】进行棉花果枝节间长度研究对于棉花株型的塑造具有重要意义。【方法】本研究通过对果枝节间长短不同的两个陆地棉中2549和中5081测定内源激素以及喷施不同的外源激素,探究棉花不同长度果枝节间的内源激素差异和喷施外源激素对棉花果枝节间长度的影响;同时对两个材料的果枝节间组织进行切片处理观察其细胞水平上的差异。【结果】果枝节间长的中2549内源激素IAA、GA3和ABA的含量都明显高于果枝节间短的中5081;喷施外源激素IAA、GA3和ABA都能使棉花果枝节间长度有一定程度的伸长;与中5081相比,中2549的果枝节间组织细胞明显较大,但细胞数量明显较少。【结论】本研究发现了不同棉花果枝节间长度材料在内源激素以及细胞水平上的差异,为棉花果枝节间长度分子机理探究奠定了基础。
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融合马尔可夫随机场与量子粒子群聚类的棉花图像分割算法 0
龙金辉, 朱真峰
棉花学报    2018, 30 (2): 197-204.   DOI: 10.11963/1002-7807.ljhljh.20180126
摘要   PDF (2013KB)
【目的】提高采摘机器人棉花图像处理系统中的图像分割准确率。【方法】提出融合马尔可夫随机场与量子粒子群聚类的图像分割算法。步骤:将读入的RGB模式彩色图像转换成灰度图像;利用本算法分割图像;通过对连通区域面积阈值的设定获取目标区域。使用本算法分割不同角度采集的棉花正面图像与棉花侧面图像,并采用分割精度、峰值信噪比,分别与Otsu算法、模糊聚类图像分割算法、量子粒子群图像分割算法和马尔可夫随机场图像分割算法进行效果比较。【结果】本算法分割精度、峰值信噪比平均值分别为98.94%、77.48 dB,与Otsu算法、模糊聚类图像分割算法、量子粒子群图像分割算法、马尔科夫随机场图像分割算法相比,分割精度、峰值信噪比分别提高2.47~4.56百分点、9.81~13.11 dB。【结论】本算法处理棉花图像具有更高的分割精度以及峰值信噪比。
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一种改进的深度置信网络在棉花病虫害预测中的应用 0
王献锋, 丁军, 朱义海
棉花学报    2018, 30 (4): 300-307.   DOI: 10.11963/1002-7807.wxfwxf.20180709
摘要   PDF (1125KB)
【目的】棉花病虫害发生和发展主要与环境信息相关,由于环境信息多且复杂多变,使得棉花病虫害预测方法研究具有一定的挑战性。本文旨在探索及时、准确地预测棉花病虫害的方法。【方法】提出1种基于环境信息和深度信念网络的棉花病虫害预测模型。该模型由3层限制玻尔兹曼机网络(Restricted Boltzmann machines,RBM)和1个监督反向传播(Back-propagation,BP)网络组成,利用RBM将环境信息数据转换到与病虫害发生相关的新的特征空间,利用BP网络对最后1层输出的特征向量进行分类预测,利用动态学习率和对比分散准则加快RBM的训练过程,并利用该模型对近6年棉花的棉铃虫、棉蚜虫、红蜘蛛和黄萎病、枯萎病进行预测试验。【结果】与传统棉花病虫害预测模型相比,提出的预测模型能够深度挖掘棉花病虫害发生与环境信息之间的深层次相关关系,具有更高的预测精度,预测平均正确率在83%以上。【结论】该方法是1种有效的农作物病虫害预测方法,为棉花病虫害防治提供了有效的技术支持。
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限量灌溉对不同棉花品种干物质积累分配、产量和水分利用效率的影响 0
刘朋程, 孙红春, 刘连涛, 张永江, 刘玉春, 白志英, 李梦, 李存东
棉花学报    2018, 30 (4): 316-325.   DOI: 10.11963/1002-7807.lpclcd.20180503
摘要   PDF (1152KB)
【目的】探明限量灌溉对黄河流域棉区土壤水分、棉花生长发育与产量的调控效应以及不同熟性品种的差异。【方法】以早熟品种中棉所50(CCRI 50)、中早熟品种农大601(ND601)、中熟品种冀棉958(JM 958)为试验材料开展大田试验,设置常规灌溉(W1)、限量灌溉(播前酌情补灌,生育期不灌溉,W2)2个水分处理,对各处理的叶面积指数、水分利用效率、产量等性状进行了测定。【结果】1)W2处理显著降低了3个品种的干物质质量,以早熟品种中棉所50降低幅度最大;2)与W1处理相比,3个品种在W2处理下的产量均显著降低,早熟品种中棉所50降幅最大;中棉所50水分利用效率显著降低,而中早熟品种ND 601和中熟品种JM 958的水分利用效率均显著提高。【结论】ND 601和JM 958对限量灌溉引起的适度干旱胁迫有着良好的适应能力,W2处理可以有效提高它们的水分利用效率,使其达到较理想的产量水平;早熟品种中棉所50对水分反应敏感,W2处理下不易形成高产群体结构。
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陆地棉植物络合素合酶基因的鉴定与功能预测 0
梅磊, 李玲, 肖钦之, 陈进红, 祝水金
棉花学报    2018, 30 (3): 215-223.   DOI: 10.11963/1002-7807.mlzsj.20180510
摘要   PDF (3999KB)
【目的】重金属胁迫对植物的生长发育有不良影响,植物络合素合酶(Phytochelatin synthase,PCS)在植物主动防御金属毒害过程中起关键作用。本文旨在对陆地棉PCS基因的数量、结构、分布和特性进行研究。【方法】根据棉属陆地棉(Gossypium hirsutum,(AD)1),以及供体种雷蒙德氏棉(G. raimondii,D5)和亚洲棉(G.arboreum,A2)全基因组序列信息,结合双子叶模式植物拟南芥PCS蛋白特征域结构,对陆地棉PCS基因家族成员进行全基因组鉴定,并对其进行蛋白特征鉴定、同源类别分析、基因结构预测、酶作用位点比对以及半胱氨酸(Cys,Cysteine)分布分析。[结果]陆地棉中鉴定出4个PCS基因,而在其供体种雷蒙德氏棉和亚洲棉各鉴定出2个PCS基因。3个棉属8个PCS蛋白家族成员均含有2个特有的结构域,与催化中心相关的氨基酸位点完全保守。PCS蛋白家族在进化上分属2个不同亚组,亚组I与亚组II在亲缘关系上分别更接近双子叶植物和线虫,2个亚组内PCS家族在基因结构、Cys分布上存在差异,其中亚组I较亚组II整体内含子更长,N端Cys总数和成对Cys数量更多。雷蒙德氏棉中的2个旁系同源基因外显子完整性不及亚洲棉和陆地棉。【结论】相较于亚组II,亚组I的棉花PCS蛋白可能具有更强的植物络合酶活性,且陆地棉及其供体种亚洲棉对重金属的耐性强于雷蒙德氏棉。本研究为进一步研究棉花PCS的功能,以及棉花耐重金属胁迫品种改良提供理论依据。
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喷施浓缩沼液对棉花幼苗生长发育和生理特性的影响 0
徐瑞强, 董合林, 徐文修, 卡地力亚·阿不都克力木, 阿地娜·白山哈力, 董泰丽, 付传翠, 吾仁图雅·皮力加, 唐江华
棉花学报    2018, 30 (3): 261-271.   DOI: 10.11963/1002-7807.xrqxwx.20180510
摘要   PDF (2259KB)
【目的】本试验研究喷施浓缩沼液对棉花幼苗生长发育及生理特性的影响,为浓缩沼液水溶肥的合理施用提供理论依据。【方法】采用5种不同用量的浓缩沼液喷施盆栽棉花幼苗,研究不同喷施量(163 mL·hm-2、326 mL·hm-2,489 mL·hm-2、668 mL·hm-2、815 mL·hm-2)和喷施后时间(喷施后第2天、第4 天、第6 天)对棉花幼苗生长发育和生理指标的影响。【结果】结果表明:适宜喷施量的浓缩沼液对棉花生长发育有促进作用,过量的浓缩沼液则会抑制棉苗生长,喷施489 mL·hm-2浓缩沼液的株高、单株干物质质量、叶面积均最高,两批次试验喷施后第6 天的平均值分别比对照高21. 15%,35. 95%,18. 84%。喷施浓缩沼液还能提高棉花苗期叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白的含量,2个批次试验均以喷施489 mL·hm-2浓缩沼液的最高,平均值分别比对照高18. 84%,24. 03%,3. 16%。幼苗叶面喷施浓缩沼液后见效快,尤其以0~4 d内的效果最佳。【结论】适宜用量的浓缩沼液对棉花幼苗的生长发育和生理特性均有积极影响,利于棉花形成壮苗,为棉花后期生长打下良好基础。
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冀东滨海盐碱地机采模式下播期对棉花产量和品质形成的影响 0
冯国艺, 王树林, 祁虹, 张谦, 雷晓鹏, 王燕, 梁青龙, 林永增
棉花学报    2018, 30 (4): 291-299.   DOI: 10.11963/1002-7807.fgylyz.20180717
摘要   PDF (2909KB)
【目的】研究播期对冀东滨海盐碱棉田机采棉模式下不同类型棉花品种产量和品质形成的影响,明确提高产量和品质一致性的适宜播期和收获方式。【方法】采用大田试验,2017 年前茬均为棉花,以杂交棉冀杂2号和常规棉石抗126为供试品种,设计4月15日(B1)、4月25日(B2)、5月5日(B3)3个播期水平,在9月10日、9月20日、9月30日、10月10日、10月20日、10月30日这6个日期进行收获。【结果】冀杂2号5月5日播种皮棉产量接近1 400 kg·hm-2;石抗126则为4月25日播种产量水平最高。不同播期产量主要在9月形成,均占75%以上。纤维品质9月优于10月;冀杂2号随播期推迟而提高,石抗126表现为第2播期(4月25日)较优。冀杂2号第3播期(5月5日)9月棉纤维马克隆值、上半部平均长度和长度整齐度指数差异较小;石抗126第2播期9月20日之前纤维品质指标优化明显,且马克隆值、上半部平均长度和长度整齐度指数一致性较高。【结论】综合产量和品质指标,冀东滨海盐碱地机采棉模式下杂交棉冀杂2号适宜5月5日左右播种,9月底收获1次;常规棉石抗126则应在4月25日左右播种,9月下旬收获1次。
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外源24-表油菜素内酯对低温胁迫下棉花幼苗光合生理的影响 0
李淑叶, 马慧娟, 张思平, 刘绍东, 沈倩, 陈静, 葛常伟, 庞朝友, 赵新华
棉花学报    2018, 30 (3): 252-260.   DOI: 10.11963/1002-7807.lsyzxh.20180409
摘要   PDF (2126KB)
【目的】研究外源24-表油菜素内酯(24-Epibrassinolide, EBR)对低温胁迫下棉花幼苗光合生理的影响,为EBR作为生长调节剂提高棉花耐冷能力提供依据。【方法】以中棉所60、鲁棉研28和泗棉3号为试验材料,在中棉所试验农场东场(河南省安阳县)进行大田试验,棉花苗期第一次低温来临前叶面喷施蒸馏水(CK)和不同浓度的EBR(0.1 mg·L-1和0.2 mg·L-1),3 d后测定叶片的相对电导率、叶绿素含量和快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP曲线)及荧光参数。【结果】低温胁迫下,中棉所60、鲁棉研28和泗棉3号喷施EBR后相对电导率较对照下降17.7%~32.8%,中棉所60和鲁棉研28不同浓度EBR处理没有显著差异,但泗棉3号0.2 mg·L-1 EBR处理较0.1 mg·L-1 EBR处理叶片相对电导率显著降低;棉花叶片喷施EBR后叶绿素a和叶绿素b含量较对照分别提高9.7%~32.6%和15.0%~18.9%,光系统Ⅱ(PhotosystemⅡ, PSⅡ)最大光化学效率(FV/FM )和基于吸收光能的性能指数(PIABS,Performance index on absorption basis)显著提高,其中中棉所60在0.1 mg·L-1 EBR处理后PIABS提高幅度最大为75.6%,鲁棉研28和泗棉3号喷施0.2 mg·L-1 EBR后PIABS增加幅度最大,分别提高101.1%和265.6%,单位受光面积吸收的光能(ABS/CSm)、单位有活性反应中心将电子传递到电子传递链QA下游其他电子受体的能量(ETo/RC)和将电子传递到QA下游电子受体的概率(φEo)显著提高。【结论】外源EBR可以降低低温胁迫下棉花幼苗的相对电导率,通过提高叶片光能捕获能力、光合电子传递能力和叶绿素含量缓解低温对棉花光合作用的抑制,其中中棉所60喷施0.1 mg·L-1 EBR处理效果较好,鲁棉研28和泗棉3号喷施0.2 mg·L-1处理效果较好。
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基于rDNA-ITS和组蛋白3基因序列分析鉴定新疆棉花叶斑病病原 0
李映程, 张国丽, 任毓忠, 李海强, 武刚, 李天义, 李国英, 张莉
棉花学报    2018, 30 (3): 271-281.   DOI: 10.11962/1002-7807.lyczl.20180508
摘要   PDF (3753KB)
【目的】明确新疆棉花叶斑病的病原种类。【方法】2016年和2017年在南疆、北疆7个地区30个植棉单位采集典型叶斑病样206份,采用常规组织分离法分离并纯化,依据采样时间、采样地点和菌落特征,在南疆、北疆分苗期和生长后期各选取10个代表性菌株,根据其形态特征,结合rDNA内转录间隔区(Internal transcribed spacer,ITS)和组蛋白3基因序列分析,对病原进行鉴定。【结果】北疆苗期(5―6月)棉花叶斑病病原以Alternaria alternata为主,A. tenuissima次之;生长后期(8―9月)棉花叶斑病病原以A. tenuissima为主,A. alternata次之,也分离到A. macrospora。南疆棉花苗期叶斑病病原为A. tenuissima;生长后期棉花叶斑病病原为A. tenuissimaA. macrospora。其中从陆地棉上分离的以A. tenuissima为主,从海岛棉上分离的以A. macrospora为主。【结论】新疆棉花叶斑病病原主要有3种,即A. alternataA. tenuissimaA. macrospora
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一种防治棉花黄萎病的生物复合种衣剂的研制 0
陈丽华, 何鹏飞, 袁德超, 欧晓慧, 吴毅歆, 何月秋
棉花学报    2018, 30 (3): 282-290,封三.   DOI: 10.11963/1002-7807.clhhyq.20180509
摘要   PDF (2512KB)
【目的】为充分发挥甲基营养型芽孢杆菌菌株LH-L3的抑菌和促生长作用,将该菌株作为复方种衣剂的有效成分,引入到化学种衣剂。【方法】通过测定4种配方的种衣剂对带菌种子的杀菌效果,确定最佳配方;采用平板法测定菌株存活情况,确定其货架期;进行温室盆栽试验,研究其防治病虫害的效果。【结果】4号配方种衣剂(克百威10%(质量分数,下同)、咯菌腈2.5%、福美双10%、109 cfu·mL-1 LH-L3)杀菌效果最好,室温贮藏半年后有效活菌量仍达到1.1×105 cfu·mL-1。在盆栽试验中,出苗15 d时该种衣剂包衣棉种出苗率、株高、最大叶宽比对照分别提高11.54%、18.74%、20.91%。在棉花发生黄萎病2 d和5 d时,发病率分别降低65.42%和48.56%。包衣种子棉苗棉大卷叶螟的被害株率比空白对照降低66.92百分点,防治效果达92.33%。【结论】LH-L3菌株与化学农药复配作为种衣剂完全可行,且本试验研制的生物复合种衣剂对棉花黄萎病和棉大卷叶螟有较好的防治效果。
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叶面施氮对棉花根系吸收硝态氮的影响 0
郑苍松, 李鹏程, 孙淼, 庞朝友, 赵新华, 贵会平, 刘帅, 秦宇坤, 董合林, 余学科
棉花学报    2018, 30 (4): 338-343.   DOI: 10.11963/1002-7807.zcsdhl.20180703
摘要   PDF (820KB)
目的】探讨叶面施用不同形态氮素的肥料对棉花根系吸收硝态氮及棉株生长的影响。【方法】采用营养液培养法,利用15N同位素示踪技术开展氮素吸收研究,设置叶面施用同等氮浓度的铵态氮、硝态氮和酰胺态氮及清水(对照)4个处理。【结果】叶面施氮处理6 d后,叶面施氮处理棉株地上部氮含量和整株氮含量显著高于对照;棉株地上部、根及整株氮素积累量以叶面施用铵态氮处理最高,但各处理间没有显著差异。同位素示踪结果显示,铵态氮处理棉株地上部和根系中15N积累量分别为0.794 mg·株-1和0.318 mg·株-1,高于对照和酰胺态氮处理,且显著高于硝态氮处理;叶面施氮后,铵态氮处理棉株积累通过根系吸收的氮素约为11.35 mg·株-1,较对照吸收氮素效率约提升28.0%,酰胺态氮和硝态氮处理较对照分别降低9.5%和20.5%。但是叶面施氮类型没有影响棉株对根系吸收硝态氮的分配,各处理棉株地上部和根系中分配根系吸收氮素的比例约为7∶3。【结论】在本试验条件下,叶面施用铵态氮能够促进棉苗根系对硝态氮的吸收利用。
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不同艾氟迪(AFD)处理对棉花产量形成和纤维品质的影响 0
刘帅, 吴洁, 李亚兵, 韩迎春, 董合林, 李鹏程, 郑苍松, 孙淼
棉花学报    2018, 30 (4): 344-352.   DOI: 10.11963/1002-7807.lslyb.20180711
摘要   PDF (3031KB)
【目的】以新型植物生长调节剂艾氟迪(AFD)为研究对象,探索其对棉花产量形成以及纤维品质的影响,为科学施用AFD提供依据。【方法】设6个不同AFD处理水平,分析不同处理对棉株株高、铃数、铃重、籽棉产量和纤维品质等的影响。【结果】棉株株高与AFD处理水平呈负相关关系;AFD在抑制棉铃脱落率和提高棉铃吐絮率方面效果明显;AFD在处理水平为1 350~1 800 mL·hm-2时,单株铃数和铃重较对照有显著提高,同时获得的籽棉产量较高;不同水平的AFD处理对棉纤维的断裂比强度、马克隆值、断裂伸长率没有显著影响,但高水平的AFD处理对纤维长度和长度整齐度指数有一定的抑制作用。【结论】适宜的AFD处理水平对棉花增产效果显著,且对纤维品质影响较小。探寻AFD对棉花的影响机制,对生产应用具有一定的指导意义。
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棉花株式图信息数字化方法及其应用 0
雷亚平, 韩迎春, 王国平, 冯璐, 杨北方, 范正义, 支晓宇, 王占彪, 熊世武, 魏晓文, 李亚兵
棉花学报    2018, 30 (1): 92-101.   DOI: 10.11963/1002-7807.lyplyb.20171212
摘要   PDF (6706KB)
【目的】创建并验证棉花株式图信息数字化和获取株式图时空分布特征的新方法。【方法】利用标准化的数字存储株式图信息,通过Visual Basic编程自动读取Excel数据表并自动统计计算株式图信息指标,最后分别输出Excel和图形化的统计结果。将数据结果导入Surfer软件,绘制棉花各生殖器官性状概率分布图。并运用该方法处理10个品种(系)株式图信息。【结果】实现了株式图信息的自动化处理,快速形成了各品种蕾期现蕾概率、花铃期生殖器官发生概率与脱落概率、吐絮期成铃概率的空间分布。这些时空分布图准确、清晰、直观地描述了棉花株式图信息及其分布特点。而且根据数字化的株式图信息统计结果可生成各果枝不同果节上的概率变动趋势,为深度挖掘株式图信息提供参考。【结论】该方法可快速绘制棉花每个果枝各果节生殖器官发生概率的时空分布图。
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大丽轮枝菌致病缺陷型T-DNA插入突变体的筛选与鉴定 0
崔伟业, 周雷, 单柳颖, 张君, 戴小枫, 郭维
棉花学报    2018, 30 (1): 29-37.   DOI: 10.11963/1002-7807.cwygw.20180102
摘要   PDF (4189KB)
【目的】从大丽轮枝菌T-DNA突变体库中筛选鉴定致病缺陷型突变体并分析致病相关基因。【方法】将落叶型大丽轮枝菌菌株Vd991的294个T-DNA插入突变体在寄主棉花上进行致病力测定。利用Southern杂交和hiTAIL-PCR(High-efficiency thermal asymmetric interlaced PCR)技术分别对筛选获得的9个致病力显著降低的突变体进行拷贝数和侧翼序列分析。【结果】与接种野生型Vd991的棉花相比,接种突变体的棉花的病情指数极显著降低。Southern杂交表明其中1个突变体中T-DNA为双拷贝插入,其余8个突变体均为单拷贝插入。生物学特性分析发现T-DNA的插入导致这些突变体在生长速率和产孢量等方面与野生型Vd991相比均有不同程度的降低。Blast比对分析明确了这些突变体中T-DNA的插入位置和在基因组上的分布,并从野生型菌株Vd991中成功克隆得到了这些可能影响大丽轮枝菌致病力的相关基因。【结论】筛选和鉴定T-DNA插入突变是在全基因组范围内快速获得致病相关基因信息的1种有效方法,极大的促进了大丽轮枝菌的致病分子机制等研究,为进一步培育抗病棉花品种奠定了基础。
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