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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193)   HTML0)    PDF(pc) (41427KB)(400)    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. 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187)   HTML0)    PDF(pc) (10806KB)(307)    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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3. 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145)   HTML1)    PDF(pc) (15772KB)(235)    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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4. 基于红外热成像的棉花叶片温度分布量化方法研究
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152)   HTML0)    PDF(pc) (1680KB)(232)    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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5. 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143)   HTML0)    PDF(pc) (2944KB)(186)    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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6. 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123)   HTML1)    PDF(pc) (5450KB)(107)    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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7. 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163)   HTML8)    PDF(pc) (3352KB)(87)    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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8. 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124)   HTML1)    PDF(pc) (1280KB)(86)    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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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131)   HTML0)    PDF(pc) (13585KB)(86)    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. 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143)   HTML3)    PDF(pc) (1592KB)(85)    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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11. 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129)   HTML2)    PDF(pc) (2037KB)(81)    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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12. 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177)   HTML0)    PDF(pc) (2555KB)(76)    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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13. 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187)   HTML0)    PDF(pc) (6359KB)(75)    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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14. 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108)   HTML2)    PDF(pc) (1268KB)(75)    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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15. 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125)   HTML2)    PDF(pc) (1404KB)(75)    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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16. 长江流域麦/油后直播棉花播种时间下限研究
张友昌, 黄晓莉, 胡爱兵, 李洪菊, 冯常辉, 李蔚, 张贤红, 罗艳萍, 杨国正
棉花学报    2021, 33 (2): 155-168.   DOI: 10.11963/1002-7807.zycygz.20210310
摘要77)   HTML4)    PDF(pc) (1992KB)(75)    收藏

【目的】 晚播、增密、减氮是长江流域棉花生产通过缩短生产周期来降低人工成本和物化成本的有效途径,适宜的播种时间是麦/油后直播棉花产量形成的重要影响因子,但是适宜的播期及晚播下限的研究未见报道。【方法】 2018年和2019年在湖北省主产棉区4个试验点进行播期试验,试验设5个播期处理,分别为5月20日、5月25日、5月30日、6月4日、6月9日,在高密度、低氮条件下,研究不同播种时间对棉花生育进程、田间长势长相、产量和品质的影响。【结果】 推迟播种可通过缩短播种出苗期和苗期加速棉花生育进程,全生育期缩短,纤维品质稳定。但是,随播期推迟,伏桃数量、单株铃数、单位面积成铃数、籽棉产量及成熟期吐絮率下降。特别是过迟播种,单位面积成铃数、10月20日吐絮率及产量会显著下降。【结论】 长江流域相似棉区麦/油后直播模式最适播期建议在5月25日左右,以不晚于6月4日为宜。

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17. 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
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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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18. 我国棉田残膜污染危害与治理措施研究进展
祁虹, 赵贵元, 王燕, 刘建光, 耿昭, 豆海宽, 张寒霜, 王永强
棉花学报    2021, 33 (2): 169-179.   DOI: 10.11963/1002-7807.qhwyq.20210119
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地膜覆盖技术的应用为我国棉花产量提升做出重大贡献。但随着聚乙烯地膜的长期使用,土壤残膜污染问题日益突出,影响棉田土壤环境和棉花可持续发展。综述了我国棉田地膜残留现状、分布特征及其对棉花生长的危害,从土壤结构变化、水分迁移状况、有害物质释放、土壤物质代谢、微生物种群结构等方面系统总结了棉田残膜污染的危害机制,归纳了现阶段我国棉田残膜污染防控技术的研究进展及优势与不足,并对残膜污染防控策略及发展趋势进行了展望,为我国棉田残膜污染治理技术的研究提供科学参考。

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19. 陆地棉纤维发育相关基因GhEXPs的分析及表达研究
吕丽敏, 左东云, 王省芬, 张友平, 程海亮, 王巧连, 宋国立, 马峙英
棉花学报    2021, 33 (3): 280-290.   DOI: 10.11963/1002-7807.llmmzy.20210411
摘要104)   HTML1)    PDF(pc) (4168KB)(64)    收藏

【目的】扩展蛋白是1种细胞壁蛋白,能够松弛细胞壁从而促进细胞伸长。本研究旨在挖掘棉花纤维发育过程中特异的扩展蛋白基因。【方法】利用转录组测序和定量PCR(Polymerase chain reaction)研究棉花扩展蛋白基因的表达模式,并运用生物信息学的方法分析扩展蛋白进化关系、预测三维结构和关键氨基酸位点。【结果】以陆地棉cDNA(Complementary DNA,互补DNA)为模板,克隆得到4个棉花扩展蛋白基因GhEXPA1dGhEXPA4bGhEXPA23bGhEXPB3a,开放阅读框长度分别为768 bp、795 bp、798 bp和804 bp。进化树分析表明,GhEXPA1d、GhEXPA4b、GhEXPA23b属于EXPA(α-expansin)亚家族,GhEXPB3a属于EXPB(β-expansin)亚家族。组织特异性表达分析表明它们是纤维发育特异基因;定量PCR验证了这4个GhEXPs都是在纤维发育的起始期和伸长期表达量较高。根据序列比对以及三维结构模型预测了4个棉花扩展蛋白的关键氨基酸位点,分别是苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸,均为芳香族氨基酸,在三维结构模型中处于同一个平面上。【结论】获得的4个棉花扩展蛋白基因在棉花纤维发育起始期和伸长期特异表达,为进一步阐明GhEXPs对棉花纤维发育的分子机制提供了参考。

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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
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【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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