2015年, 第27卷, 第3期　刊出日期：2015-05-15

  

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研究与进展
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  棉花C2H2类型锌指蛋白基因GhSIZ1的克隆及表达分析

  张新宇, 林书岱, 张涛, 裴柳玲, 唐清, 刘峰, 刘永昌

  棉花学报. 2015, 27(3): 189-197. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201503001

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  通过RT-PCR 技术从陆地棉中克隆到1 个编码C2H2 型锌指蛋白的基因，命名为GhSIZ1(Stress Induced Zinc finger protein1)。该基因编码239个氨基酸残基，预测蛋白分子量为26.6205 kD，等电点为6.52。GhSIZ1包含一个C2H2 型锌指结构域，在其N端含有保守的L-box，C–末端含有一个转录抑制结构域EAR/DLN-box。系统发育树分析表明GhSIZ1与可可（XP_007044496.1）和中粒咖啡（CDP00218.1）中的锌指蛋白亲缘关系较近。实时定量PCR 分析GhSIZ1在棉花各组织中均有表达，但在根中表达量最高。低温、高盐、干旱胁迫处理后GhSIZ1的表达水平显著上调。亚细胞定位分析表明，GhSIZ1定位在细胞核中。本研究表明，GhSIZ1可能在棉花响应低温、高盐、干旱等非生物胁迫中起着重要作用。
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  转MvNHX1和MvP5CS基因棉花耐盐抗旱性比较与育种价值分析

  游朝, 晁朝霞, 姚正培, 任燕萍, 陈全家, 曲延英, 张桦

  棉花学报. 2015, 27(3): 198-207. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201503002

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  通过对花粉管通道法获得的T7转MvNHX1基因的10个棉花株系和转MvP5CS基因的3个棉花株系与对照非转基因棉花D5在温室内盐和干旱胁迫下的发芽率、生理生化指标以及田间花期干旱胁迫下农艺性状和纤维品质进行分析发现：温室内盐和干旱胁迫后，转基因棉花叶片叶绿素含量、脯氨酸含量均高于对照，而丙二醛含量低于对照；田间花期干旱胁迫下，2种转基因植株果枝数、有效果枝数、铃数、有效铃数、铃重、子棉、皮棉、衣分、子指和衣指均高于对照，说明转MvNHX1基因和转MvP5CS基因植株在干旱逆境下的产量高于非转基因；经花期干旱胁迫后，2种转基因棉花的纤维断裂伸长率、短纤维率、马克隆值和纺纱一致性指数优于非转基因棉花D5。综合分析表明：2种转基因棉花的耐盐抗旱性均有提高，其中转MvNHX1基因棉花的耐盐性优于转MvP5CS基因棉花植株，而转MvP5CS基因棉花植株的抗旱性优于转MvNHX1基因棉花植株。
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  盐胁迫下棉花K⁺和Na⁺离子转运的耐盐性生理机制

  王宁, 杨杰, 黄群, 苏桂兰, 周红, 许庆华, 董合林, 严根土

  棉花学报. 2015, 27(3): 208-215. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201503003

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  为了探究棉花的耐盐机制，以中棉所49、中棉所35和中51504为材料，研究了盐胁迫对棉花幼苗的生长及K⁺/Na⁺平衡生理的影响。结果表明，150 mmol·L^－1 NaCl处理对幼苗的生长具有明显抑制作用，降低了叶片的光合速率(P_n)、PSⅡ实际光量子产额(Φ_PSII)和电子传递速率(ETR)，增加了非光化学荧光猝灭系数(qN)。与中棉所49和中棉所35相比，中51504的干物质累积受盐胁迫影响最小，且保持较高的P_n、Φ_PSII、ETR和 qN值及较低的ETR/Pn值。盐胁迫提高了棉花组织中Na⁺的浓度，降低了K⁺的浓度；但中51504组织中保持了相对较低的Na⁺浓度和较高的K⁺浓度，维持了较高的K⁺/Na⁺比；通过非损伤微测技术(NMT)测定的离子流结果也表明，中51504的根系对Na⁺有较强的外排能力，而对K⁺有较强的保留和向地上部转运能力。能够有效地调节Na⁺和K⁺的跨膜转运进而维持K⁺/Na⁺平衡是棉花耐盐的重要生理机制之一。
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  密度对棉花产量及棉铃内部产量构成的影响

  支晓宇, 毛树春, 韩迎春, 李亚兵, 杜文丽, 李小新, 王国平, 范正义, 杨北方, 冯璐

  棉花学报. 2015, 27(3): 216-222. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201503004

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  以杂交种中棉所75和常规种鲁棉研28为材料，从冠层、单株以及单铃内部几个不同层次深入研究了密度对产量及产量构成因子的影响。结果表明，密度显著影响棉花产量，且这种影响可追溯到单株，甚至单个棉铃内部的单个种子上。5.1万株 和8.7 万株·hm^－2密度下皮棉产量无显著差异，但显著高于1.5 万株·hm^－2密度的产量。在该试验密度范围，随着密度增加，棉株上部果枝和外围果节的成铃率显著降低；铃重、单粒种子截面积和单铃内种子数随密度增加呈下降趋势；单粒种子上纤维质量与种子所处位置相关，在棉铃基部和中部其随密度变化差异较大。
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  水培磷胁迫下不同基因型棉花苗期根系形态及叶片光合特性的差异

  宋世佳, 孙红春, 张永江, 刘连涛, 白志英, 李存东

  棉花学报. 2015, 27(3): 223-231. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201503005

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  水培条件下，以彩棉品种中棉所51号（浅棕）、中棉所81号（深棕）、中棉所82号（深绿）和普通白棉品种国欣棉3号为材料，研究3个不同的磷素（KH₂P₂O₅）水平：缺磷（0 mmol·L^－1）、低磷（0.5 mmol·L^－1）和适磷（1 mmol·L^－1）对棉花苗期根系形态、根冠比、叶片光合特性的影响。结果表明：低磷极显著提高了棉花总根长和根表面积；缺磷严重抑制了棉花根系的生长，但是随着处理时间的延长，棉花根系生长得以自我调节，减轻了胁迫的影响。低磷处理后10 d，总根长、根表面积、根体积、根冠比均以白棉提高的最多；处理后20 d则以浅棕棉提高的最多。缺磷胁迫下，白棉和深棕棉在处理后20 d根系生长受到的抑制程度相比于处理后10 d加重，而其他品种则随着胁迫时间的延长，抑制程度减轻。不同品种的光饱和点和最大光合速率差异的表现均是浅棕棉＞白棉＞深棕棉＞深绿棉。随着磷素供应水平的降低，白棉的光饱和点和最大光合速率也逐渐降低，而两个棕色棉的光饱和点则表现为低磷＞缺磷＞适磷。表明白棉能耐短期的磷素胁迫，浅棕棉和深绿棉能耐较长期的磷素胁迫，深棕棉对磷素胁迫较钝感。
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  氮素对滨海盐土棉花产量、品质及生物量的影响

  邹芳刚, 王友华, 赵文青, 陈兵林, 孟亚利, 周治国

  棉花学报. 2015, 27(3): 232-240. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201503006

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  为研究不同施氮量对滨海盐土花后棉株生物量、生物量累积特征及其与产量、品质的关系，于2010年和2012年在江苏滨海盐土设置了氮肥水平试验。结果表明：在0～600 kg·hm^－2范围内施氮量越大棉株总生物量累积越多，而皮棉产量2010年和2012年分别在施氮375 kg·hm^－2和300 kg·hm^－2时达到最大；成铃数在施氮300～375 kg·hm^－2范围内达到最大；铃重和衣分随施氮量增加而增加，达到最大值后（≥300 kg·hm^－2）差异不显著。在300～375 kg·hm^－2施氮量范围内纤维比强度最高；高氮有利于上部、顶部果枝纤维长度、比强度、伸长率的提高和马克隆值的优化，但显著降低中下部果枝棉纤维比强度，导致中部纤维马克隆值变劣、下部果枝纤维伸长率下降，说明高氮对中下部果枝棉纤维品质的形成利弊各半，适量高氮可提高上部及顶部果枝产量、品质。在滨海盐土条件下，利于产量、品质及氮素利用效率提高的适宜施氮量为375 kg·hm^－2。
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  黄河流域棉区早衰棉田土壤肥力综合评价

  刘连涛, 孙红春, 张永江, 王春山, 宋世佳, 陈静, 李存东

  棉花学报. 2015, 27(3): 241-247. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201503007

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  通过调查黄河流域棉区149个采样点早衰棉田和正常棉田土壤养分情况，构建土壤综合肥力指数（Integrated fertility index, IFI），研究引起棉花早衰发生的土壤养分原因。结果表明：早衰棉田土壤肥力各指标均低于正常棉田，其中0～20 cm土层的有机质和钾含量差异极显著。调查区域0～20 cm土层，正常生长棉田的 IFI值为0.41，早衰棉田仅为正常棉田的75.6%；20～40 cm土层的IFI值显著低于0～20 cm土层，正常棉田的IFI值为早衰棉田的1.67倍。土层各肥力指标对IFI影响的直接通径系数0～20 cm从大到小的顺序为速效钾、速效磷、全氮、有机质、碱解氮含量，20～40 cm从大到小的顺序为为速效钾、速效磷、有机质、全氮含量；间接通径系数0～20 cm土层从大到小的顺序是碱解氮、全氮、速效磷、速效钾、有机质含量；20～40 cm从大到小的的顺序为有机质、全氮、速效钾、速效磷含量。综合分析，IFI与棉花早衰密切相关，其值越小越易引起早衰的发生，其中钾素和碱解氮分别是对IFI产生直接影响和间接影响的最大营养元素，大田生产中需要合理施入钾肥和氮肥，合理调节IFI值，方能有效防控因土壤肥力引发的棉田早衰的发生。
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  秸秆还田对滨海盐碱地棉苗光合特性及生长的影响

  冯国艺, 张谦, 王树林, 祁虹, 杜海英, 李智峰, 梁青龙, 林永增

  棉花学报. 2015, 27(3): 248-253. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201503008

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  为探讨秸秆还田对滨海重度盐碱地棉苗光合特性及生长的影响，设置增施有机肥、播前秸秆还田、冬前秸秆还田3个处理，测定了棉花苗期3个层次土壤含盐量、水分和容重，棉花叶片光合参数、叶片SPAD值以及干物质积累和棉花产量。结果表明，与对照相比，增施有机肥和秸秆还田的处理各个土层含盐量和容重明显降低，棉苗叶片LAI和SPAD明显增大，光合能力提高，干物质积累量、根冠比以及棉花产量明显增加。其中，冬前秸秆还田各土层含盐量低于2.00 g·kg^－1，容重保持在1.15～1.40 g·cm^－3，叶片SPAD值高于40.0，LAI提高65.5%，光合性能系数增高23.4%～92.8%，非光化学淬灭系数(NPQ)降低12.2%，干物质积累总量增大46.3%，根冠比提高56.5%，产量提高36.2%。因此，在本试验条件下，冬前秸秆还田更有利于滨海盐碱地改良及棉苗的正常生长。
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  外源调节物质对棉花幼苗耐寒生理特性的效应

  辛慧慧, 李志强, 李防洲, 侯振安, 冶军

  棉花学报. 2015, 27(3): 254-259. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201503009

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  以棉花幼苗为试材，叶面分别喷施外源调节物质水杨酸(SA)、壳聚糖(CTS)、水杨酸+壳聚糖(SCM)、水杨酸+壳聚糖+硝酸钙（SCCaM）后，在5 ℃低温下进行处理，分别于0、24 h、48 h及恢复处理24 h时测定相对电导率、MDA含量、叶绿素含量，SOD、POD、CAT的活性和可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸的含量。结果表明：低温胁迫前用0.7 mmol·L^－1水杨酸、0.6 mmol·L^－1壳聚糖及复配制剂处理棉花幼苗，其叶片的SOD、POD、CAT活性和叶绿素、可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸含量与对照相比均有不同程度的提高，相对电导率和MDA含量有所降低；复配制剂处理效果优于水杨酸和壳聚糖单独施用的效果，而水杨酸、壳聚糖、硝酸钙三元复配的效果比水杨酸和壳聚糖两元复配的效果好。表明水杨酸、壳聚糖和硝酸钙在诱导棉花幼苗耐寒性中具有协同效应。
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  大草蛉化学感受蛋白基因CpalCSP3组织表达谱及气味结合特性分析

  王思豹, 张帅, 雒珺瑜, 李兆群, 吕丽敏, 王春义, 崔金杰, 董双林

  棉花学报. 2015, 27(3): 260-267. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201503010

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  昆虫化学感受蛋白(Chemosensory protein, CSP)具有结合和运载气味分子穿过感器淋巴液到达嗅觉受体的作用，但尚未见有关大草蛉(Chrysopa pallens)CSP功能的报道。本研究克隆得到大草蛉CpalCSP3基因，利用RT-qPCR技术测定了其在成虫各组织的表达谱，发现CpalCSP3基因主要在雌雄虫的触角和头部表达，暗示该基因参与了大草蛉的嗅觉及味觉感受。为探讨其嗅觉功能，利用原核表达系统和荧光竞争结合试验测定了CpalCSP3蛋白与84种气味物质的结合能力。结果表明，CpalCSP3蛋白与橙花叔醇、(+)￣雪松醇和β￣紫罗兰酮具有很高的结合能力，结合常数(Ki)为8.79～9.79 μmol·L^－1；与根皮苷、月桂醛、乙酸香叶酯和α￣蒎烯也有较高的结合能力，K_i为11.54～19.06 μmol·L^－1。分析认为，CpalCSP3蛋白可能在大草蛉对这些气味的嗅觉感受中起作用，使得大草蛉能对害虫寄主植物有效定向进而搜寻到猎物。
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  复合性状转基因棉花对土壤线虫多样性的影响

  风春, 李刚, 修伟明, 杨殿林, 红雨, 崔金杰, 雒珺瑜, 赵建宁

  棉花学报. 2015, 27(3): 268-274. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201503011

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  为了评价复合性状转基因棉花种植对土壤线虫群落结构的影响，分析了大田条件下分别种植3种复合性状转基因棉花sGK321、转Cry1Ac+Cry2Ab基因棉（双Bt抗虫棉）和转Cry1Ac+Epsps基因棉（抗虫抗除草剂棉）及常规棉石远321的土壤线虫数量、营养类群组成和生态指数。结果表明，与石远321相比，种植3种复合性状转基因棉的土壤线虫数量无显著差异。土壤中共鉴定出20科、36属土壤线虫，包括10属植物寄生线虫、10属食细菌线虫、5属食真菌线虫和11属杂食/捕食性线虫。其中食细菌线虫为优势营养类群，真头叶属（Eucephalobus）、螺旋属（Helicotylenchus）、板唇属（Chiloplacus）、绕线属(Plectus) 和原杆属（Protorhabditis）为优势属。3种复合性状转基因棉和石远321种植下土壤线虫群落Shannon多样性指数（H）、优势度指数（λ）、丰富度指数（SR）和成熟度指数（MI、PPI）均无显著差异，只有双Bt抗虫棉土壤线虫群落Pielou均匀度指数有显著差异。说明大田种植3种复合性状转基因棉对土壤线虫群落结构和种类组成的影响不显著。
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  应用灰板校正提高计算机视觉预测棉花植株含水量的精确度

  王娟, 危常州, 万丹, 王肖娟, 李玮, 顾凯

  棉花学报. 2015, 27(3): 275-282. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201503012

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  利用灰板校正以消除棉花不同生育期图片颜色特征值的亮度差异，建立适用于不同生育期预测植株含水量的通用模型，以提高运用计算机视觉技术进行棉花植株含水量预测的精度。研究结果表明，由灰板校正前、后颜色特征值G-B建立的最佳预测模型，决定系数分别为0.746和0.782。有效性检验结果表明，灰板校正前、后计算预测值与实测值的决定系数分别为0.739和0.783；RMSE分别为2.218和2.03，RE分别为2.13%和1.79%。基于计算机视觉提取的冠层图片颜色特征值能够预测植株含水量，应用灰板校正颜色特征值能够提高模型预测精度，可为提高计算机视觉预测植株水分状况的精度提供技术支撑和方法补充。
专题与述评
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  快乐植棉——中国棉花生产的发展方向

  喻树迅, 张雷, 冯文娟

  棉花学报. 2015, 27(3): 283-290. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201503013

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  棉花是我国最重要的经济作物，而棉花生产技术与装备的进步对棉花生产起到重大作用。本文系统论述了我国棉花生产的发展现状及实现快乐植棉的必备条件和制约因素，从政策资金支持、法律法规环境及公共服务体系方面分析了实现快乐植棉所面临的有利条件，有针对性地提出了实现快乐植棉的措施建议，为我国棉花产业的健康持续发展提供了方向。