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2016年 第28卷 第6期 刊出日期:2016-11-15
  
    研究与进展
    陆地棉ZF-HD蛋白的全基因组分析
    倪万潮, 徐珍珍, 沈新莲
    棉花学报. 2016, 28(6):  519-526.  doi:10.11963/issn.1002-7807.201606001
    摘要 ( 421 )   HTML ( 5 )   PDF (2753KB) ( 454 )  
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    ZF-HD(Zinc finger-homeodomain)蛋白属于同源异型盒蛋白家族,在动植物发育过程中起重要的作用。利用生物信息学的手段,研究陆地棉标准系TM-1基因组中ZF-HD蛋白的数目、亚细胞定位、染色体分布、基序、进化关系和组织表达情况。TM-1中共有35个GhZHD蛋白成员,且大部分成员定位到细胞核内;分布在20条染色体和2条Scaffold上,且具有11对直系同源基因;进化树分析表明,TM-1基因组中的ZF-HD蛋白大致分为6个小组,每个小组成员间具有类似的基序类型和排列顺序;大部分GhZHD基因在胚珠和纤维组织中表达,还有部分基因在根、茎、花、蕾和分生区中表达,在叶和愈伤组织中表达的基因最少。

    棉花脂肪酸合成酶基因GhKARGhENR表达载体构建及其功能初探
    刘丽, 王玉美, 赵彦朋, 王丹, 赵鹏, 刘正杰, 华金平
    棉花学报. 2016, 28(6):  527-537.  doi:10.11963/issn.1002-7807.201606002
    摘要 ( 281 )   HTML ( 3 )   PDF (5078KB) ( 467 )  
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    酮脂酰ACP还原酶(β-ketoacyl-(ACP) reductase,KAR)和烯脂酰ACP还原酶(β-enoyl-(ACP) reductase,ENR)是脂肪酸合成过程中2个关键的还原酶,主要负责脂肪酸碳链的延伸。为明确棉花同源基因的功能,克隆了陆地棉GhKARGhENR基因,并构建表达载体;应用花粉管通道法转化棉花,经过PCR检测和Southern杂交,筛选出阳性单拷贝植株,分析其后代株系中目的基因对油分含量以及抗寒性的影响。通过对转基因T4株系含油量的测定,发现转基因株系种子的含油量比野生型对照提高10.2%~14.1%,与对照差异极显著。通过气相色谱法分析转基因株系种子的脂肪酸成分,发现不饱和脂肪酸含量比野生型对照增加4.04%~6.02%。测定4 ℃低温胁迫下各个转基因株系不同时间生理指标的变化,结果表明:转基因株系的相对电导率和脯氨酸含量积累明显高于对照,而丙二醛含量低于对照,在不同胁迫时间与对照表现出显著或极显著差异,过表达的转基因株系的抗寒性有所提高。

    陆地棉体细胞胚发育过程中AOS基因家族的表达谱初步分析及功能预测
    吴洁, 葛晓阳, 李付广, 张朝军
    棉花学报. 2016, 28(6):  538-546.  doi:10.11963/issn.1002-7807.201606003
    摘要 ( 266 )   HTML ( 4 )   PDF (2519KB) ( 413 )  
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    茉莉酸在调控棉花体细胞胚增殖方面有重要作用,而丙二烯氧化物合酶(AOS)是植物茉莉酸合成途径中的关键酶。作者鉴定出在胚发育过程中表达的AOS基因,这些基因编码区长度均在1500 bp左右,被定位在5条染色体上,有2个基因含有内含子。对其启动子元件分析发现,它们可能受激素和胁迫的调控在体细胞胚胎发生中起作用。荧光定量分析发现,这些基因在棉花不同组织中的表达模式主要分为3类,GhAOS1和GhAOS6在棉花胚发育过程中表达量相对较高,GhAOS2和GhAOS3在棉花愈伤和胚性愈伤中表达量相对较高,GhAOS4和GhAOS5在茎和叶中表达水平相对较高,暗示这些基因的表达有时空特异性,且GhAOS1和GhAOS6可能在棉花胚发育中发挥重要作用。亚细胞定位分析显示,大部分被定位在过氧化物酶体中,可能参与调控光呼吸、体细胞胚成熟和萌发。上述分析为进一步研究AOS基因家族在棉花体细胞胚发育中的功能奠定了基础。

    棉花抗黄萎病相关基因的序列和表达分析
    赵君, 徐剑文, 刘剑光, 吴巧娟, 肖松华, 赵亮, 袁有禄
    棉花学报. 2016, 28(6):  547-554.  doi:10.11963/issn.1002-7807.201606004
    摘要 ( 300 )   HTML ( 5 )   PDF (2128KB) ( 352 )  
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    黄萎病是棉花生产的主要病害,克隆抗病基因是培育棉花抗黄萎病品种的关键。本文根据前期的定位结果,结合棉花基因组测序信息,提取定位区段内基因组序列,预测获得63个基因。Gene Ontology分析表明63个基因参加多种生物进程,其中6个基因参与植物抗逆进程。根据Gene Ontology分析和前人研究结果,选择15个基因进行序列分析。启动子序列分析表明启动子区域包含各种抗逆的调控元件,其中6个基因包含了W-box元件。对海7124和苏棉8号棉花幼苗进行黄萎病菌处理,取病菌处理后不同时期的根,选择14个基因进行表达分析,结果表明在黄萎病菌处理后,有8个基因表达出现变化,其中在海7124和苏棉8号之间表达差异最大的基因是跨膜蛋白(Transmembrane protein 214-a isoform 1)、 细胞色素P450(Cytochrome p450)和Udp-糖基转移酶UGT89A2(Udp-glycosyl transferase 89a2-like)基因。本研究为抗病基因克隆提供了候选基因。

    陆地棉转录因子基因GhC2H2的克隆与功能分析
    苏莹, 甄军波, 张曦, 王玉美, 华金平
    棉花学报. 2016, 28(6):  555-564.  doi:10.11963/issn.1002-7807.201606005
    摘要 ( 248 )   HTML ( 2 )   PDF (3389KB) ( 350 )  
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    C2H2型锌指蛋白在植物生长发育、非生物胁迫响应过程中起关键作用。基于实验室前期工作,分析盐胁迫下陆地棉根系抑制性差减杂交文库,筛选得到1个盐胁迫应答基因GhC2H2。结合RACE(Rapid amplification of cDNA ends)和RT-PCR(Reverse transcription-polymerase chain reaction)技术克隆该基因全长,通过瞬时表达分析其细胞定位,采用Real time-PCR分析其在盐胁迫下的陆地棉根、茎、叶中的表达模式,并测定了转入该基因的株系在正常土壤和盐碱地的铃重、衣分和纤维品质指标。该基因GenBank登录号为HM002632,编码区全长819 bp,编码272 aa;其编码蛋白包含2个C2H2锌指结构域,定位于细胞核;该基因在不同组织中均受盐胁迫诱导上调表达,且在胁迫诱导初期上调量最大,推测该基因参与早期盐胁迫应答。对转基因后代株系性状分析表明,该基因的过表达可以提高转基因棉花衣分、改良纤维品质,推测GhC2H2既参与盐胁迫应答过程,也参与纤维发育调控。

    棉酚旋光体柱前衍生化-HPLC分析与4个栽培棉种之间棉酚含量比较
    刘慧, 季灵艳, 陈悦, 何秋伶, 陈进红, 祝水金
    棉花学报. 2016, 28(6):  565-573.  doi:10.11963/issn.1002-7807.201606006
    摘要 ( 264 )   HTML ( 1 )   PDF (2481KB) ( 307 )  
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    采用2% D-氨基丙醇+10%冰醋酸+88%乙腈作为棉酚提取和衍生化试剂对消旋棉酚和棉花样品进行热衍生化处理,用C18色谱柱和乙腈流动相进行高效液相色谱分析。该方法色谱结果表现为主峰清晰而杂峰少,左右旋棉酚出峰时间相差7 min,实验精度良好。用该方法对4个栽培种的25份材料的种仁和幼苗的根、茎、叶的左右旋棉酚含量进行了系统的检测。结果表明,海岛棉的种子和根系的总棉酚含量最高,其次是陆地棉;2个二倍体栽培棉种的种子和根系的总棉酚显著低于四倍体棉种,而2个二倍体栽培棉种的叶片总棉酚含量显著高于四倍体棉种。大多参试材料的种子和幼苗各部位的左右旋棉酚含量均有差异,其中海岛棉的左旋棉酚含量略高于右旋棉酚,陆地棉的右旋棉酚含量略高于左旋棉酚,而2个二倍体棉种的左旋棉酚只占总棉酚的1/3。无色素腺体棉的种仁和叶片中总棉酚含量极低,并以左旋棉酚为主,其种仁中只有左旋棉酚而无右旋棉酚;茎秆中总棉酚含量以及左右旋棉酚比例与一般有色素腺体常规棉相似,但根系中的总棉酚含量显著高于对应的有色素腺体棉,却以右旋棉酚为主。

    播期和密度对棉花叶柄和根系硝态氮含量的影响
    王雷山, KhanAziz, 袁源, 武莹莹, AdnanNoorShah, ShahbazTung, 杨国正
    棉花学报. 2016, 28(6):  574-583.  doi:10.11963/issn.1002-7807.201606007
    摘要 ( 242 )   HTML ( 5 )   PDF (676KB) ( 319 )  
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    为探讨大田棉花氮代谢随播期和密度的变化规律,选用华棉3109(G. hirsutum L.)于2014年在华中农业大学试验农场,采用裂区设计:播期(月 ̄日)(S1,05-30;S2,06-14)为主区,密度(株·m-2)(D1,7.5;D2,9.0;D3,10.5)为副区,研究了硝态氮含量在主茎叶柄和根系的分布特点。结果表明:1)随生育进程推进,叶柄和根系硝态氮含量先升高后降低,初花期最高。2)主茎叶柄硝态氮含量随叶位变化,蕾期、初花期由上而下逐渐降低,第1叶最高;盛花期逐渐增高,第1叶和第4叶最高;不同生育时期棉花叶柄硝态氮含量在叶位间的下降幅度随播期推迟而降低,随密度增加先升高后降低。3)播期和密度对不同生育时期棉花叶柄和根系硝态氮平均含量的交互作用均显著,但播期和密度主效应影响不同:见花施肥前,随推迟播期,棉花叶柄硝态氮平均含量显著降低了42.9%,根系硝态氮平均含量显著升高了12.1%,增加密度对叶柄和根系硝态氮平均含量无显著影响。见花施肥后,随播期的推迟,叶柄硝态氮平均含量无显著性变化,初花期平均为5.05 mg·g-1,盛花期平均为2.62 mg·g-1;而根系硝态氮平均含量,初花期S1>S2,盛花期S1
    花铃期干旱胁迫复水后棉花产量和纤维品质的变化研究
    牛静, 张雷, 张思平, 刘绍东, 马慧娟, 赵新华
    棉花学报. 2016, 28(6):  584-593.  doi:10.11963/issn.1002-7807.201606008
    摘要 ( 347 )   HTML ( 3 )   PDF (2122KB) ( 408 )  
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    以抗旱差异明显的中棉所45(CCRI 45)和中棉所60(CCRI 60)为材料,采用人工控水的方法,研究棉花花铃期不同干旱胁迫程度和干旱胁迫后复水棉花根系干物质质量、皮棉产量和纤维品质的变化。结果表明,CCRI 45根系干物质质量增加幅度和皮棉产量在SRWC((45±5)%)干旱胁迫6 d后复水最大,且达到显著水平(P<0.05),CCRI 60根系干物质质量增加幅度和皮棉产量在SRWC((60±5)%)干旱胁迫6 d后复水最大,且达到显著水平(P<0.05),但CCRI 45和CCRI 60根系干物质质量和皮棉产量在SRWC((45±5)%)干旱胁迫9 d后复水显著低于对照。CCRI 45纤维上半部平均长度、整齐度指数、伸长率和断裂比强度在SRWC((60±5)%)和SRWC((45±5)%)干旱胁迫6 d后复水均高于对照,CCRI 60纤维上半部平均长度、整齐度指数、伸长率和断裂比强度在SRWC((45±5)%)干旱胁迫3 d和SRWC((60±5)%)干旱胁迫6 d后复水均高于对照,但未达到显著水平,CCRI 45和CCRI 60在SRWC((45±5)%)干旱胁迫9 d后复水纤维品质显著低于对照。在SRWC((45±5)%)干旱胁迫6 d后复水,CCRI 45根系干物质质量和皮棉产量的增加幅度大于CCRI 60,表明CCRI 45的抗旱性高于CCRI 60,且补偿能力较高。同时,棉花根系干物质质量增加量与棉花皮棉增加量存在显著的正相关关系。本研究结论将为棉花生产上适时、适度采取抗旱栽培调控措施及开展棉花节水高产栽培技术研究提供理论依据。

    河北省棉花生产碳足迹分析
    王占彪, 陈静, 张立峰, 陈阜, 孙红春, 刘连涛, 宋文, 李存东, 李亚兵
    棉花学报. 2016, 28(6):  594-601.  doi:10.11963/issn.1002-7807.201606009
    摘要 ( 283 )   HTML ( 4 )   PDF (1349KB) ( 391 )  
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    基于农业碳足迹理论及生命周期评价法,采用问卷调查方式,定量研究河北省棉花生产碳足迹,分析其构成因素,解析河北省棉花生产肥料和灌溉投入与产量的关系。研究结果表明:1)河北省棉花生产单位面积、单位产量、单位生物量、单位产值碳足迹(以CO2当量计)分别为3272.71 kg·hm-2, 1.04 kg·kg-1, 0.40 kg·kg-1和 0.34 kg·¥-1,低于前人研究结果中华北平原作物生产平均碳足迹和冬小麦碳足迹;2)化肥、灌溉、地膜为河北省棉花生产碳排放主要来源,分别占棉花生产碳足迹的34.53%、25.98%和18.44%;3)在调研的棉田中,25.63%的地块肥料投入过量,21.11%的地块灌溉投入过量,且产量较低,存在着较大的节能减排潜力。逐步扩大棉花种植面积,并发展棉花节肥、节水、免覆膜技术,必将成为未来河北省作物生产应对气候变化,发展低碳农业的重要举措。

    氧化-生物双降解地膜降解性能及其对棉花生长的影响
    袁海涛, 于谦林, 贾德新, 董灵艳, 张东楼, 贾立洪, 王丽红, 周经纶
    棉花学报. 2016, 28(6):  602-608.  doi:10.11963/issn.1002-7807.201606010
    摘要 ( 292 )   HTML ( 5 )   PDF (1305KB) ( 445 )  
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    针对棉花生产中使用普通农用塑料地膜导致棉田土壤污染的现状,进行了不同配方氧化-生物双降解地膜和普通地膜棉花栽培对比试验,探讨可降解地膜的降解性能及其对土壤水分、温度和棉花生长的影响。结果表明:氧化-生物双降解地膜比对照降解效果显著,降解1号降解率达74.5%,不同降解地膜的降解速率及强度不同,具有一定可控性。降解后残存地膜碎片化、变薄、变脆并紧贴地表,继续起到一定的增温、保墒作用。合理设定降解诱导期的降解地膜对土壤水分、温度和棉花生长的影响与普通地膜相当,未对棉花生长发育及产量水平产生显著影响。

    土壤有效磷含量对棉花幼苗干物质积累和碳氮代谢的影响
    王刚, 郑苍松, 李鹏程, 刘敬然, 刘爱忠, 孙淼, 赵新华, 余学科, 董合林
    棉花学报. 2016, 28(6):  609-618.  doi:10.11963/issn.201606011
    摘要 ( 297 )   HTML ( 1 )   PDF (1081KB) ( 341 )  
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    苗期为棉花对磷吸收最敏感时期,然而现有研究未能明确土壤有效磷含量对苗期棉花干物质积累和碳氮代谢的影响以及适宜的土壤有效磷含量。本研究以“中棉所79”为供试品种,采用盆栽试验,研究了不同土壤有效磷水平下,五叶期棉苗干物质质量、碳氮代谢、功能叶片叶绿素含量及磷的吸收和利用。结果表明,随着土壤有效磷含量的增加,棉苗干物质质量逐渐增加,根冠比逐渐降低;土壤有效磷含量在9.0 mg·kg-1时,棉苗干物质质量达到最大值,根冠比最小;过高的磷素营养对干物质质量的积累没有显著促进作用。叶片叶绿素含量随着土壤有效磷含量的增加呈现出先增加后减少的趋势,在土壤有效磷含量为7.2 mg·kg-1时达到最大值。各处理棉苗中的蔗糖、可溶性糖、淀粉和氨基酸总量先随着土壤有效磷含量的增加呈显著增加趋势,在9.0 mg·kg-1时达到最大值,随后开始下降但差异不显著。土壤有效磷含量的增加可以促进棉苗的磷吸收量和磷根效率比,抑制磷利用效率,但对磷转移效率没有显著影响。因此,低磷会降低棉花幼苗叶绿素含量、糖含量和氨基酸总量,导致棉花生长受到抑制,适宜棉花幼苗生长发育的土壤有效磷的临界含量为9.0 mg·kg-1

    农户过量施用化肥行为的影响因素分析——以新疆棉花种植户为例
    玛衣拉·吐尔逊, 甫祺娜依·尤力瓦斯, 阿斯亚·托乎提
    棉花学报. 2016, 28(6):  619-627.  doi:10.11963/issn.1002-7807.201606012
    摘要 ( 239 )   HTML ( 4 )   PDF (728KB) ( 369 )  
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    过度施用化肥带来的负外部性使棉区土壤面临着棉花增产和保护生态环境的双重挑战。本文在棉花生产的决策主体农户尺度上,利用对新疆重点植棉地区实地问卷调查所得数据,定量化研究了新疆棉农过度施用化肥程度,并通过经济计量模型分析了导致农户过量施用化肥的主要因素。研究结果表明,新疆棉花种植农户的化肥施用量(折纯量)平均达到610.20 kg·hm-2,过量施用率占到实际施用量的59.6%。导致农户过量施用化肥的主要因素是缺乏科学施肥培训和避免收入损失的盲目性。研究结果在农户行为学方面做了有益的科学探讨,并为科学引导农户合理施肥提供了科学依据。

    RRM2和ACO2-E6基因棉花冠层特征和光合特性与产量形成的关系
    刘小玲, 徐道青, 王维, 雒珺瑜, 陈敏, 阚画春, 刘华, 崔金杰, 唐雪明, 郑曙峰
    棉花学报. 2016, 28(6):  628-634.  doi:10.11963/issn.1002-7807.201606013
    摘要 ( 235 )   HTML ( 2 )   PDF (1230KB) ( 276 )  
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    为探明转基因棉花产量形成关键期的生理机制,2014―2015年以转RRM2基因棉花及其亲本中棉所12(CK1)、转ACO2-E6基因棉花及其亲本中棉所24(CK2)为材料,研究冠层特征、光合特性等与转基因棉花产量形成的关系,分析比较转基因棉花与亲本的生长发育、产量及其构成的差异。结果表明:转RRM2基因棉花的铃重、籽棉产量、皮棉产量、纤维上半部平均长度和断裂比强度均高于或显著高于中棉所12。转ACO2-E6基因棉花的衣分、籽棉产量、皮棉产量、纤维上半部平均长度和断裂比强度均高于或显著高于中棉所24。转基因棉花的籽棉产量与盛铃期的叶面积指数、光系统Ⅱ光化学量子产量、光系统Ⅱ最大光化学效率和可溶性总糖含量等分别呈显著的线性相关。转基因棉花的叶面积指数和可溶性总糖含量于产量形成关键期均高于或显著高于各自对照,且表现出较优的冠层结构以及较合理的源库比。

    研究简报
    2016年第28卷总目次
    杂志社
    棉花学报. 2016, 28(6):  635-639. 
    摘要 ( 104 )   HTML ( 1 )   PDF (1356KB) ( 282 )  
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