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本期目录
2017年 第29卷 第3期 刊出日期:2017-05-15
  
    研究与进展
    棉花Oligo-FISH技术建立及其初步应用
    刘玉玲,刘震,李兆国,王玉红,周忠丽,蔡小彦,王星星,王小艳,张树林,赵海燕,张振梅,王坤波,刘方,彭仁海
    棉花学报. 2017, 29(3):  213-221.  doi:10.11963/1002-7807.lylprh.20170427
    摘要 ( 302 )   HTML ( 3 )   PDF (1304KB) ( 464 )  
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    目的荧光原位杂交技术可以实现DNA序列直观准确的染色体定位,是基因组深入研究的重要技术之一。染色体特异探针的获得是该技术应用的关键。本研究旨在建立棉花寡核苷酸荧光原位杂交技术。方法利用已经公布棉花基因组序列数据,采用生物信息学方法获得染色体特异的寡核苷酸库,随后用乳化聚合酶链式反应方法标记成荧光探针,在棉花有丝分裂中期染色体上进行原位杂交。结果建立了一套棉花寡核苷酸荧光原位杂交技术体系。结论该体系可用于棉花单染色体识别鉴定。

    陆地棉KFB基因家族全基因组鉴定与表达分析
    陈鹏云, 张景霞, 陈煜, 刘国栋, 张传云, 王芙蓉, 刘志, 张军
    棉花学报. 2017, 29(3):  222-232.  doi:10.11963/1002-7807.cpyzj.20170322
    摘要 ( 875 )   HTML ( 5 )   PDF (5512KB) ( 547 )  
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    目的 KFB(Kelch containing F-box protein)是普遍存在于各种生物体中含有F-box结构域的一类家族蛋白,参与众多生物过程。本研究旨在开展陆地棉KFB家族基因鉴定和表达分析。方法 利用生物信息学方法从陆地棉(TM-1)基因组中鉴定KFB家族成员,与已知的拟南芥、水稻、大豆等KFB蛋白序列构建系统进化树;进一步针对第Ⅱ亚族进行基因结构、染色体定位和表达分析。结果 从陆地棉基因组共鉴定出150个KFB家族成员,进化分析表明这些基因可分为7个亚族。陆地棉KFB第Ⅱ亚族24个基因分布在14条染色体上,有9对直系同源基因;该亚族基因结构简单,半数基因只有1个外显子;qRT-PCR结果表明,该亚族基因具有较为广泛的组织表达模式,但在不同组织的表达存在差异。结论 这些结果显示陆地棉KFB第Ⅱ亚族基因在进化过程中出现了功能分化。

    中棉所70分离群体农艺性状相关QTL定位
    邓晓英, 龚举武, 石玉真, 李俊文, 刘爱英, 巩万奎, 陈婷婷, 商海红, 葛群, 王艳玲, 蒋梦婷, 杨玉娥, 吴玉香, 袁有禄
    棉花学报. 2017, 29(3):  233-240.  doi:10.11963/1002-7807.dxyyyl.20170405
    摘要 ( 387 )   HTML ( 3 )   PDF (2317KB) ( 320 )  
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    目的 定位棉花产量相关性状的数量性状基因座(Quantitative trait locus,QTL)。方法 以中棉所70的F2分离群体为遗传作图群体,利用从14 820对简单序列重复(Simple sequence repeat, SSR)引物中筛选出的267对两亲本间的多态性引物检测F2群体250个单株的标记基因型,利用Joinmap 4.0进行连锁分析,并通过WinQTLCart 2.5复合区间作图法对F2:3群体的株高、单株结铃数和单株果枝数性状进行QTL定位。结果 在F2群体中共获得342个SSR标记位点,并构建了包括312个标记、35个连锁群,总长1 929.9 cM的遗传连锁图谱(标记间平均距离为9.2 cM,覆盖棉花基因组的43.4%)。经QTL定位,共检测到19个QTL,其中涉及株高的7个、单株果枝数4个、单株结铃数8个,这些QTL分布在8条染色体上,解释0.25%~11.28%的表型变异。结论 这些与农艺性状相关的QTL有助于棉花产量分子标记辅助选择。

    陆地棉抗旱性与SSR分子标记的关联分析
    桑晓慧,赵云雷,王红梅,陈伟,龚海燕,赵佩,崔艳利
    棉花学报. 2017, 29(3):  241-252.  doi:10.11963/1002-7807.sxhwhm.20170407
    摘要 ( 334 )   HTML ( 6 )   PDF (1199KB) ( 422 )  
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    目的 了解陆地棉抗旱性和寻找与陆地棉抗旱性相关的分子标记,挖掘与抗旱性状相关的优异等位变异。方法 以191份陆地棉栽培种组成的自然群体为材料,在萌发期采用质量分数为15%的PEG6000竖直滤纸法对191份材料进行胁迫处理,测定其发芽率。根据隶属函数值对萌发期抗旱性划分抗旱级别。利用关联分析的方法以74对SSR引物对该自然群体进行基因组变异扫描。在利用Structure 2.3.4分析该自然群体的遗传结构的基础上,使用Tassel 2.0的GLM模型将基因型数据与萌发期抗旱性状进行关联分析,寻找与抗旱性状相关的分子标记。结果 筛选出强抗旱材料46份,中等抗旱材料59份,干旱敏感材料86份;群体结构分析将191份材料划分为2个亚群,分别包含123份和68份材料;通过关联分析获得与陆地棉萌发期抗旱性显著相关的分子标记15个,各位点对表型变异解释率为2.2%~7.49%。结论 本研究筛选出强抗旱材料46份,获得与萌发期抗旱性相关的分子标记15个,可供棉花抗旱标记辅助选择育种利用。

    大丽轮枝菌侵染陆地棉早期的转录组分析
    张志东,段兴鹏,周玉梅,李建福,韩松,高正银,赵佳薇,左开井
    棉花学报. 2017, 29(3):  253-260.  doi:10.11963/1002-7807.zzdzkj.20170508
    摘要 ( 429 )   HTML ( 8 )   PDF (2021KB) ( 422 )  
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    目的 旨在深入挖掘大丽轮枝菌致病相关基因。方法 运用转录组测序技术比较分析了强致病力大丽轮枝菌Vd991在侵染陆地棉品种Coker 312早期阶段的基因表达情况。结果 对Vd991侵染前后的转录组数据进行差异表达分析,共筛选到979个差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs),其中376个上调,603个下调。通过基因注释和功能分类发现,这些DEGs涉及细胞增殖与生长、产孢、碳水化合物结合、蛋白激酶活性调节、裂解酶活性、水解酶活性等功能。对上调DEGs进行基因本体(Gene ontology,GO)功能富集分析,发现共有277个GO词条达到显著富集水平(P<0.05),涉及生长速率正向调控、核苷酸合成、解旋酶活性等功能;京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)通路分析表明,上调DEGs参与53个代谢通路,包括嘧啶代谢、嘌呤代谢等。结论在早期侵染过程中,大丽轮枝菌细胞增殖相关基因表现活跃。上述分析为进一步揭示大丽轮枝菌的致病机理提供了有价值的参考。

    海岛棉纤维品质与其种子短绒多寡的相关性分析
    马麒,宿俊吉,李吉莲,宁新柱,刘萍,陈红,林海,邓福军
    棉花学报. 2017, 29(3):  261-267.  doi:10.11963/1002-7807.mqdfj.20170301
    摘要 ( 316 )   HTML ( 7 )   PDF (2979KB) ( 423 )  
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    目的 为探讨海岛棉纤维品质与其种子短绒多寡之间的相关关系,提高海岛棉品质育种效率。方法 以218份海岛棉种质资源为供试材料,通过2年纤维品质指标的检测及短绒多寡的调查与分级,分析短绒各分级间纤维品质指标的差异性及纤维品质与短绒多寡的相关性。结果 方差分析表明,各级间除马克隆值差异不大外,其他纤维品质指标随着短绒的增加而增高,且差异呈极显著或显著(P<0.05或P<0.01)水平。Spearman相关系数表明,纤维上半部平均长度、断裂比强度、长度整齐度指数和断裂伸长率分别与短绒级别间呈极显著(P<0.01)正相关,马克隆值与级别间呈显著(P<0.05)负相关。结论 海岛棉纤维品质与其种子短绒多寡间有统计学意义的正相关性,短绒多寡可作为海岛棉纤维品质优劣的参照之一。

    低温锻炼对冷胁迫下棉苗叶片细胞超微结构的影响
    郝辉芳,范月仙,李生泉
    棉花学报. 2017, 29(3):  268-273.  doi:10.11963/1002-7807.hhfhhf.20170316
    摘要 ( 764 )   HTML ( 2 )   PDF (8425KB) ( 92 )  
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    目的 棉花苗期易受低温伤害,适宜的低温锻炼可以提高棉苗耐冷性。通过观察晋棉49、科能0518棉苗真叶细胞超微结构,分析12 ℃低温锻炼对4 ℃冷胁迫适应性的影响。方法 将上述2个品种脱绒后的棉种浸泡适当时间,于28 ℃/12 h光照条件下培养至长出至少2片真叶后,均分为2组:一组作为对照(未低温锻炼),另一组于12 ℃/12 h光照条件下低温锻炼5 d,然后2组均于4 ℃/12 h光照条件下冷胁迫 5 d,在电镜下观察、比较、分析其真叶细胞超微结构的变化。结果 经过12 ℃锻炼5 d后在4 ℃冷胁迫过程中,相比未经锻炼处理,晋棉49叶绿体结构更完整,且积累淀粉粒,细胞之中出现高电子吸收物质;科能0518叶绿体结构也更完整,积累更多的淀粉粒,核膜完整,线粒体聚集排列、结构完整,内质网呈管状和泡状,细胞内同样出现大量高电子吸收物质。结论 经过12 ℃低温锻炼,棉苗可以通过维持叶绿体的完整性,积累淀粉粒,在细胞质中积累高电子吸收物质来适应4 ℃冷胁迫。

    黄河流域棉区纤维品质区域分布特征与生态区划研究
    唐淑荣,王延琴,付小琼,韦京艳,杨伟华,魏守军,周治国
    棉花学报. 2017, 29(3):  274-282.  doi:10.11963/1002-7807.tsrzzg.20170320
    摘要 ( 322 )   HTML ( 5 )   PDF (1421KB) ( 375 )  
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    目的 旨在研究黄河流域试验环境与参试品种品质性状互作模式。方法 选用2005―2014年国家棉花品种区域试验黄河流域棉区中熟常规组19个试验点,作为试验环境;运用GGE模型绘制双标图,结合纤维品质性状选择对适宜的生态区划分进行探讨,并基于GGE双标图对纺纱均匀性指数与其他指标的相关性进行研究。结果 (1)纤维的纺纱均匀性指数与纤维的上半部平均长度、断裂比强度和长度整齐度指数呈极显著正相关,与断裂伸长率、反射率表现为正相关但不显著,与马克隆值显示为负相关但不显著。(2)黄河流域棉区纤维品质性状在19个生态试点的表现可划分为3个特征明显的纤维品质生态区。第Ⅰ生态区包括江苏泗阳、响水,安徽灵璧,河南新乡和商丘,其纤维上半部平均长度、断裂比强度和纺纱均匀性指数都显著高于其余生态区,长度整齐度指数显著高于第Ⅲ生态区,且纤维上半部平均长度、断裂比强度和马克隆值协调较好,都达到了国家棉花品种审定的Ⅱ型标准,为“优质纤维生态区”。第Ⅱ生态区包括陕西大荔,河南西华,山东宁津,河北石家庄和故城,其马克隆值较高,纤维上半部平均长度和断裂比强度表现一般,纺纱均匀性指数表现最差,为“普通纤维生态区”。第Ⅲ生态区包括陕西杨凌,山西运城,河南安阳,河北邯郸、沧州,天津宁河,山东惠民、金乡和临清,其马克隆值最低,其余性状表现中等,为“低马克隆值生态区”。结论 本研究明确了黄河流域棉区棉花纤维品质生态区的划分,可为黄河流域广适性棉花品种的选育、生态区划分和理想试验环境选择等提供依据。

    不同磷效率棉花根系形态和磷酸酶活性对供磷强度的响应
    张敏,盛建东,白灯莎·买买提艾力,冯固
    棉花学报. 2017, 29(3):  283-291.  doi:10.11963/1002-7807.zmfg.20170329
    摘要 ( 266 )   HTML ( 1 )   PDF (1568KB) ( 332 )  
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    目的 研究不同磷效率棉花品种的根系形态和磷酸酶活性对不同供磷强度的响应。方法 以前期筛选获得的磷高效品种新陆早19号和磷低效品种新陆早13号为材料,通过营养液培养比较不同供磷强度下各品种生物量、磷含量、根系形态和磷酸酶活性的变化。结果 供磷强度达到50 μmol·L-1后,棉花生物量和根系长度不再随供磷强度增加而增加。棉花根表分泌磷酸酶活性随供磷强度增加而急剧下降,营养液实际pH下根系分泌的酸性磷酸酶活性与植株磷浓度显著负相关。根系形态对供磷强度的响应不敏感,仅在不供磷与供磷条件下存在显著差异。2个品种在磷效率方面的差异主要表现在磷的利用效率上,在供磷强度为0~250 μmol·L-1条件下,新陆早19号的磷利用效率显著高于新陆早13号。结论 棉花根系形态特征参数和根系分泌质子与有机酸的数量对供磷强度的响应不敏感。不同磷利用效率品种的发现对于今后棉花节磷增效的生物学潜力与调控途径的研究提供了十分有效的实验材料。

    不同专化型棉蚜对寄主的选择及其机制初探
    王丽,张帅,雒珺瑜,王春义,吕丽敏,张利娟,朱香镇,李春花,崔金杰
    棉花学报. 2017, 29(3):  292-300.  doi:10.11963/1002-7807.wlcjj.20170330
    摘要 ( 275 )   HTML ( 2 )   PDF (1806KB) ( 311 )  
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    目的 研究棉花型棉蚜和黄瓜型棉蚜依靠味觉的寄主选择行为及其机制。方法 采用培养皿选择法探究2种专化型棉蚜的寄主选择行为;采用气相色谱-飞行时间质谱联用仪(GC-TOFMS)对棉花、黄瓜及西葫芦苗期叶片的次生化合物组分进行测定,并筛选其差异次生化合物。结果 行为选择结果显示:棉花型棉蚜和黄瓜型棉蚜显著性地选择其原生寄主棉花和黄瓜,2种专化型棉蚜对西葫芦的选择无显著差异。次生化合物测定结果显示:棉花、黄瓜及西葫芦苗期叶片中次生化合物种类及含量存在较大差异。其中,棉花叶片中的琥珀酸和腐胺的相对含量分别为0.8006和0.1960,黄瓜叶片中对应的含量分别为0.2409和0.4401。结论 棉蚜对寄主的选择经历了初始的嗅觉选择,完成了味觉的识别,能够反映出寄主次生化合物对棉蚜寄主选择的影响,推测次生化合物种类及含量的差异可能影响不同专化型棉蚜的寄主选择。

    专题与述评
    棉酚合成及棉花腺体形成相关基因的研究进展
    钱玉源,刘祎,张海娜,崔淑芳,金卫平,王广恩,李俊兰
    棉花学报. 2017, 29(3):  301-306.  doi:10.11963/1002-7807.qyyljl.20170307
    摘要 ( 288 )   HTML ( 6 )   PDF (1185KB) ( 502 )  
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    棉酚是限制棉籽开发利用的重要因子。培育低酚棉,特别是采用基因工程方法创制低酚棉是解决棉籽开发利用难题的关键。棉酚合成以及棉酚储存场所棉花腺体形成相关基因的研究,是基因工程创制低酚棉的基础。综述了国内外对于棉酚合成途径、棉花腺体形成相关基因的研究进展以及利用基因工程手段创制低酚棉的相关实例,以期为相关研究者提供参考。