2014年, 第26卷, 第5期　刊出日期：2014-09-15

  

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研究与进展
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  棉花盐胁迫下叶片miRNAs的鉴定与分析

  许菲菲, 彭振, 龚文芳, 何守朴, 庞保印, 杜雄明

  棉花学报. 2014, 26(5): 377-386.

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  microRNAs（miRNAs）是一类21～24个核酸长度的非编码小分子RNA（sRNA，small RNA），通过介导目标mRNA的切割或者抑制翻译来调节植物基因的表达。本文利用200 mmol·L^-1 NaCl分别处理3叶期耐盐品系早熟长绒7号和盐敏感品系南丹巴地大花4 h，构建了4个小RNA文库并测序。以雷蒙德氏棉（Gossypium raimondii L.）D5基因组和本实验室陆地棉（Gossypium hirsutum L.）盐胁迫转录组测序拼接得到的序列作为参考，共发现360个miRNA，包括308个保守的miRNA 和52个可信度高的新miRNA。2个品系共出现94个差异表达的miRNA，表达模式可分为2大类，筛选出20个候选miRNA。 KEGG（Kyoto encyclopedia of genes and genomes）分析表明，耐盐品系显著富集的信号通路是抗原加工过程，而盐敏感品系显著富集的是生物碱合成途径。
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  陆地棉农艺性状与SSR标记的关联分析

  梁冰, 范术丽, 宋美珍, 庞朝友, 魏恒玲, 喻树迅

  棉花学报. 2014, 26(5): 387-395.

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  利用关联分析方法以160对SSR引物对68份陆地棉品种2个播期组成的自然群体进行基因型检测，在利用STRUCTURE 2.3.4软件分析群体结构的基础上，采用TASSEL 4.0软件的GLM程序和MLM程序对17个农艺性状进行关联分析。结果显示，STRUCTURE群体结构分析将68份供试材料划分为3个亚群，基于Nei's遗传距离的聚类分析也将68份供试材料划分为3个亚群，与群体结构划分结果基本一致。6个SSR位点均能通过GLM和MLM程序检测到，且在2个播期下稳定出现，其中，CER0098-400与全生育期显著关联，DPL0375-250和HAU2414-147与果枝始节显著关联，DPL0504-135、HAU0883-120和NAU1298-524与衣分显著关联。本研究结果为棉花分子标记辅助选择提供了依据。
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  棉花纤维强度主效QTLs分子标记辅助选择及聚合效应研究

  王天抗, 石玉真, 商海红, 刘爱英, 李俊文, 龚举武, 王涛, 巩万奎, 陈婷婷, 黎波涛, 袁有禄

  棉花学报. 2014, 26(5): 396-403.

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  利用2个纤维品质优异材料0-153和新陆早24与2个大面积推广品种鲁棉研28和冀棉516为亲本，配制了（冀棉516×0-153）×（冀棉516×新陆早24）（Pop1）、（鲁棉研28×0-153）×（鲁棉研28×新陆早24）（Pop2）组合的双交F1群体，对3个纤维强度主效QTLs连锁的4个SSR标记进行辅助选择，并对不同QTLs的聚合效应进行了研究。结果表明，4个标记的选择都表现出显著的遗传效应，在2个群体中纯合显性基因/显性基因单株平均纤维比强度在31.21～32.62 cN·tex^-1，杂合基因型单株平均纤维比强度在30.77～32.50 cN·tex^-1，单个标记的选择效应在0.80～1.51 cN·tex^-1；QTL-1×QTL-3和QTL-2×QTL-3组合在2个群体中同时聚合该2个QTLs时单株平均纤维比强度达到33.40～34.08 cN·tex^-1，与2个QTLs均无单株相比选择效应在2.73～3.56 cN·tex^-1，与只含有其中1个QTL单株相比选择效应在1.12～3.02 cN·tex^-1。此外，聚合效应分析表明，QTL-1与QTL-2可能是同一个QTL，QTL-2与QTL-3之间存在明显的上位效应。本研究进一步明确了开展纤维强度的分子标记辅助聚合育种是可行的。
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  棉花类固醇5α-还原酶基因单核苷酸位点的变异效应

  郭宝生, 师恭曜, 王凯辉, 刘素恩, 赵存鹏, 耿军义, 华金平

  棉花学报. 2014, 26(5): 404-410.

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  为了明确棉花种质资源中类固醇5α-还原酶（Steroid 5 alpha-reductase, DET2）基因单核苷酸多态性，了解核苷酸位点变异对其编码蛋白配体结合域的影响并开发功能分子标记，本研究采用同源基因特异扩增、测序的方法，筛查不同棉花材料的DET2基因编码区突变，分析DET2基因编码蛋白质的三级结构及配体结合位点及其与纤维品质和育性的相关性。结果表明，包含陆地棉、海岛棉、雷蒙德氏棉在内的13份棉属材料DET2基因序列一致性为98.7%，编码区25个碱基易突变位点中有8个位点涉及编码氨基酸变化；该基因编码的蛋白二级、三级结构基本相似，但是配体结合位点差异较大；编码蛋白配体结合域共有8种类型，与品种间SNP组合类型完全相符。DET2基因与棉花纤维品质形成相关，但与育性无关。
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  雷蒙德氏棉Argonaute基因家族的生物信息学预测与分析

  刘国元, 吴嫚, 于霁雯, 裴文锋, 喻树迅

  棉花学报. 2014, 26(5): 411-419.

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  Argonaute(AGO)蛋白是参与小RNA调控通路的重要元件，在生命体的生长发育过程中发挥着重要作用。本研究利用AGO蛋白的保守域在雷蒙德氏棉基因组中进行同源比对，鉴定出15个成员，并对其进行进化关系、染色体定位、基因结构、保守域、时空表达模式等分析。结果表明：该家族成员基因长度从3335到9086 bp不等， 其中11个基因被定位到7条染色体上；该家族成员可分为3个亚族，包含5个小组，各亚族内、小组间成员也存在很高的保守性；发现每个基因都有不同的时空表达模式，且各小组内成员之间存在协同和互补2种表达模式，找到在花器官特异表达的基因1个，胚珠中特异表达的基因3个。本文首次对棉花中AGO基因家族进行了鉴定和生物信息学分析，为进一步研究AGO基因家族在棉花中的功能奠定了基础。
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  陆地棉SSR标记遗传多样性及其与农艺性状的关联分析

  郭志军, 赵云雷, 陈伟, 李运海, 王红梅, 龚海燕, 桑晓慧

  棉花学报. 2014, 26(5): 420-430.

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  分析陆地棉栽培种遗传多样性，通过关联分析寻找与棉花农艺性状相关联的分子标记，为分子标记辅助选择育种和提高棉花育种效率奠定基础。本文采用74个Simple sequence repeat(SSR)标记对172份陆地棉栽培种的基因组变异进行扫描，使用NTSYS-pc 2.20进行聚类，分析该群体遗传多样性；利用Structure 2.3.4软件分析群体结构，在此基础上结合田间表型数据，采用Tassel 2.1的一般线性模型（General linear model，GLM）进行关联分析，定位与农艺性状相关的QTLs。74个标记共检测到148 个多态性位点，涉及246个等位变异，变异范围2～7个，平均等位变异数为3.32；引物的多态性信息含量（PIC）为0.0281～0.3733，平均值为0.2370；遗传相似系数变异在0.2816～1，平均值为0.5369，平均遗传相似系数为0.5369，表明我国陆地棉遗传基础狭窄，尽管国外及西北内陆棉区部分材料具有较丰富的遗传变异。聚类分析将该群体划分为12个亚群，不同棉区的材料交叉分布，且聚类结果基本与系谱吻合。群体结构分析却将172份供试材料划分为 3个亚群；通过关联分析，发现30个位点与铃重、衣分、黄萎病抗性显著相关（P＜0.05），各位点对表型变异贡献率为2.24%～5.27%。
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  除草剂草甘膦对棉田土壤酶活性的影响

  姜伟丽, 马小艳, 彭军, 马亚杰, 马艳

  棉花学报. 2014, 26(5): 431-437.

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  为了明确草甘膦对棉田土壤酶活性的影响，于2013年进行室内模拟试验，分别研究了草甘膦不同处理对河南安阳和安徽安庆棉田土壤中过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶活性的影响。结果表明，草甘膦按照50～5000 mg·kg^-1处理对2个采样点土壤中的过氧化氢酶均有抑制作用，并且浓度越高，抑制作用越强；50、250、500 mg·kg^-1处理对这2个棉田土壤脲酶的影响表现为先抑制后激活，而5000 mg·kg^-1处理对安庆棉田土壤脲酶表现为先抑制后激活，对安阳棉田则表现抑制作用；500 mg·kg^-1处理对安阳棉田土壤磷酸酶表现为抑制作用，对安庆棉田则表现激活效应，而5000 mg·kg^-1处理对这2个棉田磷酸酶均表现出激活效应。统计分析表明，50、250 mg·kg^-1处理对这2个棉田土壤过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶活性无显著影响，500 mg·kg^-1处理对土壤酶活性有显著的影响，但随着培养时间延长逐渐恢复到对照水平，5000 mg·kg^-1处理对土壤酶活性的影响达到极显著水平。
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  陆地棉果胶甲酯酶GhPME6的克隆及功能分析

  王琳, 商海红, 李俊文, 王少干, 刘爱英, 石玉真, 龚举武, 巩万奎, 陈婷婷, 袁有禄

  棉花学报. 2014, 26(5): 438-444.

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  结合陆地棉SSH-cDNA文库的测序结果，与棉花EST数据库进行序列比对和分析，获得1条在棉纤维次生壁加厚期特异表达的EST序列，该序列编码果胶甲酯酶(PME)。利用RACE技术获得其全长cDNA序列，命名为GhPME6。基因结构分析表明，GhPME6包含1个长度为1560 bp的开放阅读框、2个外显子和1个内含子，编码含有519个氨基酸的蛋白。其氨基酸序列具有PMEI和Pectinesterase两个保守结构域。通过对不同棉属基因组中的PME6基因进行比对分析，发现PME6在进化过程中具有高度保守性。qRT-PCR分析显示，GhPME6在纤维发育次生壁加厚期大量表达，推测该基因可能对棉纤维比强度有重要影响。构建GhPME6基因的大肠杆菌表达体系，获得与预期大小一致的目的蛋白，为深入研究GhPME6对棉纤维比强度的影响奠定了基础。
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  棉花黄萎病菌拮抗细菌TUBP1的分离鉴定及其防病作用

  曾红, 杨生强

  棉花学报. 2014, 26(5): 445-451.

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  为研制和开发新疆棉花黄萎病优良生防菌剂，采用琼脂平板扩散法，通过初筛和复筛，分离得到一株对棉花黄萎病菌（Verticillium dahliae）具有较强抑菌活性的拮抗菌株TUBP1。通过对形态观察、生理生化实验、16S rDNA和gyrB的基因序列分析，确定该菌株为Bacillus axarquiensis；利用生长速率法和牛津杯法分别测定了发酵液对棉花黄萎病菌抑菌活性，对棉花黄萎病菌菌丝生长抑制率为78.62%±3.48%，抑菌圈直径为21.00±3.86 mm。温室盆栽试验中，TUBP1最大生防效果为43.67%，小区试验中，TUBP1最大生防效果为43.07%。
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  花铃期干旱对不同部位棉铃对位叶糖代谢及铃重的影响

  杨长琴, 刘瑞显, 杨富强, 张国伟, 徐立华, 周治国

  棉花学报. 2014, 26(5): 452-458.

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  以美棉33B为材料，于棉花中部果枝开花时进行干旱处理（土壤相对含水量由(75±5)％自然减少直至吐絮），研究花铃期干旱对棉铃对位叶糖代谢及铃重的影响。结果表明，花铃期干旱处理，棉铃对位叶净光合速率降低，且中部降幅＞上部＞下部；棉铃对位叶可溶性糖含量下部和上部果枝增加而中部降低，蔗糖含量增加而淀粉降低，表明干旱促进叶片光合产物向蔗糖分配；棉铃对位叶蔗糖磷酸合酶、蔗糖合酶活性降低、酸性转化酶活性先降低后增加,且对中部和上部的影响大于下部，表明蔗糖合成受抑制，而其降解先抑制后促进，降低可供外运的蔗糖水平。干旱条件下铃重降低，中部降幅＞上部＞下部。因此，棉铃对位叶蔗糖合成减少和外运受抑制是花铃期干旱条件下铃重降低的蔗糖代谢基础。
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  整枝方式与种植密度对蒜套棉产量和品质的效应

  谢志华, 李维江, 苏敏, 缪蕾, 程丽娟, 董合忠

  棉花学报. 2014, 26(5): 459-465.

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  以棉花抗虫杂交种鲁棉研15号（F₁）为材料，在鲁西南3个不同的地点，研究了整枝方式（去叶枝、留叶枝）与种植密度（2.7、3.3、3.9、4.5万株·hm^-2）对棉花产量和纤维品质的影响。结果表明，整枝方式和种植密度对棉花纤维品质的影响不显著，但对棉花产量有显著的互作效应，3.3万株·hm^-2×留叶枝、2.7万株·hm^-2×留叶枝和3.3万株·hm^-2×去叶枝的组合比传统栽培（2.7万株·hm^-2×去叶枝）分别增产20.4%、9.2%和10%，也显著高于其他处理组合；生物产量分别提高了13.7%、27.8%和11.6%，而经济系数只降低了5.3%、11.5%和4.5%。在维持较高经济系数和铃重的基础上增加生物产量和铃数是该3个处理组合显著增产的原因，适当提高密度并配合简化整枝是实现蒜套棉高产高效的重要技术途径。
研究简报
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  镉胁迫对棉花幼苗生长效应及不同器官镉积累的影响

  刘连涛, 陈静, 孙红春, 张永江, 李存东

  棉花学报. 2014, 26(5): 466-470.

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  以转基因抗虫棉品种农大棉9号（ND9）和国欣棉3号（GX3）为材料，设4个镉（Cd）处理（0 μmol·L^-1、25 μmol·L^-1、50 μmol·L^-1、100 μmol·L^-1）。结果表明：随Cd处理浓度升高，棉苗干物质质量、根系总根长、总表面积和总体积呈下降趋势；根冠比和根系直径呈升高趋势。Cd在根、茎、叶中的积累量表现为（叶片+叶柄）> 根系 > 茎。当Cd处理浓度为 50 μmol·L^-1时的转移率（TF）达到最大，为对照的2.2倍；处理浓度为100 μmol·L^-1时，TF则呈下降趋势。表明Cd胁迫增加棉苗体内Cd积累量，根系生长受到抑制，阻碍地上部植株发育，最终对棉苗产生毒害作用。