2016年, 第28卷, 第2期　刊出日期：2016-03-15

  

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研究与进展
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  半野生棉与亚洲棉对草甘膦抗性评价及比较分析

  王园园, 刘方, 周忠丽, 蔡小彦, 王玉红, 黎绍惠, 王春英, 张香娣, 王星星, 王坤波

  棉花学报. 2016, 28(2): 95-103. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201602001

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  采用叶片棉球定位鉴定法，初步鉴定并评价了半野生棉和亚洲棉对草甘膦的自然抗性，结果表明：参试材料抗性水平从高抗至高感分6级，极端抗性水平相差33.3倍（0.2%对0.006%）。其中，半野生棉对草甘膦的自然抗性分级丰富，抗性水平分布自高抗至高感；但大部分半野生棉不耐草甘膦，近86%（346份）的材料抗性水平处于低耐级别以下。而亚洲棉抗性水平都处于高抗至低耐的4个级别，抗性多样性较差，但整体抗性水平较高，70.3%（71份）表现为耐或以上级别。从半野生棉和亚洲棉中分别筛选到2份和5份高抗材料，半野生棉中有1份高感材料，亚洲棉中无对草甘膦敏感材料。本研究报道的极端材料为棉花草甘膦抗性遗传机制研究、新品种的培育、内源抗性基因的挖掘和感抗机理研究，奠定了良好的材料基础。
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  3个陆地棉球蛋白基因启动子的克隆与功能初步分析

  魏琦超, 张锐, 孙国清, 孟志刚, 周焘, 赵雷霖, 郭三堆

  棉花学报. 2016, 28(2): 104-114. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201602002

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  为克隆陆地棉来源的种子特异性启动子，根据雷蒙德氏棉测序结果，设计针对GhαGLOA、GhβGLOA和GhβGLOB基因编码区上游约1.5 kb序列的引物，分别以陆地棉总DNA为模板克隆了3条序列。构建了含有编码区上游序列驱动GUS的表达载体，经农杆菌介导转化野生型拟南芥。转基因拟南芥种子的GUS活性荧光检测结果表明，所克隆序列具有启动子功能，其中GhαGLOA启动子的转录活性极显著高于其他2个启动子。在转基因拟南芥成体植株的多个器官中，仅可检出痕量的GUS活性，认为所克隆启动子为种子特异性启动子。
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  利用主基因+多基因混合遗传分析解析陆地棉铃重与铃壳率杂种优势的遗传基础

  狄佳春, 陈旭升, 赵亮, 章元明

  棉花学报. 2016, 28(2): 115-121. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201602003

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  为明确棉花杂种F₁铃重超亲优势的遗传基础，利用数量性状主基因+多基因混合遗传P₁、P₂、F₁和F₂群体联合分析方法，分析了铃重有超亲优势的3个组合L178×L029 (Ⅰ)、L178×L057 (Ⅱ)与L029×GP72 (Ⅲ)的铃重与铃壳率。结果表明：3个组合F₁铃重的超亲优势和铃壳率的负向中亲优势表现稳定。组合Ⅰ和Ⅱ F₂群体的铃重与铃壳率呈极显著负相关。铃重和铃壳率均呈2对主基因+多基因遗传，但主基因作用方式在组合间有所不同。铃重超亲优势主要来自多基因显性效应，而组合Ⅲ的主基因显性×显性互作对铃重的超亲优势也有很大作用。组合Ⅰ和Ⅲ铃壳率的负向中亲优势主要来自于主基因显性效应，组合Ⅱ铃壳率的负向优势主要来自于多基因显性效应。因此，改良铃重和铃壳率时可通过轮回选择或修饰回交聚集增效基因来实现。
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  棉花耐盐相关基因GhVP的表达及功能分析

  赵小洁, 穆敏, 陆许可, 阴祖军, 王德龙, 王俊娟, 樊伟丽, 王帅, 叶武威

  棉花学报. 2016, 28(2): 122-128. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201602004

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  为了研究GhVP基因在棉花中的表达特性和功能，克隆了棉花GhVP基因，构建pBI121-GhVP∷GFP荧光表达载体，采用基因枪技术转化洋葱内表皮细胞，结果显示GhVP基因编码蛋白定位于细胞质膜上。将构建的pBI121-GhVP∷GFP荧光表达载体转化棉花花粉，花粉荧光明显增强，说明该基因可以在棉花中表达，为GhVP基因可以在棉花中表达提供了依据，为培育棉花耐盐新材料奠定了基础。
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  棕色棉茎尖基因枪遗传转化

  侯云鹏, 冯鸿杰, 程文瀚, 张新宇, 孙杰, 刘永昌

  棉花学报. 2016, 28(2): 129-137. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201602005

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  为了建立高效的棉花茎尖遗传转化体系，以棕色棉品种新彩棉5号为材料，采用茎尖培养和基因枪遗传转化方法，通过对凝固剂种类、活性炭含量、卡那霉素浓度、渗透处理时间、轰击压力、轰击距离等因素的优化，建立了棕色棉新彩棉5号茎尖基因枪遗传转化技术体系。结果表明，不同凝固剂种类、活性炭含量、卡那霉素浓度、渗透处理时间、轰击压力和轰击距离对棕色棉茎尖转化率有明显影响。最佳的遗传转化体系为：前渗处理4 h，轰击压力7.586 MPa（1100 psi），轰击距离9 cm，轰击后恢复培养4 d，然后在MSB+8 g·L^－1琼脂+125 mg·L^－1卡那霉素筛选培养基中筛选25 d。获得抗性芽后，在添加1 g·L^－1活性炭的生根培养基中诱导抗性芽生根，并获得抗性再生植株。通过PCR和qPCR检测，5200个茎尖共获得16株阳性转基因植株，转化率为0.31%。该技术体系的建立为棕色棉的遗传转化奠定了基础，为彩色棉育种提供了新的材料。
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  雷蒙德氏棉PIF-like转座元件鉴定与特征分析

  徐珍珍, 彭珍, 刘静, 沈新莲, 杜建厂

  棉花学报. 2016, 28(2): 138-143. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201602006

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  PIF-like转座元件在植物基因组中含量丰富，是植物DNA转座子的重要组成部分。利用基因组学和生物信息学的研究手段，系统研究了雷蒙德氏棉全基因组水平PIF-like转座元件的数量、染色体分布、结构特征、表达模式及相邻基因的种类和功能等，共鉴定了440条包含转座酶且插入位置明确的PIF-like转座元件。这些元件几乎均匀地分布在13条染色体上，上下游2 kb内共有171个相邻编码蛋白的基因，其中132个基因注释到了GO数据库中，且这些基因的功能分布广泛；部分PIF-like转座元件表达，且具有组织特异性。这些遗传信息为深入研究棉花PIF-like转座元件介导的基因和基因组的进化规律以及棉花基因的功能奠定基础。
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  不同棉花品种种子活力对低温和人工老化胁迫的反应差异

  闫强, 曾雅青, 王乐然, 孟亚利

  棉花学报. 2016, 28(2): 144-151. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201602007

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  为探讨棉花种子活力的品种差异及不同种子活力测定方法对棉子活力结果的影响，以17个棉花主栽品种(系)为材料，用简化的标准发芽、低温发芽和人工老化发芽3种方法测定棉花种子活力，并分析种子物理性状与种子活力的相关性。结果表明：3种活力测定方法下不同品种间种子活力均存在较大差异，各活力指标表现趋势也不一致，低温条件主要抑制种子幼苗的生长势，老化条件则主要抑制种子的发芽率。简化的标准发芽的活力指数与2种逆境发芽下的活力指数间的相关性较低。对3种测定方法的种子活力指标进行聚类分析，筛选出中棉所102、新陆中42、湘杂7号、XG39K5、屯杂6号及皖杂9号等高活力品种。低温和人工老化发芽条件显著降低了种子活力与种子各物理性状间的相关性。种子密度和健子率在不同发芽条件下均与种子活力关系最密切，可作为判断棉花种子活力大小的物理指标。
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  棉花不同品种钾吸收效率差异的根系形态学和生理学机理

  王晓茹, 董合林, 李永旗, 李鹏程, 刘敬然, 刘爱忠, 孙淼, 赵新华, 李亚兵, 张思平

  棉花学报. 2016, 28(2): 152-159. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201602008

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  用6个棉花品种作为试验材料，通过水培试验比较其对钾的吸收能力，研究其根系形态学、生理学特征和K⁺吸收动力学参数。结果表明，低钾胁迫下，钾高效品种中棉所64的根干物质质量、根体积、根活跃吸收面积、根活跃比表面积最大，根系活力最强；钾高效品种中棉所35的根干物质质量较大、根长而细，根总吸收面积最大，根总比表面积都最大，根系活力也较强，且K⁺最大吸收速率I_max最大，最小临界浓度C_min较小，耐低钾能力强。而钾低效品种中棉所50和中植棉2号的根系形态学等指标都较差，根系活力较弱，且I_max 也较小。该研究不仅有助于阐明棉花耐低钾胁迫的机理，而且能评价不同品种对低钾的适应能力。
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  棉花短季直播栽培模式对产量构成及纤维品质的影响

  阳会兵, 马一学, 陈金湘, 刘爱玉, 代英男

  棉花学报. 2016, 28(2): 160-169. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201602009

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  为探索棉花短季直播高产栽培技术模式，2014年在湖南农业大学浏阳试验基地，采用“311”最优回归设计方案研究了播期、密度和施氮量对早熟品种JX0010的产量构成及纤维品质的影响。对不同处理的棉铃时空分布、棉花产量及纤维品质的分析结果表明：不同处理棉铃时间分布上以秋桃比例最大，空间分布上纵向分布以中下部成铃数所占比例大，横向分布以内围铃为主。根据结果，建立了3个栽培因子施氮量(x1)、密度(x2)、播种期(x3)与子棉产量的多项式回归方程：y=213.522+3.9331x1+6.414x₂－21.4619x₃－5.7541x₁²－4.321x₂²－7.5348x₃²－11.982x₁x₂－0.1645x₁x₃+3.5747x₂x₃ 。分析回归方程得出，单因子效应表现为播种期＞密度＞施氮量，交互作用表现为施氮量与密度的互作效应＞密度与播种期的互作效应＞施氮量与播种期的互作效应，根据回归方程得到子棉高产的最佳组合为施氮量202.35 kg·hm^－2、密度6.20万株·hm^－2、播种期5月19日，产量为5510.25 kg·hm^－2。棉花纤维品质性状受影响的顺序为马克隆值＞断裂伸长率＞断裂比强度＞上半部平均长度＞长度整齐度指数。
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  重病田和无病田棉花根组织中细菌群落结构的差异

  刘政, 李燕, 孙艳, 张学坤, 陈兵, 王琦

  棉花学报. 2016, 28(2): 170-178. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201602010

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  为了研究黄萎病菌侵染条件下内生细菌群落结构多样性变化，以不同时期健康棉株和感染黄萎病菌（Verticillium dahliae）的棉株根部组织为材料，提取样品总DNA，扩增内生细菌16S rDNA的V3可变区，将扩增产物进行变性梯度凝胶电泳分析，并对21个优势条带进行切胶回收、克隆测序，构建系统发育树。结果表明：不同时期发病棉株和健康棉株样品可以聚成2大类，一是苗期和蕾期的根部样品，二是初花期和结铃期的根部样品；感染黄萎病棉株内生细菌种类多样性下降；BLAST比对结果发现21个克隆序列与GenBank数据库中已知16S rDNA基因序列同源性很高（99%～100%），绝大多数属于变形菌门（Proteobacteria），占总克隆序列的80.95%，其他不可培养细菌占19.05%。说明黄萎病菌的侵染能明显影响内生细菌群落结构多样性。
  
研究简报
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  雷蒙德氏棉一段单拷贝序列的FISH分析

  崔兴雷, 徐俊民, 刘玉玲, 刘方, 高巧丽, 彭仁海, 王春英, 周忠丽, 王星星, 蔡小彦, 王玉红, 王坤波

  棉花学报. 2016, 28(2): 179-183. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201602011

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  雷蒙德氏棉基因组草图的完成为棉花的基础研究奠定基础，然而该基因组草图仍需要后续的补充和完善。利用雷蒙德氏棉基因组草图信息，分别在6条较长染色体的端部选取了4 kb的序列。通过生物信息学分析这些序列在基因组中的拷贝情况，发现2号染色体一端的序列Chr2D属于单拷贝序列，且其内部没有重复序列。随后以该段序列为探针，对雷蒙德氏棉有丝分裂中期染色体进行荧光原位杂交，结果显示在1号染色体和4号染色体的一端有明显的杂交信号，信号大小远远大于4 kb序列所能产生信号的大小，而信号的强度则比正常的杂交信号暗弱。试验结果说明该4 kb序列Chr2D可能在1号染色体和4号染色体的1个端部有较高的拷贝数，而信号强度的暗弱则说明该序列在染色体上的分布方式可能为散漫分布。杂交信号在1号染色体和4号染色体上的相似性说明，这2对染色体可能有一定的亲缘关系。该结果将对雷蒙德氏棉基因组草图的补充完善有帮助。
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  调亏灌溉与合理密植对旱区棉花生长发育及产量与品质的影响

  刘素华, 彭延, 彭小峰, 罗振, 董合忠

  棉花学报. 2016, 28(2): 184-188. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201602012

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  为明确合理密植条件下调亏灌溉的节水增产效果，在新疆干旱区大田研究了灌溉量（饱和灌溉、正常灌溉、调亏灌溉）和种植密度（12万、18万、24 万株·hm^－2）对棉花生长发育和产量品质的影响。结果表明，灌溉量和种植密度对棉花生物产量、经济系数、经济产量有显著的互作效应，但对纤维品质没有影响。调亏灌溉显著抑制营养生长，但提高了收获指数；调亏灌溉下适当提高密度，显著提高了生物产量和单位面积铃数。调亏灌溉下高密度处理组合在用水量减少20%的情况下，棉花产量与正常灌溉下中、高密度以及饱和灌溉下低密度等高产组合的产量相当。调亏灌溉配合合理密植是旱区棉花节水增产的有效栽培途径之一。