2016年, 第28卷, 第4期　刊出日期：2016-07-15

  

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研究与进展
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  黄河流域棉区秸秆还田下机采棉的氮肥用量和利用率研究

  夏冰, 任晓明, 杜明伟, 徐东永, 尹晓芳, 田晓莉, 李召虎

  棉花学报. 2016, 28(4): 315-323. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201604001

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  提高种植密度、优化缩节胺(1, 1-dimethyl-piperidinium chloride, DPC)化控技术是黄河流域棉区机采棉田的基本管理措施，秸秆还田则是实现农作物化肥零增长的技术途径之一。于2013―2014年在河北省河间市秸秆还田地块，研究了密度、DPC化控和氮(Nitrogen, N)肥用量对棉花产量及其构成因素、干物质和N的积累与分配以及N肥利用率的影响，其中2013年蕾期和花铃期降水量大，2014年比较干旱。研究结果表明，与低密度(6.75×10⁴株·hm^－2)相比，高密度处理(11.25×10⁴株·hm^－2)在干旱年份的籽棉产量和N肥偏生产力分别显著提高8.1%和7.4%，N回收率也显著增加25.5百分点，达到41.6%。与清水对照相比，DPC化控的籽棉产量、N肥偏生产力和农学效率在多雨年份分别显著提高39.2%、43.3%和212.8%，N回收率略增加但差异不显著。提高密度促进了干物质积累，但降低了多雨年份的收获指数；DPC化控的生物量较低，但在多雨和干旱年份均可提高收获指数。N肥用量对棉花产量的影响不显著，但表现出低N处理 (105 kg·hm^－2)的产量高于中N处理(210 kg·hm^－2)和高N处理(315 kg·hm^－2)的趋势。低N处理2年的N肥偏生产力分别为24.5 kg·kg－1和54.4 kg·kg^－1，回收率分别为45.2%和41.0%，显著高于中N处理和高N处理。综上所述，增密和DPC化控相结合，有利于机采棉田干物质的积累及向产量器官的分配，有利于维持产量的稳定性；在秸秆还田条件下，棉田的适宜施N量可降至105 kg·hm^－2。
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  非生物胁迫对棉花次生代谢及棉蚜种群消长的影响

  马惠, 王琦, 赵鸣, 王红艳, 纪祥龙, 董合忠

  棉花学报. 2016, 28(4): 324-330. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201604002

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  盐碱、干旱等非生物胁迫影响棉花的次生代谢，而次生代谢可能影响棉株上的害虫发生。为明确非生物胁迫与次生代谢及棉蚜种群消长三者间的关系，以不同浓度氯化钠（NaCl）和聚乙醇（PEG）溶液分别处理棉苗，测定了棉叶组织内棉酚和可溶性糖含量的变化，并观察了棉蚜在被处理棉苗上的生长发育及繁殖情况。结果发现，100和200 mmol·L^－1 NaCl 处理棉苗的棉酚含量分别比不含NaCl的对照提高20%和53.5%，可溶性糖含量分别提高15.7%和46%。盐胁迫显著延长棉蚜的发育历期并降低繁殖率，100和200 mmol·L^－1 NaCl 处理的棉蚜若蚜期分别比对照延长6.4%和9.9%，单雌产蚜量分别减少22.6%和52.3%。干旱胁迫也影响棉花叶片棉酚和可溶性糖含量，质量分数2.5%和5% 的PEG处理棉株的棉酚含量分别比对照提高39.7%和61.5%，可溶性糖含量分别提高14.2%和47.1%，生长在PEG 处理棉株上的棉蚜的若蚜期分别延长7.4%和16.5%，单雌产蚜量分别减少26.8%和55.8%。叶片内棉酚和可溶性糖含量均与棉蚜若蚜期呈显著正相关，与棉蚜的产蚜量呈显著负相关。由此推断，盐碱、干旱等非生物胁迫增强了棉苗的次生代谢，导致棉酚和可溶性糖等次生代谢产物大量积累，抑制了棉蚜种群的消长。
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  种植密度和缩节胺调控对麦后直播棉产量和冠层特征的影响

  杨长琴, 张国伟, 刘瑞显, 张雷, 周关印

  棉花学报. 2016, 28(4): 331-338. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201604003

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  2013―2014年以早熟棉(中棉所50)为材料，采用裂区设计，在江苏省南京市研究了种植密度（7.50万、9.75万和12.00万株·hm^－2）和缩节胺（DPC）调控（0，52.5 和105.0 g·hm^－2）对麦后直播棉产量和冠层特征的影响。结果表明：皮棉产量在不同种植密度下以12.00万株·hm^－2处理最低，在不同DPC用量水平下以0 g·hm^－2处理最低；种植密度与DPC调控存在互作效应，以种植密度9.75万株·hm^－2、DPC用量 52.5～105 g·hm^－2处理产量较高，且产量构成中以铃数对产量的直接效应最大。对冠层特征影响表明，下部果枝夹角和长度随种植密度增加而降低，而中、上部果枝的夹角和长度、叶面积指数均以种植密度9.75万株·hm^－2处理较高；不同部位果枝夹角和长度、叶面积指数均随DPC用量增加而降低，而透光率则相反。相关分析表明，下部果枝夹角大、中部果枝较长及上部果枝夹角小且叶面积指数和透光率较高，有利于提高产量和霜前花率。综上，该棉区麦后直播棉种植密度9.75万株·hm^－2、DPC 用量52.5～105 g·hm^－2(蕾期、开花期和打顶后用量比例为1∶2∶4)，有利于改善棉花冠层特征，实现早熟高产。
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  起垄覆膜与土壤脱盐剂对江苏沿海中重度盐碱地棉花成苗和产量的影响

  崔必波, 韩勇, 王伟义, 吉荣龙, 孙扣忠, 李亚芳, 耿安红, 费月跃, 王军, 彭亚民, 陈德华

  棉花学报. 2016, 28(4): 339-344. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201604004

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  以中棉所79为材料，于2012和2013年在江苏大丰稻麦原种场盐碱地设计高垄覆膜、高垄不覆膜、土壤脱盐剂+覆膜、土壤脱盐剂+高垄覆膜、土壤脱盐剂+高垄不覆膜和平作覆膜6个处理对棉花出苗、产量及与抗盐相关的生理指标影响。结果表明：与平作覆膜相比（CK），高垄覆膜+土壤脱盐剂能显著提高籽棉产量和促进出苗，产量比对照提高32.00%～113.78%；土表20 cm土壤盐分降低最多，下降42.07%，出苗率提高148.8%。同时高垄覆膜+土壤脱盐剂处理能有效地减少棉苗叶片丙二醛和脯氨酸的积累，降低叶片超氧化物歧化酶（SOD）活力。因此，高垄覆膜与土壤脱盐剂的应用，由于能有效降低中重度盐碱地的盐分，从而有利于棉花发芽出苗，降低盐分逆境对棉苗的胁迫效应，最终促进产量提高。
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  脱叶剂对棉花叶片叶绿素荧光动力学参数的影响

  高丽丽, 李淦, 康正华, 李健伟, 王蜜蜂, 马云珍, 张巨松

  棉花学报. 2016, 28(4): 345-352. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201604005

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  利用叶绿素荧光动力学测定技术，对脱叶剂的不同喷施时间条件下棉花叶片光能吸收、传递、转换特性及棉花产量进行了研究。结果表明喷施脱叶剂降低了棉花叶片的光合功能，降低了最大光化学效率（Maximum photochemical efficiency, Fv/Fm）及PSⅡ反应中心开放部分的比例，使初始荧光（Minimal fluorescence, F_o）上升、光合电子传递速率(Electron transport rate, ETR)和PSⅡ总的光化学量子产量(Photosynthetic quantum yield, Yield)降低，提高了非光化学猝灭系数(Non-radiant energy, NPQ)，说明脱叶剂胁迫下棉花叶片发生了光抑制，PSⅡ复合体受到损伤伴随着光合电子传递受阻。吐絮率10%时喷施脱叶剂使棉花铃重、衣分、皮棉产量显著低于对照。吐絮率50%时喷施脱吐隆300 g·hm^－2 + 40%乙烯利1200 mL·hm^－2，第25天棉花脱叶率为90.1%，吐絮率为99.87%，对棉花铃重、衣分及皮棉产量影响最小且更有利于促进叶片脱落和棉铃成熟。
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  不同灌水处理对机采棉干物质和氮素运移及产量的影响

  李淦, 高丽丽, 康正华, 李健伟, 王蜜蜂, 马云珍, 张巨松

  棉花学报. 2016, 28(4): 352-360. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201604006

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  在北疆自然条件下，研究不同灌水处理对机采棉干物质、氮素运移及产量的影响，以期为机采棉水氮高效利用和高产栽培提供理论基础。以机采棉品种新陆早57号为供试材料，滴灌定额为4500 m³·hm^－2，设置3个不同的灌水次数分别为10次（D10）、8次（D8）、6次（D6）。结果表明：在滴灌定额为4500 m³·hm^－2的条件下，D8处理的株型结构更为合理，干物质及氮素积累量适宜，各器官干物质及氮素分配比例较为合理，可提高机采棉的铃重及单株铃数，充分发挥其个体优势，皮棉产量较高。因此，在D8处理的灌水分配方式下，结合相应的灌水制度，有利于实现棉花高产。
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  不同冠层结构对棉田小气候及蕾铃脱落和产量的影响

  任锋潇, 孙红春, 张永江, 白志英, 刘连涛, 张颖, 陈静, 李存东

  棉花学报. 2016, 28(4): 361-368. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201604007

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  为探讨黄河流域不同冠层结构下棉花产量及田间微环境差异，对去叶枝（T1）、去叶枝高矮相间（T2）、留叶枝（T3）、留叶枝高矮相间（T4）4个群体结构下棉花的产量和微环境进行研究。结果表明：冀棉958和农大棉601的留叶枝群体在各时期的底部透光率均显著降低，而T4群体底部透光率显著高于T3群体；各时期CO₂浓度与温度、湿度均成显著偏相关关系，花铃期高矮相间群体下层的CO₂浓度平均比空气中提高8.69%～11.63%，而中层CO₂浓度降低1.66%～4.24%。T4群体冠层内的温度显著降低，棉花群体下层的湿度和CO₂浓度显著提高；去叶枝群体脱落率较低，籽棉产量显著高于留叶枝群体；高矮相间群体籽棉产量高于常规群体；冀棉958和农大棉601的T4群体籽棉产量比T3群体分别提高15.79%和10.81%。因此，留叶枝群体采用高矮相间冠层明显改善棉田中下层微环境，降低脱落率，提高铃数，有利于形成产量。
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  壁蜂与蜜蜂对棉花胞质雄性不育系的传粉特性比较

  吴翠翠, 李朋波, 曹美莲, 刘惠民, 曹彩荣, 杨六六

  棉花学报. 2016, 28(4): 369-374. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201604008

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  为了筛选适用于棉花胞质雄性不育系授粉的蜂种，2013―2014年以蜜蜂为对照，在网室内进行壁蜂对棉花胞质雄性不育系授粉试验，观察壁蜂和蜜蜂在棉花花朵上的生物学特性，并进行田间性状的统计分析。结果表明：壁蜂的适应性较好，受天气影响较小，但温度超过35 ℃后访花活动明显减少；壁蜂在不育系和保持系上的单花停留时间极显著大于蜜蜂。壁蜂授粉与蜜蜂授粉，在单株结铃数、单铃籽粒数和衣分上差异极显著，单株果枝数、铃重差异显著。蜜蜂授粉较壁蜂授粉平均制种产量高，但壁蜂制种成本低。改进田间管理措施以及采用多次适时释放壁蜂的方式，壁蜂授粉将会在棉花胞质雄性不育系授粉中发挥更大作用。
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  小麦秸秆浸提液和腐解液对棉花种子发芽及幼苗生长的化感效应

  刘瑞显, 张国伟, 杨长琴, 张雷, 倪万潮

  棉花学报. 2016, 28(4): 375-383. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201604009

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  于2014年在江苏南京江苏省农业科学院人工气候室内进行水培试验，以中棉所50为材料，设置5个小麦秸秆浸提液和腐解液含量（质量分数1.0%，3.0%，5.0%，7.0%和10.0%），研究小麦秸秆浸提液和腐解液对棉花种子萌发和根系发育的影响，明确小麦秸秆对棉花生长的化感效应。结果表明：随秸秆浸提液和腐解液含量升高，浸提液和腐解液中氮、磷、钾和总酚酸含量持续升高；相同含量下，腐解液中氮和磷含量与浸提液差异不显著，而钾和总酚酸含量高于浸提液。≤7.0%的浸提液和≤5.0%的腐解液只延迟了棉花种子发芽时间，并未影响发芽率；高于此含量时，两者不仅延迟发芽时间，而且降低发芽率。浸提液和腐解液含量高达3.0%后显著抑制棉花主根伸长、缩短侧根发生区、减少侧根数量、降低根系总表面积和总体积，并随含量增加，抑制和降低作用显著增强。低含量的小麦秸秆浸提液与腐解液显著促进根系呼吸速率和根系活力，当浸提液与腐解液含量高于3.0%时，根呼吸速率与根活力显著降低，而 MDA含量却随含量提高而显著增加。小麦秸秆浸提液和腐解液中总酚酸和养分含量与其化感效应有关，高含量的浸提液和腐解液抑制棉花种子萌发、根系形态指标建成和根系呼吸，同等浓度下，小麦秸秆腐解液对棉花的化感效应强于浸提液。
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  中国棉花副产品作为生物质能源利用的潜力评估

  张蓓蓓, 耿维, 崔建宇, 慕康国, 马颖, 胡林

  棉花学报. 2016, 28(4): 384-391. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201604010

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  中国每年产生丰富的棉花副产品资源，包括棉秆和棉籽。棉秆和棉籽壳纤维素和木质素含量高，棉籽仁含油量高，是适宜的生物质能源原料。从1980年到2014年，棉花主产区向西北内陆的新疆扩展，而在黄河流域和长江流域的种植面积缩小，主要原因是植棉比较效益大幅下降。利用棉花副产品生产生物质能源，是既缓解中国能源压力又提高植棉效益的1个新途径。利用1980―2014年中国各省棉花种植数据，分析30多年来棉花种植的区域变化，估算棉花副产品的产量和作为生物质能源的发展潜力。2014年棉花副产品的理论产量为3244万t，其中棉秆2236万t，棉籽1008万t。利用棉秆和棉籽壳可以生产1084万t生物炭或1355万t生物油，棉籽仁经生物质能源转化后可生产152万t生物柴油。利用棉花副产品生产生物质能源产品（生物油和生物柴油），其能源潜力可达1000万t标准煤。在利用30%和50%的情况下，能源潜力分别达到300万t和500万t标准煤。棉花副产品的能源化利用及其产业化发展不仅能够一定程度上缓解中国能源供应压力，还能促进棉花产业的可持续发展和棉民增收。
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  与亚洲棉光籽突变体DPL972中光籽基因紧密连锁的SSR分子标记的开发与应用

  冯晓旭, 邹长松, 陆才瑞, 程海亮, 张友平, Mkulama A P Mtawa, 王巧连, 宋国立

  棉花学报. 2016, 28(4): 392-398. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201604011

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  对棉纤维相关性状基因的克隆及遗传分析可为阐明纤维形成机制奠定良好基础。以野生型材料DPL971及其光籽突变体DPL972为亲本构建F₂群体，其中光籽与毛籽性状分离比符合3∶1，表明突变体DPL972中的光籽基因为显性单基因（将其命名为GaFzl）。结合棉花基因组数据，合成1567对SSR(Simple sequence repeat)引物，覆盖了A组13条染色体，标记多态性分析和群体连锁分析发现在染色体A08上存在15对与光籽基因GaFzl连锁的标记，其中最近的标记为SSR82，遗传距离为6.6 cM。本实验完成了GaFzl基因的染色体初步定位，开发了15个与其连锁的SSR标记，为下一步图位克隆奠定了基础。
专题与述评
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  棉花单核苷酸多态性标记研究进展

  王振玉, 李威, 周晓箭, 裴小雨, 刘艳改, 周克海, 张文生, 孟清芹, 王海风, 葛勇, 李莹, 刘俊芳, 马雄风, 杨代刚

  棉花学报. 2016, 28(4): 399-406. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201604012

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  单核苷酸多态性标记已在农作物研究中得到广泛应用并取得重大进展。为了便利棉花SNP（Single nucleotide polymorphism）标记的研究和应用，介绍了利用基因芯片、简化基因组测序、重测序等在棉花中开发SNP标记的方法，综述了SNP标记在棉花遗传图谱构建、数量位点的定位和分子标记辅助育种、基因组测序以及系统进化等研究中的应用。并对异源四倍体棉花中SNP标记开发时，同源序列位点和部分同源序列位点上的SNP标记辨别问题进行了系统探讨，对其快捷的开发、检测方式和在数量基因定位中的应用前景进行了展望。
研究简报
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  棉花纤维中苯丙烷类结构单体的检测方法

  胡文冉, 范玲, 孙涛, 谢丽霞, 田晓莉

  棉花学报. 2016, 28(4): 407-412. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201604013

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  苯丙烷类化合物存在于棉花纤维中，并且与纤维品质的形成有关。为正确评价棉花纤维中存在的苯丙烷类结构单体，首先采用巯基乙酸法提取出棉花纤维中的苯丙烷类化合物，然后用衍生化后的还原裂解(DFRC, Derivatization followed by reductive cleavage)法结合气相色谱(GC, Gas chromatograph)对棉花纤维中的苯丙烷类单体进行测定。结果表明，利用该方法检测到棉花纤维苯丙烷类单体主要由愈创木基结构单体(G￣木质素)和紫丁香基结构单体(S￣木质素)组成。本研究为进一步揭示棉花纤维中苯丙烷类化合物的合成奠定了基础。
  
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  改进的TPS法：一种棉花叶片DNA快速提取方法

  张友昌, 冯常辉, 别墅, 王小娇, 易先达, 张成, 秦鸿德

  棉花学报. 2016, 28(4): 413-417. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201604014

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  分子标记辅助选择需要大批量的DNA样品，快速提取DNA的方法是提高选择效率的关键。研究比较多种植物DNA的提取方法，通过优化改进，建立了适于棉花叶片基因组微量快速提取的新方法。该方法增加缓冲液预处理及在TPS缓冲液中添加PVP40，采用PCR板批量取样、微型手电钻磨样，省去了蛋白抽提、DNA沉淀、洗涤、风干、溶解等步骤，免去氯仿和异戊醇的使用。本方法具有低成本、快速、高通量、操作简单等特点，而且能确保提取的棉花DNA的浓度和纯度达到要求，满足大批量样本SSR分子标记辅助育种工作的需要。
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  转新型抗草甘膦基因棉花的转化效率及相关分子特征分析

  马燕斌, 孙璇, 吴霞, 林朝阳, 刘程毅, 王霞, 张树伟, 王新胜, 张林水, 沈志成, 李燕娥

  棉花学报. 2016, 28(4): 418-424. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201604015

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  育抗草甘膦除草剂棉花品种对棉花生产具有重要意义。利用农杆菌介导法获得了大量抗除草剂草甘膦棉花的再生植株，对其进行阳性检测。通过确定PCR检测目标条带大小、蛋白杂交条带大小分子特征，对65个独立转化事件在DNA水平、蛋白水平进行分析和筛选。结果表明，经PCR检测再生植株DNA得到的阳性率平均值为81.5%，经过蛋白检测后阳性率确定为55.4%，该类阳性植株即为外源基因正常表达的转基因植株。在此基础上，结合田间抗性检测，对其中9个株系进行了不同世代的选择，经过综合鉴定筛选，发现2个抗性优良的转基因株系具有极高的利用价值，其余还需进一步筛选鉴定。