2017年, 第29卷, 第2期　刊出日期：2017-03-15

  

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研究与进展
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  陆地棉早熟性状多世代联合遗传分析

  赵树琪,庞朝友,魏恒玲,王寒涛,李黎贝,宿俊吉,范术丽,喻树迅

  棉花学报. 2017, 29(2): 119-127. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201702001

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  【目的】旨在探讨连续世代陆地棉早熟性状遗传规律。【方法】以陆地棉中751213和鲁棉研28为亲本,通过对P₁,P₂,F₁,F₂和F_2:3 5个世代联合分析,研究株高、果枝始节、始节高度、花铃期、播种至开花和全生育期等早熟性状的遗传模型。【结果】株高和果枝始节的最佳模型为1对加性-显性主基因+加性-显性-上位性多基因混合模型（D）;播种至开花时间最佳模型为1对完全显性主基因+加性-显性多基因模型（D-3）;全生育期最佳模型为2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因模型（E）;花铃期和始节高度最佳模型均为1对负向完全显性主基因+加性-显性多基因模型（D-4）。【结论】上述对陆地棉早熟性状的混合遗传模型分析结果,有助于阐明陆地棉早熟性状遗传规律。

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  Bt抗虫棉新品系毒蛋白表达差异分析

  谷淇深,李志坤,王省芬,张艳,吴立强,柯会锋,张桂寅,马峙英

  棉花学报. 2017, 29(2): 128-137. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201702002

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  【目的】本研究旨在探讨部分抗虫棉不抗虫的原因。【方法】通过室内生物测定、卡那霉素、Bt-Cry1Ab/Ac试纸条、PCR分析、Southern blot检测和Bt蛋白含量检测等方法分析了23个抗虫棉新品系的抗虫性。【结果】生测结果表明供试品系间幼虫死亡率差异显著。卡那霉素、Bt-Cry1Ab/Ac试纸条、PCR分析和Southern blot检测结果表明,Bt基因在供试材料中整合并稳定遗传且为单拷贝。RT-PCR结果表明,各试验品系Bt基因相对表达量差异较大,花期叶片Bt基因的相对表达量最高;Bt蛋白检测结果发现抗虫棉Bt蛋白表达量在生育前期大于后期,营养器官中的大于生殖器官,不同年份Bt蛋白含量差异显著。幼虫死亡率与Bt基因相对表达量的相关系数仅为0.1745,与Bt蛋白的相关系数为0.7130,表明Bt蛋白含量越高,抗虫性越好;各组织器官的Bt蛋白与Bt基因的相对表达量相关系数为-0.3659~0.2542,二者表达趋势不一致,表明遗传背景对抗虫棉Bt蛋白的表达具有一定影响。且Bt基因可能在转录后受到调控导致Bt蛋白含量发生变化,从而影响了抗虫棉的抗虫性。【结论】这些结果有望为抗虫棉育种提供参考。

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  陆地棉NAC转录因子基因GhNAC6的克隆、表达和耐盐性分析

  杨勇,田新权,刘会利,宋洁,张慧,龙璐,高巍

  棉花学报. 2017, 29(2): 138-146. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201702003

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  【目的】NAC(NAM-ATAF-CUC)家族是植物细胞内特有的1类转录因子家族,参与植物的抗逆过程。为了研究棉花抗逆的分子机制,本研究从陆地棉TM-1中克隆到1个NAC转录因子基因并研究了其功能。【方法】根据其序列同源性和进化分析结果,将该基因命名为GhNAC6,本文对GhNAC6进行了生物信息学和表达分析,并利用病毒诱导基因沉默技术在棉花中沉默GhNAC6的表达。【结果】GhNAC6全长为1629 bp,包含2个内含子,其中编码区为900 bp,编码1个相对分子质量为33.9×10³、等电点为6.18的蛋白。GhNAC6启动子区段包含多个与诱导表达和组织特异表达相关的顺式作用元件。转录组数据分析结果表明,GhNAC6在棉花发育的不同时期具有时空表达差异性;实时荧光定量核酸扩增检测结果显示GhNAC6还受到植物激素水杨酸、乙烯利、茉莉酸甲酯和逆境胁迫低温、高温、高盐、伤口的诱导。干涉GhNAC6基因发现,降低GhNAC6基因的表达能增强棉花对盐胁迫的耐受性。【结论】研究结果表明GhNAC6可能参与了棉花发育、逆境响应和激素信号传导的过程。

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  棉花幼苗对低温胁迫的响应及抗冷机制初步研究

  王俊娟,王帅,陆许可,阴祖军,王德龙,樊伟莉,穆敏,郭丽雪,叶武威,喻树迅

  棉花学报. 2017, 29(2): 147-156. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201702004

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  【目的】探讨棉花不同组织对低温胁迫的响应,初步探讨研究抗冷的生理生化和分子机制。【方法】测定了4个抗冷性差异显著的材料在低温处理后的生物量、抗氧化酶活力和可溶性蛋白含量,同时分析了抗冷相关基因在豫2067根、茎、叶的表达情况。【结果】4 ℃低温处理24 h对冷敏感材料生长抑制最大,对根系生长的抑制大于地上部分;细胞膜透性测定结果表明,受低温胁迫后4个材料根系细胞膜能保持相对稳定的结构,而叶片细胞膜对低温胁迫敏感,抗冷材料叶片细胞膜稳定性大于冷敏感材料,低温胁迫后叶片细胞膜透性与棉花的抗冷性呈负相关,可以作为棉花抗冷性的鉴定指标;棉花在受到低温胁迫24 h后,抗冷材料根中SOD的活力基本不变,冷敏感材料根中SOD的活力却极显著下降,2个材料的根系中POD、CAT的活力均下降,但抗冷材料豫2067下降的幅度小于冷敏感材料,可溶性蛋白含量在抗冷材料叶茎中基本不变,在冷敏材料的叶片和茎中均下降。低温胁迫后5个与抗冷相关的基因在豫2067叶片中上调表达的多于下调表达的,上调表达的基因分别是脂肪酸脱氢酶基因、胁迫诱导蛋白基因、假定R2R3-MYB转录因子基因、bHLH1转录因子基因;在根中下调表达的多于上调表达的,下调的基因分别为bHLH1转录因子基因、胁迫诱导蛋白基因、伸展蛋白基因2,这与根系的生长受抑制的结果是一致的。【结论】推测这些抗冷相关基因在叶片中的上调表达与叶片生长受低温抑制程度低有一定的关系。

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  新疆机采模式下棉花株行距配置对冠层结构指标及产量的影响

  李建峰,王聪,梁福斌,陈厚川,田景山,康鹏,张旺锋

  棉花学报. 2017, 29(2): 157-165. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201702005

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  【目的】为了研究不同株行距配置对机采棉花冠层结构指标及产量的影响。【方法】在田间条件下,选用棉花杂交种鲁棉研24号和常规品种新陆早60号为供试材料,设置适宜机采的1膜3行等行距（76 cm+76 cm+76 cm）低密度、1膜6行宽窄行（66 cm+10 cm）高密度及1膜3行等行距（76 cm+76 cm+76 cm）双株高密度3种配置方式进行试验。【结果】等行距低密度下,棉花生育前期生长旺盛,叶面积指数与光吸收率迅速增加至最高值;生育后期,叶面积指数及光吸收率下降幅度分别为10.4%~13.6%、3.7%~4.2%,低于其他两种处理,且干物质积累量较高。等行距低密度下杂交棉产量最高。【结论】等行距低密度下杂交棉实现高产的生理基础主要是：生育前期叶面积指数及光吸收率增长迅速,干物质积累较快;生育后期叶面积指数及光吸收率下降缓慢,能维持较高水平,光合生产能力较高,干物质积累量最大。

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  陆地棉基因GhWRKY40-1的克隆及表达分析

  司爱君,田琴,陈红,余渝

  棉花学报. 2017, 29(2): 166-176. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201702006

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  【目的】WRKY转录因子通过激活下游一系列抗逆应答基因的表达而提高植株的综合抗性。本研究旨在研究WRKY转录因子在陆地棉中的功能。【方法】通过基因芯片筛选鉴定出1个逆境诱导的陆地棉WRKY转录因子基因,由于此基因编码蛋白含有1个典型的WRKY结构域,且与拟南芥AtWRKY40具有较高相似性,故命名为GhWRKY40-1。采用电子克隆及反转录-聚合酶链反应技术获得GhWRKY40-1基因cDNA全长,并对其进行序列分析及结构与功能预测。【结果】GhWRKY40-1的开放阅读框为981 bp,编码326个氨基酸,预测蛋白相对分子质量为35.78×10³,等电点为8.39。GhWRKY40-1在拟南芥原生质体中瞬时表达定位于细胞核,且具有转录激活活性。RT-PCR结果表明,GhWRKY40-1受甘露醇诱导上调表达。【结论】推测GhWYKY40-1可能参与干旱胁迫应答反应,并且在植物逆境胁迫中发挥重要作用。上述分析为进一步从分子水平上验证其抗逆生物学功能以及揭示棉花非生物胁迫抗逆机制奠定了基础。

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  气候变化对河北省棉花物候期的影响

  王占彪,陈静,毛树春,韩迎春,张立峰,陈阜,李存东,李亚兵

  棉花学报. 2017, 29(2): 177-185. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201702007

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  【目的】研究河北省棉花物候期对气候变化的响应。【方法】利用气象数据和棉花物候期数据,分析了1981—2010年河北省棉花各生育阶段气候变化特征、物候期变化趋势、各生育阶段长短变化趋势以及各生育阶段长短与该生育阶段气象因子的相关性。【结果】1）棉花各生育阶段平均温度和≥0 ℃积温整体呈升高趋势;2）棉花播种期、出苗期、现蕾期、开花期、吐絮期呈提前趋势,而收获期呈延后趋势。开花之前各生育阶段缩短,开花之后各生育阶段延长,整个生长期延长;3）吐絮之前各个生育阶段的平均温度、≥0 ℃积温与该生育阶段长短呈负相关,吐絮到收获及全生育期的天数与该时期平均温度、≥0 ℃积温呈正相关。【结论】研究结果有助于理解气候变化对棉花生长发育的影响,并据此提出棉花生产应对气候变化的适应技术与策略。

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  棉花产量因主茎不同叶位叶绿素含量变化对播期和密度的响应

  王雷山,Khan Aziz,黄颖,宋兴虎,Souliyanonh Biangkham,袁源,杨国正

  棉花学报. 2017, 29(2): 186-194. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201702008

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  叶绿素含量是田间诊断氮素营养供应状况指标之一,与氮代谢密切相关。【目的】为探讨播期和密度对迟直播棉花主茎不同叶位氮代谢与产量的影响。【方法】采用裂区试验设计,以播期（月-日）（S1,05-30;S2,06-14）为主区,密度（株·m^-2）为副区（D1,7.5;D2,9.0;D3,10.5）,在大田试验条件下研究了不同生育时期棉花主茎不同叶位叶绿素含量的动态变化。【结果】1）棉花叶绿素a、b、（a+b）含量盛花期>初花期>现蕾期,且随叶位由上而下先升高（倒3~5叶最高）后降低,随密度增加而降低,播期间（现蕾期、初花期、盛花期）S2显著高于S1（现蕾期叶绿素b无显著差异）,播期、密度均不改变这些指标在叶位间的变化趋势,播期与密度交互作用存在差异（应作相应的统计分析）;2）棉花叶绿素a/b现蕾期>初花期（盛花期）,不同叶位间现蕾期随叶位由上而下先升高（倒3~4叶最高）后降低,但初花期和盛花期变化平缓,播期、密度不影响叶位间的变化趋势;3）通过逐步回归分析法,得到单叶叶绿素含量（叶绿素（a+b）、叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a/b）能够显著代表整株平均水平的叶位,即为棉花叶绿素含量典型叶,现蕾期为倒5叶,初花期为倒4叶,而盛花期随叶绿素指标不同而异。【结论】S1D2产量最高,叶绿素含量、a/b值比较合理。

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  棉花非叶器官的叶绿素荧光异质性研究

  高喜凤,韩吉梅,雷长英,朱小洁,占东霞,张旺锋,杨玲香,张亚黎

  棉花学报. 2017, 29(2): 195-203. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201702009

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  【目的】棉花叶片和非叶器官的结构和功能具有异质性,本文针对这一问题通过叶绿素荧光成像技术来研究叶片和非叶器官的光合异质性。【方法】本试验以陆地棉品种新陆早45号为材料,测定了叶绿素含量和叶绿素荧光参数等,以此探讨棉花叶片和非叶器官的光合特性和异质性。【结果】试验结果表明,棉花叶片及非叶器官均存在光合功能的异质性。通过比较不同器官的异质性表明,与叶片相比,非叶器官光合功能的变异程度较大;且不同参数的异质性随光照强度而变化。无论叶片还是非叶器官,与光化学过程相关的参数均随光照强度增加异质性变大,而与非光化学过程相关的参数均表现出随光照强度增加异质性变小的特点。【结论】在研究过程中,如使用普通光纤式叶绿素荧光仪来测定样品（叶片等）的光合性能时,需要对样品的不同部位进行多次测定,才能更好地反映所测定组织的光合性能。而如需要较精确的光化学猝灭或者非光化学猝灭相关的参数时,无论叶片还是非叶器官均需要加大测定的重复数来进行分析,以达到更为准确的目的。

研究简报
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  我国主栽棉花品种的棉籽油资源评价与分析

  王美霞,马磊,徐双娇,魏守军,杨伟华,王延琴,周大云,杜双奎

  棉花学报. 2017, 29(2): 204-212. https://doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201702010

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  【目的】探讨不同地区、不同棉花品种棉籽油脂肪酸含量与组成的差异。【方法】以收集于我国棉花主产区的82份棉花品种的棉籽为试验材料,采用索氏法提取种子中粗脂肪,并利用气相色谱法分析脂肪酸组成和含量,最后通过聚类分析等分析脂肪酸组成与棉花品种和产地之间的内在联系。【结果】棉籽仁脂肪总含量在188.4~302.8 mg·g^-1,平均为249.52 mg·g^-1。棉籽仁中主要脂肪酸为亚油酸（104.88~180.68 mg·g^-1）、棕榈酸（41.53~69.77 mg·g^-1）、油酸（28.29~48.86 mg·g^-1）和硬脂酸（3.56~6.8 mg·g^-1）;各品种脂肪酸含量具有差异。聚类分析表明,棉籽脂肪酸总含量和脂肪酸组成与产地具有相关性。【结论】本研究筛选得到棉籽脂肪酸总含量以及油酸、亚油酸、亚麻酸高的材料,明确了82份种质资源的棉籽油分特征、特性和利用价值。