2017年, 第29卷, 第4期　刊出日期：2017-07-15

  

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研究与进展
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  转cry1Aa基因抗虫棉整合结构解析及转化体特异性检测方法的建立

  王叶, 谢家建, 黄春蒙, 彭于发

  棉花学报. 2017, 29(4): 307-315. https://doi.org/10.11963/1002-7807.wyxjj.20170628

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  cry1Aa基因是2011年本实验室在我国棉花商品种子中发现的1种未经批准的转基因成分，本研究旨在通过整合结构解析，建立特异性检测方法，对市售棉种进行初测，明确该外源基因在我国棉种中的存在情况。【方法】通过Genome walking、长链PCR分离获得了转cry1Aa基因棉花转化体（定名为NN6转化体，简称NN6）的外源基因整合结构，同时基于插入位点基因组及外源DNA连接区，建立了NN6转化体特异性的定性聚合酶链式反应（Polymerase chain reaction，PCR）方法和实时荧光定量PCR方法。【结果】NN6整合结构主要包括cry1Aa、aad和NptII基因，插入棉花基因组7号染色体37 169 450位，产生91 bp基因组缺失；所构建的定性PCR检测方法能特异、快速地对棉花单株和种子单粒中NN6转化体的纯／杂合状态进行鉴定，实时荧光定量PCR检测限为44拷贝，能满足国内外对转基因标识的需要；对含有cry1Aa基因的3个市售棉种进行检测，其纯合度分别为1.51%，5.21%和21.09%。【结论】本研究解析了NN6的整合结构，并建立特异性检测方法，为我国转基因棉花新品种选育及转基因安全管理提供技术手段。
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  绿色棉纤维发育过程中DNA表观遗传变化的甲基化敏感扩增多态性分析

  钱森和, 洪亮, 魏明, 林毅, 蔡永萍

  棉花学报. 2017, 29(4): 316-326. https://doi.org/10.11963/1002-7807.qshqsh.20170405

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  【目的】分析绿色棉纤维发育过程中DNA 甲基化状态差异。【方法】利用2组限制性内切酶EcoRⅠ/HpaⅡ和EcoRⅠ/MspⅠ对绿絮棉1号纤维基因组甲基化位点进行识别和切割，并采用甲基化敏感扩增多态性引物对切割产物进行扩增，分析基因组内5'-CCGG-3'位点的甲基化状态；同时对扩增的差异片段进行测序，分析其生物学功能。【结果】66 对甲基化敏感扩增多态性引物共扩增出4112个条带；平均每个样品共扩增出822.4个带型，平均每对引物扩增出12.46个片段。随着绿色棉纤维的发育，甲基化条带总数、甲基化条带比率、全甲基化条带百分比均逐渐升高；其中，开花后10、15、20和25 d时甲基化条带总数分别比开花后5 d时增加11.45%，13.86%，20.10% 和33.13%。与开花后5 d相比，开花后10、15、20和25 d时纤维DNA发生甲基化变化位点的比例分别为3.15%，3.43%，3.65%和2.52%；而去甲基化位点的比例分别为12.87%，14.72%，13.31%和48.81%。通过测序和Blast分析表明，17个片段与已知的功能基因同源性较高，包括棉花线粒体基因组、丝氨酸蛋白酶基因和酯酶基因，且这些基因均在开花后25 d发生去甲基化。【结论】绿色棉纤维发育过程中DNA发生了甲基化与去甲基化现象。
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  哈克尼西棉细胞质雄性不育相关线粒体基因多态性分析

  巩养仓, 张雪林, 吴建勇, 张兴平, 彭凡嘉, 张志刚, 贺云新, 梅正鼎, 周德桂, 邢朝柱

  棉花学报. 2017, 29(4): 327-335. https://doi.org/10.11963/1002-7807.gycxcz.20170630

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  【目的】研究棉花细胞质雄性不育的相关线粒体基因。【方法】利用线粒体基因atpA、atp6、atp9、cob、coxⅠ、coxⅡ、coxⅢ、nad3、nad6、nad9探针，对哈克尼西棉细胞质雄性不育系S、保持系F、杂种一代H进行限制性片段长度多态性分析。【结果】atpA、coxⅢ、nad3、nad6在3个材料间具有多态性。atpA、nad6基因探针与所有酶的杂交结果均显示出多态性，且在不育系与杂种一代中表现一致，而在保持系中差异明显。atpA/EcoRⅠ在3个材料中的杂交结果均显示2条带，其中1条2.2 kb的杂交带在3个材料中相同，另一条在不育系和杂种一代中大小为3.2 kb，而在保持系中为4.8 kb；atpA/PstⅠ杂交结果中，在不育系和杂种一代中的条带大小为17.0 kb，而在保持系中为10.2 kb。nad6探针与4个酶的杂交结果均为不育系和杂种一代比保持系多1～2条杂交带。coxⅢ/EcoRⅠ在3个材料中均有1条2.5 kb的杂交带，但在保持系与杂种一代中比不育系多1条1.7 kb的弱带。nad3/BamHⅠ的杂交结果在不育系与保持系中表现一致，而在杂种一代中缺少1条9.5 kb的杂交带。【结论】推测atpA、nad6基因参与调控不育系的形成，而coxⅢ、nad3可能受到恢复系核基因的调控，在不育系育性恢复过程中发挥较为重要的作用。
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  亚洲棉EMS诱变条件优化与突变体筛选

  孔德培, 屈凌波, 张雪妍, 刘记, 王鹏, 李付广

  棉花学报. 2017, 29(4): 336-344. https://doi.org/10.11963/1002-7807.kdplfg.20170703

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  【目的】明确适于亚洲棉诱变的甲基磺酸乙酯（EMS）最佳浓度和处理时间，创制优异亚洲棉突变体。【方法】用体积分数0.4%～1.5% EMS溶液浸泡处理亚洲棉石系亚1号种子4～8 h，分析不同时间、不同浓度的EMS溶液处理对石系亚1号种子萌发和生长的影响，并对M₁、M₂代突变株的形态学特征进行了初步鉴定。【结果】0.6% EMS溶液处理8 h，石系亚1号种子的发芽率、发芽指数分别为51%、18.84，诱变效果最佳。以该参数大规模诱变处理约23 000粒石系亚1号种子，共筛选获得M₁代变异材料5559株，突变频率为48.37%；M₂代变异材料825份，突变频率为14.17%，其中叶型、株型的突变频率最高，分别为8.0%，5.9%；M3代变异株系57个，变异性状遗传频率为31.30%，M₃代新增突变频率为18.26%。【结论】本研究建立了亚洲棉种子EMS诱变体系，构建了亚洲棉石系亚1号M₂突变群体，获得了36份可稳定遗传的突变体株系，为棉花功能基因组研究奠定了材料基础。
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  北疆植棉区滴灌量对化学打顶棉花植株农艺性状及产量的影响

  徐守振, 左文庆, 陈民志, 随龙龙, 董恒义, 酒兴丽, 张旺锋

  棉花学报. 2017, 29(4): 345-355. https://doi.org/10.11963/1002-7807.xszzwf.20170605

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  【目的】探索滴灌量变化对化学打顶棉花农艺性状及产量的影响，为棉花化学打顶技术的应用提供依据。【方法】2016年，田间自然条件下，以人工打顶作为对照，选用氟节胺复配型和缩节胺复配型两种打顶剂，分别设3种不同滴灌量，通过测定不同处理棉花农艺性状、机采前脱叶效果及产量变化，分析不同滴灌量条件下棉花化学打顶株型变化及产量效应。【结果】打顶处理与滴灌量处理对棉花株高及果枝长有显著的互作效应，其中化学打顶×中滴灌量组合较化学打顶×高滴灌量组合株高平均降低6%，果枝长平均变短12%，产量差异不大；而较化学打顶×低滴灌量组合株高增加13%，果枝长平均增加14%，籽棉产量却增加7%。化学打顶与人工打顶之间脱叶率及杂叶率无显著差异，而较低的滴灌量可以加快化学打顶棉花的脱叶进程。与人工打顶相比，化学打顶虽显著降低了上部果枝铃重，但对衣分及产量无显著影响。【结论】喷施打顶剂后的2次灌水控制在中滴灌量（32 m³·667 m^－2），不仅可以调节化学打顶棉花的株型和脱叶进程，还可以在不降低籽棉产量的同时减少滴灌量，生产上具有一定的应用价值。
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  追施不同形态氮肥对不同钾效率基因型棉花生长及产量品质的影响

  刘爱忠, 郑苍松, 李鹏程, 孙淼, 刘敬然, 赵新华, 董合林, 石书兵

  棉花学报. 2017, 29(4): 356-364. https://doi.org/10.11963/1002-7807.lazdhl.20170602

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  【目的】探讨高、低供钾水平下，追施氮肥形态对棉花生长、钾素吸收利用以及产量、品质的影响。【方法】选择钾高效棉花品种辽棉18、冀棉958和钾低效棉花品种新棉99B为材料，进行营养钵培养试验，设置38.01 mg·kg^－1和152.24 mg·kg^－1两个供钾水平，追施铵态氮肥（硫酸铵）和硝态氮肥（硝酸钙）两种形态氮素肥料。【结果】供钾不足会降低棉花果枝始节和单株成铃数，高钾处理棉花干物质积累量、钾累积量、钾利用指数以及产量显著高于低钾处理；与追施硝态氮肥相比，追施铵态氮肥会降低棉株高度、果枝数和单株成铃数，减少籽棉产量和总干物质积累量；追施铵态氮肥处理棉花对钾素的吸收和利用显著低于追施硝态氮肥处理。【结论】钾低效基因型品种棉花在钾素供应不足时对追施铵态氮肥更敏感，且棉花成熟越晚受到追施肥料氮素形态影响越大。
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  不同密度下棉花群体光辐射空间分布及生物量和纤维品质的变化

  支晓宇, 韩迎春, 王国平, 冯璐, 杨北方, 范正义, 杜文丽, 雷亚平, 毛树春, 李亚兵

  棉花学报. 2017, 29(4): 365-373. https://doi.org/10.11963/1002-7807.zxylyb.20170407

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  【目的】研究不同密度群体棉花生育期、光合有效辐射（PAR）分布、叶面积指数（LAI）和干物质累积特征值的差异。【方法】供试品种为转Bt（Bacillus thuringiensis）基因杂交种中棉所75（CCRI 75）和常规品种鲁棉研28（SCRC 28），2012和2013年密度处理为1.5万、5.1万和8.7 万株·hm^－2。【结果】不同密度群体在棉花不同生育期PAR存在显著差异，且冠层光透射率随密度增加而减少，不同种植密度的棉花群体冠层株型结构各不相同，不同群体棉花茎叶的空间分布决定PAR的分布；LAI随生育进程呈现出开口向下的抛物线，不同的密度群体LAI均在播种后60 d左右开始快速增加，100 d或110 d后LAI开始急速下降；随密度增加最大生物量累计值减少，且营养器官占单株总干物质的比例增加，而生殖器官所占比例下降；密度显著影响马克隆值大小，高密度下马克隆值最大。【结论】本研究为棉花田间管理、合理密植提供理论依据。
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  地膜残留对连作棉田土壤氮素、根系形态及产量形成的影响

  祖米来提·吐尔干, 林涛, 王亮, 王静, 李健伟, 汤秋香

  棉花学报. 2017, 29(4): 374-384. https://doi.org/10.11963/1002-7807.zmlttegtqx.20170602

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  【目的】为探讨土壤中的残膜含量对棉花根区环境及生长发育的影响。【方法】在大田条件下，以新陆中47号为供试材料，设置了0（CK）、225、450、675和900 kg·hm^－2共5个残膜量处理，于2013－2014开展2年小区模拟试验，研究了棉田土壤氮素、根系形态、产量性状随土壤中残膜含量的变化规律。【结果】随着残膜量的增大产量均呈下降趋势，450、675、900 kg·hm^－2残膜量处理的产量均显著（P＜0.05）低于0 kg·hm^－2 (CK)，其中900 kg·hm^－2处理的产量降低了22.2%。残膜阻碍根系生长，根长、根直径、根表面积、根体积、根尖数均随残膜量的增加而下降，其中，900 kg·hm^－2处理较0 kg·hm^{－2 (}CK)分别下降了33.7%，24.3%，19.72%，66.4%和35.3%；0 kg·hm^－2与225、450、675、900 kg·hm^－2残膜量处理在花期和铃期均具有显著性差异（P＜0.05）。随着残膜量的增加土壤中的铵态氮和硝态氮呈增加趋势，与0 kg·hm^－2 (CK)相比，900 kg·hm^－2处理在铃期铵态氮增加了36.6%、硝态氮增加了40.1%。【结论】残膜降低氮素利用率，阻碍了根系生长，不利于棉花产量的提高。
研究简报
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  不同处理诱导新海16号体细胞胚胎同步化发生

  郭家雁, 张霞, 丁喜莲, 李娟, 邓莉, 陈全家, 孙国清, 曲延英

  棉花学报. 2017, 29(4): 385-392. https://doi.org/10.11963/1002-7807.gjyqyy.20170531

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  【目的】旨在探索诱导海岛棉体细胞胚胎同步化发生的有效方法。【方法】以海岛棉品种新海16号的胚性愈伤组织为材料，研究了低温、饥饿和渗透处理诱导体细胞胚胎同步化发生的效果。【结果】在低温处理组中，4 ℃诱导时体细胞胚胎发生的数量随着低温诱导时间的延长而显著增加；10 ℃诱导时，不同诱导时间下各处理体细胞胚胎发生的数量差异不显著，但都显著高于对照（28 ℃）；缺磷、缺氮、缺肌醇3种饥饿处理的体细胞胚胎的数量都随着处理时间的延长而减少；渗透处理组中，在含40 g·L^－1葡萄糖的培养基上诱导7 d的效果最佳。【结论】4 ℃处理3 d、缺磷处理5 d、缺氮处理5 d以及40 g·L^－1葡萄糖诱导7 d可以显著促进新海16号的体细胞胚胎同步化发生，其中4 ℃处理3 d的诱导效果最佳。
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  海岛棉GbWRKY40基因的克隆及特征分析

  倪志勇, 加得拉·吐留汗, 邱迎风, 曲延英, 陈全家

  棉花学报. 2017, 29(4): 393-400. https://doi.org/10.11963/1002-7807.nzycqj.20170601

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  WRKY转录因子调控多种生物学进程，包括植物生长发育和应答多种环境胁迫。本研究旨在分析WRKY转录因子在海岛棉纤维发育中的功能。【方法】从海岛棉中克隆了1个WRKY转录因子基因GbWRKY40，进行同源性分析、多序列比对，利用荧光定量聚合酶链式反应分析其表达模式，通过构建酵母表达载体并转化酵母菌株AH109研究其转录激活活性。【结果】该基因cDNA全长1713 bp，5'非编码区长261 bp，3'非编码区长510 bp；开放阅读框长942 bp，编码313个氨基酸，预测相对分子质量约为34.138×103，等电点为8.46，包含5个外显子和4个内含子；其编码蛋白含有1个WRKY保守区（WRKYGQK）和1个锌指基序（C-X₅-C-X₂₃-H-X₁-H），属于WRKY家族第Ⅱ类a组，包含3个核定位信号区，与陆地棉GhWRKY40同源性最高。GbWRKY40在根和开花后25 d纤维中表达量高，而且不具有转录激活活性。【结论】GbWRKY40可能参与调控棉纤维次生壁发育。
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  美国得州理工大学Eric Hequet教授受聘本刊编委

  中国棉花杂志社

  棉花学报. 2017, 29(4): 344-344.

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  中国棉花杂志社

  棉花学报. 2017, 29(4): 384-384.

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