2017年, 第29卷, 第5期　刊出日期：2017-09-15

  

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研究与进展
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  亚洲棉EST-SNP的挖掘及其在陆地棉中的验证

  徐鹏, 蔡继鸿, 郭琪, 张香桂, 徐珍珍, 沈新莲

  棉花学报. 2017, 29(5): 401-414. https://doi.org/10.11963/1002-7807.xpsxl.20170628

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  【目的】 随着不同棉种序列数据库的逐步完善以及高通量测序技术的发展，棉花单核苷酸多态性 （Single nucleotide polymorphism，SNP）标记开发可利用的公共数据资源逐步增加。【方法】本研究基于陆地棉祖先基因组的现代种亚洲棉表达序列标签（Expressed sequence tag，EST）数据库，利用CAP3对亚洲棉EST数据库进行拼接。拼接获得7 187个重叠群（Contig），再利用QualitySNP软件进行SNP位点分析。【结果】 在807条含有4条以上EST序列的Contig中查找到2 690个SNP位点。通过筛选次要等位基因频率大于30%的位点，获得953个可靠度较高的候选SNP，通过电子筛选，最终获得可用于陆地棉分析的SNP 149个，利用位点特异性聚合酶链式反应以及酶切扩增多态序列验证了EST-SNP的准确性。【结论】本研究证实基于亚洲棉EST数据库挖掘用于陆地棉研究的EST-SNP切实可行，并有望将EST-SNP用于陆地棉遗传图谱构建、重要性状的基因定位以及分子标记辅助育种。
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  棉花BZR基因家族的全基因组鉴定及表达分析

  郭新磊, 路普, 王园园, 蔡小彦, 王星星, 周忠丽, 王玉红, 王春英, 王坤波, 刘方

  棉花学报. 2017, 29(5): 415-427. https://doi.org/10.11963/1002-7807.gxllf.20170830

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  【目的】油菜素唑抗性因子（Brassinazole resistant transcription factor，BZR）是植物油菜素内酯（Brassinosteroid，BR）信号通路中的1类重要转录因子，通过调控相关基因的表达，参与植物生长发育过程。本研究旨在探索棉花中BZR基因的数量及其功能。【方法】利用生物信息学方法，对雷蒙德氏棉、亚洲棉和陆地棉中的BZR基因进行全基因组鉴定及表达模式分析。【结果】雷蒙德氏棉、亚洲棉和陆地棉中分别有7、7和14个BZR基因；通过序列特征分析和系统发育分析可将棉花BZR基因分为2组（a组和b组）。内含子/外显子结构分析发现：大部分BZR基因具有2个外显子，a组成员中均具有较长的内含子序列，b组成员的内含子序列较短，同组BZR成员具有相似的基因结构。基因复制分析表明：片段复制是棉花BZR基因家族扩增的主要方式，棉花BZR基因在进化过程中经历了严格的纯化选择。转录组数据分析表明：14个GhBZR基因在陆地棉的7个组织中特异表达，大多数GhBZR基因在茎、叶、花瓣和雌蕊中高表达；许多GhBZR基因的表达受非生物胁迫诱导。【结论】推测GhBZR基因可能参与棉花抗逆及纤维发育。本研究结果可为棉花BZR基因的生物学功能研究提供信息。
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  陆地棉PPO基因全基因组鉴定及对黄萎病菌的响应分析

  张慧, 田新权, 高巍, 蔡应繁, 龙璐

  棉花学报. 2017, 29(5): 428-436. https://doi.org/10.11963/1002-7807.zhll.20170727

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  目的】多酚氧化酶（Polyphenol oxidases，PPO）广泛参与植物抵抗病虫害等生物逆境胁迫的过程。本研究旨在研究棉花中的PPO基因及其表达模式，验证多酚氧化酶与棉花抗黄萎病的关系。【方法】分析了黄萎病菌V991侵染下异源四倍体陆地棉TM-1根系中PPO酶活力变化，并利用TM-1的基因组数据库，鉴定相关基因，并进行生物信息学和表达分析。【结果】共筛选到13个候选GhPPO基因。这些基因都不含内含子，所编码的蛋白包含2个铜离子结合位点和PPO的保守序列（酪氨酸酶、DWL和KFDV保守结构域）。进化分析显示，陆地棉PPO基因的种内相似性大于种间相似性，并且相互之间形成了多对重复基因。GhPPO的表达量差异较大，少数基因具有组织特异表达的特性，多数基因在棉花不同组织中表达量都很低。实时荧光定量聚合酶链式反应分析结果表明：GhPPO6D在棉花根系中表达量较高，且在黄萎病菌V991侵染后上调。【结论】GhPPO6D可能参与了棉花与黄萎病菌的互作过程，与V991侵染后棉花根系PPO酶活力上升相关。
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  陆地棉色素腺体与不同棉酚旋光体含量之间的相关性研究

  刘慧, 季灵艳, 赵天伦, 陈进红, 祝水金

  棉花学报. 2017, 29(5): 437-446. https://doi.org/10.11963/1002-7807.lhzsj.20170818

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  【目的】研究不同基因型棉花不同器官的色素腺体与棉酚旋光体含量之间的相关性。【方法】以6个陆地棉材料中棉所12、中棉所12（无）、珂字棉312、珂字棉312（无）、IF11和冀棉14为对象，精确测定主要器官的色素腺体密度和大小，并采用柱前衍生拆旋方法进行高效液相色谱分析，测定其相应的棉酚旋光体含量，然后对色素腺体和棉酚旋光体含量进行相关性分析。【结果】低酚棉全株无色素腺体，但在各器官中仍能检测到低于0.02%（质量分数）的少量游离棉酚存在。有酚棉各器官均具有典型的色素腺体，其中棉仁的色素腺体最密，苞叶最稀；色素腺体大小（直径）以铃壳最大，花瓣和棉仁最小。不同器官中，总棉酚含量以棉仁最高，苞叶最小；棉仁和花瓣的右旋棉酚含量大于左旋棉酚，而萼片、铃壳、上部叶、中部叶和下部叶的左旋棉酚含量大于右旋棉酚。有酚棉的色素腺体密度与大小之间呈极显著负相关；而总棉酚含量与不同棉酚旋光体含量之间，以及左右旋棉酚含量之间呈极显著正相关。色素腺体密度与总棉酚含量以及不同棉酚旋光体含量之间呈极显著的正相关，而色素腺体大小与右旋棉酚含量之间呈显著的负相关。【结论】棉仁与花瓣的总棉酚含量存在高度的相关性，因此，可以通过花瓣的棉酚含量来判断棉仁的棉酚含量。
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  棉花冠层不同尺度光能空间分布特征研究

  刘帅, 李亚兵, 韩迎春, 王国平, 杨北方, 冯璐, 雷亚平, 范正义, 杜文丽

  棉花学报. 2017, 29(5): 447-455. https://doi.org/10.11963/1002-7807.lslyb.20170903

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  【目的】棉花冠层光能空间分布是光能利用率高低的直接影响因素之一。为科学量化光能在棉花冠层的空间分布，本研究旨在分析冠层内光合有效辐射（Photosynthetically active radiation，PAR）各分量的空间变化特征。【方法】用空间统计学方法分析了冠层不同空间点、线、面位置PAR的分布特征。【结果】盛花期棉花行间冠层PAR截获率整体变化呈“V”形，即棉行间PAR截获率低于棉行附近位置；高密度的群体冠层中下部PAR截获率纵向变化速率较缓，同时在距地面60 cm处PAR截获率横向变化幅度也较小；不同冠层区域的PAR截获率与密度呈正相关关系，且随播种后时间均呈现先增后减的变化趋势。【结论】适当增大种植密度可以提高群体PAR截获率。运用空间统计学原理精确定位定量分析冠层内PAR的分布，对合理配置棉花种植模式、研究群体株型结构、培育高光效品种具有指导意义。
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  机采棉杂交后代主要株型性状与产量和品质的关系

  齐海坤, 严根土, 王宁, 乔文青, 石建斌, 许庆华, 周红, 黄群

  棉花学报. 2017, 29(5): 456-465. https://doi.org/10.11963/1002-7807.qhkhq.20170822

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  【目的】从株型、产量及品质众多复杂因素中找出影响机械化生产较大的因素并进行遗传改良，选育适宜机械化生产的高产优质品种，提高棉花育种的效率。【方法】以陆地棉Z571与中棉所49杂交的F_2:3群体为研究对象，应用统计软件SAS V8等分析其农艺性状的变异、方差和相关性。【结果】F_2:3群体株系材料间农艺性状发生了显著分离，且后代中出现了许多超亲个体，在田间进行选择时要注意农艺性状之间复杂的关系；株高、单株果枝数与单位面积籽棉产量呈极显著正相关；单株果枝数与纤维上半部平均长度、断裂比强度呈极显著负相关，与马克隆值呈现正相关；单株营养枝数与纤维上半部平均长度、断裂比强度呈极显著正相关，与马克隆值呈现显著负相关；产量构成因素中的单位面积铃数与纤维上半部平均长度、断裂比强度呈极显著正相关，与马克隆值呈极显著负相关，铃重和品质性状的相关性与单位面积铃数相反。【结论】株型性状与产量和品质之间均存在显著或极显著的遗传相关；高产高品质的株型特征为单株营养枝数较多；选育高产优质的棉花新品种时要选择铃数较多、铃重较小的材料。
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  轻简化基质育苗棉苗栽前离床期耐受生理特性研究

  王国平, 韩迎春, 李亚兵, 范正义, 田怀芹, 冯璐, 杨北方, 支晓宇, 毛树春

  棉花学报. 2017, 29(5): 466-475. https://doi.org/10.11963/1002-7807.wgplyb.20170710

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  【目的】明确棉花轻简化基质育苗技术下的幼苗离床耐受生理相关特性，为其安全存放和运输保护提供理论支持。【方法】设置了育苗基质添加保水剂和不添加保水剂的处理，以中棉所50为材料，研究了29 d苗龄的幼苗不同离床和复水条件下的相关生理指标变化。【结果】室内条件下棉苗离床的耐受过程中，幼苗叶片逐步失水，引起从叶片外部表层细胞结构到内部生理的一系列变化，最终影响移栽成活率。其中，离床3 d内是安全期，叶片含水量的损失不到5%，且及时复水后能达到幼苗离床前初始状态的98%以上，移栽成活率均在99%以上；此时叶片表层细胞结构相对完整，细胞连接相对平滑，保卫细胞相对饱满。离床5 d为临界期，此时复水仅能达到初期的93%左右；第5至7天叶片失水最快，这个阶段相对含水率日均下降15百分点；当失水降到50%以下（11 d后）时，叶片表层细胞皱缩较严重，细胞壁皱褶明显，气孔塌陷较深，复水后恢复能力弱。失水过程中真叶内脯氨酸、丙二醛含量和过氧化物酶活力随离床时间增加而上升/增加，过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活力变化在前5 d上升，5 d后开始下降。【结论】保水剂有利于维持离床棉苗体内水分，缓解离床期干旱胁迫。
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  AM真菌对苗期棉花根系形态特征的影响

  国秀丽 , 白灯莎·买买提艾力, 张少民, 孙良斌, 冯固

  棉花学报. 2017, 29(5): 476-486. https://doi.org/10.11963/1002-7807.gxlfg.20170706

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  【目的】为探讨不同盐度土壤土著丛枝菌根（Arbuscular mycorrhizae，AM）真菌对苗期棉花根系形态的影响。【方法】采用in-growth生长系统进行了田间原位研究。【结果】低盐（σ 1.0 mS·cm^－1）、中盐（σ 2.1 mS·cm^－1）、高盐（σ 4.0 mS·cm^－1）土壤条件下，土著AM真菌侵染显著增加了棉花株高、叶片数、蕾数、叶面积指数，说明土著AM真菌能够改善棉花的生长提高耐盐能力。土著AM真菌显著提高了总根长、根体积、根表面积以及直径（d）≤0.5 mm细根根长，低盐土壤条件下土著AM真菌显著增加了d≤0.5 mm细根的根长占总根长的百分比。相关分析表明，棉花总根长、d≤0.5 mm的细根根长与菌根侵染率、叶片磷、钾浓度及吸收量呈显著正相关，与叶片钠浓度呈显著负相关关系；棉花总生物量与叶片吸磷量、吸钾量极显著正相关。【结论】上述结果说明盐渍化土壤中的土著AM真菌侵染对棉花植株的磷、钾等营养状况的改善和棉株钠、氯效应的降低，与土著AM真菌促进细根生长、提高细根根长占总根长的比例有关。
研究简报
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  利用多重PCR技术同时检测6种棉花转化体的方法研究

  李忆, 尹全, 刘勇

  棉花学报. 2017, 29(5): 487-494. https://doi.org/10.11963/1002-7807.lyly.20170727

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  【目的】建立1种转基因棉花多重聚合酶链式反应（Polymerase chain reaction，PCR）检测方法。【方法】试验选择6种转基因棉花作为多重PCR检测对象，通过引物终浓度配比和引物退火温度的两要素全组合优化多重PCR反应体系，并分析方法灵敏度。【结果】多重PCR较优的MON1445、GHB614、MON15985、MON88913、LLCOTTON25、MON531引物终浓度为0.25、0.30、0.25、0.16、0.30、0.20 μmol·L－1，较优引物退火温度为56 ℃，方法灵敏度为66个拷贝棉花基因组。利用盲样对上述体系的验证结果显示，所有盲样扩增条带与其含有的转基因转化体完全一致。【结论】本研究建立的体系可用于6种棉花转化体的快速检测。
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  棉花学报. 2017, 29(5): 455-455.

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