2017年, 第29卷, 第6期　刊出日期：2017-11-15

  

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研究与进展
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  陆地棉MIKC^C基因家族的全基因组分析

  周娜, 汪露瑶, 张天真, 胡艳

  棉花学报. 2017, 29(6): 495-503. https://doi.org/10.11963/1002-7807.znhy.20170913

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  【目的】MIKC^C是1类保守的转录因子家族，参与调控植物的开花时间和花器官发育。通过对MIKC^C家族进行全基因组学分析，为深入研究MIKC^C在棉花开花及花器官发育的分子调控机理提供基础。【方法】利用HMMER 3.0及pfam种子文件鉴定棉花全基因组MIKC^C基因，结合其表达量进行偏向表达及聚类分析。【结果】在陆地棉基因组中共鉴定发现100个MIKC^C基因，分为11个亚类。表达聚类分析显示，棉花MIKC^C基因的表达模式大致可分为4个不同的类群，说明这类基因在棉花进化中出现了功能分化。100个MIKC^C基因中，有12个基因具有miRNA靶位点。【结论】研究结果显示MIKC^C家族基因在棉花纤维中存在功能分化，而且可能受到miRNA的调控，这为进一步研究该家族基因的功能提供信息参考。
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  转基因抗虫棉品种间杂交F₁、F₂竞争优势分析

  孔凡金, 邓永胜, 申贵芳, 王景会, 韩宗福, 王宗文, 段冰, 张令山, 李汝忠

  棉花学报. 2017, 29(6): 504-512. https://doi.org/10.11963/1002-7807.kfjlrz.20171017

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  【目的】分析评估多个转基因抗虫棉品种间杂交F₁、F₂产量与纤维品质性状，为强优势组合选育以及F₂利用的可行性提供依据。【方法】以10个综合性状优良的陆地棉新品种（系）作亲本，组配10个杂交组合，从中筛选出产量竞争优势突出的4个组合，进行F₁、F₂产量与纤维品质性状分析。【结果】棉花品种间杂交F₁表现出较强的产量竞争优势，但年际差异较大，越是在产量水平较低的年份，杂交种产量竞争优势越突出。除个别组合外，F₂产量竞争优势减退明显，铃重降低是其主要原因。F₂纤维品质指标总体上较F₁下降，极差和变异系数增大。各品质性状的变异系数远低于产量构成要素的变异系数，总的趋势是F₁＜常规对照品种鲁棉研28号（CK）、F₂ ＞F₁。不同组合F₁、F₂代产量和纤维品质性状的竞争优势差异较大，从中筛选出1个优势组合，其F₁、F₂产量均具竞争优势，且F₂产量竞争优势减退小、纤维品质优良、分离轻。【结论】转基因抗虫棉品种间杂交种抗逆性强、稳产性好。父母本纤维品质好、差异小的组合，F₂纤维品质优良、分离程度较小。选育生产上有利用价值的F₂优势组合是可行的。
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  长江流域大麦后直播棉集中成铃与高产协同表达群体株型特征

  张祥, 胡大鹏, 李亚兵, 田巧凤, 王国平, 卢俊, 花明明, 陈源, 陈德华

  棉花学报. 2017, 29(6): 513-524. https://doi.org/10.11963/1002-7807.zxcdh.20171016

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  【目的】研究品种和氮肥运筹对麦后直播棉成铃、产量和株型影响，明确长江流域棉花集中成铃与高产协同表达群体株型特征。【方法】采用大田试验，2014年和2015年前茬均为大麦，2014年以国欣12-1、宜机棉、鲁棉研36为供试品种，设计2种氮肥用量水平（45 kg·hm^－2、150 kg·hm^－2）；2015年进一步以国欣12-1为材料，设置2个缓释肥纯氮用量（150 kg·hm^－2、225 kg·hm^－2）和2种运筹（苗肥和花肥质量比分别为70%∶30%和100%∶0）处理，并以常规施肥（纯氮150 kg·hm^－2）和不施肥为对照。【结果】2014年施纯氮150 kg·hm^－2时，国欣12-1籽棉产量达4 014.72 kg·hm^－2且显著高于其它处理；2015年苗期一次性施入缓释肥氮素用量150 kg·hm^－2的处理比常规施肥处理增产30.96%；前述2个处理下，国欣12-1成铃也较为集中， 8月15日至8月30日成铃数占总成铃数比率（成铃率）分别达31.8%，26.1%，均高于其它处理。相关分析表明同期成铃率与籽棉产量极显著正相关（r2014＝0.948^**、r2015＝0.976^**）。进一步分析株型指标与8月15日至8月30日成铃率、籽棉产量的关系，提出了长江流域大麦后直播棉群体优化指标。【结论】大麦后直播棉群体优化指标可以实现高产和集中成铃的协同表达。
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  不同播期与打顶时间对麦（油）后直播短季棉产量及纤维品质的影响

  杨长琴, 张国伟, 刘瑞显, 倪万潮

  棉花学报. 2017, 29(6): 525-532. https://doi.org/10.11963/1002-7807.ycqlrx.20171105

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  【目的】探索播期与打顶时间对麦（油）后直播短季棉产量、产量特性及纤维品质的影响。【方法】以中棉所50为材料，采用裂区设计，研究不同播期(月-日)（S₁，05-25；S₂，06-10）和打顶时间(月-日)（T1，07-30；T₂，08-07；T₃，08-15）对长江流域下游植棉区麦（油）后直播短季棉产量和纤维品质的影响。【结果】播期间，皮棉产量和霜前花率及铃数、铃重和衣分均以S₂条件下较低；果枝数和果节数以S₂条件下较低而成铃率以S₁较低。打顶时间间，皮棉产量和霜前花率随打顶时间推迟而降低；果枝数、果节数及节枝比随打顶时间推迟增加而成铃率降低。互作显示，皮棉产量与霜前花率均以S₁T₁处理较高；果枝数和果节数以S₁T₁、S₁T₂和S₁T₃处理较高，成铃率以S₂T₁和S₁T₁较高。相关性分析表明，皮棉产量与果枝数、果节数、铃数显著正相关，但与节枝比、成铃率相关不显著。此外，播期间，以S₂条件下棉株下部和中部果枝成铃分布比例较高而上部较低；打顶时间间，下部和中部果枝成铃分布比例随打顶时间推迟降低而上部增加。就棉铃纤维品质而言，S₁T₁处理不同果枝部位棉铃的纤维长度、纤维比强度和中部马克隆值均较优。【结论】长江流域下游植棉区，麦（油）后直播短季棉于5月25日播种、7月底打顶有利于其高产、稳产和优质。
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  抗黄萎病海岛棉叶片在大丽轮枝菌胁迫下的蛋白组学分析

  许琦, 武林琳, 王咪, 李晓萍, 郭文治, 裴蕾

  棉花学报. 2017, 29(6): 533-540. https://doi.org/10.11963/1002-7807.xqxq.20171012

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  【目的】探讨海岛棉抗黄萎病材料的抗病机理，寻找可能的抗病基因。【方法】以高抗黄萎病海岛棉材料长312为试材，利用蛋白质双向凝胶电泳和质谱鉴定技术探讨棉花在大丽轮枝菌胁迫下蛋白质水平的变化。【结果】在接种大丽轮枝菌2 h后，长312叶片中有11个蛋白表达水平下调，15个蛋白表达水平上调；下调表达的蛋白主要是与光合作用及碳同化相关的一些酶类，推测大丽轮枝菌危害棉花叶片主要是破坏其光合系统；表达水平上调的蛋白主要是一些与光合作用、碳同化相关的酶类及苯醌还原酶、β-D-半乳糖苷酶、14-3-3f蛋白等抗病蛋白。【结论】推测海岛棉对黄萎病的防御机制发生在2个层面：一是被动防御，可能通过叶绿体Ⅱ A-B结合蛋白、核酮糖二磷酸羧化酶等下调蛋白的同工蛋白上调表达保持抗病海岛棉光合系统的稳定，通过组蛋白和14-3-3f蛋白的高表达保持抗病海岛棉植株细胞的稳定性；二是主动防御，可能通过高表达β-D-半乳糖苷酶和苯醌还原酶等参与海岛棉的抗病反应。
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  新疆北部棉花黄萎病菌培养特性、致病型、致病性分化及ISSR遗传变异研究

  刘廷利, 惠慧, 阚家亮, 卢轩宇, 花晟, 范春晨, 凌溪铁, 王金彦, 陈天子, 杨郁文, 艾尼江, 赵建军, 张保龙

  棉花学报. 2017, 29(6): 541-549. https://doi.org/10.11963/1002-7807.ltlzbl.20170927

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  【目的】明确当前新疆北部棉区黄萎病菌菌系变异和致病力分析情况。【方法】从新疆北部植棉区获得17个棉花黄萎病菌单孢菌系，对其培养特性、致病型、致病力以及ISSR遗传变异进行了研究。【结果】供试17个菌株全部为菌核型，其中落叶型菌系（Defoliating type，D型）有13个，占76.5%；非落叶型菌系（Non-defoliating type，ND型）有4个，占23.5%；D型平均病指（58.72）略高于ND型平均病指（52.7）。在泗棉3号上D型平均病指高于ND型，而在奥3503上D型平均致病力低于ND型。供试菌株按强、中、弱三个致病力类型划分，分别占94.12%、5.88%和0%。ISSR遗传分化与致病型具有一定的相关性，大部分的D型和ND型处于各自不同分支。研究结果还发现，同一地块分离的菌株xj13-3①、xj13-3②和xj13-3③虽同为D型，但ISSR标记可将3个菌株分到不同的亚群上。【结论】试验结果表明了新疆北部棉花黄萎病菌遗传变异关系的复杂性。
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  棉花黄萎病生防内生芽孢杆菌LH-L3的分离鉴定

  陈丽华, 袁德超, 吴毅歆, 何鹏飞, 何月秋

  棉花学报. 2017, 29(6): 550-559. https://doi.org/10.11963/1002-7807.clhhyq.20170605

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  【目的】获得能够防治黄萎病菌的棉花内生芽孢杆菌。【方法】将棉株组织研磨液80 ℃加热后，采用涂板法分离内生菌，将对大丽轮枝菌强致病力菌株Vd084拮抗效果最好的菌株，依据菌体形态、生理生化特征、16S rRNA、gyrB和rpoB基因序列分析进行鉴定，并以盆栽试验确定其对棉花黄萎病的防效。【结果】分离到61株芽孢杆菌类似菌，其中17株能拮抗大丽轮枝菌。复筛得到1株拮抗活性较高、抑菌谱较广的菌株LH-L3。该菌株被鉴定为甲基营养型芽孢杆菌。与无菌水对照相比，用106 mL^-1的LH-L3菌液浇灌3次的棉花出苗率、株高、根长、地上以及地下部分鲜物质质量分别提高42.85%、10.24%、23.83%、10.05%、97.62%，对棉花黄萎病的防治效果达到85.24%。【结论】菌株LH-L3有较好的促生长和棉花黄萎病防治的效果，具有进一步开发应用潜力。
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  棉花黄萎病拮抗细菌Bacillus subtilis ZL2-70抗菌蛋白的理化性质和抑菌机理

  王奕丁, 姜婷婷, 王全

  棉花学报. 2017, 29(6): 560-569. https://doi.org/10.11963/1002-7807.wydwq.20171011

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  【目的】旨在研究棉花黄萎病拮抗细菌枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis ZL2-70抗菌蛋白的抑菌谱、理化性质以及抑菌机理，为棉花黄萎病生物农药的研制与开发奠定理论基础。【方法】采用抑菌圈法测定该抗菌蛋白的抑菌谱，以及温度、pH、无机离子、有机溶剂、蛋白酶对其稳定性的影响，并通过无菌小瓶等方法研究抗菌蛋白对大丽轮枝菌菌丝和孢子的抑制作用，测定了抗菌蛋白的纤维素酶和几丁质酶活力。【结果】棉花黄萎病拮抗细菌B. subtilis ZL2-70抗菌蛋白抑菌谱广，对19种植物病原菌表现出抑菌活性；该蛋白理化性质相对稳定，耐高温，在pH 5.0～10.0范围内抑菌活性较稳定，经EDTA处理后活性变化不大，对Fe³⁺敏感，对蛋白酶K、胃蛋白酶和胰蛋白酶不敏感；该抗菌蛋白对大丽轮枝菌的菌丝生长和孢子萌发有双重抑制作用，能使病原菌菌丝胞壁消融、原生质凝集渗漏、菌丝细胞泡囊化，并可抑制病菌孢子的萌发；抗菌蛋白具有纤维素酶和几丁质酶活性，且酶活力与抑菌活性有关。【结论】初步推断该抗菌蛋白通过多糖酶活力破坏大丽轮枝菌的细胞壁和抑制病原菌的孢子萌发而起到抑菌作用。
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  黄萎病对棉花叶片显微结构及光合特性的影响

  陈兵, 王静, 李天南, 林海, 韩焕勇, 王方永, 王琼, 马麒

  棉花学报. 2017, 29(6): 570. https://doi.org/10.11963/1002-7807.cblh.20171115

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  【目的】揭示棉花对黄萎病胁迫的反应特征，探讨黄萎病不同发病程度对叶片显微结构和光合特性的影响。【方法】通过田间调查取样，设置5个发病水平（b0～b4），对棉叶进行光合能力测试并观察叶片显微结构。【结果】随着发病程度加重，棉花叶片逐渐失绿发黄，严重的区域产生坏死斑，并伴有叶缘焦枯上卷，直至干枯死亡。叶片气孔发育畸形，叶肉细胞间隙增大，叶片总厚度、上下表皮厚度、栅栏组织厚度和海绵组织厚度均逐渐减小，且差异显著，棉花叶片总厚度顺序为b0＞b1＞b2＞b3＞b4，棉花叶片上表皮厚度大小为b0＞b1＞b2＞b3，下表皮、栅栏组织和海绵组织厚度大小为b0＞b1＞b2。叶片总厚度，上、下表皮厚度，栅栏组织厚度和海绵组织厚度均与叶片发病程度呈极显著负相关。叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度逐渐降低，且均与b0达极其著差异，胞间CO₂浓度呈现先降低后增加的变化趋势，但与b0的差异均不显著。【结论】黄萎病破坏了棉花叶片内部结构，降低了叶片光合能力。
研究简报
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  淹水胁迫下棉花叶片SPAD高光谱估算模型研究

  吴启侠, 李晋波, 朱建强, 晏军, 苏荣瑞, 徐笑笑

  棉花学报. 2017, 29(6): 579-588. https://doi.org/10.11963/1002-7807.wqxwqx.20171116

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  【目的】建立淹水胁迫下棉花叶片SPAD的高光谱模型。【方法】利用灌排可控的试验田在棉花花铃期模拟淹水处理，分析受涝1 d、3 d、6 d、9 d后棉花叶片光谱反射率、SPAD值的变化特征；并对淹水胁迫后棉花叶片高光谱特征参数与SPAD值进行相关与回归分析，探寻用于估算淹水胁迫下棉花叶片SPAD变化的高光谱模型。【结果】（1）受涝3 d时棉花倒4叶SPAD值就显著低于对照，到受涝9 d时SPAD值比对照减少15%左右。（2）棉花花铃期受涝后倒4叶绿光波段反射峰变陡，近红外短波段的反射率升高。花铃期受涝使棉花倒4叶红边位置 “蓝移”，涝害持续9 d时红边位置向短波方向移动了4～5 nm，红边幅度和红边面积呈先增大后减小趋势，在受涝6 d时达到最大，红边偏度和红边峰度增大。（3）涝后棉花叶片SPAD值与红边幅值（Dr）、红边位置（λr）、绿峰反射率（Rg）、绿峰位置（λg）、红谷位置（λo）、蓝边面积（SDb）、黄边偏度（Sy）、黄边峰度（Ky）、红边偏度（Sr）、红边峰度（Kr）等光谱特征参数极显著相关；分别以Sy、Sr、Kr为自变量的一元线性、多项式和指数模型估算SPAD值较优，其决定系数（R2）均大于0.9，均方根误差（RMSE）均小于1；多元逐步回归分析发现以λg、SDr/SDb（VI3）、Sb、Sy、Ky为自变量的多元线性模型估算SPAD值较优，R²高达0.973，RMSE为0.393。【结论】该模型可以作为估算淹水胁迫棉花叶片SPAD值的遥感模型。
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  棉花学报. 2017, 29(6): 1-8.

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