2018年, 第30卷, 第2期　刊出日期：2018-03-15

  

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研究与进展
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  ghr-miR160负调控棉花叶片衰老机理研究

  段珊, 窦玲玲, 程帅帅, 郭亚宁, 庞朝友, 马启峰, 魏恒玲, 范术丽, 王寒涛, 喻树迅

  棉花学报. 2018, 30(2): 111-118. https://doi.org/10.11963/1002-7807.dsysx.20180302

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  【目的】陆地棉（Gossypium hirsutum L.）叶片早衰会导致棉花减产降质。MicroRNA(miRNA)是1类长度约为21 nt、在转录后水平调节基因表达的内源非编码小分子RNA。研究ghr-miR160对叶片衰老的调控具有重要意义。【方法】对ghr-miR160进行生物信息学分析、棉花子叶表达模式分析及过表达载体转化拟南芥验证分析。【结果】对ghr-miR160及pre-miR160结构分析表明，miR160在进化过程中高度保守。qRT-PCR结果显示，ghr-miR160在生长35 d的早熟不早衰品种辽4086子叶中优势表达。农杆菌介导转化拟南芥发现，该基因可使拟南芥出现晚抽薹、晚开花和叶片衰老延迟现象。【结论】ghr-miR160可能对棉花叶片衰老起负调控作用，同时为进一步阐明其作用机制奠定了基础。
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  棉花陆海渐渗系双交分离群体产量和纤维品质性状的QTL定位

  孔令磊, 石玉真, 李邵琦, 黎波涛, 李俊文, 刘爱英, 龚举武, 商海红, 巩万奎, 葛群, 王艳玲, 宋威武, 袁有禄

  棉花学报. 2018, 30(2): 119-127. https://doi.org/10.11963/1002-7807.kllyyl.20180321

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  【目的】利用海岛棉染色体片段渐渗系对棉花产量和纤维品质相关QTL（Quantitative trait locus）进行定位。【方法】以陆地棉中棉所45和海岛棉海1高代回交自交获得的4个优质海岛棉染色体片段渐渗系MBI 7115、MBI 7412、MBI 7153、MBI 7346为亲本，通过[（MBI 7115×MBI 7412）×（MBI 7153×MBI 7346）]构建双交F1及F1:2群体。利用微卫星标记（Simple sequence repeat，SSR）对亲本及双交F1进行基因型分析，并对F1、F1:2群体的产量和纤维品质相关性状进行QTL定位。【结果】4个渐渗系遗传背景恢复到轮回亲本中棉所45的比例均在97%以上，在2个群体中共检测到41个QTL，分布在11条染色体上。其中与纤维品质相关的有30个，表型贡献率在1.11%～11.80%；与产量相关的有11个，表型贡献率在1.09%～13.57%。【结论】有5个纤维品质相关的QTL能同时在2个群体中检测到且均为新发现的QTL。这一结果为进一步精细定位和开展棉花分子标记辅助育种提供了重要依据。
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  多年连作土壤中棉花根际细菌群落结构及其动态

  乔清华, 张传云, 袁哲诚, 王芙蓉, 张军

  棉花学报. 2018, 30(2): 128-135. https://doi.org/10.11963/1002-7807.qqhwfr.20180317

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  【目的】了解多年连作土壤中棉花根际细菌群落结构和动态。【方法】利用高通量测序技术对多年棉花连作土中陆地棉品种TM-1(Gossypium hirsutum L.)不同发育时期的根际细菌16S rDNA进行扩增、测序并分析。【结果】多年棉花连作土中，棉花根际细菌的主导菌门为变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、浮霉菌门（Planctomycetes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）。受棉花根系影响相对丰度变化较大的菌门为4个主导菌门以及厚壁菌门（Firmicutes），其中酸杆菌门、拟杆菌门、浮霉菌门的相对丰度受到棉花根系的促进，而厚壁菌门、变形菌门的相对丰度受到抑制。不同发育时期棉花根际细菌α-多样性没有显著差异，但是根际细菌群落结构间存在显著差异，且在棉花花期与蕾期的差异显著高于蕾期与苗期的差异。多年棉花连作土壤中的根际细菌群落α-多样性显著高于非根际土壤，根际与非根际土壤中细菌β-多样性在棉花花期最大。【结论】确定了多年棉花连作土中棉花根际细菌的群落结构及其动态，发现棉花在花期对根际细菌群落结构的影响较大。
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  黄萎病胁迫影响棉花幼苗光合及叶绿素荧光特性的机理

  张希鹤, 李岩, 郁凯, 霍钰阳, 王友华, 陈兵林

  棉花学报. 2018, 30(2): 136-144. https://doi.org/10.11963/1002-7807.zxhcbl.20180313

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  【目的】研究黄萎病对棉花幼苗光合特性和叶绿素荧光特性的影响，为苗期黄萎病抗性鉴定及制定黄萎病防治技术提供依据。【方法】以中植棉2号（抗黄萎病品种，ZZM-2）和冀棉11号（感黄萎病品种，JM-11）为试验材料，于2叶1心期接种大丽轮枝菌，6 d后测定主茎倒1叶的光合和荧光参数等。【结果】（1）黄萎病胁迫下，棉花幼苗单株叶面积、叶水势、光合色素含量、净光合速率（P_n）等皆呈下降趋势，ZZM-2的降幅均小于JM-11。（2）2个品种胞间CO2浓度下降、气孔限制值升高，说明Pn的降低主要是由气孔限制因素引起的；且ZZM-2叶绿素a的降幅小于叶绿素b，JM-11则相反。（3）ZZM-2的光、CO₂响应曲线特征参数分别呈增强、减弱的趋势，JM-11均呈减弱趋势。ZZM-2潜在最大光化学效率（F_v/F_m）、调节性能量耗散的量子产量（Y_NPQ）和非调节性能量耗散的量子产量（Y_NO）稍增大，实际光化学效率（Y_Ⅱ）稍降低，但差异皆不显著，可变荧光产量（F_v）下降显著。JM-11的F_v、F_v/F_m、Y_Ⅱ及Y_NPQ显著下降，Y_NO大幅上升。（4）F_v/F_m在病叶病斑部位下降，而在非病斑部位未降低甚至略增大。【结论】选择光同化能力和碳同化能力较高、抗黄萎病性强的品种，可以减小黄萎病对棉叶光合特性的影响，降低棉花产量和品质的损失。
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  氮肥用量及其后效对棉花产量和生物质累积动态的影响

  宋兴虎, Tufail Ahmed Wagan, Biangkham Souliyanonh, Saif Ali, 黄颖, 袁源, 杨国正

  棉花学报. 2018, 30(2): 145-154. https://doi.org/10.11963/1002-7807.sxhygz.20180315

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  【目的】长江流域棉花适宜氮肥用量为300 kg·hm^－2，在迟播高密度下可减少为225 kg·hm－²，而不影响产量。本研究旨在探讨迟播高密度下于见花期一次性施用氮肥，氮肥用量进一步减少的可行性、氮肥后效及其对棉花产量形成规律的影响。【方法】采用盆栽试验，2014年设5个氮肥水平（120、150、180、210、240 kg·hm^－2），2015年设置相同氮肥用量（180 kg·hm^－2），研究棉花生育进程、产量及其构成以及生物质累积动态。【结果】氮肥用量显著影响棉花生物质累积和产量而不影响生育进程，氮肥后效不明显。施氮量为180 kg·hm^－2时籽棉产量（30.5 g·plant^－1）和铃重（3.8 g）最高，生物质累积量较大，且生物质快速累积期生殖器官生物量所占比例最大，为64.4%。【结论】在中等肥力棉田氮肥用量减为180 kg·hm－2是可行的，因为其快速累积期生殖器官生物质累积强度增加。
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  花铃期土壤干旱对棉花叶片抗氧化及光合作用的影响

  邵德意, 罗海华, 陈功, 刘云涛, 高欣, 汤飞宇

  棉花学报. 2018, 30(2): 155-163. https://doi.org/10.11963/1002-7807.sdytfy.20180228

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  【目的】探讨棉铃对位果枝叶介导不同的生化调节物质（抗氧化保护酶、渗透调节物质等）及光合作用参数对花铃期土壤干旱的响应方式。【方法】以陆地棉品系A001和A705为供试材料，采用盆栽法，于2016年种植在温室大棚内。在不同土壤含水量处理（正常灌溉、干旱）下，研究棉铃发育期间对位果枝叶抗氧化酶（过氧化物酶，peroxidase，POD）、渗透调节物质（脯氨酸）、膜脂过氧化产物（丙二醛，malondialdehyde，MDA）、可溶性蛋白及主茎叶光合参数（净光合速率，net photosynthetic rate，P_n；蒸腾速率，transpiration rate，E；气孔导度，stomatal conductance，G_s）的动态变化及基因型差异。【结果】土壤干旱导致A001棉铃对位果枝叶可溶性蛋白含量下降、POD酶活力和MDA含量上升，但对A705的影响在不同铃龄不一致且差异不显著，对脯氨酸的影响因不同基因型和不同铃龄而异。土壤干旱显著降低了A001和A705主茎叶的P_n、E和G_s。【结论】POD、可溶性蛋白和MDA参与了A001和A705棉铃对位果枝叶对土壤干旱胁迫的响应。研究结果可为棉花抗（耐）旱品种选育提供参考。
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  海岛棉和陆地棉花铃期光合特性及氮素累积特性的差异

  李春艳 , 石洪亮, 文如意, 严青青 , 张巨松

  棉花学报. 2018, 30(2): 164-171. https://doi.org/10.11963/1002-7807.lcyzjs.20180302

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  【目的】在相同栽培条件下，探讨海岛棉与陆地棉在花铃期光合特性的差异以及干物质、氮素积累与分配的规律，以期为海岛棉田间管理提供依据。【方法】以新陆中75号、新陆中54号、新海35号和新海48号为材料，研究陆地棉与海岛棉在相同管理条件下净光合速率、叶片温度、光照度以及干物质和氮素积累与分配的特点。【结果】在花铃期，陆地棉的Pn较海岛棉高，叶片温度、光照度低，G_s对P_n的影响，在海岛棉和陆地棉之间差异极小；陆地棉单株干物质积累总量、日积累量和生殖器官的日增长量在全生育期内高于海岛棉，生殖器官干物质所占比例在生育前期小于海岛棉，后期大于海岛棉；其中氮素快速积累开始期新陆中54号较新海48号晚，氮素快速积累期短，但氮素积累速率最大时刻的积累速率高，生殖器官氮素快速积累开始期晚，快速积累持续期长。【结论】海岛棉较陆地棉光合物质生产输出效率低，在生育后期生殖器官干物质以及氮素所占比例低。因此，在实际生产中应根据不同地区适当增加盛花-盛铃阶段对海岛棉水肥分配比例。
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  膜下滴灌棉花对3种水溶性磷肥的利用效率和产量响应

  李青军, 张 炎, 哈丽哈什·依巴提, 冯固

  棉花学报. 2018, 30(2): 172-179. https://doi.org/10.11963/1002-7807.lqjfg.20180305

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  【目的】比较膜下滴灌条件下不同磷肥品种在棉花上的肥效及其利用率的差异，以选择合适的磷肥品种，提高磷肥利用率和效益。【方法】2015―2016年连续2年进行了田间试验。试验共设4个处理：不施磷肥（P0）、施用磷酸一铵（MAP）、施用磷酸二铵（DAP）和施用重过磷酸钙（TSP），磷肥全部基施。各处理的氮钾用量相同，氮肥除了磷肥所含的氮外，其余以尿素施入，其中10% 氮素在播种前作底肥基施，90%氮素作追肥随水滴施，钾肥全部基施。于棉花成熟期测定棉株生物量、皮棉产量、磷素吸收量和土壤有效磷。【结果】与不施磷相比，MAP、DAP和TSP处理的皮棉产量分别增加11.01%、6.97%和8.51%，地上部干物质质量分别增加10.96%、4.86%和8.36%。MAP比DAP显著增加了棉花干物质质量和产量，分别增加5.82%和3.78%，但与TSP没有显著差异。施用磷肥显著增加棉花的磷素吸收量，MAP、DAP和TSP的磷肥平均利用率分别为26%、22%和24%。施用磷肥能够提高植棉效益，其中施用MAP的收益最高，比施用DAP和TSP分别增加1 261元·hm^－2和580元·hm^－2。但施用MAP、DAP和TSP的土壤有效磷（收获后）没有显著差异。【结论】施用MAP、DAP和TSP都能够显著提高棉花产量，增加植棉效益，其收益大小为MAP＞TSP＞DAP。
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  土壤水分空间胁迫对棉花根系构型的影响

  高超, 李明思, 蓝明菊

  棉花学报. 2018, 30(2): 180-187. https://doi.org/10.11963/1002-7807.gclms.20180110

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  【目的】探究土壤水分空间胁迫对棉花根系生长所造成的影响，分析比较棉花根系构型的相应变化。【方法】为形成土壤水分空间胁迫，棉花株距设为30 cm，且从测坑的一侧灌水。通过对棉花根系的挖掘，分析远离灌水点棉株主根分叉现象。【结果】靠近灌水点的棉株A根区土壤水分空间分布较均匀，根系构型基本呈现“伞状”对称分布，主、侧根直径差为5～6 mm，主、侧根平均夹角在70°～80°，并随生育阶段的推进而减小。远离灌水点的棉株C受到土壤水分空间胁迫，根系构型分布不对称，偏向土壤水分高的地方生长， 48.15%的侧根变粗，表现为主根分叉现象；其中分叉根之间的直径相差1～4 mm，分叉根沿垂直方向的夹角在20°～37°，并随生育阶段的推进而增大。【结论】研究结果对从棉花生理生态角度认识灌溉土壤有效湿润区的设计理论有帮助。
专题与述评
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  病原物协同致病性对棉花黄萎病严重度的影响

  张帆, 李晓林, 张敬泽, 祝水金

  棉花学报. 2018, 30(2): 188-196. https://doi.org/10.11963/1002-7807.zfzsj.20180309

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  大丽轮枝菌是1种土传的维管束病原菌，由其引起的棉花黄萎病是我国棉花生产上最重要的病害之一。而最近发现了1种土壤习居的机会病原真菌棉帚霉菌能通过伤口侵入寄主，并与大丽轮枝菌协同加重棉花黄萎病严重度。棉帚霉菌能在营养非常贫乏的基质中产生分生孢子；超微结构观察也证实该病原菌在维管束组织中存在，并能产孢，显示了该真菌具有维管束病原菌的生物学特性。另外，土壤中的线虫活动可能使棉花根部产生伤口，也能促进病原菌的侵染。在总结分析生物学特性、侵染与互作机制等研究进展的基础上，提出建立棉花根围多病原物与寄主互作体系可深入研究棉帚霉菌与大丽轮枝菌协同致病机制的观点。
研究简报
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  融合马尔可夫随机场与量子粒子群聚类的棉花图像分割算法

  龙金辉, 朱真峰

  棉花学报. 2018, 30(2): 197-204. https://doi.org/10.11963/1002-7807.ljhljh.20180126

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  【目的】提高采摘机器人棉花图像处理系统中的图像分割准确率。【方法】提出融合马尔可夫随机场与量子粒子群聚类的图像分割算法。步骤：将读入的RGB模式彩色图像转换成灰度图像；利用本算法分割图像；通过对连通区域面积阈值的设定获取目标区域。使用本算法分割不同角度采集的棉花正面图像与棉花侧面图像，并采用分割精度、峰值信噪比，分别与Otsu算法、模糊聚类图像分割算法、量子粒子群图像分割算法和马尔可夫随机场图像分割算法进行效果比较。【结果】本算法分割精度、峰值信噪比平均值分别为98.94%、77.48 dB，与Otsu算法、模糊聚类图像分割算法、量子粒子群图像分割算法、马尔科夫随机场图像分割算法相比，分割精度、峰值信噪比分别提高2.47～4.56百分点、9.81～13.11 dB。【结论】本算法处理棉花图像具有更高的分割精度以及峰值信噪比。