【目的】明确转GbVe1基因棉花的插入位点序列特征。【方法】Southern杂交筛选低拷贝基因插入的转基因棉花株系,以hiTAIL-PCR（Polymerase chain reaction）获取其T-DNA侧翼序列,然后根据获得的T-DNA侧翼序列设计特异PCR引物,验证插入位点的准确性。【结果】Southern杂交候选了T-DNA低拷贝插入的3个转基因棉花株系,hiTAIL-PCR分离到RB端侧翼序列（119~1 018 bp）、LB端侧翼序列（243~516 bp）; 侧翼序列的AT碱基含量在63%以上。转基因株系7/100826-152和12/100826-393插入位点都位于Gohir.D01G157600.1内含子上。转基因株系1/w-ch14插入位点分别位于Gohir.D01G157600.1内含子和A12染色体的基因间隔区中。T-DNA在Gohir.D01G157600.1内含子的插入事件造成了21 bp碱基的基因组序列缺失。T-DNA到侧翼序列的PCR产物证明Gohir.D01G157600.1上的插入位点真实可靠。【结论】hiTAIL-PCR获取了转GbVe1基因棉花的T-DNA侧翼序列,提供了T-DNA插入位点位于Gohir.D01G157600.1基因内含子的特异性检测引物。
【目的】铃重是构成棉花产量的基本因子之一。本研究旨在定位铃重QTL（Quantitative trait loci）,为分析铃重遗传组成提供参考。【方法】以中棉所36和海陆渐渗系G2005组配的137个RILs（Recombinant inbred lines）家系为作图群体,利用RAD-seq（Restriction-site associated DNA sequencing）技术及SSR（Simple sequence repeat）标记,构建遗传连锁图谱,并对5个环境下的铃重进行QTL分析。【结果】构建了包含26个连锁群、6 434个标记、总长为 4 071.98 cM、标记间平均距离为0.63 cM的遗传图谱。采用WinQTLCart 2.5软件的复合区间作图法进行QTL定位,共得到32个铃重QTL,分布于15条染色体,单个位点解释的表型变异率为4.46%~15.84%;qBW-A4-1、qBW-A4-2、qBW-A5-2、qBW-D9-1和qBW-D9-2能够在2个环境中检测到,解释5.07%~15.84%的表型变异率。【结论】本研究定位的主效QTL可用于分析铃重遗传机理。
【目的】筛选棉花耐盐、抗盐种质。【方法】以148份陆地棉背景的海岛棉染色体片断导入系为研究对象,利用苗期植株相对生长量进行耐盐性鉴定。【结果】148个导入系材料的平均盐害系数为61.22%,耐盐性差异较大;以2个亲本的盐害系数为界线,将盐害系数分成3组,盐害系数0~29.35%的占23.65%,29.35%~71.70%的占39.19%,71.70%~100%的占37.16%。【结论】通过对耐盐性状的QTL（Quantitative trait locus）定位,检测到了23个耐盐相关的QTL,其中12个耐盐QTL分布在A05、A12、D05和D11染色体上,说明从陆地棉背景的海岛棉染色体片段导入系中进行耐盐材料筛选是可行的,对特定染色体的筛选会具有更高的效率。
【目的】对已克隆的海岛棉U3和U6启动子进行功能鉴定,为构建棉花CRISPR/Cas9多位点基因编辑技术体系提供更多可用的U3和U6启动子。【方法】分别构建以GbU3-2P和GbU6-7P为启动子驱动sgRNA,以抗旱负调控基因GGB为靶序列的CRISPR/Cas9基因编辑载体,然后在新海16的棉花叶片原生质体中进行功能鉴定。通过Polymerase chain reaction方法富集构建好的CRISPR/Cas9基因编辑载体的核心片段,并利用PEG瞬时转化法将核心片段转入原生质体中。提取转化后的原生质体基因组DNA,采用酶切/Polymerase chain reaction法分析棉花GGB基因的突变情况并测序验证。最后绘制靶基因突变的频率分布图来计算该CRISPR/Cas9系统的编辑效率和确认突变的真实性。【结果】靶基因测序结果显示靶标位点序列突变的类型全部为碱基替换。【结论】以GbU3-2P和GbU6-7P为启动子的CRISPR/Cas9基因编辑体系可以成功地定点编辑棉花GGB基因的序列,引起基因突变。
【目的】研究黄萎病菌胁迫下钾素对棉花黄萎病抗性生理机制的影响,对棉花黄萎病综合防治技术的提出具有理论指导意义。【方法】在人工黄萎病病圃中,利用3个对黄萎病有不同抗性的品种冀棉11号（JM-11,感病品种）、中植棉2号（ZZM-2,抗病对照）、农大601（ND-601,抗病品种）,研究5种施钾量（0、75、150、225、300 kg·hm-2）对棉花黄萎病发生、棉株抗病性相关物质含量及酶活性的影响。【结果】（1）感病品种JM-11抗黄萎病相关物质（木质素、总酚）含量和苯丙氨酸解氨酶、过氧化物酶活性受病情的影响较抗病品种ZZM-2和ND-601大;根和叶木质素、总酚含量多少及棉叶苯丙氨酸解氨酶活性高低影响感病品种JM-11抗黄萎病性,根和叶中总酚是影响抗病品种黄萎病发生程度的关键物质。（2）JM-11根对钾含量的敏感性强于ND-601,弱于ZZM-2,对叶中钾含量的敏感性强于ZZM-2、ND-601。（3）JM-11、ZZM-2、ND-601黄萎病最大缓解效果分别为32.5%、26.4%、16.5%,对应施钾量分别为290.5、253.5、229.5 kg·hm-2。【结论】抗黄萎病性弱的品种通过适量施钾可增强其对黄萎病抗性,减轻黄萎病的发生。
【目的】对比克氏棉（G. bickii Prokh）种子形成过程和种子萌发过程中的色素腺体形态建成特点、色素腺体与棉酚含量的动态关系及其分子机理进行探究。【方法】以比克氏棉为材料,进行组织切片观察、棉酚含量测定并分析对种子萌发期色素腺体形成及棉酚合成基因的表达谱。【结果】比克氏棉在种胚形成过程中,子叶上形成大量色素腺体原,并在种子萌发后12 h形成腔体结构,转换成成熟的色素腺体;比克氏棉种胚形成过程及种子萌发过程中均未检测到棉酚,但从种子萌发12 h开始可以检测到较低含量的棉酚。种子萌发期色素腺体形成及棉酚合成相关基因表达谱分析结果表明,GoPGF基因在比克氏棉种子萌发12 h的子叶上表达量较高,与比克氏棉色素腺体形成有关;法尼基焦磷酸合成酶（FPS）基因在种子萌发24 h的子叶上表达量较高,可能与棉酚向子叶色素腺体转运有关;CYP706B1基因在种子萌发0 h较高,HMG1基因在种子萌发0 h、36 h和48 h的子叶上表达量均较高,说明这两个基因与种子萌发后色素腺体腔的形成有关,并参与棉酚的贮运;杜松烯合酶基因（CAD1-A）和HMG2基因与比克氏棉色素腺体形成无密切关系。【结论】种子萌发后的12 h为比克氏棉子叶色素腺体形态建成的关键时期,且色素腺体的形态建成与棉酚出现的时间具有同步性。GoPGF、FPS、CYP706B1、HMG1参与色素腺体的形成及棉酚的转运。
【目的】研究脱叶剂噻苯隆（Thidiazuron, TDZ）处理后,未着药叶片对脱叶剂的响应机理。【方法】以中棉所 50 为材料,分析 TDZ 涂抹叶片不同时间（1 d、3 d、6 d、10 d）后其相邻未着药棉花叶片的光合与叶绿素荧光特性、内源保护酶活性及内源激素含量等的变化。【结果】棉花叶片涂抹 TDZ 6 d后着药叶片脱叶率达到100%,而其相邻未着药叶片在试验期内（TDZ 处理后10 d）无脱落。在 TDZ 施用的前期,未着药棉花叶片净光合速率（Pn）迅速降低,之后逐渐升高恢复至清水对照（CK）水平。TDZ 施用亦降低了未着药棉花叶片光系统II的最大光化学效率（Fv/Fm）、PSII 量子产量（ΦPSII）、电子传递速率（Ret）和光化学猝灭系数(qP),提高了非光化学猝灭系数（qNP）;但在处理后10 d,各叶绿素荧光参数逐渐恢复到 CK 水平。TDZ 施用显著提高了相邻未着药棉花叶片的超氧化物歧化酶活性,对过氧化物酶活性影响较小,而降低了丙二醛含量。TDZ 施用后的 3 d、6 d,未着药叶片的脱落酸（Abscisic acid, ABA）含量显著低于 CK,而在处理后 10 d,ABA 含量与 CK 无差异;TDZ 处理对未着药棉花叶片的生长素含量影响较小。【结论】棉花施用噻苯隆显著影响相邻未着药叶片的光合、叶绿素荧光特性、内源保护酶活性及内源激素含量,但药后10 d时未着药叶片的生理活性逐渐恢复到正常水平,这可能是其未脱落的部分原因。
【目的】通过调查与评价湖南省棉籽中重金属污染水平,为保障棉花产品的质量安全以及探讨替代种植的可行性提供数据支撑。【方法】采集了湖南省所辖6个县区56个代表性的棉籽样品,测定棉籽中镉、铅、铜、铬、汞及砷的含量。采用污染指数法、相关性分析及聚类分析法评价湖南省六县（区）棉籽样品的重金属污染状况和分布特征。【结果】君山区、安乡县、南县、望城区及鼎城区棉籽样本重金属含量均处在安全水平,综合污染指数变化范围为 0.366 5~0.577 0;仅衡阳县镉单项污染指数相对偏高,综合污染指数（0.801 6）相比其他地区略高,存在一定的安全隐患。【结论】湖南棉籽样本中重金属镉、铅、铜、铬、汞及砷的污染状况总体尚好,在重金属污染土地上用棉花替代粮食作物种植是可行的。
【目的】结合整枝方式和冠层高度这两种措施,塑造良好的群体冠层结构,实现棉花增产增效。【方法】在2016—2017年以冀棉958为试验材料,采用裂区设计,在保定清苑研究不同整枝方式（去、留叶枝）和冠层高度（高矮相间冠层、矮冠层和高冠层）对棉铃时空分布、产量及产量构成因素的影响。【结果】整枝方式和冠层高度对棉铃的时空分布具有显著影响。在时间分布上,留叶枝处理相比去叶枝处理能够显著增加“三桃”（伏前桃、伏桃和秋桃）数量;高矮相间冠层与高冠层相比伏前桃数增多,但秋桃数显著减少。在空间分布上,留叶枝使果枝结铃数下降,但果枝棉铃分布较去叶枝群体更均匀,去叶枝群体下部果枝棉铃分布较多,留叶枝群体则集中在中部果枝;不同冠层结构处理的内围铃数均多于外围铃数。整枝方式和冠层高度对棉花产量形成具有显著的互作效应,以去叶枝、高矮相间群体籽棉产量最高,但其皮棉产量和留叶枝、高矮相间群体相比,并没有显著差异。【结论】塑造留叶枝、高矮相间冠层能够促使棉株中部多结铃,增加伏桃数及其比例,提高单位面积铃数,有利于形成产量,还可节省人力和物力,节约成本,因此可作为黄河流域棉区实现棉花高产高效的一项重要简化栽培措施。
