【目的】基于SSR（Simple sequence repeat,简单序列）标记展开对陆地棉经济性状的关联分析,挖掘优异等位变异位点,解析新疆陆地棉经济性状的遗传基础,为新疆陆地棉的遗传机理研究和高效的陆地棉分子设计育种提供理论依据。【方法】利用筛选出覆盖棉花全基因组的73对SSR标记对新疆156份陆地棉品种进行多态性扫描;采用R语言绘制boxplot图,利用TASSEL软件进行关联分析,挖掘与产量、纤维品质性状相关联的优异等位变异位点。【结果】通过对6个环境下新疆陆地棉品种的产量、品质相关性状进行关联分析,获得与产量性状相关的等位变异位点10个,表型变异解释率为6.69%~9.88%,平均值为8.43%;与纤维品质性状相关的等位变异位点23个,表型变异解释率为3.73%~13.22%,平均值为7.52%。其中22个QTL（Quantitative trait locus）已被报道,有10个QTL的关联性状与前人研究一致。【结论】新疆陆地棉品种的群体遗传结构简单,连锁不平衡水平低,6个环境条件下表型性状变化趋势较稳定。基于SSR的关联分析,发掘了与产量和纤维品质相关的优异等位变异基因及聚合优异等位基因位点的典型材料。
【目的】近年来,棉花成为甜菜夜蛾（Spodoptera exigua Hübner）的主要寄主之一,主要受害部位为叶片。随着转基因棉的推广种植,明确其不同叶位叶片对甜菜夜蛾种群增长的影响对有效防治甜菜夜蛾具有重要意义。【方法】以转cry1A基因棉国抗12（GK12）、转cry1Ac基因棉新棉33B和转cry1A+CpTI基因棉SGK321,以及它们的亲本对照泗棉3号、DP5415和石远321为材料,研究3种不同类型转基因棉生长前期不同叶位叶片对甜菜夜蛾种群增长的影响,并以实验种群生命表形式加以描述。【结果】（1）转基因棉GK12和SGK321对甜菜夜蛾种群增长有一定的抑制作用,尽管随着取食叶位的不同,抑制作用存在一定的差异,但其种群趋势指数均远大于1。（2）取食同一转基因棉花品种不同叶位叶片后,对甜菜夜蛾幼虫至蛹期的死亡率、蛹质量及产卵量虽有一定的影响,但叶位间不存在明显的变化趋势。（3）取食新棉33B和SGK321的甜菜夜蛾种群趋势指数明显低于对应的常规对照棉,而取食国抗12的甜菜夜蛾种群趋势指数与对照品种泗棉3号差异不显。【结论】取食所研究的3类转基因抗虫棉不同叶位叶片后,甜菜夜蛾的种群仍呈增长趋势,应加强转基因棉田甜菜夜蛾的防控。
【目的】淹水胁迫影响棉花生长发育,持续淹水可导致棉花减产甚至绝产,增强棉花适应淹水胁迫的能力对棉花抗涝夺丰收至关重要。乙烯（Ethylene）是备受关注的重要信号分子,在植物抗逆过程中发挥着重要作用,但在缓解棉花淹涝伤害中作用和机制尚不清楚。本文以棉花（Gossypium hirsutum L.）品种K638为材料,在山东棉花研究中心试验站（山东临清）的田间电动遮雨棚内,对盛花期棉花淹水处理10 d,通过叶面喷施乙烯信号通路抑制剂1-甲基环丙烯（1-methylcyclopropene, 1-MCP）或乙烯合成前体1-氨基环丙烷-1-羧酸（1-Aminocyclopropane-1-carboxylic acid, ACC）抑制或促进棉株体内乙烯合成,探究了乙烯含量对棉花适应淹水胁迫的作用及其生理机制。结果表明,与未喷施的淹水处理相比,喷施1-MCP乙烯含量降低了5.3%,丙二醛（Malondialdehyde, MDA）、厌氧代谢酶乙醇脱氢酶（Alcohol dehydrogenase, ADH）、丙酮酸脱羧酶（Pyruvate decarboxylase, PDC）和乳酸脱氢酶（Lactate dehydrogenase, LDH）分别降低了39.2%、37.8%、20.5%和8.2%,主茎功能叶光合速率和单株干物质质量分别提高了13.5%和3.3%,籽棉产量提高了4.6%;而ACC的效果相反,喷施ACC促进受淹棉株体内乙烯积累,乙烯含量升高了8.0%,MDA、ADH、PDC和LDH分别增加了19.5%、17.5%、11.2%和8.0%,光合速率和单株干物质质量分别降低了6.0%和7.7%,籽棉产量减少了8.0%。由此可见,降低棉株体内乙烯含量,可显著降低活性氧对细胞膜的损伤,抑制厌氧代谢有毒产物的积累,减轻淹水胁迫下棉花所受的低氧损伤,缓解受淹棉株光合生产和生长发育的受抑制程度,一定程度上缓解了淹水胁迫造成的伤害,是提高棉花适应淹水胁迫的重要途径。
【目的】土壤温度影响着作物的生化过程,了解不同种植模式棉田土壤温度的时空分布特征对探究如何提高不同种植模式下的棉花生产潜力非常重要。【方法】对不同种植模式：单作棉花（MC）、麦套棉花（WIC）、麦后棉花（WDC）农田10―110 cm土层温度进行连续实时监测,并调查棉花的生育进程和各农艺性状。【结果】在5月下旬麦棉共生期,单作棉花的平均土壤温度比两熟棉田土壤温度高1~3 ℃。7月初,在10―40 cm土层两熟棉花土壤温度大于单作棉花土壤温度,40―110 cm正好相反。8月上旬,各种植模式棉花土壤温度差异缩小,单作棉花土壤温度稍低于两熟棉花的土壤温度。在9月中旬,两熟棉花的土壤温度低于单作棉花的土壤温度。土壤温度主要影响棉花出苗到现蕾和开花到吐絮期的持续时间,对现蕾到开花的持续时间影响不明显。土壤平均温度越高,该生育时期的持续时间越短。同一时期两熟棉花土壤温度的日最低温出现的时间要比单作棉花早1 h左右,而日最高温出现的时间基本一致。不同种植模式不同土层的土壤积温与生物量拟合呈显著的线性关系。【结论】优化管理措施,如通过控制灌溉的时间和量来缓解土壤温度对棉花生长的影响,提高苗期和开花到吐絮期的土壤积温对两熟棉花出苗和吐絮都是有益的。本文以期为不同种植模式的合理配置与管理提供理论依据。
【目的】探究新疆早熟陆地棉种质资源遗传多样性,发掘特异种质资源和与纤维品质相关的优异等位变异。【方法】以219份新疆早熟陆地棉种质资源为材料,在3个环境下对此群体的15个农艺性状进行鉴定,用128对简单序列重复（Simple sequence repeat,SSR）引物对该群体进行基因型鉴定,使用NTsys-pc2.1进行遗传多样性分析,用Structure 2.3.1和Tassel 5.0对此群体纤维品质性状进行关联分析, 依据表型效应值挖掘携带优异等位变异的典型材料。【结果】128对标记在219份资源材料群体中共扩增出244个位点,平均每个标记扩增出1.91个位点;多态信息含量范围为0.13~0.86,平均为0.63;此群体材料间遗传相似性系数分布范围为0.42~0.99,平均为0.61,遗传相似系数在0.5~0.7的占90.19%。通过关联分析检测到11个与纤维品质性状显著关联的标记（P<0.01）,发掘出7个携带特异等位变异的典型材料。【结论】219份新疆早熟陆地棉种质资源遗传多样性低,基于SSR关联分析发掘了一些与纤维品质性状相关的优异等位变异及典型材料。
【目的】棉花脱叶催熟是实现机械采收的前提。噻苯隆和乙烯利混用是我国目前主要的脱叶催熟方式。鉴于不同棉区的环境条件和种植模式差异较大,研究了不同棉区噻苯隆和乙烯利的适宜用量及配比。【方法】于2018年在黄河流域棉区的河北河间、河北邯郸、山东德州和山东无棣、长江流域棉区的江苏大丰、北疆棉区的石河子Ⅰ和Ⅱ、南疆棉区的轮台和沙雅共9个地点开展田间试验,设50%（质量分数,下同）噻苯隆可湿性粉剂和40%乙烯利水剂3个混用处理,每公顷用量分别为450 g+1 725 mL（T1）、600 g + 3 000 mL（T2）、600 g + 4 500 mL（T3）,噻苯隆和乙烯利有效成分配比分别为1∶3、1∶4和1∶6,以喷施清水为对照。【结果】在江苏大丰,药后16 d各处理脱叶率与对照无显著差异。在其他8个试验点,大多数处理药后14 d的脱叶率显著高于对照,且自然脱叶率越低提高幅度越大;但噻苯隆和乙烯利不同用量及配比之间的脱叶率差异不一致,且大部分情况下差异不大。部分地点某些处理药后14~16 d的脱叶率可达到90%。不论药前吐絮率低或高,药剂处理14~16 d后,与清水对照相比吐絮率未表现出明显的增加;然而,药前吐絮率较低的试验点药后吐絮率增幅大,反之,吐絮率增幅小。噻苯隆和乙烯利混用对大部分试验点的产量和纤维品质无显著影响。【结论】药后14 d左右,噻苯隆和乙烯利混用的脱叶效果比较明显,不同剂量和配比之间无一致性和大的差异;催熟效果相对较差,对棉花产量和纤维品质影响不大。综合考虑脱叶催熟效果的稳定性和药剂成本,初步建议各棉区每公顷应用600 g的50%噻苯隆可湿性粉剂和3 000 mL的40%乙烯利水剂进行脱叶催熟。
【目的】研究外源脯氨酸对不同硼浓度处理下棉花幼苗生长及生理特性和脯氨酸代谢的影响。【方法】采用水培方法,以鄂抗8号棉花品种为试验材料,设置0.02 μmol·L -1（低硼）、2.5 μmol·L -1（中硼）、100 μmol·L -1（适硼）3个硼（Boron,B）浓度梯度以及0和20 μmol·L -1 2个脯氨酸（Proline,Pro）浓度,共计6个处理,完全随机,其中低硼和中硼均属于缺硼处理,植株生长出现明显差异后收获并测定相关指标。【结果】添加外源脯氨酸在适硼（100 μmol·L -1）浓度下抑制了棉花的生长,而在低硼（0.02 μmol·L -1）处理时促进了根系对硼的吸收。与低硼处理相比,添加脯氨酸降低了叶片中脯氨酸、过氧化氢（Hydrogen peroxide,H2O2）含量,而促进根中丙二醛 （Malondialdehyde,MDA）和H2O2的积累;同时,根和叶片中超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase,SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（Ascorbate peroxidase,APX）活性显著上升,过氧化物酶（Peroxidase,POD）活性显著下降,而过氧化氢酶（Catalase,CAT）活性无明显变化。另外,缺硼时（0.02 μmol·L-1和2.5 μmol·L -1）添加脯氨酸可明显增加其代谢途径中Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶（Δ1-pyrroline-5-carboxylate synthetase,P5CS）、Δ1-吡咯啉-5-羧酸还原酶（Δ1-pyrroline-5-carboxylate reductase,P5CR）、鸟氨酸转氨酶（Ornithine-aminotransferase,OAT）等合成酶及脯氨酸脱氢酶（Proline dehydrogenase,PRODH）的活性。【结论】在适硼下施用脯氨酸抑制了棉花的生长。低硼下添加脯氨酸促进根系对硼的吸收,提高叶片抗氧化酶APX活性而降低叶片中膜脂过氧化物质。低硼导致植株体内脯氨酸的积累,而低硼处理下添加外源脯氨酸会降低叶片中脯氨酸含量,其诱因是影响了脯氨酸代谢途径（谷氨酸和鸟氨酸途径）中关键的合成酶和分解酶活性,主要是由于促进分解代谢的脯氨酸脱氢酶活性显著增加所致。
随着时代的不断进步,社会的各个行业均在迅猛发展。农业作为国民经济的支柱产业,在社会中有重要影响。棉花作为重要的经济作物,一直以传统种植的方式种植,已不适合未来的发展方向。在未来,智慧农业将占据主导地位。本文对智慧农业进行了简单的介绍,同时归纳并总结了智慧农业在棉花生产管理中的主要应用技术,以及列举并分析了智慧农业在棉花生产管理各环节的实际应用,在此基础上分析了目前智慧农业应用于棉花生产管理的优缺点,并对其进行了总结与展望。
