【目的】 研究冠菌素（Coronatine, COR）对低温胁迫下棉花幼苗营养器官抗坏血酸-谷胱甘肽循环系统的影响,探索其抗逆机理。【方法】 以新陆早57号为材料,设4个处理,幼苗2叶期叶面喷施清水后进行25 ℃（CK）和4 ℃（LT）处理,幼苗2叶期叶面喷施冠菌素（0.01 μmol·L-1）后进行25 ℃（COR）和4 ℃（LT+COR）处理,1 d后采集各处理根、茎和叶,测定抗氧化物质含量和酶活性。【结果】 与CK相比,LT处理引起棉花幼苗根、茎和叶中抗坏血酸过氧化物酶和单脱氢抗坏血酸还原酶活性、氧化型抗坏血酸、还原型谷胱甘肽和谷胱甘肽含量下降,谷胱甘肽过氧化物酶活性、还原型抗坏血酸和抗坏血酸含量升高,脱氢抗坏血酸还原酶和谷胱甘肽还原酶活性无差异,叶中氧化型谷胱甘肽含量减少。与LT相比,（LT+COR）处理使棉花幼苗根、茎和叶中抗坏血酸过氧化物酶、单脱氢抗坏血酸还原酶、脱氢抗坏血酸还原酶、谷胱甘肽过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶活性升高,还原型抗坏血酸、氧化型抗坏血酸、还原型谷胱甘肽、抗坏血酸和谷胱甘肽含量增加,氧化型谷胱甘肽含量、还原型抗坏血酸与氧化型抗坏血酸的含量比、还原型谷胱甘肽与氧化型谷胱甘肽的含量比在叶中变化明显。【结论】 COR可以调控棉花幼苗抗坏血酸-谷胱甘肽循环系统,缓解低温对棉花幼苗造成的损伤,对叶片缓解作用最强。
【目的】 通过研究滴灌棉田地上部植株的氮营养指数,探究建立基于氮营养指数的高光谱指数模型的可行性,为高光谱遥感在农田氮营养快速、准确诊断中的应用提供理论依据。【方法】 2年试验,以新疆主栽的5个棉花品种为研究对象,在不同施肥处理条件下,探究氮营养指数和17种光谱指数之间的相关性,建立氮素营养诊断模型并进行验证。【结果】 不同品种棉花滴灌条件下氮营养指数之间差异显著,杂交棉能更快地接近氮素营养水平的最佳状态;基于高光谱的氮营养指数多元回归模型中R2最高的为鲁棉研24,达到0.8的高水平;经2年数据验证,鲁棉研24号建立的模型精度最高,R2=0.868,均方根误差为0.059。【结论】 建立基于氮营养指数的高光谱监测模型能够很好地监测植株氮素养分状况,大田模型精度R2能达到0.5以上,本试验结果能够为今后农业养分诊断提供理论依据。
【目的】 MADS-box蛋白是1种重要的转录因子,参与调控棉花生长发育进程。鉴定分析陆地棉MADS-box家族基因,可为研究其生物学功能奠定基础。【方法】 基于2019年最新组装的陆地棉TM-1参考基因组,通过HMMER 3.0软件鉴定陆地棉Type Ⅰ型及MIKC型MADS-box基因。利用MapInspect、MEGA 7.0、MEME和TBtools软件以及omicshare网站进行染色体定位、多序列比对聚类分析、Motif预测、基因结构鉴定以及组织特异性表达分析。【结果】 从全基因组水平上鉴定出181个陆地棉MADS-box基因（66个Type Ⅰ型和115个MIKC型）,染色体定位发现该181个基因在陆地棉26条染色体上均有分布,其中A组染色体上分布有78个基因、D组上分布有103个基因。系统进化分析显示Type Ⅰ型MADS-box蛋白有3个亚家族,MIKC型蛋白包括MIKC*型和含有10个亚家族的MIKCC型;motif预测结果显示所有MADS-box蛋白均含有MADS结构域,基因结构分析结果显示,外显子、内含子结构和长度在各亚家族内具有同一性;组织特异性表达分析发现MADS-box家族基因中有33个在纤维组织中优势表达,103个在花器官中优势表达,41个基因在根茎中优势表达。【结论】 本研究通过生物信息学方法,鉴定并获得了与陆地棉开花调控和纤维发育相关的MADS-box基因,对于揭示棉花纤维品质等重要性状的遗传调控机制及分子育种具有一定的理论意义和应用价值。
【目的】 明确棉花不同部位主茎叶对脱叶剂噻苯隆响应的差异及其作用机理。【方法】 在室内光照培养条件下,用4.54 mmol·L-1噻苯隆均匀涂抹10叶期棉株的所有主茎叶或功能叶（倒4叶）和幼叶,观察不同部位叶片的离层形成及脱落时间,检测叶片中乙烯合成及信号转导相关基因的表达量。【结果】 噻苯隆处理后离层形成顺序为：幼叶（倒1叶）>基部第1~2叶（倒9~10叶,叶龄35~40 d）>功能叶（倒4叶）;叶片脱落顺序为：幼叶>功能叶>基部第1~2叶,且基部第1~2叶容易出现枯而不落的现象。噻苯隆涂抹后24 h内,功能叶和幼叶中的乙烯合成基因GhACS1均上调表达,但幼叶中上调表达的时间早于功能叶,上调幅度也大于功能叶;此外,幼叶中的乙烯合成基因GhACO1、乙烯信号转导基因GhEIN3和GhERF23在涂抹噻苯隆24 h后显著上调数倍或数十倍,但功能叶中这几种基因的表达量变化不大。【结论】 应用脱叶剂噻苯隆处理棉花叶片后,不同叶位叶片离层形成的时间不同,且脱落的顺序与离层形成的顺序不一致。幼叶离层形成及脱落较早,与其乙烯合成及信号转导相关基因的表达上调较早且幅度较高有关。
【目的】 探讨应用98%甲哌鎓（1, 1-dimethyl-piperidinium chloride, DPC）粉剂（以下简称DPC）对棉花进行化学封顶的稳定性和普适性。【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、山东无棣,长江流域棉区的江苏大丰和湖北黄冈,北疆棉区的石河子Ⅰ和Ⅱ以及南疆棉区的轮台、沙雅共10个地点开展试验,供试棉花品种（系）为当地主栽品种（系）。采用随机区组设计,重复3~4次。在各地常规DPC系统化控技术的基础上,设早于人工打顶10 d（T1）、与人工打顶同期（T2）2个封顶时期,并设0、90、180、270 g·hm-2 4个DPC剂量,以人工打顶为第一对照,以不打顶为第二对照。【结果】 DPC化学封顶时期显著影响株高（河北邯郸、山东无棣和山东德州除外）和果枝数（江苏大丰和湖北黄冈除外）,表现为封顶早、控长作用强（植株较低,果枝数较少）,封顶晚、控长作用弱（植株较高,果枝数较多）。河北河间和新疆石河子Ⅰ试验点T1期DPC化学封顶的平均株高不仅低于T2期,且分别较人工打顶低3.3 cm和4.6 cm。多数试验点T1期DPC化学封顶的果枝数较人工打顶每株增加2个左右,T2期增加较多,增加2.3~7.7。DPC封顶剂量越大,对株高的控长作用越强（湖北黄冈除外）,中（180 g·hm-2）、高剂量（270 g·hm-2）DPC的株高在数个试验点甚至较人工打顶有不同程度的降低。清水对照的果枝数较人工打顶每株增加2.4~8.3,DPC化学封顶的果枝数显著少于清水对照,不同剂量之间的差异相对较小。河北邯郸T2期DPC化学封顶后遇高温干旱,与人工打顶相比铃数减少、产量显著降低;其他试验点DPC化学封顶除个别处理外对产量无显著影响。DPC化学封顶各处理喷施脱叶催熟剂前的吐絮率和一次花率不低于人工打顶,对熟期无不利影响。【结论】 初步判断棉花应用DPC进行化学封顶具有较好的稳定性和普适性,生产中建议与人工打顶同期应用中、低剂量（90~180 g·hm-2）DPC进行化学封顶。
【目的】 研究密度和棉太金化控对长江流域小麦后直播棉产量及氮、磷、钾吸收积累的影响,以期为该种植模式下棉花高产高效栽培提供理论指导。【方法】 2011―2012年,于扬州大学农学院试验田以早熟品种国欣早11-1为材料,设置75 000、90 000、105 000 株·hm-2 3个密度;棉太金用量分别为0、1 170 、2 340 mL·hm-2进行试验。【结果】 在90 000~105 000 株·hm-2密度下配合1 170 mL·hm-2棉太金（苗期：90 mL·hm-2、盛蕾期：180 mL·hm-2、盛花期：360 mL·hm-2、盛铃期：540 mL·hm-2）,小麦后直播棉籽棉产量最高,达3 551.3~3 687.5 kg·hm-2。在此条件下,棉株对氮、磷、钾素的吸收量也最高,分别达117.8 kg·hm-2、77.4 kg·hm-2、116.4 kg·hm-2。其中,氮素吸收量在盛蕾期—盛花期最高,磷、钾吸收量则均于盛花期—吐絮期达到最大。相关性分析发现,长江流域小麦后直播棉产量与氮、磷、钾素总吸收积累量,尤其是在盛花期—吐絮期总体呈显著线性正相关关系。【结论】 中高密度下配合施用适量棉太金可增强棉株对氮、磷、钾等元素的吸收,以盛花期-吐絮期为最盛,从而实现长江流域小麦后直播棉高产。
【目的】 建立超高效液相色谱电喷雾质谱（Ultra-performance liquid chromatography-electrospray ionization-mass spectrometry,UPLC-ESI-MS）分析中棉花代谢产物的高通量鉴定方法;探讨特定UPLC和ESI模式条件下棉花次生代谢产物的加合物种类、主导加合物及适宜的ESI模式。【方法】 利用高效液相色谱电喷雾质谱对18个棉花代谢产物标准品进行分析,采用在线XCMS软件进行无靶标质谱数据提取,利用MATLAB软件编程计算程序建立标准品鉴定方法。【结果】 针对电喷雾正、负离子模式,建立了基于计算准确相对分子质量的棉花次生代谢产物标准品的快速鉴定方法POSid和NEGid;特定超高效液相色谱和电喷雾正、负离子模式下14个标准品得到正确鉴定。正离子模式下出现[M+H]+、[M+Na]+、[M+NH4]+、[2M+NH4]+、[2M+Na]+和[2M+H]+ 6种加合物,负离子模式下出现[M-H]-、[2M-H]-、[M+Cl]-、[M+FA-H]-、[3M-H]-、[M+Na-2H]-、[M-H2O-H]-和[M+TFA-H]- 8种加合物,单个标准品的质谱可观察到1~6种加合物,每个标准品均有主导加合物并具有电喷雾离子模式的偏好性。蜜二糖适合电喷雾正离子模式检测,棉酚适合2种离子模式检测;12种化合物均是负离子模式信号强于正离子模式,适合采用负离子模式检测。【结论】 建立的基于计算准确相对分子质量的代谢产物鉴定方法,能实现对18个棉花次生代谢产物标准品的无靶标质谱数据的鉴定。特定超高效液相色谱和电喷雾条件下,棉花次生代谢产物的主导加合物具有电喷雾离子模式的偏好性。这些结果为开展棉花代谢组研究提供了技术和理论数据支撑。
【目的】 对棉花叶片叶绿素含量数量性状位点（Quantitative trait loci, QTL）进行定位。【方法】 以中36为轮回亲本与海7124配制的195个BC1F7家系为研究材料。根据本课题已构建的高密度遗传图谱,利用QTL IciMapping 4.1中的BIP（QTL mapping in bi-parental populations）和MET（QTL mapping for multi-enviromental trials）模型采用完备区间作图法（Inclusive composite interval mapping, ICIM）分别对初花期和结铃期基于Soil and Plant Analyzer Development（SPAD）读值的叶绿素含量进行QTL分析。【结果】 检测到9个与叶绿素含量相关的QTLs分布在6条染色体上。其中,与初花期叶绿素含量显著相关的q-SPAD-A11-1与结铃期检测到的q-SPAD-A11-2具有较大重叠,表型贡献率分别为5.08%和5.75%;q-SPAD-D08-2位于D08染色体的48.71~53.65 Mb与前人定位结果相近。【结论】 本研究首次鉴定的与叶绿素含量性状稳定相关q-SPAD-A11为叶绿素含量性状进一步的精细定位奠定了基础。
棉田间套复合体系是以提高棉田整体经济效益为目标而发展起来的现代农业种植体系,不仅能有效地缓解粮棉、经棉和果棉争地矛盾,实现棉花与其他作物同步增产增收,还可以作为协调粮食安全与生物多样性保护之间矛盾的有效手段。近年来,棉田间套复合体系越来越受到人们的重视和应用。本文系统总结了棉田间套复合体系提升生态系统服务功能的研究进展,如增加生物多样性、增加系统生产力和经济收益、提高光热利用效率、改善棉花品质、控制病虫草害等。并从地上光热资源和地下根系生态位互补、种间促进作用增加资源有效性、化感作用减轻病虫害最终促进邻居植物生长方面解析其潜在的生态学机制。最后对今后的研究方向进行了展望。
