2022年, 第34卷, 第6期　刊出日期：2022-11-15

  

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研究与进展
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  硫酸盐胁迫对棉花生理和代谢的影响

  郭家鑫, 鲁晓宇, 陶一凡, 叶扬, 郭慧娟, 闵伟

  棉花学报. 2022, 34(6): 479-493. https://doi.org/10.11963/cs20220031

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  【目的】Na₂SO₄胁迫作为新疆棉田主要的盐胁迫类型，严重制约新疆棉花生产。本研究旨在探究Na₂SO₄胁迫对棉花代谢的影响，研究棉花耐受Na₂SO₄胁迫的代谢机制。【方法】设置对照（CK）和硫酸盐胁迫（SS）2个处理，通过代谢组学分析硫酸盐胁迫下棉花根和叶中代谢物含量的变化并鉴定相应的代谢通路。【结果】中度硫酸盐胁迫显著抑制棉花生长，与CK相比，SS处理的叶、茎、根生物量和总生物量分别降低46.9%、50.9%、43.0%和47.9%。硫酸盐胁迫下根中有机酸42种上调、10种下调，氨基酸及其衍生物32种上调、16种下调，糖类有23种上调、1种下调；叶中有机酸有37种上调、7种下调；氨基酸及其衍生物16种上调、17种下调；糖类16种上调、4种下调。在根中共筛选出30条差异代谢通路，主要包括9条氨基酸代谢通路、7条有机酸代谢通路和7条糖类代谢通路；在叶中共筛选出17条差异代谢通路，主要包括7条氨基酸代谢通路、4条有机酸代谢通路和3条糖类代谢通路。【结论】在盐胁迫下，棉花的根和叶中积累有机酸、糖类和醇类等小分子有机物；同时，叶片中的柠檬酸、琥珀酸、丙酮酸和亚油酸等上调说明三羧酸循环和β-氧化途径代谢增强，根中柠檬酸、琥珀酸和丙酮酸等上调说明三羧酸循环增强。研究揭示了棉花对Na₂SO₄胁迫的反应机制，为提高新疆棉花在盐胁迫条件下的栽培技术提供一定的理论基础。
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  几种植物生长调节剂对棉花耐高温性能的调控效应

  段佳豪, 杨锍琰, 刘星科, 杜康, 刘扬, 王友华, 胡伟, 陈兵林, 孟亚利, 赵文青

  棉花学报. 2022, 34(6): 494-507. https://doi.org/10.11963/cs20220051

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  【目的】在苗期筛选提高棉花耐高温能力的植物生长调节剂及其适宜浓度，并明确其在棉花花铃期对高温胁迫的缓解效应。【方法】以中棉425为供试品种，设置常温（平均温度为28 ℃，最高温、最低温分别为32 ℃、24 ℃）和高温（平均温度为38 ℃，最高温、最低温分别为42 ℃、34 ℃）2种温度处理；苗期设置清水对照，200、400、600 μmol·L^-1 1-甲基环丙烯（1-methylcyclopropene, 1-MCP），0.01、0.02、0.05 μmol·L^-1冠菌素（coronatine, COR）和0.5、1.0、2.0 μmol·L^-1 2, 4-表油菜素内酯（2, 4-epibrassinolide, EBR）喷施处理；花铃期设置清水对照和400 μmol·L^-1 1-MCP喷施处理。探究常温和高温处理下，不同生长调节剂对棉花干物质质量、叶片光合特性、叶绿素含量、抗氧化酶活性、产量及纤维品质等的影响。【结果】适宜浓度的3种植物生长调节剂均能在一定程度上提高棉花的耐高温能力。苗期高温胁迫下，与清水处理相比，喷施400 μmol·L^-1 1-MCP可显著提高棉花地上部及地下部的干物质质量，提高新展开叶的净光合速率、叶绿素a和叶绿素b的含量、抗氧化酶（超氧化物歧化酶、过氧化物酶、谷胱甘肽过氧化物酶和抗坏血酸过氧化物酶）活性，降低丙二醛含量。主成分分析表明400 μmol·L^-1 1-MCP可有效提高棉花的耐高温能力。此外，花铃期高温胁迫下，与喷施清水相比，喷施400 μmol·L^-1 1-MCP能显著提高棉铃对位叶的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率，提高棉花单株结铃数、铃重、单株籽棉产量及纤维品质。【结论】400 μmol·L^-1 1-MCP能通过提高棉花叶片叶绿素含量、光合能力和抗氧化酶活性，减少丙二醛等有害物质的积累，从而增强棉花耐高温能力，在一定程度上提高棉花产量和纤维品质。
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  基于无人机RGB图像颜色特征和形态特征的滴灌棉花苗期株数估算研究

  蒋家乐, 李容望, 马学花, 李明华, 刘扬, 芦阳, 马富裕

  棉花学报. 2022, 34(6): 508-522. https://doi.org/10.11963/cs20220032

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  【目的】利用无人机图像数据的颜色特征和形态特征构建滴灌棉花苗期株数估算模型，为棉花田间精准管理提供理论依据。【方法】于2020―2021年开展试验，以鲁棉研24号为供试品种，设置3个不同种植密度，分别为：低密度（D1，6.9×10⁴株·hm^-2）、中密度（D2，13.8×10⁴株·hm^-2）、高密度（D3，24×10⁴株·hm^-2）。对出苗后25 d的无人机图像提取基于红绿蓝（red, green, and blue, RGB）的植被指数和目标形态特征，构建棉花株数估算特征集合；在自变量间的相关性分析的基础上，利用逐步多元回归的方法构建棉苗株数的估算模型，并进行验证。【结果】（1）三角绿度指数（triangular greenness index，TGI）、超绿指数（excess green index，ExG）、绿-蓝差值+修正超绿指数（green-blue difference + modified excess green index，GBDI + MExG）均对图像有较好的分割效果，其中TGI对棉花目标的分割完整度最高。（2）对比2种特征参数构建的棉花株数估算模型，基于目标形态特征的苗期棉花估算模型的拟合优度（R²=0.935 5）要高于基于RGB植被指数的株数估算模型（R²= 0.903 6）。（3）基于RGB植被指数的株数估算模型在D1、D2、D3密度下估算精度分别为96.77%、99.55%和95.95%，整体估算精度为98.47%；基于目标形态特征的株数估算模型在D1、D2和D3密度下估算精度分别为99.98%、99.21%和97.92%，整体估算精度为99.21%。基于目标形态特征的株数估算模型的估算精度略高于基于RGB植被指数的株数估算模型，但2个模型在不同种植密度下均具有较好的估算效果。【结论】利用集成高分辨率传感器的低空无人机遥感平台，通过颜色特征和目标形态特征构建的滴灌棉花苗期株数估算模型均能有效、精准识别膜下滴灌棉花株数，可为后续棉花田间精准管理提供技术支撑。
病虫草害研究
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  农田景观格局对新疆阿拉尔垦区棉田牧草盲蝽成虫种群动态的影响

  白顺心, 赵金平, 苟长青, 姚成层, 冯宏祖

  棉花学报. 2022, 34(6): 523-532. https://doi.org/10.11963/cs20220043

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  【目的】明确农田景观格局对棉田牧草盲蝽（Lygus pratensis）种群动态的影响，为牧草盲蝽的生态调控提供理论基础。【方法】2019―2021年在新疆阿拉尔垦区共选取20个棉田作为试验点，采用网捕法和性诱剂结合黄板诱捕的方法调查牧草盲蝽成虫种群发生动态，并调查了中心棉田半径2 000 m范围内的土地使用情况，拟合500 m、1 000 m、1 500 m、2 000 m 尺度下农田景观格局的景观参数与棉田牧草盲蝽第2、3世代成虫种群数量的线性混合模型。【结果】牧草盲蝽在阿拉尔垦区1年发生4代，棉田种群以第2世代和第3世代为主。在4个尺度范围内面积占比较大的为寄主作物生境（64.14%~69.85%），其次是棉花生境（51.21%~55.26%），而林带-荒滩生境、灌木生境、建筑用地生境、小宗作物生境和水体生境的面积占比较小。模型拟合的结果显示，随着尺度增大，景观变量对棉田牧草盲蝽第2代成虫种群数量的控制作用逐渐减弱。棉田第2代牧草盲蝽成虫种群数量与建筑用地生境面积占比（500 m尺度）和林带-荒滩生境面积占比（1 500 m尺度）极显著或显著正相关，与寄主作物生境面积占比（1 000 m尺度）存在较强的极显著负相关关系。第3代牧草盲蝽成虫种群数量与建筑用地生境面积占比（500 m尺度）存在较强的极显著正相关关系，与寄主作物生境面积占比（1 000 m尺度）、小宗作物生境面积占比（1 000 m尺度）和水体生境面积占比（1 000 m尺度）极显著或显著负相关，在1 500 m和2 000 m尺度下与周长面积比显著或极显著正相关。【结论】农田景观格局对棉田牧草盲蝽成虫种群数量存在明显的调控作用。农田景观中寄主作物生境、小宗作物生境和水体生境的面积占比增加对棉田牧草盲蝽成虫种群数量有一定控制作用；林带-荒滩生境、建筑用地生境面积占比增大可促进牧草盲蝽在棉田的发生。
研究简报
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  陆海渐渗系16号染色体纤维长度及强度QTL分子标记辅助选择及聚合效应研究

  高玉洁, 李邵琦, 王晓宇, 牛豆豆, 卢全伟, 肖向辉, 李鹏涛, 龚举武, 李俊文, 刘爱英, 巩万奎, 葛群, 商海红, 潘境涛, 邓晓英, 范森淼, 陈全家, 石玉真, 袁有禄

  棉花学报. 2022, 34(6): 533-545. https://doi.org/10.11963/cs20220089

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  【目的】明确主效数量性状位点（quantitative trait loci, QTL）在陆海渐渗系群体中的分子标记辅助选择效应以及QTL聚合对纤维长度和纤维强度的影响。【方法】以陆地棉中棉所45与海岛棉海1的优质渐渗系MBI7561（BC₄F_3:5）为母本，与其轮回亲本中棉所45构建次级分离群体BC₅F₂和BC₅F_2:3，选择单株继续与轮回亲本杂交后自交，获得BC₆F₂及BC₆F_2:3共2个世代群体材料。利用16号染色体上与已知的3个纤维长度主效QTL（qFL-16-1、qFL-16-4、qFL-16-5）和3个纤维强度主效QTL（qFS-16-1、qFS-16-4和qFS-16-5）连锁的4个简单重复序列标记（CGR6894a、PGML02608、NAU5408和NAU3594）进行检测，评价关联QTL对纤维长度和强度的影响。【结果】qFL-16-1、qFL-16-4、qFL-16-5、qFS-16-1、qFS-16-4和qFS-16-5在陆海渐渗系群体2个世代中均具有显著的遗传效应，4个连锁标记的辅助选择效应明显。3个QTL两两聚合均能表现出显著的累加效应；并筛选出同时聚合到2个以上QTL的纤维品质优良单株。【结论】选择的16号染色体纤维长度与强度相关的QTL在陆海渐渗系群体2个世代中均具有显著的遗传效应，聚合效应显著。该研究为纤维长度及强度的分子标记辅助选择聚合育种奠定了重要基础。
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  北疆十户滩灌区棉田土壤盐分时空变异特征

  陈伟业, 杨海昌, 张凤华, 杨小虎

  棉花学报. 2022, 34(6): 546-555. https://doi.org/10.11963/cs20210070

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  【目的】探究新疆玛纳斯河流域十户滩灌区棉田土壤盐分在棉花不同生育时期的空间变异特征，为北疆绿洲灌区盐渍化土壤的改良与可持续利用提供理论依据。【方法】采用田间实测、地质统计学与GIS（geography information system，地理信息系统）技术相结合的方法，探究棉花生育期内地下水埋深和土壤盐分的空间变异。【结果】灌区内地下水埋深在3.5~9.0 m范围内变化，相较播种前，现蕾期、开花期北部地下水埋深增加，出苗期、开花期南部地下水埋深减小。十户滩灌区农田土壤总体上属于中度盐渍化，其中在20~40 cm土层土壤盐分呈强变异，其他土层土壤盐分呈中等变异。播种前20~40 cm土层在西北方位有明显的积盐现象，出苗期和现蕾期土壤盐分开始向中部和东南方向聚集，开花期整体土壤盐分降为最低水平。在20~100 cm土层，随着土层深度的增加，含盐量3~5 g·kg^-1（中度盐渍化）和5~10 g·kg^-1（重度盐渍化）的2类土壤的面积占比呈上升趋势。【结论】十户滩灌区内20~40 cm土层土壤总盐含量在整个生育期相对变异性最强，40~100 cm土层土壤存在潜在积盐风险，该结果为十户滩地区盐渍化土壤治理方案的制定与实施提供了一定科学依据。
2022年第34卷总目次
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  2022年第34卷总目次

  棉花学报. 2022, 34(6): 556-564.

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