【目的】从陆地棉全基因组范围内鉴定糖基磷脂酰肌醇锚定的脂质转运蛋白（glycosylphosphatidylinositol-anchored lipid transfer protein, LTPG）基因，为后续研究提供支撑。【方法】利用生物信息学方法从陆地棉TM-1基因组中筛选鉴定LTPG基因家族成员，并对其编码蛋白的理化性质、系统进化关系、基因复制、基因结构和启动子区的顺式作用元件等进行预测分析。利用转录组数据结合实时定量聚合酶链式反应（quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR）分析LTPG基因在不同组织器官和非生物胁迫下的表达模式。在烟草叶片中采用瞬时转化法检测目标蛋白的亚细胞定位情况。【结果】在陆地棉基因组中共鉴定到95个GhLTPG基因，系统发育分析将这些GhLTPG蛋白聚为5类。片段复制是GhLTPG基因家族扩张的主要原因。Ka/Ks分析表明GhLTPG基因经历了强烈的纯化选择。转录组数据分析表明，部分GhLTPG基因响应低温、高温、盐和干旱胁迫。表达分析结果显示，GhLTPG11/14/52/62基因响应低温、高温、盐及干旱胁迫，GhLTPG24/56响应低温、盐及干旱胁迫。亚细胞定位试验表明，GhLTPG24和GhLTPG62蛋白均定位于细胞膜。【结论】在陆地棉中鉴定到95个GhLTPG基因，部分GhLTPG基因响应低温、高温、盐和干旱等非生物胁迫，为深入解析GhLTPG基因功能奠定了基础。
【目的】解析GhCDPK28-A10在棉花黄萎病反应中的作用机制，并为棉花抗病育种提供基因资源。【方法】从棉花基因组数据库获得GhCDPK28-A10基因同源序列，进行生物信息学分析。采用实时荧光定量聚合酶链式反应（real-time quantitative polymerase chain reaction，qRT-PCR）方法检测在经大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）、茉莉酸甲酯（methyl jasminate, MeJA）、水杨酸（salicylic acid, SA）或H2O2处理的棉株中GhCDPK28-A10基因的表达量变化。通过病毒诱导的基因沉默（virus-induced gene silencing, VIGS）技术验证GhCDPK28-A10在棉花抗黄萎病中的作用。【结果】进化树和基因结构分析表明，陆地棉中GhCDPK28-A10的6个同源蛋白具有相似数量的基序和CDPK家族典型的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶结构域；启动子区域的序列分析发现GhCDPK28-A10包含响应茉莉酸（jasmonic acid, JA）的顺式作用元件。组织特异性表达分析表明GhCDPK28-A10在根、茎和真叶中均表达，且在真叶中表达水平最高。在大丽轮枝菌、MeJA和H2O2胁迫下，GhCDPK28-A10的表达量显著升高。VIGS沉默GhCDPK28-A10的棉株中抗病相关基因PR1、NPR1、PR4表达增强；JA合成负调控基因JAZ1表达量降低，说明随着CDPK28-A10表达水平的降低，JAZ1对JA合成的抑制作用减弱，活性氧富集，进而增强棉株的黄萎病抗性。【结论】GhCDPK28-A10通过调控防御相关基因的表达，负向调控棉花对黄萎病的抗性反应，是提高棉花黄萎病抗性的候选基因。
【目的】黄萎病（Verticillium wilt）是棉花生产中的最主要病害，且棉花黄萎病的致病机理尚不清楚。通过构建黄褐棉导入系群体定位棉花黄萎病抗性相关的数量性状位点（quantitative trait loci, QTL），为抗黄萎病分子标记开发和辅助育种提供参考。【方法】以陆地棉（Gossypium hirsutum）B0011为轮回亲本、黄褐棉（G. mustelinum）为供体亲本，构建有71个株系的BC5S5群体。利用2 839个单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism, SNP）标记结合表型值进行黄萎病抗性相关QTL定位。【结果】共检测到15个与黄萎病抗性相关的QTL，可解释4.21%~26.77%的表型变异。加性效应分析表明：其中6个QTL的有利等位基因来源于黄褐棉，9个QTL有利等位基因来自B0011。同时，qVW-A01-1、qVW-A02-2和qVW-A07-2在2个及以上环境中被检测到，表型变异解释率分别为15.56%~16.56%、11.95%~24.62%和13.22%~16.73%。利用BC5S5群体黄萎病抗性的最佳线性无偏预测值（best linear unbiased prediction, BLUP）进行QTL定位，共检测到5个QTL，其中qVW-A01-1B、qVW-A02-1B分别与加性效应分析稳定检测到的qVW-A01-1、qVW-A02-2物理位置一致，分别解释23.67%和17.90%的表型变异。【结论】本研究发现2个稳定的QTL即qVW-A01-1和qVW-A02-2，可为抗黄萎病分子标记辅助选择育种及候选基因功能鉴定奠定基础。
【目的】阐明田埂甘草（Glycyrrhiza uralensis）种植带对棉田多异瓢虫（Hippodamia variegata）种群发生与控害能力的影响，为合理利用甘草带促进棉田蚜虫生物防治提供理论基础。【方法】在新疆库尔勒采用田间种群系统调查法研究甘草带及对照棉田（无甘草带）和距甘草带不同距离（1 m、5 m、10 m、20 m）棉花上蚜虫和多异瓢虫的种群动态，通过罩笼评估法评价甘草带对棉田蚜虫种群相对增长倍数和多异瓢虫控蚜功能的影响。【结果】6月上中旬，田埂甘草带上高密度的棉黑蚜（Aphis atrata）能够保育大量的多异瓢虫，是邻近棉田多异瓢虫种群的重要源库。6月下旬至7月中旬，多异瓢虫在棉田大量发生；6月中旬至7月下旬，距甘草带1 m、5 m、10 m、20 m的棉田中多异瓢虫与蚜虫的益害比均不同程度地高于对照棉田，其中6月17日距甘草带1 m处棉田益害比最高为2.502 9。罩笼天敌隔离处理研究发现，罩笼后7 d和14 d罩笼组棉花上蚜虫种群相对增长倍数均显著高于对应的非罩笼组；罩笼后14 d，田埂有甘草带棉田多异瓢虫对棉蚜的控害指数显著高于无甘草带棉田。【结论】田埂甘草带能有效增加棉田多异瓢虫种群数量并提高益害比，对棉田多异瓢虫的控蚜功能具有重要的调控作用。
【目的】在3 900 m3·hm-2灌溉定额下，研究膜下滴灌灌水频次对南疆棉花根系形态与分布的影响。【方法】以中棉所96A为试验材料，采用76 cm等行距配置；设置4个灌水频次处理，分别为灌水6次（T6，单次灌水量650.0 m3·hm-2）、灌水8次（T8，单次灌水量487.5 m3·hm-2）、灌水10次（T10，单次灌水量390.0 m3·hm-2）和灌水12次（T12，单次灌水量325.0 m3·hm-2）；采用土壤根系挖掘法分层采集中间行棉花0~60 cm土层的根系，利用根系扫描仪进行扫描，然后统计分析根表面积、体积等指标。【结果】在南疆一膜三行等行距栽培模式下，0~60 cm土层中直径小于1 mm的根系的根长和根表面积分别占总根长和总根表面积的94.5%和71.9%。根总体积与根直径紧密相关，随着根直径的增加，各处理的根长、根表面积、根体积呈现先减小后增加的趋势。0~60 cm土层，T6处理的根长密度（11 662.71 m·m-3）、根表面积密度（15.61 m2·m-3）和根干物质质量（21.55 g）均最大，T12处理的根体积密度（2.2×10-3 m3·m-3）最大。耕层以下（30~60 cm）土层中，T10处理的根长密度及根干物质质量最大，分别为1 090.46 m·m-3和1.09 g，T8处理的根表面积密度和根体积密度最大，分别为2.52 m2·m-3和2.68×10-4 m3·m-3。【结论】在3 900 m3·hm-2灌溉定额下，合理调配灌水频率可以优化棉花根系在土壤中的形态与分布，增加单次灌水量以延长灌水间隔时间能够促进根表面积密度的增加；灌水6次（T6处理）利于棉花根系在0~60 cm土层的伸长与分布，灌水12次（T12处理）利于棉花根体积增加。
【目的】探究水氮运筹对新疆无膜滴灌棉田棉花生长发育、水氮利用效率及土壤温室气体排放的影响。【方法】设置2个灌水定额（W1：450 m3·hm-2，W2：540 m3·hm-2）和3个施氮量（150、225、300 kg·hm-2纯氮），分析不同水氮条件下土壤和植株全氮含量、棉花株高与茎粗、籽棉产量、水分与氮素利用效率及土壤温室气体排放的差异。【结果】225 kg·hm-2和300 kg·hm-2施氮量下，不同生育时期W1的0~80 cm土层平均全氮含量高于W2处理。同一施氮量水平下，W1处理的土壤CO2、CH4、N2O累积排放量，全球增温潜势（global warming potential, GWP），土壤温室气体排放强度（greenhouse gas emission intensity, GHGI）及水分利用效率均高于W2处理。W1灌溉水平下，苗期和蕾期0~80 cm土层平均全氮含量、不同生育时期棉花的株高与茎粗、籽棉产量、水分利用效率均随施氮量的增加而增加，土壤CO2和CH4累积排放量、GWP、GHGI和氮肥偏生产力均随施氮量的增加而降低，而植株全氮含量随施氮量的增加呈现先升高后降低的趋势。W2灌溉水平下，植株全氮含量、籽棉产量和水分利用效率均随施氮量的增加呈先升高后降低的趋势，土壤CO2及CH4累积排放量、GWP和氮肥偏生产力均施氮量的增加而降低，而棉花茎粗和株高随施氮量的增加而增加。通过拟合分析发现，W1与W2处理的籽棉产量拟合曲线在施氮量为278.07 kg·hm-2时相交。【结论】在水资源短缺的新疆南疆地区，450 m3·hm-2灌水定额和300 kg·hm-2施氮量是无膜滴灌棉花节水、增产、减排的高效水氮施用模式。
