【目的】探究陆地棉S-腺苷甲硫氨酸合成酶（S-adenosylmethionine synthetase, SAMS）基因在棉花对棉铃虫抗性响应中的功能。【方法】利用实时荧光定量聚合酶链式反应（real-time quantitative polymerase chain reaction, qRT-PCR）分析GhSAMS基因在棉铃虫取食下的表达模式。利用病毒诱导的基因沉默（virus-induced gene silencing, VIGS）技术抑制GhSAMS基因的表达，通过分析棉铃虫的生长发育（体重和体长的变化量）、取食偏好性以及棉花叶片受害等级等，初步探究GhSAMS基因的抗虫功能。【结果】qRT-PCR结果表明，棉花叶片中的GhSAMS基因在棉铃虫取食后表达量增加。利用VIGS技术获得了pTRV2::GhSAMS沉默棉株。与饲喂野生型棉花叶片的棉铃虫相比，饲喂pTRV2::GhSAMS棉花叶片的棉铃虫生长发育更快；棉铃虫对pTRV2::GhSAMS棉花叶片表现出更强的取食偏好；二氨基联苯胺（3,3’-diaminobenzidine, DAB）染色结果分析表明，与野生型棉花相比，沉默GhSAMS基因的棉花叶片细胞中H2O2的累积量增多。【结论】抑制GhSAMS基因表达降低了陆地棉对棉铃虫的抗性，GhSAMS可作为提高棉花对棉铃虫抗性的候选基因。
【目的】窄卷苞叶可以减少棉花苞叶碎屑的附着，有助于降低机采棉含杂率。对棉花窄卷苞叶基因fg进行精细定位，为该基因的图位克隆和育种利用提供参考。【方法】以陆地棉T582为母本，分别与父本陆地棉TM-1、海岛棉3-79杂交构建2个F2分离群体；其中群体1（T582×TM-1）包含370个单株，群体2（T582×3-79）包含2 667个单株。根据TM-1和3-79参考基因组数据，利用开发的插入缺失（insertion-deletion, Indel）标记对fg进行精细定位。利用棉花功能基因组学和多组学数据，对定位区间内的基因进行功能注释及表达模式分析。【结果】遗传分析结果表明，棉花窄卷苞叶由隐性单基因控制。在前人对fg基因初定位的基础上，进一步将窄卷苞叶基因fg定位在A03染色体分子标记M3与M4之间，区间大小为188 kb。预测定位区间内有14个注释的功能基因。其中，Gh_A03G021700、Gh_A03G021900 、Gh_A03G022600和Gh_A03G022700基因在花萼、副萼中的表达量较高。【结论】棉花窄卷苞叶fg基因被精细定位在A03染色体188 kb区间内，并初步分析了定位区间内的14个候选基因，为该基因的图位克隆奠定了基础。
【目的】研究不同短季棉品种与播期对棉花产量和纤维品质空间分布的影响，为黄河流域棉区麦棉两熟全程机械化适宜播期及品种的选择提供参考。【方法】于2019―2020年开展大田试验，采用裂区设计，以短季棉品种（锦科707和鲁棉2387）为主区，4个播期5月10日（SD1）、5月20日（SD2）、5月30日（SD3）、6月10日（SD4）为副区。调查棉花生物量、株式图、产量和产量构成要素等指标并测定主要纤维品质指标及纤维品质综合指标Q值。【结果】晚播（SD4）处理下棉花花铃期延长，而叶面积指数、果枝数和果节数均随着播期的推迟呈现逐渐降低的趋势。播期显著影响皮棉产量和棉铃分布，2019年和2020年SD1、SD2和SD3皮棉产量均无显著差异，但播期推迟至6月10日的SD4处理下2年2个品种平均皮棉产量较SD1、SD2和SD3分别降低38.7%、37.2%和32.7%。此外，随播期推迟，第1~3果枝的结铃数占比显著增加，第6果枝以上的结铃数占比显著减少。对比纤维品质综合指标Q值，SD1、SD2、SD3处理的中部和上部果枝棉铃的纤维品质优于SD4。2个品种在产量和品质上存在显著差异，2年均是鲁棉2387皮棉产量较高，锦科707的纤维品质较优。【结论】2个品种表现相似，在SD1、SD2、SD3播期下皮棉产量无显著差异且形成相对较优的纤维品质。因此，为避免产量大幅降低，黄河流域棉区麦套短季棉模式下棉花播种日期不应晚于5月30日。
【目的】亏缺灌溉是节水农业的一种有效灌溉方式。定量分析亏缺灌溉对我国棉花产量及灌溉水分生产力的影响，为亏缺灌溉在我国进一步推广应用提供参考。【方法】整合2010―2022年已发表的53篇文献，采用元分析方法，定量评估亏缺灌溉条件下不同因素对中国棉花产量和灌溉水分生产力的影响特征。【结果】与充分灌溉相比，亏缺灌溉下籽棉产量平均降低16.2%，而灌溉水分生产力平均增加32.2%。亚组分析表明，在亏缺灌溉条件下我国西北内陆棉区的灌溉水分生产力提升最高，其中新疆地区的减产幅度较小效果最好；降水量相对较少的地区及大田栽培条件下能更有效地利用亏缺灌溉的水分；年平均气温≥10 ℃的地区，采用干播湿出，适当增加灌溉次数能够有效降低亏缺灌溉导致的减产风险；土壤容重<1.5 kg·cm-3的土壤条件下，亏缺灌溉棉花的减产风险低于高容重的土壤环境；在灌水量为充分灌溉的80%~100%，氮、磷和钾施用量分别为200~300 kg·hm-2、150~200 kg·hm-2和100~150 kg·hm-2的条件下能够有效促进水分利用且降低减产风险。【结论】建议在我国温度相对较高的西北干旱地区，采用干播湿出的棉花种植方式以节水稳产，实施轻度亏缺灌溉，适当增加灌水次数，适量施肥，降低亏缺灌溉对棉花生产的影响。
【目的】建立棉花毛籽蛋白质和油分含量的近红外检测校正模型。【方法】检测样本的蛋白质含量和油分含量，根据光谱-理化值共生距离算法（sample set partitioning based on joint X-Y distance sampling, SPXY）按照3∶1的比例将426个样本划分为包含320个样本的校正集和106个样本的预测集，结合多元散射校正和一阶导数等光谱预处理方法对模型进行优化，并采用线性偏最小二乘法（partial least square method, PLS）、支持向量机（support vector machine, SVM）和随机森林（random forest, RF）3种方法对比分析建立棉花毛籽蛋白质和油分含量的近红外快速测定模型，以决定系数、均方根误差和剩余预测偏差作为模型的评价指标。【结果】SVM模型和PLS模型在校正集的拟合效果较好，决定系数均大于0.8，但对预测集的拟合决定系数不到0.8，说明模型均存在过拟合现象；而RF模型在校正集和预测集的拟合效果都非常好，决定系数均大于0.9，其中蛋白质含量预测模型的决定系数、预测均方根误差和剩余预测偏差分别为0.945 9、0.935 2和4.539 1，油分含量预测模型的决定系数、预测均方根误差和剩余预测偏差分别为0.909 7、0.770 4和3.489 1。【结论】基于RF方法建立的预测模型能较好地应用于基于近红外光谱的棉花毛籽的蛋白质含量和油分含量检测，并可代替化学测定方法。研究结果不仅为棉花种子品质育种、棉籽加工生产和销售中棉籽营养品质的快速、无损评价奠定了基础，并可为其他作物种子的无损分析提供技术借鉴。
【目的】多倍化是植物进化及新物种形成的重要途径，利用染色体加倍之后基因的剂量效应及多倍体优势，培育出综合性状优良的草棉同源四倍体新种质，有效拓宽棉花种质资源。【方法】以草棉同源多倍体后代S1和S2为材料，利用流式细胞仪鉴定倍性，对同源四倍体进行形态学、细胞学和生理生化指标鉴定。【结果】倍性鉴定表明，5株S1中有1株三倍体和4株四倍体，7株S2中有1株非整倍体和6株四倍体。在植株形态、叶片性状、花的表型、气孔性状等方面，S2较S1更稳定。细胞学鉴定结果表明，S2正常四分体（85.17%）和正常花粉粒（87.33%）的比例较S1都有所提高，说明同源四倍体减数分裂逐渐趋于正常。S2叶片中超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶的活性以及丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸和叶绿素的含量均高于S1及其二倍体亲本。在结实率、种子大小和纤维长度方面，S2优于S1。【结论】通过染色体加倍成功合成了草棉同源四倍体新种质，S2较S1表现出更强的多倍体优势，且育性于S2代趋于稳定。
【目的】探究影响农杆菌介导棉花体细胞转化体系产生的再生植株育性的影响因素。【方法】从载体大小、目的基因大小、不同阶段组织培养时间等因素对6个载体的转基因再生植株当代（T0）育性影响进行分析。【结果】不同载体/目的基因的转基因植株不育率呈现显著差异，但是转基因植株育性与载体大小、目的基因大小之间没有明显关系。进一步研究发现转基因再生植株不育率与胚性愈伤组织分化-植株再生的培养时间呈显著正相关，分化-植株再生培养时间少于110 d、110~130 d、130~150 d、150~170 d、超过170 d的植株不育率分别为19.6%、45.5%、63.8%、72.3%、94.5%；而与诱导愈伤组织形成-胚性愈伤组织分化的持续培养时间没有相关性。【结论】转基因棉花再生植株育性受到胚性愈伤组织持续培养时间的显著影响，缩短胚性愈伤组织到植株再生的培养时间能够提高转基因再生植株的育性。
【目的】用植保无人机在棉田喷施纳米农药防治棉花蚜虫，探讨助剂对药液理化性质、抗蒸发性能、雾滴沉积分布及对纳米农药防治效果（防效）的影响。【方法】于室内利用动态光散射仪、自动界面张力仪、BP100张力计、接触角仪、超景深拍照系统等测定了添加3种助剂（优若派、杰效丰、Aero-mate 320）后8%（质量分数，下同）烯啶虫胺·呋虫胺纳米农药推荐使用剂量（1 200 g·hm-2）减量20%的溶液的理化性质及抗蒸发性能，并结合植保无人机田间喷雾试验研究了助剂对雾滴在棉花冠层的沉积分布及农药对棉蚜防效的影响。【结果】在减少20%用量的纳米农药药液中添加体积分数为0.1%的优若派、0.1%的杰效丰和0.6%的Aero-mate 320助剂可以改善药液理化性质。其中：溶液的静态表面张力由36.43 mN·m-1下降至31.82~34.99 mN·m-1；340 s后接触角减小到12.25°~14.85°，降低了22.97%~36.46%；润湿面积增加18.34%~33.57%；药液的蒸发抑制率达27.72%~73.40%；田间喷雾试验结果显示，棉花上部和下部冠层的雾滴直径中值由122.4 μm和106.7 μm分别增大至154.3 μm和148.5 μm；施药后7 d，纳米农药减量20%处理的防效为47.6%，而添加3种助剂的处理对蚜虫的防效分别提高至63.2%、65.0%和73.3%，与植保无人机喷施纳米农药常规用量防效（71.8%）和人工背负式喷雾器喷施相同成分常规农药的防效（74.9%）相当。【结论】在纳米农药减量20%用量的情况下，添加3种助剂有助于改善药液理化性质，增加润湿面积，减少雾滴蒸发和飘移，提高药剂对棉蚜的防效。
