【目的】挖掘影响棉花花色多态性的代谢物质和候选基因。【方法】以陆地棉黄色花品种中棉所24和粉色花品系中遗红为研究材料，取花瓣变色前后的花蕾进行花色苷含量测定和转录组测序分析。【结果】在开花前，中棉所24和中遗红的花蕾颜色已表现出差异，随着花蕾的发育，花色差异逐渐增大，其中天竺葵素-3-O-葡萄糖苷、矢车菊素-3-O-半乳糖苷、矢车菊素-3-O-葡萄糖苷和矢车菊素-3-O-(6''-O-丙二酰)-葡萄糖苷在中遗红花蕾中特异性积累。对中棉所24和中遗红花蕾中差异表达基因（differentially expressed gene, DEG）进行联合分析，共获得8 790个上调表达基因和8 521个下调表达基因，它们在液泡质子ATP酶（V型ATP酶）复合体、类黄酮生物合成过程等通路富集。进一步分析发现，花色苷合成相关的基因在2个材料中的表达水平并无明显差异，而调控花色苷合成、转运以及液泡酸碱平衡的基因Gh_A07G083500、bHLH基因Gh_D11G130400、GST基因Gh_A07G079800和V型ATP酶基因Gh_A09G123000、Gh_A08G012100和Gh_D09G115200在中遗红中高水平表达。【结论】本研究构建了粉花花色形成的调控通路，鉴定了与棉花花色相关的候选基因，为棉花育种提供基因资源。
【目的】评价菌糠对棉花黄萎病的防治效果（防效），明确菌糠对棉花根际微生物群落的影响。【方法】通过温室盆栽试验及田间小区试验评价香菇菌糠对棉花黄萎病的防效；利用实时荧光定量聚合酶链式反应检测棉花根际大丽轮枝菌数量；利用宏基因组测序及生物信息学分析棉花根际微生物群落和功能基因组成。【结果】土壤中添加2%（质量分数）的菌糠对棉花黄萎病的温室防效达到76.8%。添加菌糠后棉花根际大丽轮枝菌数量较空白对照减少81.02%。添加菌糠后棉花根际微生物中微杆菌属（Microbacterium spp.）、中慢生根瘤菌属（Mesorhizobium spp.）、梨形孢属（Serendipita spp.）、毛壳菌属（Chaetomium spp.）等有益微生物丰度显著上升；同时，添加菌糠还改变了棉花根际细菌和真菌的共现模式，在提高细菌物种间关联性的同时降低真菌物种间关联性。利用京都基因和基因组数据库功能注释发现，菌糠处理后棉花根际微生物ABC转运蛋白（ko02010）、双组分调节系统（ko02020）、群体感应（ko02024）等涉及细菌信号识别和定植的基因相对丰度显著提高。在河北和新疆，菌糠对棉花黄萎病的田间防效最高分别为36.84%和43.98%。【结论】菌糠能够有效防治棉花黄萎病并降低棉花根际大丽轮枝菌数量，同时可改变棉花根际微生物群落和功能基因组成。
【目的】研究不同盐胁迫条件下应用干播湿出技术对棉花出苗率和苗期生长发育的影响，明确抑制干播湿出棉花苗期生长的土壤盐分临界值，为干播湿出的可持续应用提供理论依据。【方法】采用盆栽试验，通过设置对照处理CK（土壤含盐量：0.30 g·kg-1）及10个不同的土壤盐分含量处理（T1：1.13 g·kg-1；T2：2.47 g·kg-1；T3：4.03 g·kg-1；T4：5.43 g·kg-1；T5：6.75 g·kg-1；T6：7.96 g·kg-1；T7：9.31 g·kg-1；T8：10.66 g·kg-1，T9：12.10 g·kg-1；T10：13.48 g·kg-1），考察采用干播湿出技术的棉花的农艺性状、干物质质量和K+/Na+。同时各处理设置适墒播种对照试验，分析干播湿出技术对棉花出苗率的影响。【结果】土壤盐分对棉种萌发和出苗有显著抑制作用，而干播湿出技术可显著提高出苗率，与适墒播种相比，应用干播湿出技术的T4~T10处理出苗率提高至69.1%~93.3%。盐胁迫对干播湿出棉花农艺性状和干物质质量的累积有显著影响，干播湿出棉花株高、茎粗、真叶数、蕾数及干物质质量均随土壤含盐量的增加而显著降低，CK、T1和T2处理显著高于T4~T10处理。棉株K+/Na+也随土壤含盐量的增加而显著降低，T4~T10处理显著低于CK、T1和T2处理。基于棉花生长指标的主成分分析结果表明在干播湿出模式下T4~T10处理土壤盐胁迫对棉花生长发育的影响远高于CK、T1~T3处理。【结论】当土壤含盐量高于4.03 g·kg-1（T3处理），盐胁迫显著抑制棉花苗期生长和干物质累积，且棉株内K+/Na+显著降低；干播湿出技术可显著提高盐胁迫下的棉花出苗率，但无法避免盐胁迫对棉花生长发育的影响。基于本试验研究结果，盐胁迫抑制干播湿出棉花苗期生长的土壤盐分临界值为4.03 g·kg-1。
【目的】明确新型植物生长调节剂二氢卟吩铁（iron chlorine e6, ICE6）提高棉花抗旱性的生理机制。【方法】于2021、2022年在防雨棚内进行池栽试验，以早熟棉花品种中棉所425为材料，研究初花期喷施ICE6对干旱胁迫下（连续14 d不灌水）棉花光合与抗氧化特性、生物量及产量的影响。【结果】与正常灌水相比，干旱胁迫下棉花叶片净光合速率（net photosynthetic rate, Pn）、气孔导度、胞间CO2浓度及蒸腾速率分别降低41.5%、37.2%、11.1%、23.1%（2021年）和17.2%、21.7%、9.4%、22.7%（2022年），干旱胁迫下喷施ICE6后则分别降低31.3%、18.6%、4.4%、15.4%（2021年）和6.6%、3.7%、4.2%、11.0%（2022年）。喷施ICE6减缓了干旱造成的棉花光合性能的降低，缩小了干旱胁迫下棉花叶片光饱和点时Pn的降幅，增大了光补偿点时Pn的降幅，显著降低了暗呼吸速率，减缓CO2饱和点时Pn的降幅。干旱胁迫下喷施 ICE6 能增强叶片超氧化物歧化酶、过氧化物酶及过氧化氢酶活性，降低丙二醛含量。最终，喷施ICE6缩小了干旱胁迫下棉花的生物量及籽棉产量的降幅，但对正常灌水处理的棉花光合作用、抗氧化能力、生物量与籽棉产量影响较小。【结论】干旱胁迫下，喷施ICE6可以显著增强棉花对弱光的利用，减轻光抑制、减弱暗呼吸，增强棉花的抗氧化能力，这是在干旱胁迫下外源ICE6维持棉花生物量、保持籽棉产量水平的生理基础。
【目的】镉（cadmium, Cd）是严重的环境污染物之一，Cd胁迫影响种子萌发。褪黑素（melatonin, MT）作为1种抗氧化剂，能够促进种子萌发。本研究通过分析外源MT对Cd胁迫下棉花种子萌发性状、抗氧化酶活性以及渗透调节物质含量的影响，明确MT对Cd胁迫下棉花种子萌发的调控效应。【方法】试验以转基因抗虫棉农大棉601种子为材料，筛选出Cd胁迫浓度（100 μmol·L-1）以及MT浓度（50 μmol·L-1），设置4个处理CK（纯水对照）、MT（褪黑素）、Cd（镉胁迫）、CM（镉胁迫+褪黑素），研究了不同处理下棉花种子的发芽势、发芽率、幼苗生物量以及抗氧化酶活性、渗透调节物质含量。【结果】100 μmol·L-1 Cd胁迫下棉花种子的发芽势、发芽率、胚根和胚芽长度以及胚根生物量显著降低，但对胚芽生物量没有显著影响；Cd胁迫下棉花种子中超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）、过氧化物酶（peroxidase, POD）、过氧化氢酶（catalase, CAT）活性降低，可溶性蛋白含量降低，脯氨酸、可溶性糖含量、丙二醛含量升高。施用50 μmol·L-1 MT提高了Cd胁迫下棉花种子的发芽势和发芽率，提高了种子中SOD、POD、CAT活性，提高了可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸含量，降低了丙二醛含量，显著提高了胚根和胚芽长度以及胚根的生物量。【结论】施加50 μmol·L-1 MT能够有效缓解100 μmol·L-1 Cd胁迫对棉花种子萌发的抑制作用。
【目的】建立不同棉籽形态的棉籽油分快速无损近红外检测方法，以应用于棉花高油分遗传改良和棉籽综合利用。【方法】通过索氏提取法分别对棉籽仁、光籽和毛籽样品进行棉籽油分含量测定，并分别采集3种棉籽形态的光谱信息。通过不同的数学处理和散射处理对光谱数据进行处理，结合改进偏最小二乘法建立定标模型，并选取验证集对定标模型进行外部验证。【结果】建立的棉籽仁、光籽和毛籽的棉籽油分含量最佳定标模型的外部验证决定系数R2分别为0.95、0.94和0.93，残差预测偏差（residual prediction deviation, RPD）分别为4.09、3.47和3.15，表明3种模型具有优异的精准度和稳定性。【结论】本研究构建的棉籽仁、光籽以及毛籽油分含量近红外光谱检测模型满足了不同棉籽形态检测需求，可以替代传统检测方法，解决了传统棉籽油分检测方法存在的操作烦琐、种子破损等问题，为提升棉花综合利用价值以及棉籽油分品种改良等提供技术支撑。
【目的】通过分析棉花枯萎病菌的遗传多样性，探究新疆棉花枯萎病菌株的分群及其演化。【方法】2022年在新疆不同植棉区共分离出22株棉花枯萎病菌株，对延伸因子1α（elongation factor-1α, EF-1α）和β微管蛋白基因进行扩增、测序，并从美国国立生物技术信息中心（National Center for Biotechnology Information, NCBI）数据库获取36个棉花枯萎病菌株的相关基因序列信息。基于上述基因序列分别进行系统进化分析和单倍型分析。【结果】基于57条EF-1α基因序列的进化树分析表明，棉花枯萎病菌可分为3大群，第1大群包含来自新疆、河北和澳大利亚的共31个枯萎病菌株，该大群可分成4个亚群；第2大群包含25个枯萎病菌株，构成比较复杂，可分成3个亚群；第3大群仅包含美国菌株LA140。基于28条β微管蛋白基因序列的进化树分析表明，本次分离的新疆棉花枯萎病菌株与棉花枯萎病菌7号和8号生理小种不同。根据EF-1α基因序列构建的单倍型网络将棉花枯萎病菌株分为19个单倍型，新疆21个棉花枯萎病菌株归属于有共同起源的5种单倍型。【结论】本研究分离的新疆棉花枯萎病菌株与已报道的棉花枯萎病菌1~8号生理小种均不相同，但与河北菌株的亲缘关系较近。EF-1α单倍型分析表明，本研究中的所有棉花枯萎病菌均从1号生理小种演化而来。
