自1997年转苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis, Bt）基因抗虫棉（Bt棉）在我国商业化种植以来，棉铃虫防治效果得到根本改善，化学杀虫剂用量显著减少，我国棉花生产方式随之发生深刻变革。然而，推广初期部分Bt棉品种中后期易发生叶片黄化、红化、焦枯、脱落和根系功能衰退等早衰现象，这一现象一度被简单归因于Bt基因导入或Bt蛋白表达的直接负效应。经过20余年持续研究与实践，现已明确，Bt棉早衰并非Bt基因导入或Bt蛋白表达本身的直接结果，也不是Bt棉的固有属性，而是在特定遗传背景和高结铃负荷下，源-库失衡、根-冠失调、营养供应不足、环境逆境和病害胁迫共同驱动的成熟失衡过程。其生理基础主要包括叶片光合系统衰退、叶绿素降解、活性氧积累与膜脂过氧化加剧、矿质营养吸收与再分配失衡、根系活力下降、细胞分裂素含量降低以及脱落酸、茉莉酸、乙烯等促衰信号增强；其分子基础则涉及糖运输与代谢、植物激素信号、活性氧相关氧化调控与叶绿体结构和功能衰退，以及衰老相关转录因子和基因网络对叶绿素降解和营养再分配的协同调控。国内多个研究团队围绕该问题开展了系统研究，逐步构建了涵盖稳发型品种选育、合理密植、优化播期、氮钾协同与后期精准供氮、化学调控、促根保叶、适度减库、防病抗逆和成熟收获协同的综合技术体系，使Bt棉早衰从生产上的突出问题转变为可调可控问题。本文系统综述Bt棉早衰从争议、认识纠偏到机制整合和技术防控的研究历程，重点总结其认识演变、关键证据链、发生机理、代表性研究进展、分子调控网络和综合防控体系，并讨论源-库负荷阈值、Bt蛋白表达与氮代谢关系、生理性与病理性早衰的区分以及成熟调控与机采适应性协同等仍需深入研究的问题。
【目的】近40年来山东省植棉面积变化波动剧烈，种植区域与病虫害结构发生显著变化，明确其变迁与演变特征，以期为病虫害科学防治提供依据。【方法】以国家统计局网站和全国农业技术推广服务中心发布的《全国植保专业统计资料》相关数据为依据，分析山东棉花种植面积、病虫害发生防控及产量损失的变化趋势。【结果】1985-2024年，山东植棉面积呈“升-降-升-持续降”的波动下降趋势，棉区向鲁西和鲁北等盐碱地、瘠薄地、淡水资源缺乏区域集中。总体上，病虫害防治面积大于发生面积，且虫害的发生面积、防治面积、挽回损失及实际损失均高于病害。按年均发生面积排序，主要病虫害依次为：棉铃虫、棉蚜、棉苗病、叶螨、烟粉虱、盲蝽、棉铃病、蓟马、枯萎病。盲蝽、蓟马、烟粉虱、叶螨和棉铃病的发生面积占比呈加重趋势，而棉蚜、棉铃虫、棉苗病、枯萎病的发生面积占比呈下降趋势；对棉花产量造成实际损失加重的有盲蝽、烟粉虱、蓟马和叶螨。【结论】明确了山东棉花主要种植区域向鲁西、鲁北的盐碱瘠薄区迁移，棉铃虫、棉蚜和棉苗病是对棉花生产为害较大的主要病虫害，上述结果为该区域棉花病虫害的预测预报和科学防控提供了基础数据支撑。
【目的】系统解析陆地棉（Gossypium hirsutum）腺苷二磷酸核糖基化因子（adenosine diphosphate-ribosylation factor, ARF）基因家族的组成特征及其在生长发育和逆境胁迫中的潜在作用，为后续功能研究提供理论基础。【方法】基于陆地棉参考基因组，对ARF基因家族进行全基因组鉴定，并开展系统发育、基因结构、保守基序、染色体定位、共线性及顺式作用元件预测分析；结合公共数据库和实时荧光定量聚合酶链式反应，对42个ARF基因在不同组织、不同胚珠与纤维发育时期及低温、高温、干旱和盐胁迫条件下的表达模式进行系统分析，并比较亚族Ⅳ成员在不同陆地棉品种间的表达差异。【结果】在陆地棉中共鉴定出42个ARF基因，可分为4个亚族，同一类群内基因结构和基序组成高度一致；ARF基因在A和D亚基因组中分布相对均衡。ARF基因在生殖器官中的整体表达水平明显高于营养器官，绝大多数ARF基因在胚珠发育0~5 d和纤维发育阶段呈现阶段性高水平表达。不同品种中，亚族Ⅳ的4个ARF基因的表达水平差异显著，这4个基因在低温、盐和干旱胁迫下呈现差异化诱导或抑制响应。【结论】陆地棉ARF基因家族在进化上高度保守并伴随一定功能分化，陆地棉ARF基因在纤维发育和逆境胁迫过程中具有显著的阶段性和功能分化特征，亚族Ⅳ成员及其特有保守基序9可能在逆境响应中发挥重要调控作用。
【目的】明确棉蚜体色多态性与其体内细菌群落结构间的潜在联系。【方法】通过PacBio测序平台对绿色型（绿色蚜）和黄色型棉蚜（黄色蚜）体内细菌的16S rRNA基因进行全长测序，并在97%相似度水平下进行操作分类单元（operational taxonomic unit, OTU）聚类，然后采用Blast与Bayesian算法，基于Silva数据库（v138.2）完成物种注释。【结果】绿色蚜与黄色蚜中共鉴定出117个细菌OTUs，隶属于9门、13纲、35目、57科、89属、114种，且二者体内细菌组成存在差异：绿色蚜体内细菌种类（隶属于9门、13纲、34目、54科、80属、100种）多于黄色蚜（6门、9纲、30目、47科、75属、97种）。酸杆菌纲（Acidobacteriia）、卡帕菌纲（Kapabacteria）、蓝细菌纲（Cyanophyceae）和脱硫菌纲（Desulfuromonadia）为绿色蚜特有的菌群，其中包含疣微菌属（Verrucomicrobiaceae）、丛毛单胞菌属（Comamonas）等14个特有属。在纲水平上，黄色蚜体内未发现特有的菌群。多种细菌相对丰度在2种体色型棉蚜间存在明显差异，其中，肠杆菌属（Enterobacter）在黄色蚜中的相对丰度（2.39%）显著高于其在绿色蚜中的相对丰度（1.08%），泛菌属（Pantoea）在绿色蚜中相对丰度为1.45%，显著高于其在黄色蚜中的相对丰度（0.93%）。丛毛单胞菌属（Comamonas）为绿色蚜特有菌群中相对丰度最高的菌属，占比为1.02%，而黄色蚜体内特有菌群丰度最高的是杀雄菌属（Arsenophonus），占比为3.43%。【结论】绿色型与黄色型棉蚜的体内细菌群落组成存在显著差异，菌属多样性、相对丰度、特有菌属分布等关键特征分析显示棉蚜体色多态性与其体内细菌群落组成有一定关联性。本研究为进一步探究微生物介导的棉蚜体色分化调控机制奠定了坚实基础。
【目的】探究中植棉2号抗黄萎病的分子作用机制。【方法】接种大丽轮枝菌Vd991后48 h，对抗病品种中植棉2号和感病品种冀棉11的根、叶片进行取样和冷冻干燥，利用非靶代谢组学技术对中植棉2号和冀棉11的根、叶片的差异代谢物进行分析，并对差异代谢通路进行分析。【结果】与冀棉11相比，中植棉2号根中色氨酸、分支酸丰度下调，水杨酸、邻氨基苯甲酸、吲哚等13种代谢物丰度上调；中植棉2号叶片中色氨酸、分支酸、邻氨基苯甲酸等13种代谢物丰度上调，水杨酸、吲哚等10种代谢物丰度下调。这些差异化合物主要富集在不饱和脂肪酸的生物合成，色氨酸代谢，苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成，亚油酸的代谢等代谢通路。综合分析表明，色氨酸代谢通路差异最为显著，中植棉2号通过降低色氨酸合酶基因GhTSA1和GhTSB1的表达水平抑制色氨酸合成，导致吲哚的积累进而促进水杨酸在根部的合成，激活根部免疫反应抵抗病原菌的侵染，从而抗黄萎病。【结论】通过分析比较中植棉2号和冀棉11的根、叶片次生代谢物的差异，发现中植棉2号通过调控色氨酸代谢发挥抗黄萎病作用，为棉花抗病育种提供一定理论依据。
【目的】鉴定陆地棉种质资源纤维品质性状，明确其遗传多样性与改良潜力。【方法】本研究以180份陆地棉种质为试验材料，在玛纳斯、岳普湖2个试验点开展2年田间试验，测定5项纤维品质指标，采用遗传多样性分析、方差分析、相关性分析、聚类分析、主成分分析及综合评分法对种质资源进行系统评价。【结果】供试种质遗传多样性指数为0.68~1.37，2025年岳普湖试验点断裂伸长率变异系数最大（15.81%），2024年玛纳斯试验点断裂伸长率变异系数最小（0.98%）；供试棉花种质的纤维品质性状在种质间和环境间均呈极显著差异。从其他育种单位引进的棉花品种（系）的纤维上半部平均长度、长度整齐度指数、断裂比强度变异更丰富，本团队自育品种的马克隆值与断裂伸长率变异最优；各纤维品质性状间存在极显著相关关系。聚类分析将种质划分为5个类群；主成分分析提取2个主成分，累计贡献率为73.56%。依据综合D值筛选出10份综合品质优良的种质：金丰T299、守信H-157、ZJL1224、金丰T390、守信HS-173、AW1448、ZJL1348、中生棉21、AW1031、1059G。【结论】本试验陆地棉种质群体遗传变异中等，不同来源种质性状差异明显，筛选获得的优异种质可作为优质育种亲本，对陆地棉纤维品质定向改良、提升育种效率具有重要参考价值。
【目的】利用遥感技术开展阿拉尔垦区棉花叶片SPAD值的大面积快速监测，为棉花长势评价提供技术支持。【方法】基于Google Earth Engine平台提取22个植被指数和颜色指数，采用互信息法、递归特征消除和极限梯度提升算法（extreme gradient boosting, XGBoost）分别对棉花苗期、蕾期和花铃期的光谱特征进行筛选，比较不同方法的特征筛选效果，构建各生育时期最优特征子集以降低特征冗余。采用树结构Parzen估计器（tree-structured Parzen estimator, TPE）确定K邻近（K nearest neighbors, KNN）、随机森林（random forest, RF）和类别梯度提升（categorical boosting, CatBoost）模型的超参数，并以优化后的KNN、RF和CatBoost为基学习器构建优化堆叠集成模型（optimized stacking algorithm, OSA），以提高棉花不同生育时期SPAD值的估算精度与稳定性。【结果】植被指数与颜色指数联合输入时，经XGBoost筛选得到的特征组合整体表现较优。采用XGBoost筛选的特征子集、以TPE优化的基学习器构建的OSA模型在苗期、蕾期和花铃期验证集中的决定系数分别为0.805、0.850和0.881，平均绝对百分比误差分别为0.026、0.022和0.019。其中，花铃期模型表现最优，训练集的决定系数和平均绝对百分比误差分别为0.917和0.008。【结论】阿拉尔垦区棉花苗期SPAD值估算宜采用GRNDVI、GLI、RESAVI、NDVI、EXR和TVI，蕾期宜采用GNDVI、VARI、GRNDVI、EXR、NDVI和SI1，花铃期宜采用OSAVI、LCI、NDI、GBNDVI、NDVI和SAVI作为输入特征，并采用以TPE优化的KNN、RF和CatBoost为基学习器构建的OSA模型进行估算。
