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1. 棉花SRS基因家族的全基因组鉴定及生物信息学分析
张雪, 孙瑞斌, 马聪聪, 马丹, 张晓睿, 刘志红, 刘传亮
棉花学报    2022, 34 (2): 107-119.   DOI: 10.11963/cs20210060
录用日期: 2022-05-30

摘要216)   HTML51)    PDF(pc) (13221KB)(42)    收藏

【目的】 短链相关序列(SHI-related sequence, SRS)家族是一类植物特有的转录因子,在调节植物生长发育和逆境胁迫反应中发挥重要作用。鉴定和分析棉花SRS基因家族成员。【方法】 结合拟南芥相关信息,以陆地棉和海岛棉为主要研究对象,对棉花SRS基因进行全基因组鉴定和系统进化研究,并分析其在不同器官、不同发育时期的胚珠和纤维、以及在非生物胁迫下棉苗中的表达模式。【结果】 在陆地棉和海岛棉中分别鉴定出27个和26个SRS基因,系统进化分析将棉花SRS基因家族成员划分为3个分支,不同分支都具有相似的保守基序。每个分支都存在多对同源基因。一些SRS基因在胚珠发育时期表达量较高,并响应多种非生物胁迫。【结论】 分析预测了棉花SRS基因的家族成员进化关系与潜在功能,为棉花SRS基因的功能研究提供初步的理论基础。

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2. 生防菌NCD-2菌株定量检测体系的建立及其在棉花根际定植检测中的应用
苏星, 苏振贺, 宣立锋, 李社增, 王培培, 郭庆港, 马平
棉花学报    2022, 34 (2): 162-172.   DOI: 10.11963/cs20210062
录用日期: 2022-05-30

摘要166)   HTML20)    PDF(pc) (2511KB)(41)    收藏

【目的】 建立生防枯草芽孢杆菌NCD-2菌株的定量检测体系,明确生防菌在棉花根际土壤中的定植情况。【方法】 根据NCD-2菌株全基因组序列设计特异性引物;利用聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR)技术,构建NCD-2菌株的实时PCR检测体系,并检测NCD-2菌株在棉花根际的定植情况。【结果】 所构建的NCD-2菌株实时PCR检测体系能够特异性地定量检测土壤中NCD-2菌株的数量。用有效活菌数109 mL-1的NCD-2菌液处理棉种,在灭菌土中播种后8 d和16 d,用实时PCR检测其在棉花根际土壤中的定植数量分别为1.14×105 g-1和9.5×104 g-1,与传统计数法检测的结果(2.15×105 g-1和2.45×105 g-1)高度相关,2种方法结果的相关系数在播种后8 d时为0.99,在播种后16 d时为0.95。而将NCD-2菌株处理后的棉种播种于含有立枯丝核菌的土壤中后16 d,用实时PCR检测其在根际土壤中的定植数量为7.6×105 g-1,此时NCD-2菌株对棉花立枯病防治效果达到67.9%。【结论】 所构建的实时PCR检测体系能够准确检测NCD-2菌株在根际土壤中的定植情况,为高效使用NCD-2菌株防控病害奠定了基础。

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3. GhROP6通过调控茉莉酸合成与木质素代谢参与棉花抗黄萎病反应
周雪慧, 高二林, 王钰静, 李焱龙, 袁道军, 朱龙付
棉花学报    2022, 34 (2): 79-92.   DOI: 10.11963/cs20210047
摘要123)   HTML83)    PDF(pc) (15032KB)(39)    收藏

【目的】 克隆抗病相关基因GhROP6,解析其作用机制,为开展棉花抗病分子育种提供理论基础。【方法】 利用生物信息学方法系统分析了陆地棉Rho鸟苷三磷酸酶基因(Rho-related guanosine triphosphatase from plants, ROP)家族成员在染色体上的分布及组织表达模式。克隆了GhROP6 Gh_A01G1392.1)基因,通过实时荧光定量聚合酶链式反应、病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing, VIGS)技术、拟南芥遗传转化技术及代谢物测定等对该基因进行功能分析。【结果】 在陆地棉中鉴定到28个ROP,其编码的多肽均含有ROP结构,包括4个GTP/GDP结合域、与下游靶蛋白结合的效应结构域和C末端的可变区域。染色体定位分析发现陆地棉ROP家族中24个基因对称分布在A亚基因组和D亚基因组中,另有3个基因分布在D亚基因组。实时荧光定量聚合酶链式反应分析发现,GhROP6在棉花不同器官表达量不同,在花瓣、柱头、开花后10 d的纤维中表达量较高,并受茉莉酸甲酯诱导上调表达。抑制GhROP6表达会降低茉莉酸生物合成相关基因GhLOX1GhOPR3-1GhOPR3-3GhAOC1GhAOS和茉莉酸信号通路相关基因GhMYC2的表达水平,削弱木质素合成相关基因GhCCR-1GhF5H-1GhCCoAOMT-2GhCCoAOMT-3的表达,从而降低棉花对黄萎病的抗性;超表达组成型激活的GhROP6能增加转基因拟南芥茉莉酸-异亮氨酸含量和木质素含量,增强其对黄萎病菌抗性。【结论】 GhROP6可能通过茉莉酸合成和信号通路以及木质素合成代谢参与棉花抗黄萎病反应。

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4. 化学打顶对南疆棉花干物质积累与分配的影响
胡宇凯,赵书珍,董红强,魏永海,田玉刚,陈佳林,董合林,马小艳,冯璐,翟云龙,陈国栋
棉花学报    2022, 34 (3): 247-255.   DOI: 10.11963/cs20210048
摘要113)   HTML60)    PDF(pc) (1895KB)(23)    收藏

【目的】研究化学打顶剂剂量对棉花干物质积累和分配的影响。【方法】以南疆棉区3个陆地棉品种(新陆中37号、新陆早77号和新陆中82号)为试验材料,采用两因素裂区试验设计,主区为4个打顶处理(75、105、135 g·hm-2甲哌钅翁 打顶剂处理和人工打顶处理),副区为品种,研究化学打顶剂对南疆干旱区棉花干物质积累、分配的影响。【结果】药后7~28 d,75 g·hm-2打顶剂处理的棉花营养器官干物质质量最低,比105 g·hm-2、135 g·hm-2打顶剂处理及人工打顶处理的低2.91%~31.12%;在75 g·hm-2和105 g·hm-2打顶剂处理下,药后42 d的棉花生殖器官干物质积累量比人工打顶处理的分别高9.18%、13.93%;75 g·hm-2处理下,新陆中37号、新陆早77号、新陆中82号的籽棉产量分别比人工打顶处理的高8.64%、4.54%、18.56%。【结论】75 g·hm-2甲哌钅翁 处理对营养器官的抑制效果更明显,能有效提高棉花产量;打顶剂剂量与棉花品种的互作效应显著或极显著影响棉花营养器官干物质积累。

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5. 陆地棉ACX基因家族的鉴定与功能分析
田一波,潘奥,陈劲,周仲华,袁小玲,刘志
棉花学报    2022, 34 (3): 215-226.   DOI: 10.11963/cs20220012
摘要112)   HTML80)    PDF(pc) (18092KB)(59)    收藏

【目的】通过对陆地棉酰基辅酶A氧化酶(acyl coenzyme A oxidase, ACX)基因家族进行鉴定和表达分析,为后续研究ACX基因的功能奠定基础。【方法】采用生物信息学方法对陆地棉基因组中ACX基因家族成员进行鉴定,并系统分析其理化性质、基因结构、进化关系、基因复制、启动子区顺式作用元件和表达模式等。利用病毒诱导的基因沉默技术初步探究GhACX16基因的功能。【结果】陆地棉基因组中鉴定到20个ACX基因,分布在13条染色体上,聚类分析将其分为4个亚族。非同义突变率/同义突变率(Ka/Ks)分析结果表明陆地棉ACX家族基因经历了较强烈的纯化选择。ACX基因的启动子区含有热应激、干旱、植物激素响应等相关的顺式作用元件。非生物胁迫下的表达模式分析结果显示,陆地棉ACX基因明显响应高温、低温、盐和模拟干旱胁迫;分析高温胁迫下耐高温与高温敏感棉花材料不同发育时期的花药中ACX基因的表达模式,发现GhACX5GhACX16基因的表达量变化明显。与阴性对照相比,高温胁迫下GhACX16基因沉默的棉苗表现出明显的耐高温特征,且叶片中脯氨酸含量、叶绿素含量和过氧化氢酶活性显著升高,而丙二醛含量显著降低。【结论】陆地棉ACX基因的鉴定及表达模式分析表明,ACX基因广泛参与非生物胁迫响应;经基因沉默试验和生理生化分析初步推测其中的GhACX16基因可能在高温胁迫响应中发挥重要的功能。

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6. 内生真菌简青霉CEF-818对棉花黄萎病的防治效果及机理
蒲丹丹, 张亚林, 白红燕, 魏峰, 冯鸿杰, 赵丽红, 顾爱星, 朱荷琴, 彭军, 冯自力
棉花学报    2022, 34 (4): 313-324.   DOI: 10.11963/cs20220003
摘要112)   HTML33)    PDF(pc) (9492KB)(14)    收藏

【目的】明确棉花内生真菌简青霉(Penicillium simplicissimum)CEF-818对棉花黄萎病的防治效果及其作用机理。【方法】采用对峙培养法、对扣培养法、圆盘滤膜培养法测定CEF-818对大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)强致病力菌株Vd080菌丝生长的抑制作用;在温室内采用灌根接种法和基质接种法、在大田采用肥料撒施法和浸种接种法鉴定其对棉花黄萎病的温室和田间防治效果,通过棉花叶片活性氧和胼胝质的测定、利用实时荧光定量聚合酶链式反应检测防御相关基因的表达,研究CEF-818诱导抗病能力。【结果】CEF-818的挥发性和非挥发性代谢产物对Vd080菌丝的生长有显著的抑制作用;对棉花黄萎病的温室和田间防治效果分别可达69.77%(基质接种法)和63.73%(肥料撒施法);CEF-818可诱导棉花叶片中活性氧爆发和胼胝质积累,诱导棉花中过氧化物酶基因POD、苯丙氨酸氨裂合酶基因PAL和病程相关基因PR10的上调表达,并抑制大丽轮枝菌在棉花中的定植。【结论】CEF-818通过直接抑制大丽轮枝菌的生长和诱导寄主抗性有效地抑制棉花黄萎病,具有较好的生物防治应用前景。

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7. 陆地棉基因GhMIPS1A的克隆及功能分析
徐婷婷, 张弛, 冯震, 刘其宝, 李黎贝, 俞啸天, 张雅楠, 喻树迅
棉花学报    2022, 34 (2): 93-106.   DOI: 10.11963/cs20210018
摘要106)   HTML53)    PDF(pc) (29422KB)(28)    收藏

【目的】 对肌醇-1-磷酸合酶(myo-inositol-1-phosphate synthase,MIPS)基因GhMIPS1A进行功能分析,探究其在陆地棉纤维发育及抗逆过程中的作用。【方法】 通过系统发育分析、基因结构分析、保守基序分析、荧光定量分析、烟草瞬时转化、拟南芥过表达试验、病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术等对GhMIPS1A基因进行研究。【结果】 从陆地棉TM-1中克隆获得GhMIPS1A基因,通过生物信息学分析发现该基因编码蛋白中存在4个高度保守的序列,分别为GWGGNNG、LWTANTERY、NGSPQNTFVPGL和SYNHLGNNDG。亚细胞定位结果显示,GhMIPS1A蛋白位于细胞膜。在拟南芥中过表达GhMIPS1A基因可促使拟南芥根长显著增加,肌醇含量提高1倍以上。空间表达模式分析表明,GhMIPS1A基因在根、茎、叶、纤维中优势表达,且在高衣分品种新陆早18号中的表达量显著高于其在低衣分品种德字棉531中的表达量;表达模式分析表明,GhMIPS1A基因在纤维发育早期阶段表达量较高。利用VIGS技术沉默TM-1的GhMIPS1A基因,3个株系的棉纤维密度显著降低,衣分分别降低4.48、4.93、3.95百分点,肌醇含量分别降低31.83%、32.90%、29.46%。在干旱处理或盐处理下,GhMIPS1A基因的表达量均表现出先升高后降低的趋势。【结论】 GhMIPS1A在棉纤维发育中发挥积极作用,并且能够响应干旱胁迫和盐胁迫,可以为培育优质高产、耐盐耐旱的棉花新品种提供基因资源和遗传基础。

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8. 陆地棉衰老相关基因GhSAG101的克隆及抗病功能分析
吴健锋,樊志浩,武连杰,胡晓旺,韩知里,高巍,龙璐
棉花学报    2022, 34 (3): 187-197.   DOI: 10.11963/cs20210030
摘要105)   HTML63)    PDF(pc) (11627KB)(32)    收藏

【目的】挖掘棉花抗病相关基因,为创制抗病棉新品种提供理论依据和候选基因。【方法】以陆地棉(Gossypium hirsutum) TM-1为研究对象,克隆了棉花衰老相关基因GhSAG101(senescence-associated gene 101)。通过实时荧光定量聚合酶链式反应分析GhSAG101在棉花幼苗不同组织中的表达量,以及在黄萎病菌诱导下表达量的变化;通过蛋白序列分析预测了GhSAG101的保守位点和活性位点;利用病毒诱导的基因沉默技术沉默棉花中GhSAG101,以空载体作为对照,通过棉花整株接种和离体叶片接种黄萎病菌研究GhSAG101沉默对黄萎病抗性的影响。【结果】GhSAG101基因编码区长度为1 764 bp,编码587个氨基酸残基的蛋白质,包含水解酶家族、EDS1(enhanced disease susceptibility 1)家族的保守结构域和亲核位点。GhSAG101在根中表达量最高,茎中次之,在叶片中表达量最低,黄萎病菌侵染中后期GhSAG101在根中被诱导上调表达。在棉花中沉默GhSAG101基因降低了黄萎病菌在寄主体内的扩展速度,减缓了病害发生过程。【结论】GhSAG101负调控棉花对黄萎病的抗性,可作为棉花抗病育种的候选基因。

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9. 基于红外传感器的棉花叶片温度变化特征及其影响因子分析
王亚茹,杨北方,雷亚平,熊世武,韩迎春,王占彪,冯璐,李小飞,邢芳芳,辛明华,吴沣槭,陈家乐,李亚兵
棉花学报    2022, 34 (3): 235-246.   DOI: 10.11963/cs20210064
摘要102)   HTML34)    PDF(pc) (5537KB)(20)    收藏

【目的】叶片是对环境变化较敏感的植物器官,叶片温度是植物重要的生理指标。探究棉花叶片温度的昼夜变化特性、明确环境因子对叶片温度的影响。【方法】基于红外温度传感器对棉花叶片温度进行全自动实时监测,进而探究不同生育时期和不同天气条件下棉花叶片温度的昼夜变化特征,并通过相关性分析、逐步回归分析及通径分析方法探究叶片温度、叶气温差与环境因子的关系。【结果】不同天气条件和不同生育时期叶片温度的昼夜变化存在差异,叶片温度的变化幅度小于气温。环境因子(降水量除外)与棉花叶片温度、环境因子(水汽压除外)和叶气温差均显著相关(P<0.05),气温与叶片温度的相关性最高(r=0.890),空气相对湿度与叶气温差的相关性最高(r=0.825)。通径分析结果表明,对叶片温度的影响因子按决策系数排序依次为:气温>光合有效辐射>水汽压;光合有效辐射和水汽压均主要通过气温间接影响叶片温度的变化。对叶气温差的影响因子按决策系数排序依次为空气相对湿度>日照时间>水汽压;日照时间、水汽压都主要通过空气相对湿度间接影响叶气温差的变化。【结论】探究了棉花叶片温度的昼夜动态变化,初步分析了环境因素对叶片温度和叶气温差的综合影响,研究结果可以为棉花生产和智能化管理提供参考。

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10. 陆地棉ACX基因家族的鉴定与功能分析
田一波, 潘奥, 陈劲, 周仲华, 袁小玲, 刘志
棉花学报    DOI: 10.11963/cc20220012
录用日期: 2022-05-30

11. 红铃虫成虫对4种中药材提取物的电生理及嗅觉反应
尹海辰,许冬,武怀恒,丛胜波,杨甜甜,万鹏
棉花学报    2022, 34 (3): 227-234.   DOI: 10.11963/cs20210043
摘要101)   HTML26)    PDF(pc) (1332KB)(25)    收藏

【目的】开发利用中草药植物资源,建立红铃虫监测与防治新技术。【方法】以花椒(Zanthoxylum bungeanum)、黄柏(Cortex phellodendri)、云木香(Saussurea costus)、五倍子(Rhus chinensis)4种中药材提取物为对象,研究红铃虫(Pectinophora gossypiella)成虫对其电生理和嗅觉反应,并进一步探究复配剂的增效作用。【结果】当气味源的质量浓度为15 g·L-1时,花椒和云木香提取物均可引起红铃虫成虫强烈的电生理反应;嗅觉试验结果表明,花椒提取物对于雌雄虫均有极显著的引诱作用,选择反应率分别为67.26%和76.72%;云木香提取物对于雄虫具有极显著的引诱作用,选择反应率为71.19%;2种提取物的诱捕效果与棉花植株相当。复配试验结果表明,花椒提取物与芳樟醇按体积比37和64复配,分别对雌虫和雄虫的诱捕表现出显著的增效作用。【结论】本研究通过一系列室内试验初步筛选出了2种对红铃虫有较高活性的具有潜在应用价值的引诱剂配方(花椒提取物与芳樟醇按体积比37和64复配),可为红铃虫的监测和绿色防控提供技术和数据支撑。

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12. 化肥减施和秸秆还田对土壤肥力、棉花养分吸收利用及产量的影响
卢合全, 唐薇, 张冬梅, 罗振, 孔祥强, 李振怀, 徐士振, 代建龙, 李维江, 辛承松
棉花学报    2022, 34 (2): 137-150.   DOI: 10.11963/cs20200037
摘要100)   HTML37)    PDF(pc) (1382KB)(51)    收藏

【目的】 探明化肥减施和秸秆还田对土壤肥力、棉花养分吸收利用及产量的影响。【方法】 2016―2018年安排大田定位试验,设置6个处理:化肥常规用量(NPK)、秸秆还田(S)、化肥常规用量加秸秆还田(NPKS)、化肥常规用量减施25%加秸秆还田(0.75NPKS)、缓控释肥常规用量加秸秆还田(CRFS)和缓控释肥常规用量减施25%加秸秆还田(0.75CRFS),以NPK作对照。【结果】 连续3年试验,与NPK比较,NPKS和CRFS的土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量均逐年增加;0.75NPKS和0.75CRFS的土壤有机质含量逐年增加,土壤有效磷含量逐年减少,而土壤碱解氮、速效钾与NPK差异不显著。NPKS、CRFS、0.75NPKS和0.75CRFS的植株氮、磷吸收量和表观利用率逐年增加,其中2018年磷吸收量较NPK分别增加6.17%、8.01%、8.88%和7.94%,差异显著,而3年试验中4个秸秆还田处理的钾吸收量与NPK处理差异均不显著。始絮期NPKS和CRFS的主茎倒二叶SPAD值和净光合速率呈现逐年增加趋势,0.75NPKS、0.75CRFS的主茎倒二叶SPAD值和净光合速率与NPK差异不显著。3年内,NPKS、CRFS的籽棉产量较NPK有所提高但差异不显著,0.75NPKS、0.75CRFS籽棉产量较NPK略低,但差异不显著。连续3年试验,NPKS、0.75NPKS、CRFS和0.75CRFS处理的单位面积铃数、铃重和衣分与NPK均无显著差异。【结论】 3年内化肥减施25%配合秸秆还田能够提高化肥表观利用率且棉花不减产,为避免长期减施化肥导致土壤有效磷含量下降,须适当补充磷肥。

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13. 氮肥减量深施对油后直播棉花干物质与氮素积累、分配及产量的影响
李飞,郭莉莉,赵瑞元,尹凌洁,王家珍,李彩红,何叔军,梅正鼎
棉花学报    2022, 34 (3): 198-214.   DOI: 10.11963/cs20210072
摘要98)   HTML75)    PDF(pc) (4268KB)(47)    收藏

【目的】研究洞庭湖植棉区油(菜)棉(花)轮作种植制度下,氮肥施用深度及用量对棉花干物质与氮素的积累、分配及产量的影响,为油后直播棉化肥减施增效提供依据。【方法】于2018年和2019年在湖南常德开展氮肥运筹试验,以湘FZ001为试验材料,设置15 cm和5 cm(H15、H5)2个施用深度,0、90、180、270和360 kg·hm-2纯氮(N0、N90、N180、N270、N360)5个施氮量。【结果】棉花氮素积累量与干物质积累量的变化趋势一致,积累动态均符合逻辑斯谛(logistic)模型;氮肥深施提高了棉株氮素和干物质的积累量及其在生殖器官中的分配比例;随着施氮量的增加,氮素、干物质积累量及其在生殖器官的分配比例均呈现先升高后下降的变化趋势;氮肥施用深度及用量互作下,氮素积累量在H15N270下取得最大值,氮素在生殖器官的分配比例、干物质积累量及其在生殖器官的分配比例均在H15N180下最大。从氮素和干物质积累特征值可以看出,棉花中氮素和干物质的累积与分配基本同步,其中氮素的平均快速积累期起始时间略早于干物质积累,说明棉花氮素吸收可能是干物质积累的基础和前提。H15比H5提高了氮肥的利用效率,同时氮肥表观利用率、农学利用率、偏生产力随施氮量提高均呈现下降趋势;H15N180处理可以获得较为理想的氮肥表观利用率、农学利用率、偏生产力和生产效率,籽棉产量最高。【结论】适量氮肥深施可以促使棉花高产。推荐本地区氮肥施用深度从常规的撒施或浅施5 cm提高到15 cm,施氮量从常规的270~300 kg·hm-2减少为180 kg·hm-2

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14. GhEIN3基因对棉花枯萎病胁迫响应的功能分析
赵曾强,张析,李潇玲,张薇
棉花学报    2022, 34 (3): 173-186.   DOI: 10.11963/cs20210046
摘要97)   HTML226)    PDF(pc) (16700KB)(38)    收藏

【目的】乙烯(ethylene, ET)不敏感蛋白3(ethylene-insensitive 3, EIN3)/EIN3-like(EIL)家族基因是乙烯通路中的关键基因,参与植物生物胁迫响应。探究其功能可为解析陆地棉对枯萎病菌的响应机理提供依据。【方法】从枯萎病菌诱导棉花根部基因表达谱数据中筛选并从TM-1基因组数据库中鉴定获得EIN3/EIL基因家族的GhEIN3基因,利用生物信息学、实时荧光定量聚合酶链式反应技术和病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing, VIGS)技术分别分析基因序列、不同处理下的表达特征及GhEIN3基因在棉花抗病过程中的作用。【结果】GhEIN3基因(Genbank登录号:KY744279)开放阅读框为1 842 bp,编码的氨基酸序列中含有典型的EIN3蛋白结构域。枯萎病菌胁迫和不同外源激素ET、水杨酸(salicylic acid, SA)和茉莉酸(jasmonic acid, JA)处理后,该基因受枯萎病菌胁迫和ET诱导上调表达,而受SA和JA诱导下调表达;当GhEIN3基因沉默后,对沉默植株进行枯萎病菌接菌试验,结果显示,与对照相比,沉默GhEIN3基因的株系更感病;基因表达量测定结果表明,与对照比较,沉默株系中病程相关基因PR1PR2PR4的表达量均下降,乙烯响应因子基因ERF1和1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶基因ACO的表达量下降,而PR5基因的表达量上升。【结论】从陆地棉中鉴定出的EIN3/EIL家族基因GhEIN3能够响应枯萎病菌和外源激素ET、SA、JA诱导,结合枯萎病菌、ET、SA与JA诱导后GhEIN3基因表达情况,以及枯萎病接种试验和VIGS结果认为,GhEIN3基因在棉花抗枯萎病的过程中起积极作用。

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15. 陆地棉主要育种性状SSR关联位点的验证及优异材料鉴定(2022年11月8日更新)
张素君, 李兴河, 王海涛, 唐丽媛, 蔡肖, 刘存敬, 张香云, 张建宏
棉花学报    2022, 34 (2): 120-136.   DOI: 10.11963/cs20210066
摘要92)   HTML33)    PDF(pc) (1752KB)(28)    收藏

【目的】 评价与陆地棉纤维品质、产量、黄萎病抗性等主要育种性状关联的简单重复序列(simple sequence repeat, SSR)位点的选择效果,并挖掘优异典型材料。【方法】 在474份陆地棉中,利用双尾t-检验在26个关联标记中筛选具有显著筛选效果的变异位点,并鉴定典型材料。【结果】 共检测到30个多态性位点,基于上述位点可将其中420份陆地棉材料完全区分。20个变异位点与目标性状显著(P<0.05)关联,其中,与铃重和纤维长度密切关联的变异位点各6个,与马克隆值、伸长率、株高和铃数关联的位点分别有3、3、1和1个。获得了与铃重(JESPR220-160+BNL2440-240+BNL226-320)和纤维长度(CM45-140+CGR6528-180+JESPR152-125)密切关联的分子标记组合各1个,表型效应分别达0.27 g和1.27 mm,根据上述标记位点鉴定优异典型材料14份。【结论】 获得了具有显著筛选效果的多态性位点及优异典型材料,可为棉花分子标记辅助选择及组合选配提供参考。

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16. 砷胁迫下接种丛枝菌根真菌对棉花光合特性和叶肉细胞超微结构的影响
龚明贵,刘凯洋,魏亚楠,白娜,邱智军,张巧明
棉花学报    2022, 34 (3): 256-266.   DOI: 10.11963/cs20220022
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【目的】研究丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)接种对砷胁迫下棉花光合特性及其叶肉细胞超微结构的影响。【方法】以棉花种质大铃棉69号为供试材料,通过盆栽试验,将根内根孢囊霉(Rhizophagus intraradices)和摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae)2种AMF分别接种于棉花根部,探究在不同土壤砷浓度(0、100、200 mg·kg-1)条件下AMF对棉花气孔形态特征、气体交换参数、叶绿素荧光参数和叶肉细胞超微结构的影响。【结果】(1)砷胁迫显著降低了棉花叶片气孔的长度、宽度、密度、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度与净光合速率,同时显著影响了叶绿素荧光参数。不同砷浓度下,与对照处理相比,AMF接种能增加叶片气孔的长度、宽度、开度、密度及导度,显著提高净光合速率、胞间CO2浓度、蒸腾速率、实际光合效率、最大光化学量子产量和光化学淬灭系数,降低了非光化学淬灭系数。100、200 mg·kg-1砷浓度下,摩西斗管囊霉处理的净光合速率和实际光合效率均显著高于根内根孢囊霉处理。(2)砷胁迫导致叶绿体逐渐肿胀,整体结构遭破坏,基粒类囊体排列紊乱且分布不均;线粒体内嵴排列松散变形,部分线粒体结构内部出现空洞,双层膜结构模糊。砷胁迫下,AMF接种处理的棉花叶肉细胞内叶绿体基粒片层清晰可见、线粒体内嵴结构排列较紧密,受砷损伤程度明显降低;摩西斗管囊霉的缓解作用更强。【结论】砷胁迫下,接种根内根孢囊霉和摩西斗管囊霉能显著提高棉花净光合速率和光能利用效率,增强其棉花光合能力,减轻砷对叶肉细胞超微结构的损伤。且摩西斗管囊霉的接种效果更佳。

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17. 机采棉模式下麦棉两熟配置方式对作物产量和棉花早熟性的影响
王国平,刘连涛,雷亚平,冯璐,张永江,王占彪,李小飞,李亚兵,李存东
棉花学报    2022, 34 (5): 430-442.   DOI: 10.11963/cs20220028
录用日期: 2022-05-30

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【目的】研究黄河流域棉区机采模式下麦棉配置方式对麦棉产量和棉花早熟性的影响,为麦棉配置方式下的全程机械化管理提供技术支撑。【方法】在76 cm机采棉标准行距的麦棉两熟制下,在河南安阳开展了2年田间试验(2017/2018和2018/2019年度),采用中棉所79和中棉所50,设置W2C1(2行小麦1行棉花)、W3C1(3行小麦1行棉花)和W6C2(6行小麦2行棉花)3种麦棉配置方式,比较和分析了小麦和棉花产量及其构成因素、小麦边行效应,以及棉花生物量,伏前桃、伏桃、秋桃比例,霜前花率和纤维品质主要指标等。【结果】W3C1的小麦产量显著高于W2C1和W6C2,分别高16.2%~43.3%和28.4%~52.3%;有效穗数分别高出29.2%~47.5%和34.9%~53.6%,差异达到显著水平;但W3C1小麦边行与内行的产量(2019年)、单位面积有效穗数(2018年)等指标的差异均显著低于W6C2。不同配置方式间棉花纤维长度、断裂比强度和马克隆值等指标差异均不显著。2年试验中,中棉所50的籽棉产量和收获指数在3种配置方式间均无显著差异,但中棉所79在W3C1下收获指数低于W6C2和W2C1。W3C1配置下,中棉所50较中棉所79节枝比低,生殖生长快,伏桃占比高,壳铃比低,收获指数高,霜前花率高出38.7~54.2百分点;该配置的土地当量比达1.689~1.697,显著高于其他配置方式。【结论】黄河流域麦棉两熟模式下采用W3C1配置与短季棉中棉所50搭配,麦棉系统的土地当量比高,棉花霜前花率高,小麦群体一致性好,增产显著;该配置方式有助于提高麦棉机械化管理水平和种植效益。

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18. 不同翅型棉蚜体内细菌群落组成和多样性分析
史庆雨, 李东阳, 王丽, 高雪珂, 张开心, 朱香镇, 姬继超, 雒珺瑜
棉花学报    2022, 34 (2): 151-161.   DOI: 10.11963/cs20210024
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【目的】 旨在明确不同翅型棉蚜体内细菌差异,探究体内细菌与棉蚜翅型分化间的关系。【方法】 通过Illumina MiSeq高通量测序分别对有翅型和无翅型棉蚜体内细菌16S rRNA基因V3~V4区进行测序,并根据测序结果进行操作分类单元(operational taxonomic unit, OTU)聚类分析、α多样性分析、菌种组成与分类等分析。【结果】 在所有棉蚜样本中共鉴定出234个体内细菌OTU,隶属于16门、32纲、64目、107科、148属、187种,其中布赫纳氏菌属(Buchnera)是优势菌属。2种翅型棉蚜体内细菌多样性不同:无翅型(隶属于12门、23纲、50目、82科、106属、136种)略高于有翅型(隶属于14门、26纲、45目、72科、97属、120种)。多种体内细菌的相对丰度在2种翅型棉蚜中存在显著差异。其中:红球菌属(Rhodococcus)细菌在有翅型棉蚜中的相对丰度较高(0.136%),而在无翅型棉蚜中较低(0.078%);未分类的蓝藻纲细菌在有翅型棉蚜体内相对丰度较低(0.005%),而在无翅型棉蚜中较高(0.024%)。【结论】 有翅型和无翅型棉蚜的体内细菌组成和群落结构存在一定的差异。该研究拓展了对棉蚜翅二型现象的认知。

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19. 陆地棉株高相关基因GhGA20ox6的克隆及功能初探
杨炳磊, 许好标, 李黎贝, 冯震, 刘林, 喻树迅
棉花学报    2022, 34 (4): 275-285.   DOI: 10.11963/cs20210011
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【目的】对棉花GA20ox基因GhGA20ox6进行克隆和初步的功能验证,分析其对棉花株高的影响。【方法】通过分子克隆的方法,在陆地棉标准系TM-1的茎中成功获得GhGA20ox6基因;利用进化树分析、氨基酸序列比对明确其与拟南芥、水稻中同源基因的进化关系;利用实时定量聚合酶链式反应分析GhGA20ox6在TM-1中的组织特异性表达;利用亚细胞定位分析其在细胞中的定位,并在拟南芥中进行了功能分析。【结果】GhGA20ox6的开放阅读框长度为1 155 bp,编码384个氨基酸残基,编码产物的分子质量为43.32 ku,预测的等电点为6.37。进化树分析显示GhGA20ox6与水稻绿色革命基因sd1OsGA20ox2)的相似性最高。组织特异性表达分析发现,GhGA20ox6在TM-1茎中的表达量高于其在其他器官中的表达量。在烟草表皮细胞的亚细胞定位分析发现,GhGA20ox6蛋白定位在细胞膜。在拟南芥中过表达GhGA20ox6能显著促使赤霉素不敏感矮化基因GID1(gibberellin insensitive dwarf1)表达量上升,转基因拟南芥的株高增加、抽薹提前。【结论】通过对GhGA20ox6的克隆和功能分析,推测它可能与棉花体内的赤霉素合成相关,进而影响棉花株高。这些结果为进一步在分子水平验证GhGA20ox6在棉花生长发育中的生物学功能奠定基础。

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20. 我国棉花大品种的历史沿革与发展趋势分析
白岩, 彭军, 赵素琴, 付小琼, 许乃银
棉花学报    2022, 34 (4): 325-337.   DOI: 10.11963/cs20220011
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以全国农业技术推广服务中心发布的历年棉花品种推广面积为依据,将年推广应用面积在主产棉区中列首位的品种,或最大年推广面积在33.3万hm2以上且列主产棉区前3位的品种定义为大品种,分析大品种的累计推广面积、单年最大推广面积、列前3名的年限及推广面积占比的变化趋势。近40年来,黄河流域棉区有16个、长江流域棉区有15个和西北内陆棉区有14个棉花大品种,其中鲁棉研15号为黄河流域和长江流域棉区共同的大品种。分析发现我国棉花生产上推广应用的品种数量逐年上升,其中1981―2000年品种数量增幅较小,2001―2020年增幅较大。各年份大品种种植面积占各主产棉区总面积的比例呈现出明显的时代变化特征,其中,1981-1995年期间大品种的面积占比相对稳定,黄河流域、长江流域和西北内陆棉区大品种的面积占比分别稳定在61%、36%和83%左右;1996―2006年为大品种面积占比的剧烈下滑期,三大棉区大品种的面积占比平均下降到20%左右;2007―2020年为缓慢下降期,到2020年占比总体下降到15%左右。棉花大品种在我国植棉史上做出过重要贡献,但为适应种业和市场发展的多样化需求,当前和未来棉花育种的目标功能和区域定位将更加细化。

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