【目的】利用无人机图像数据的颜色特征和形态特征构建滴灌棉花苗期株数估算模型，为棉花田间精准管理提供理论依据。【方法】于2020―2021年开展试验，以鲁棉研24号为供试品种，设置3个不同种植密度，分别为：低密度（D1，6.9×10⁴株·hm^-2）、中密度（D2，13.8×10⁴株·hm^-2）、高密度（D3，24×10⁴株·hm^-2）。对出苗后25 d的无人机图像提取基于红绿蓝（red, green, and blue, RGB）的植被指数和目标形态特征，构建棉花株数估算特征集合；在自变量间的相关性分析的基础上，利用逐步多元回归的方法构建棉苗株数的估算模型，并进行验证。【结果】（1）三角绿度指数（triangular greenness index，TGI）、超绿指数（excess green index，ExG）、绿-蓝差值+修正超绿指数（green-blue difference + modified excess green index，GBDI + MExG）均对图像有较好的分割效果，其中TGI对棉花目标的分割完整度最高。（2）对比2种特征参数构建的棉花株数估算模型，基于目标形态特征的苗期棉花估算模型的拟合优度（R²=0.935 5）要高于基于RGB植被指数的株数估算模型（R²= 0.903 6）。（3）基于RGB植被指数的株数估算模型在D1、D2、D3密度下估算精度分别为96.77%、99.55%和95.95%，整体估算精度为98.47%；基于目标形态特征的株数估算模型在D1、D2和D3密度下估算精度分别为99.98%、99.21%和97.92%，整体估算精度为99.21%。基于目标形态特征的株数估算模型的估算精度略高于基于RGB植被指数的株数估算模型，但2个模型在不同种植密度下均具有较好的估算效果。【结论】利用集成高分辨率传感器的低空无人机遥感平台，通过颜色特征和目标形态特征构建的滴灌棉花苗期株数估算模型均能有效、精准识别膜下滴灌棉花株数，可为后续棉花田间精准管理提供技术支撑。

【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（K_a/K_s）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GhACX5和GhACX16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。

【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。K_a/K_s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】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。

【目的】Na₂SO₄胁迫作为新疆棉田主要的盐胁迫类型，严重制约新疆棉花生产。本研究旨在探究Na₂SO₄胁迫对棉花代谢的影响，研究棉花耐受Na₂SO₄胁迫的代谢机制。【方法】设置对照（CK）和硫酸盐胁迫（SS）2个处理，通过代谢组学分析硫酸盐胁迫下棉花根和叶中代谢物含量的变化并鉴定相应的代谢通路。【结果】中度硫酸盐胁迫显著抑制棉花生长，与CK相比，SS处理的叶、茎、根生物量和总生物量分别降低46.9%、50.9%、43.0%和47.9%。硫酸盐胁迫下根中有机酸42种上调、10种下调，氨基酸及其衍生物32种上调、16种下调，糖类有23种上调、1种下调；叶中有机酸有37种上调、7种下调；氨基酸及其衍生物16种上调、17种下调；糖类16种上调、4种下调。在根中共筛选出30条差异代谢通路，主要包括9条氨基酸代谢通路、7条有机酸代谢通路和7条糖类代谢通路；在叶中共筛选出17条差异代谢通路，主要包括7条氨基酸代谢通路、4条有机酸代谢通路和3条糖类代谢通路。【结论】在盐胁迫下，棉花的根和叶中积累有机酸、糖类和醇类等小分子有机物；同时，叶片中的柠檬酸、琥珀酸、丙酮酸和亚油酸等上调说明三羧酸循环和β-氧化途径代谢增强，根中柠檬酸、琥珀酸和丙酮酸等上调说明三羧酸循环增强。研究揭示了棉花对Na₂SO₄胁迫的反应机制，为提高新疆棉花在盐胁迫条件下的栽培技术提供一定的理论基础。

【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。

【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】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PR1、PR2、PR4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。

【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。

【目的】探究新疆玛纳斯河流域十户滩灌区棉田土壤盐分在棉花不同生育时期的空间变异特征，为北疆绿洲灌区盐渍化土壤的改良与可持续利用提供理论依据。【方法】采用田间实测、地质统计学与GIS（geography information system，地理信息系统）技术相结合的方法，探究棉花生育期内地下水埋深和土壤盐分的空间变异。【结果】灌区内地下水埋深在3.5~9.0 m范围内变化，相较播种前，现蕾期、开花期北部地下水埋深增加，出苗期、开花期南部地下水埋深减小。十户滩灌区农田土壤总体上属于中度盐渍化，其中在20~40 cm土层土壤盐分呈强变异，其他土层土壤盐分呈中等变异。播种前20~40 cm土层在西北方位有明显的积盐现象，出苗期和现蕾期土壤盐分开始向中部和东南方向聚集，开花期整体土壤盐分降为最低水平。在20~100 cm土层，随着土层深度的增加，含盐量3~5 g·kg^-1（中度盐渍化）和5~10 g·kg^-1（重度盐渍化）的2类土壤的面积占比呈上升趋势。【结论】十户滩灌区内20~40 cm土层土壤总盐含量在整个生育期相对变异性最强，40~100 cm土层土壤存在潜在积盐风险，该结果为十户滩地区盐渍化土壤治理方案的制定与实施提供了一定科学依据。

【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】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。

【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。

【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。

【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】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】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】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。

【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。

【目的】在苗期筛选提高棉花耐高温能力的植物生长调节剂及其适宜浓度，并明确其在棉花花铃期对高温胁迫的缓解效应。【方法】以中棉425为供试品种，设置常温（平均温度为28 ℃，最高温、最低温分别为32 ℃、24 ℃）和高温（平均温度为38 ℃，最高温、最低温分别为42 ℃、34 ℃）2种温度处理；苗期设置清水对照，200、400、600 μmol·L^-1 1-甲基环丙烯（1-methylcyclopropene, 1-MCP），0.01、0.02、0.05 μmol·L^-1冠菌素（coronatine, COR）和0.5、1.0、2.0 μmol·L^-1 2, 4-表油菜素内酯（2, 4-epibrassinolide, EBR）喷施处理；花铃期设置清水对照和400 μmol·L^-1 1-MCP喷施处理。探究常温和高温处理下，不同生长调节剂对棉花干物质质量、叶片光合特性、叶绿素含量、抗氧化酶活性、产量及纤维品质等的影响。【结果】适宜浓度的3种植物生长调节剂均能在一定程度上提高棉花的耐高温能力。苗期高温胁迫下，与清水处理相比，喷施400 μmol·L^-1 1-MCP可显著提高棉花地上部及地下部的干物质质量，提高新展开叶的净光合速率、叶绿素a和叶绿素b的含量、抗氧化酶（超氧化物歧化酶、过氧化物酶、谷胱甘肽过氧化物酶和抗坏血酸过氧化物酶）活性，降低丙二醛含量。主成分分析表明400 μmol·L^-1 1-MCP可有效提高棉花的耐高温能力。此外，花铃期高温胁迫下，与喷施清水相比，喷施400 μmol·L^-1 1-MCP能显著提高棉铃对位叶的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率，提高棉花单株结铃数、铃重、单株籽棉产量及纤维品质。【结论】400 μmol·L^-1 1-MCP能通过提高棉花叶片叶绿素含量、光合能力和抗氧化酶活性，减少丙二醛等有害物质的积累，从而增强棉花耐高温能力，在一定程度上提高棉花产量和纤维品质。