【目的】 解析陆地棉GhVAS1生物学功能，阐明其在棉铃脱落过程中的调控作用。【方法】 以拟南芥AtVAS1基因作为参考序列，在陆地棉TM-1中鉴定并克隆GhVAS1同源基因（含GhVAS1-A05和GhVAS1-D05），开展系统进化与保守结构分析。结合转录组数据与实时荧光定量聚合酶链式反应（quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR）分析该基因的表达模式。通过烟草瞬时表达体系确定GhVAS1的亚细胞定位。采用棉花叶皱缩双生病毒（cotton leaf crumple virus, CLCrV）介导的病毒诱导基因沉默（virus-induced gene silencing, VIGS）技术验证GhVAS1对棉铃脱落的影响，并检测离层组织中吲哚乙酸（indole-3-acetic acid, IAA）与1-氨基环丙烷-1-羧酸（1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid, ACC）含量及脱落相关基因的表达。同时在拟南芥中异源过表达验证GhVAS1对花器官脱落的调控效应。【结果】 GhVAS1与拟南芥AtVAS1亲缘关系较近，蛋白序列保守性较高。GhVAS1在离层组织中表达量显著高于其他组织，并在脱落信号诱导后持续上调表达。亚细胞定位结果显示，2个GhVAS1同时定位于细胞核与细胞膜。VIGS沉默GhVAS1可显著减少棉铃脱落，并伴随离层组织中IAA含量显著升高、ACC含量显著下降，以及乙烯合酶基因（GhACS、GhACO）、细胞壁降解相关基因（GhPG、GhCEL）的表达水平显著降低。拟南芥中异源过表达显示GhVAS1可促进花器官提前脱落。【结论】 GhVAS1正向调控棉花棉铃脱落，可能通过协调离层IAA-乙烯代谢平衡并促进细胞壁降解相关基因表达，从而加速离层细胞分离与棉铃脱落。

【目的】 探究GhMLO6基因在棉花黄萎病抗性中的功能，为棉花抗病育种提供候选基因。【方法】 利用实时荧光定量聚合酶链式反应（quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR）分析GhMLO6的表达模式。在棉花中利用病毒诱导的基因沉默（virus-induced gene silencing, VIGS）技术瞬时沉默GhMLO6，研究其在抗黄萎病中的功能。利用农杆菌介导的瞬时表达技术在本氏烟上探究GhMLO6的亚细胞定位。【结果】 qRT-PCR表明，GhMLO6在棉花根中的表达量最高，其次为茎和叶。与空白对照相比，大丽轮枝菌侵染可显著提高根中GhMLO6的表达量。与空载体对照植株相比，在棉花中瞬时沉默GhMLO6导致病情指数、相对菌丝含量显著降低，茎段恢复培养后菌丝积累量较少，棉花对黄萎病的抗性显著增强。瞬时表达发现GhMLO6定位于细胞膜。【结论】 GhMLO6定位于细胞膜，在棉花黄萎病抗性中发挥负调控功能，可利用基因编辑技术获得抗黄萎病材料。

【目的】 探究马铃薯-棉花轮作体系下不同耕作方式与秸秆还田组合对棉花生长、产量及根际土壤细菌群落的影响，为该体系下优化农田管理、提升土壤微生态健康提供依据。【方法】 以棉花品种湘X1107为材料，设置免耕（NT）、免耕+秸秆还田（NTS）、旋耕（T）和旋耕+秸秆还田（TS）4个处理，测定棉花关键生育时期的生长指标、生物量、产量及其构成因素。利用16S rRNA基因高通量测序技术分析棉花吐絮期根际土壤细菌群落多样性与组成，结合原核生物分类单元功能注释（functional annotation of prokaryotic taxa, FAPROTAX）进行功能预测。【结果】 秸秆还田和耕作方式对出苗率无显著影响。与免耕（NT和NTS）相比，旋耕（T和TS）显著提高了苗期棉花株高、茎粗、生物量，显著提高铃重，但各处理间产量和铃数的差异不显著。秸秆还田（NTS和TS）显著提高了根际细菌群落的香农-维纳多样性指数、Chao1丰富度指数及均匀度指数，其中NTS处理的各项指数均最高（香农-维纳多样性指数除外）；主坐标分析（principal coordinates analysis, PCoA）表明耕作方式是驱动细菌群落结构分异的主要因素。变形菌门（Proteobacteria）为各处理根际土微生物优势菌门；秸秆还田（NTS和TS）显著降低了变形菌门细菌的相对丰度，而显著提高了酸杆菌门（Acidobacteriota）和放线菌门（Actinobacteriota）细菌的相对丰度。在属水平上，免耕处理（NT和NTS）富集了伯克霍尔德菌属（Burkholderia_Caballeronia_Paraburkholderia）、克雷伯氏菌属（Klebsiella）、慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）和根瘤菌属复合群（Allorhizobium_Neorhizobium_Pararhizobium_Rhizobium）等固氮相关菌群，FAPROTAX功能预测证实其固氮功能显著增强；T处理富集了泛菌属（Pantoea）和假单胞菌属（Pseudomonas），并提高了化能异养及所有人类病原菌相关功能细菌类群的相对丰度，TS可有效抑制病原菌风险。【结论】 NTS有利于维持土壤微生物多样性、增强固氮功能并降低病原菌风险，是马铃薯-棉花轮作体系中推荐的耕作模式；TS可作为促进前期生长和调控微生物功能的备选方案。生产中可根据当地土壤基础及生态与经济目标，选择适宜的耕作模式。

【目的】 分析梭梭HaNAC12基因对棉花脂肪酸含量和抗旱性的影响，为棉花抗逆育种提供理论与技术指导。【方法】 采用棉花茎尖遗传转化体系将梭梭HaNAC12基因转入棉花，对T₀和T₁代植株进行分子检测后，通过干旱胁迫试验比较转基因棉花与非转基因对照的表型及生理指标差异。【结果】 自然干旱胁迫30 d后，转基因棉花株高较非转基因对照显著高11%，叶片萎蔫程度明显轻于对照。生理指标分析显示，（T30处理）转基因棉花叶片中丙二醛含量比对照显著降低34%，质膜受损较低；可溶性糖、脯氨酸、叶绿素含量分别比对照显著提高66%、89%、50%，渗透调节能力更强；超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶的活性显著提高94%、25%、58%，活性氧清除能力更强。T30处理下，转基因棉花中与脂肪酸代谢相关的脂肪酸合成酶和去饱和酶的基因表达量显著高于对照，转基因棉花游离脂肪酸含量较非转基因棉花显著提高50%。正常浇水组中转基因与非转基因叶片表型和生理生化指标无明显差异。【结论】 HaNAC12基因可能通过促进游离脂肪酸合成和积累，增强棉花幼苗对干旱胁迫的耐受性，为棉花抗旱遗传改良提供了新的基因资源和材料支撑。

【目的】 淡水匮乏严重制约新疆干旱半干旱区棉花生产，关键生育时期缺水对产量影响更甚。咸水补灌可缓解水资源短缺压力，但其适宜矿化度阈值尚不明确。本研究探讨了不同矿化度咸水补灌对棉花光合特性及产量形成的影响，以明确适合干旱区棉花补灌的咸水矿化度阈值。【方法】 于2023―2024年连续2个棉花生长季开展田间试验，以当地大田常规淡水未补灌为对照（CK，灌溉定额3 600 m³·hm^-2），另设置5个矿化度咸水补灌处理：3.5 g·L^-1（S3.5）、5.0 g·L^-1（S5）、6.5 g·L^-1（S6.5）、8.0 g·L^-1（S8）、9.5 g·L^-1（S9.5）。咸水补灌采用“蕾期1次（375 m³·hm^-2） +花铃期 2次（375 m³·hm^-2+450 m³·hm^-2）”的模式，总灌水量4 800 m³·hm^-2，包括咸水1 200 m³·hm^-2，淡水3 600 m³·hm^-2）。补灌后，测定棉花功能叶片气体交换参数、叶绿素荧光参数；调查统计产量构成及产量。【结果】 2年结果平均：在棉花盛铃前期，S3.5、S5和S6.5处理的净光合速率较CK提高6.89%~18.00%，2年试验中S3.5处理的净光合速率均显著高于CK处理；S3.5、S5处理的蒸腾速率较CK分别显著提高18.96%与9.10%，气孔导度较CK分别提升12.95%、3.90%。3次咸水补灌完成后，S9.5处理的初始荧光较CK显著增加5.99%（2023年）与6.54%（2024年），S3.5处理的最大光化学效率均显著高于S9.5处理。S3.5处理的棉花铃叶比最低，2年分别为24.58和24.87；S5处理次之，2年分别为25.02和25.05。矿化度3.5~6.5 g·L^-1处理的2年平均籽棉产量较CK（5 721.00 kg·hm^-2）显著提高2.73%~12.67%。【结论】 矿化度3.5~6.5 g·L^-1的咸水补灌可优化棉花光合性能、实现增产；而矿化度过高（>6.5 g·L^-1）易引发光抑制导致棉花显著减产，该研究为干旱区农业咸水灌溉阈值的确定提供了重要理论依据。

【目的】 建立快速定量检测土壤中棉花立枯病菌立枯丝核菌的技术，研究土壤中立枯丝核菌含量与棉花立枯病发生的相关性，为棉花立枯病的科学防控提供依据。【方法】 采用内参菌株校正技术和实时荧光定量聚合酶链式反应（quantitative real-time polymerase chain reaction, qPCR）建立土壤中立枯丝核菌AG-4 HGⅢ的定量检测技术。通过室内盆栽和田间试验研究土壤中立枯丝核菌含量与棉花立枯病发生的相关性。【结果】 基于qPCR结合内参菌株校正方法成功建立了土壤中立枯丝核菌AG-4 HGⅢ的定量检测技术，灵敏度为10拷贝数·μL^-1。明确了土壤中立枯丝核菌AG-4 HGⅢ含量达1×10⁶拷贝数·g^-1为病害严重发生和死苗风险的参考临界阈值。【结论】 建立了1种棉田土壤中立枯丝核菌的快速定量检测技术，可实现棉花立枯病病原菌数量的准确检测和病害风险预警。

【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】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。

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】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。

【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】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。