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  • 研究简报
    马怡婷, 李鲁侨, 石钇琦, 尹红, 赵天伦, 陈进红, 祝水金
    棉花学报. 2023, 35(3): 211-219. https://doi.org/10.11963/cs20230008
    摘要 (289) PDF全文 (103) HTML (215)   可视化   收藏

    【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。

  • 研究与进展
    刘林强, 韩笑, 杨兰, 闫青地, 胡伟, 靳羽莹, 于洁, 杨召恩, 李付广
    棉花学报. 2023, 35(4): 259-273. https://doi.org/10.11963/cs20200102
    摘要 (232) PDF全文 (76) HTML (165)   可视化   收藏

    【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_A07G083500bHLH基因Gh_D11G130400GST基因Gh_A07G079800和V型ATP酶基因Gh_A09G123000Gh_A08G012100Gh_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。

  • 研究与进展
    邵晶晶, 李鹏程, 郑苍松, 孙淼, 冯卫娜, 张先亮, 董合林
    棉花学报. 2023, 35(4): 288-301. https://doi.org/10.11963/cs20230010
    摘要 (214) PDF全文 (102) HTML (140)   可视化   收藏

    【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

  • 研究简报
    罗晓丽, 肖娟丽, 王志安, 刘圆, 张安红, 吴家和
    棉花学报. 2023, 35(3): 230-238. https://doi.org/10.11963/cs20210032
    摘要 (212) PDF全文 (74) HTML (107)   可视化   收藏

    【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。

  • 研究与进展
    贾耀宇, 黄伟斌, 杨北方, 李小飞, 王国平, 韩迎春, 王占彪, 李亚兵, 冯璐
    棉花学报. 2023, 35(3): 195-210. https://doi.org/10.11963/cs20220065
    摘要 (187) PDF全文 (135) HTML (120)   可视化   收藏

    【目的】亏缺灌溉是节水农业的一种有效灌溉方式。定量分析亏缺灌溉对我国棉花产量及灌溉水分生产力的影响,为亏缺灌溉在我国进一步推广应用提供参考。【方法】整合2010―2022年已发表的53篇文献,采用元分析方法,定量评估亏缺灌溉条件下不同因素对中国棉花产量和灌溉水分生产力的影响特征。【结果】与充分灌溉相比,亏缺灌溉下籽棉产量平均降低16.2%,而灌溉水分生产力平均增加32.2%。亚组分析表明,在亏缺灌溉条件下我国西北内陆棉区的灌溉水分生产力提升最高,其中新疆地区的减产幅度较小效果最好;降水量相对较少的地区及大田栽培条件下能更有效地利用亏缺灌溉的水分;年平均气温≥10 ℃的地区,采用干播湿出,适当增加灌溉次数能够有效降低亏缺灌溉导致的减产风险;土壤容重<1.5 kg·cm-3的土壤条件下,亏缺灌溉棉花的减产风险低于高容重的土壤环境;在灌水量为充分灌溉的80%~100%,氮、磷和钾施用量分别为200~300 kg·hm-2、150~200 kg·hm-2和100~150 kg·hm-2的条件下能够有效促进水分利用且降低减产风险。【结论】建议在我国温度相对较高的西北干旱地区,采用干播湿出的棉花种植方式以节水稳产,实施轻度亏缺灌溉,适当增加灌水次数,适量施肥,降低亏缺灌溉对棉花生产的影响。

  • 研究与进展
    郭思梦, 刘太杰, 吴沣槭, 韩迎春, 王国平, 雷亚平, 王占彪, 李小飞, 杜文丽, 熊世武, 辛明华, 李亚兵, 冯璐
    棉花学报. 2023, 35(3): 181-194. https://doi.org/10.11963/cs20220052
    摘要 (185) PDF全文 (94) HTML (126)   可视化   收藏

    【目的】研究不同短季棉品种与播期对棉花产量和纤维品质空间分布的影响,为黄河流域棉区麦棉两熟全程机械化适宜播期及品种的选择提供参考。【方法】于2019―2020年开展大田试验,采用裂区设计,以短季棉品种(锦科707和鲁棉2387)为主区,4个播期5月10日(SD1)、5月20日(SD2)、5月30日(SD3)、6月10日(SD4)为副区。调查棉花生物量、株式图、产量和产量构成要素等指标并测定主要纤维品质指标及纤维品质综合指标Q值。【结果】晚播(SD4)处理下棉花花铃期延长,而叶面积指数、果枝数和果节数均随着播期的推迟呈现逐渐降低的趋势。播期显著影响皮棉产量和棉铃分布,2019年和2020年SD1、SD2和SD3皮棉产量均无显著差异,但播期推迟至6月10日的SD4处理下2年2个品种平均皮棉产量较SD1、SD2和SD3分别降低38.7%、37.2%和32.7%。此外,随播期推迟,第1~3果枝的结铃数占比显著增加,第6果枝以上的结铃数占比显著减少。对比纤维品质综合指标Q值,SD1、SD2、SD3处理的中部和上部果枝棉铃的纤维品质优于SD4。2个品种在产量和品质上存在显著差异,2年均是鲁棉2387皮棉产量较高,锦科707的纤维品质较优。【结论】2个品种表现相似,在SD1、SD2、SD3播期下皮棉产量无显著差异且形成相对较优的纤维品质。因此,为避免产量大幅降低,黄河流域棉区麦套短季棉模式下棉花播种日期不应晚于5月30日。

  • 研究与进展
    曲远航, 刘天聪, 鹿秀云, 李社增, 郭庆港, 马平
    棉花学报. 2023, 35(4): 274-287. https://doi.org/10.11963/cs20220039
    摘要 (179) PDF全文 (31) HTML (108)   可视化   收藏

    【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。

  • 研究与进展
    王康文, 王雪平, 王军, 梁雨, 裴小雨, 任翔, 王星星, 张先亮, 彭云玲, 臧新山, 马雄风
    棉花学报. 2023, 35(3): 173-180. https://doi.org/10.11963/cs20230015
    摘要 (164) PDF全文 (119) HTML (113)   可视化   收藏

    【目的】窄卷苞叶可以减少棉花苞叶碎屑的附着,有助于降低机采棉含杂率。对棉花窄卷苞叶基因fg进行精细定位,为该基因的图位克隆和育种利用提供参考。【方法】以陆地棉T582为母本,分别与父本陆地棉TM-1、海岛棉3-79杂交构建2个F2分离群体;其中群体1(T582×TM-1)包含370个单株,群体2(T582×3-79)包含2 667个单株。根据TM-1和3-79参考基因组数据,利用开发的插入缺失(insertion-deletion, Indel)标记对fg进行精细定位。利用棉花功能基因组学和多组学数据,对定位区间内的基因进行功能注释及表达模式分析。【结果】遗传分析结果表明,棉花窄卷苞叶由隐性单基因控制。在前人对fg基因初定位的基础上,进一步将窄卷苞叶基因fg定位在A03染色体分子标记M3与M4之间,区间大小为188 kb。预测定位区间内有14个注释的功能基因。其中,Gh_A03G021700、Gh_A03G021900 、Gh_A03G022600和Gh_A03G022700基因在花萼、副萼中的表达量较高。【结论】棉花窄卷苞叶fg基因被精细定位在A03染色体188 kb区间内,并初步分析了定位区间内的14个候选基因,为该基因的图位克隆奠定了基础。

  • 研究与进展
    马鑫颖, 宋晨, 孟妍君, 刘连涛, 张科, 张永江, 孙红春, 白志英, 李存东
    棉花学报. 2023, 35(4): 313-324. https://doi.org/10.11963/cs20230021
    摘要 (157) PDF全文 (113) HTML (96)   可视化   收藏

    【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。

  • 研究与进展
    田博宇, 黄义文, 周大云, 黄龙雨, 吴玉珍, 付守阳, 徐青, 郭敬功, 彭军, 匡猛
    棉花学报. 2023, 35(4): 325-333. https://doi.org/10.11963/cs20230005
    摘要 (152) PDF全文 (48) HTML (78)   可视化   收藏

    【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。

  • 研究与进展
    杨利艳, 李芳, 蒲哲, 王创云, 秦丽霞
    棉花学报. 2023, 35(3): 165-172. https://doi.org/10.11963/cs20230012
    摘要 (148) PDF全文 (69) HTML (100)   可视化   收藏

    【目的】探究陆地棉S-腺苷甲硫氨酸合成酶(S-adenosylmethionine synthetase, SAMS)基因在棉花对棉铃虫抗性响应中的功能。【方法】利用实时荧光定量聚合酶链式反应(real-time quantitative polymerase chain reaction, qRT-PCR)分析GhSAMS基因在棉铃虫取食下的表达模式。利用病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing, VIGS)技术抑制GhSAMS基因的表达,通过分析棉铃虫的生长发育(体重和体长的变化量)、取食偏好性以及棉花叶片受害等级等,初步探究GhSAMS基因的抗虫功能。【结果】qRT-PCR结果表明,棉花叶片中的GhSAMS基因在棉铃虫取食后表达量增加。利用VIGS技术获得了pTRV2::GhSAMS沉默棉株。与饲喂野生型棉花叶片的棉铃虫相比,饲喂pTRV2::GhSAMS棉花叶片的棉铃虫生长发育更快;棉铃虫对pTRV2::GhSAMS棉花叶片表现出更强的取食偏好;二氨基联苯胺(3,3’-diaminobenzidine, DAB)染色结果分析表明,与野生型棉花相比,沉默GhSAMS基因的棉花叶片细胞中H2O2的累积量增多。【结论】抑制GhSAMS基因表达降低了陆地棉对棉铃虫的抗性,GhSAMS可作为提高棉花对棉铃虫抗性的候选基因。

  • 研究简报
    荣二花, 杨亚杰, 李昱樱, 吴玉香
    棉花学报. 2023, 35(3): 220-229. https://doi.org/10.11963/cs20230016
    摘要 (144) PDF全文 (50) HTML (80)   可视化   收藏

    【目的】多倍化是植物进化及新物种形成的重要途径,利用染色体加倍之后基因的剂量效应及多倍体优势,培育出综合性状优良的草棉同源四倍体新种质,有效拓宽棉花种质资源。【方法】以草棉同源多倍体后代S1和S2为材料,利用流式细胞仪鉴定倍性,对同源四倍体进行形态学、细胞学和生理生化指标鉴定。【结果】倍性鉴定表明,5株S1中有1株三倍体和4株四倍体,7株S2中有1株非整倍体和6株四倍体。在植株形态、叶片性状、花的表型、气孔性状等方面,S2较S1更稳定。细胞学鉴定结果表明,S2正常四分体(85.17%)和正常花粉粒(87.33%)的比例较S1都有所提高,说明同源四倍体减数分裂逐渐趋于正常。S2叶片中超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶的活性以及丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸和叶绿素的含量均高于S1及其二倍体亲本。在结实率、种子大小和纤维长度方面,S2优于S1。【结论】通过染色体加倍成功合成了草棉同源四倍体新种质,S2较S1表现出更强的多倍体优势,且育性于S2代趋于稳定。

  • 病虫草害研究
    胡红岩, 马亚杰, 单永潘, 宋贤鹏, 王丹, 任相亮, 李洁, 牛一搏, 吴长才, 马小艳, 马艳
    棉花学报. 2023, 35(3): 239-250. https://doi.org/10.11963/cs20220033
    摘要 (141) PDF全文 (126) HTML (81)   可视化   收藏

    【目的】用植保无人机在棉田喷施纳米农药防治棉花蚜虫,探讨助剂对药液理化性质、抗蒸发性能、雾滴沉积分布及对纳米农药防治效果(防效)的影响。【方法】于室内利用动态光散射仪、自动界面张力仪、BP100张力计、接触角仪、超景深拍照系统等测定了添加3种助剂(优若派、杰效丰、Aero-mate 320)后8%(质量分数,下同)烯啶虫胺·呋虫胺纳米农药推荐使用剂量(1 200 g·hm-2)减量20%的溶液的理化性质及抗蒸发性能,并结合植保无人机田间喷雾试验研究了助剂对雾滴在棉花冠层的沉积分布及农药对棉蚜防效的影响。【结果】在减少20%用量的纳米农药药液中添加体积分数为0.1%的优若派、0.1%的杰效丰和0.6%的Aero-mate 320助剂可以改善药液理化性质。其中:溶液的静态表面张力由36.43 mN·m-1下降至31.82~34.99 mN·m-1;340 s后接触角减小到12.25°~14.85°,降低了22.97%~36.46%;润湿面积增加18.34%~33.57%;药液的蒸发抑制率达27.72%~73.40%;田间喷雾试验结果显示,棉花上部和下部冠层的雾滴直径中值由122.4 μm和106.7 μm分别增大至154.3 μm和148.5 μm;施药后7 d,纳米农药减量20%处理的防效为47.6%,而添加3种助剂的处理对蚜虫的防效分别提高至63.2%、65.0%和73.3%,与植保无人机喷施纳米农药常规用量防效(71.8%)和人工背负式喷雾器喷施相同成分常规农药的防效(74.9%)相当。【结论】在纳米农药减量20%用量的情况下,添加3种助剂有助于改善药液理化性质,增加润湿面积,减少雾滴蒸发和飘移,提高药剂对棉蚜的防效。

  • 研究与进展
    杨长琴, 张国伟, 束红梅, 王晓婧, 李佳男, 梁婷, 刘瑞显
    棉花学报. 2023, 35(4): 302-312. https://doi.org/10.11963/cs20230014
    摘要 (134) PDF全文 (44) HTML (68)   可视化   收藏

    【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。

  • 研究简报
    王海莹, 陈小海, 钟烨仪, 龚举武, 刘平, Chin Yaoxian, 王沛政, 袁有禄
    棉花学报. 2023, 35(4): 334-344. https://doi.org/10.11963/cs20220060
    摘要 (127) PDF全文 (50) HTML (64)   可视化   收藏

    【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。

  • 研究与进展
    吴建飞, 刘茜, 李璇, 温天旺, 杨文亭, 汤飞宇
    棉花学报. 2023, 35(5): 353-364. https://doi.org/10.11963/cs20220049
    摘要 (105) PDF全文 (42) HTML (106)   可视化   收藏

    【目的】 研究棉花幼苗施用缩节胺(1,1-dimethyl piperidinium chloride, DPC)和一氧化氮供体硝普钠(sodium nitroprusside, SNP)后根际土壤酶活性及细菌群落的变化,探讨与棉花幼苗生长相关的根际生物学指标。 【方法】 采用陆地棉品系A201进行穴盘育苗试验。于棉花1叶1心期分别在叶片均匀涂抹50 mg·L-1 DPC、500 μmol·L-1 SNP,以涂抹去离子水为对照。于3叶1心期取根际土壤分析蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性,采用16S rRNA测序技术分析根际细菌多样性。【结果】 DPC和SNP处理显著促进棉花根系生长,显著提高茎粗和植株干物质质量。DPC处理显著提高土壤脲酶和蔗糖酶的活性,SNP处理显著提高土壤蔗糖酶活性但显著降低脲酶的活性,但是DPC和SNP处理均未显著影响过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性。DPC处理显著提高髌骨菌门(Patescibacteria)的相对丰度和土壤细菌群落的辛普森多样性指数(Simpson's diversity index),显著降低了绿弯菌门(Chloroflexi)和酸杆菌门(Acidobacteria)的相对丰度以及土壤细菌群落的香农-维纳多样性指数(Shannon Wiener’s diversity index)。冗余分析显示,DPC处理组的酵母菌科(Saccharimonadaceae)、TM7a属细菌的相对丰度比SNP处理组和对照组高;SNP处理组的纤维弧菌属(Cellvibrionaceae)细菌相对丰度高于DPC处理组和对照组;DPC和SNP处理组的根瘤菌科(Rhizobiaceae)细菌的相对丰度高于对照组,硝化螺旋菌科(Nitrospiraceae)和硝化螺旋菌属(Nitrospira)细菌的相对丰度低于对照组。脲酶活性与酵母菌科、TM7a属细菌的相对丰度呈显著正相关关系。【结论】 DPC和SNP能够促进棉花幼苗根系及植株生长,并影响棉苗根际的土壤酶活性及细菌群落结构。

  • 专题与述评
    赵俊杰, 任中英, 章志强, 张飞, 刘艳改, 贺昆仑, 郭金峰, 周晓箭, 张文生, 王海娟, 李威, 杨代刚
    棉花学报. 2023, 35(5): 412-428. https://doi.org/10.11963/cs20230028
    摘要 (70) PDF全文 (63) HTML (73)   可视化   收藏

    棉花是我国重要的经济作物和纺织原料,在国民经济发展中具有不可替代的地位。新中国成立以来,棉花常规育种取得了一系列重大成就。随着测序技术、多组学研究以及基因编辑技术的发展,精准、高效的分子设计育种已成为棉花育种的发展方向。文章综述了棉花生产的发展现状,回顾了育种发展历程以及棉花分子设计育种在基因组学研究、纤维发育、抗病和重要性状分子模块挖掘方面取得的进展,并展望了未来分子设计育种的发展方向和路径。

  • 研究与进展
    谢贤运, 冯常辉, 王孝刚, 夏松波, 张教海, 张友昌, 王琼珊, 秦鸿德, 别墅
    棉花学报. 2023, 35(5): 365-377. https://doi.org/10.11963/cs20230017
    摘要 (66) PDF全文 (36) HTML (61)   可视化   收藏

    【目的】 探讨外源茉莉酸甲酯(methyl jasmonate, MeJA)对花铃期棉花耐高温能力的影响。【方法】 以自育品系ZS08为试验材料,在人工高温胁迫(昼温38.0 ℃/夜温30.0 ℃,持续3 d)和自然高温胁迫(昼平均气温35.2~37.5 ℃,夜平均气温26.4~27.2 ℃,持续10 d)下,比较200 μmol·L-1、400 μmol·L-1和600 μmol·L-1 MeJA和清水(对照)喷施处理后的花铃期棉花的花粉活力、光合效率相关指标、抗氧化酶活性、丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量、产量和纤维品质。【结果】 在人工高温胁迫下棉株花粉活力降低。与对照相比,3种浓度的MeJA处理的花粉活力受高温胁迫影响的程度均减弱;高温胁迫2~3 d,400 μmol·L-1、600 μmol·L-1 MeJA处理的主茎倒四叶的净光合速率(net photosynthetic rate, Pn)、蒸腾速率(transpiration rate, Tr)和气孔导度(stomatal conductivity, Gs)较对照均有不同程度提高,增幅分别为1.6%~3.7%、7.2%~15.7%和44.4%~53.4%。高温胁迫下2~3 d,400 μmol·L-1、600 μmol·L-1 MeJA处理的主茎倒二叶超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性和过氧化物酶(peroxidase, POD)活性比对照分别提高3.1%~7.2%和5.7%~20.0%,同时 MDA含量较对照降低10.9%~17.9%。在自然高温胁迫下,不同浓度的MeJA处理下棉花成铃率、铃重较对照有不同程度的提高,皮棉产量较对照显著提高9.0%~18.3%。【结论】 在花铃期遭遇高温胁迫,施用MeJA可以增加高温胁迫下叶片的Pn、SOD活性和POD活性,降低叶片受伤害程度,提高花粉活力,从而增强棉花的耐高温性能,减轻高温胁迫对成铃率和铃重造成的影响,减少产量损失。

  • 研究与进展
    马悦, 张应榕, 王娟红, 张曼, 车庆轩, 陈波浪
    棉花学报. 2023, 35(5): 378-397. https://doi.org/10.11963/cs20230025
    摘要 (65) PDF全文 (41) HTML (62)   可视化   收藏

    【目的】 基于水肥一体化技术,研究不同施磷方式的效果,为膜下滴灌棉田合理施用磷肥提供依据。【方法】 2021年在新疆棉田以新陆早63号为试验对象,设置不施磷(CK)、基施磷酸一铵(MAP-B,折合P2O5用量100 kg·hm-2,下同)、基施+滴施磷酸一铵(基施50%,蕾期和花铃前期分别滴施25%,MAP-D)、基施+滴施磷酸一铵和聚谷氨酸(基施50%磷酸一铵,蕾期和花铃前期分别滴施25%磷酸一铵和50%聚谷氨酸,MAP-DS)共4个处理,比较分析棉田土壤磷含量、不同形态无机磷含量、土壤磷吸附-解吸特征、磷肥利用率和籽棉产量。【结果】 施磷能够增加苗期和花铃期0~40 cm土层有效磷和全磷含量,花铃期MAP-D和MAP-DS处理的土壤有效磷含量明显高于其余处理。与基施相比,磷肥滴施显著提高了花铃期10~20 cm土层二钙磷、八钙磷和铝结合态磷的含量占比,降低了十钙磷的含量占比。苗期和花铃期不同施磷处理下0~40 cm土层磷的等温吸附曲线和解吸曲线呈现相似的变化趋势,即随着平衡溶液磷浓度的增加,土壤磷吸附量呈先快速增加后缓慢上升的趋势;随着标准溶液磷浓度的增加,土壤磷解吸率呈先快速降低后趋于稳定的趋势。各施磷处理的籽棉产量均高于对照处理,磷肥滴施处理的磷肥利用率和籽棉产量均高于基施处理,MAP-DS处理的磷肥利用率最大,籽棉产量也最高(6 829.75 kg·hm-2)。【结论】 在新疆棉区水肥一体化模式下,滴施磷肥和聚谷氨酸更有利于新陆早63号对土壤磷素的吸收与利用,可进一步提高磷肥利用率与籽棉产量。

  • 研究与进展
    马心雨, 祝越熠, 石钇琦, 祝水金, 赵天伦
    棉花学报. 2023, 35(5): 398-411. https://doi.org/10.11963/cs20230029
    摘要 (55) PDF全文 (36) HTML (46)   可视化   收藏

    【目的】 探究氮肥增效剂N-life(主要有效成分为氯啶)对棉花的作用效果,为N-life应用于棉花生产提供理论支撑。【方法】 以浙大12号为试验材料,2021―2022年在海南省三亚市开展大田试验和盆栽试验。大田采用双因素裂区试验设计,主区为N-life施用量(每667 m2分别施用1.5 kg和0 kg),副区为纯氮用量(每667 m2分别施用19.0 kg、17.1 kg、15.2 kg和13.3 kg,19.0 kg为正常氮用量,其他为减氮处理)。分析不同处理对棉花苗期、花铃期和吐絮期的生理生化指标、农艺性状、产量和纤维品质等的影响。利用盆栽试验探究N-life对棉花氮肥利用率的影响。【结果】 与不施用N-life的对照相比,施用N-life可以显著提升减氮处理下花铃期和吐絮期棉花叶片的超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和硝酸还原酶活性,显著降低丙二醛含量,提高净光合速率。2年盆栽试验中,同一施氮水平下,施用N-life显著提高植株含氮量和氮肥利用率,显著减少氮损失。同一施氮水平下,施用N-life可有效增加棉花单株铃数,提高籽棉产量和皮棉产量,2021年和2022年籽棉分别增产12.80%~30.63%和0.08%~5.96%,皮棉分别增产11.33%~34.25%和0.31%~6.57%。施用N-life可提高棉花的纤维上半部平均长度和断裂比强度,改善马克隆值,对断裂伸长率无显著影响。【结论】 每667 m2施用1.5 kg N-life可以促进棉花生长发育,提高叶片光合效率,提升棉株对氮肥的利用率,且在减氮20%的条件下(每667 m2用量为15.2 kg)依然能保持高产。