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  • 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 (150) PDF全文 (79) HTML (147)   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
    高升旗, 邵武奎, 赵准, 邵盘霞, 胡文冉, 黄全生
    棉花学报. 2023, 35(6): 447-458. https://doi.org/10.11963/cs20230039
    摘要 (144) PDF全文 (72) HTML (136)   可视化   收藏

    【目的】解析类钙调磷酸酶B亚基蛋白(calcium B-like protein, CBL)基因GhCBL3-A01在棉花抗黄萎病反应中的功能,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 GhCBL3-A01基因的同源序列,进行生物信息学分析。采用实时荧光定量聚合酶链式反应(quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR)检测大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)、茉莉酸甲酯(methyl jasminate, MeJA)和H2O2处理的棉株中GhCBL3-A01基因的表达量变化。利用病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing, VIGS)技术研究GhCBL3-A01在棉花抗黄萎病中的功能。通过检测活性氧积累以及相关基因的表达量,初步分析GhCBL3-A01的作用机制。【结果】陆地棉中GhCBL3-A01及其3个同源蛋白均含有3个CBL家族典型的EF-hand结构域。大丽轮枝菌、MeJA和H2O2 处理后,GhCBL3-A01的表达量显著升高。VIGS沉默GhCBL3-A01导致病株率和病情指数显著降低,茎秆维管束褐变程度减轻,有病菌繁殖的茎段数量明显减少,增强了棉株对黄萎病的抗性。GhCBL3-A01基因沉默棉株叶片中活性氧积累增多,防御相关基因PR1NPR1PR4PDF1.2以及茉莉酸信号通路关键基因AOS1OPR3MYC2LOX2的表达量增加。【结论】GhCBL3-A01通过调控防御相关基因、茉莉酸信号通路基因的表达和活性氧积累负调控棉花对黄萎病的抗性,是提高棉花黄萎病抗性的候选基因。

  • 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 (141) PDF全文 (50) HTML (134)   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。

  • 研究与进展
    赵鑫, 李朝阳, 王洪博, 刘江凡, 江文格, 赵泽艺, 王兴鹏, 高阳
    棉花学报. 2024, 36(1): 1-13. https://doi.org/10.11963/cs20230026
    摘要 (116) PDF全文 (48) HTML (121)   可视化   收藏

    【目的】利用无人机多光谱技术监测棉花冠层叶片的叶绿素含量。【方法】通过无人机获取新疆南疆地区棉花冠层的多光谱图像,选取7种植被指数,利用7种不同的反演方法估算棉花关键生育时期花铃期的叶绿素含量,包括基于线性回归(linear regression, LR)的一元线性回归、偏最小二乘回归(partial least squares regression, PLSR)、岭回归(ridge regression, RR)、最小绝对值收敛和选择算子(least absolute shrinkage and selection operator, LASSO)回归,以及支持向量回归(support vector regression, SVR)、K近邻回归(K nearest neighbors regression, KNNR)、随机森林回归(random forest regression, RFR)。【结果】与线性回归模型相比,RFR、SVR和KNNR算法提高了棉花冠层叶绿素含量估算模型精度,尤其是RFR算法,其模型验证集的决定系数为0.742,均方根误差为1.158 mg·L-1,相对分析误差为1.969。【结论】利用RFR机器学习方法构建的基于无人机多光谱影像的棉花冠层叶片叶绿素含量估算模型可及时、准确地判断棉花的生长状况,为棉田精准管理提供技术支撑。

  • 研究与进展
    王洪彬, 贺立强, 张东风, 宋美珍, 王海娟, 王志刚, 刘海燕
    棉花学报. 2023, 35(6): 459-472. https://doi.org/10.11963/cs20230033
    摘要 (114) PDF全文 (55) HTML (95)   可视化   收藏

    【目的】探究适于新疆生产建设兵团第七师“宽早优”植棉模式的最佳株距和种植密度,从而为当地建立高产高效的棉花栽培技术体系提供理论依据。【方法】2021―2022年开展田间试验,采用“宽早优”(76 cm等行距,地膜宽2.05 m)种植模式,1膜3行3带。采用裂区试验设计:主区为棉花品种(新陆早61号和K07-12),副区为株距处理(设置5.5 cm、7.5 cm、9.5 cm、11.5 cm、13.5 cm和15.5 cm共6个水平)。研究不同处理对棉花的生育期、农艺性状、叶绿素含量(soil and plant analyzer development, SPAD值)、干物质质量、冠层结构、产量以及纤维品质的影响。【结果】随着株距的增加,供试棉花品种的生育期缩短,单株果枝数、株高、茎粗整体呈增加趋势,第1果枝节位高度呈波动降低趋势。不同株距处理对SPAD值无显著影响。2022年盛花期、盛铃期和吐絮期,随着株距的增大,生殖器官干物质质量呈先升高后降低趋势,叶面积指数呈波动减小趋势,冠层开度呈波动增加趋势。2021年,同一棉花品种在不同株距下的衣分、籽棉产量和皮棉产量均无显著差异。2022年9.5 cm株距配置下,新陆早61号和K07-12的籽棉产量和皮棉产量较高,纤维品质也较好。新陆早61号的纤维品质更加稳定,不同株距处理间的纤维上半部平均长度、长度整齐度指数、马克隆值、断裂比强度和断裂伸长率差异均不显著。【结论】“宽早优”植棉模式下,株距为9.5 cm(理论种植密度为13.85万株·hm-2)时,新陆早61号和K07-12可获得较理想的叶面积指数与干物质质量,籽棉产量和皮棉产量较高,也可保持较好的纤维品质。

  • 研究简报
    郑德有, 左东云, 吕丽敏, 王巧莲, 程海亮, 顾爱星, 宋国立
    棉花学报. 2023, 35(6): 509-518. https://doi.org/10.11963/cs20220050
    摘要 (104) PDF全文 (44) HTML (84)   可视化   收藏

    【目的】研究枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)NCD-2与化学杀菌剂复配对棉花黄萎病的防治效果,为防治棉花黄萎病提供理论依据。【方法】以棉花黄萎病致病菌大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)强致病力菌株Vd080为研究对象,采用生长速率法测定戊唑醇、氟啶胺、咪鲜胺、代森锰锌和百菌清这5种杀菌剂的毒力;用对峙培养法测定NCD-2对Vd080的毒力;筛选出与NCD-2相容性好的杀菌剂,进一步采用Horsfall法确定菌药复配比例;在室内开展盆栽试验,评价不同复配处理对棉花黄萎病的防治效果(防效)。【结果】5种杀菌剂中咪鲜胺对Vd080的抑制效果最好,其有效中浓度为0.027 mg·L-1,戊唑醇和氟啶胺的抑制效果次之。NCD-2对Vd080的有效抑制中浓度为2.56×107 mL-1(菌体浓度,后同)。0.4 mg·L-1氟啶胺与2.56×107 mL-1 NCD-2的相容性最好,达到79.19%;2.0 mg·L-1氟啶胺、0.02 mg·L-1咪鲜胺次之,二者与2.56×107 mL-1 NCD-2的相容性分别为71.29%和63.20%。2.56×107 mL-1 NCD-2与0.4 mg·L-1氟啶胺、2.0 mg·L-1氟啶胺和0.02 mg·L-1咪鲜胺分别按照体积比3∶7、9∶1和1∶1进行复配时,增效作用最强,对Vd080的抑菌效果最好。室内盆栽试验发现,2.56×107 mL-1枯草芽孢杆菌NCD-2与0.02 mg·L-1咪鲜胺按体积比1∶1复配时,棉花黄萎病病情指数最低,防效最好(82.81%),具有很好的增效作用(增效系数为23.46)。【结论】2.56×107 mL-1枯草芽孢杆菌NCD-2与0.02 mg·L-1咪鲜胺按体积比1∶1复配对棉花黄萎病有很好的防治效果,且具有明显的增效作用。

  • 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 (98) PDF全文 (54) HTML (88)   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 (91) PDF全文 (50) HTML (87)   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 (83) PDF全文 (48) HTML (71)   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。

  • 研究与进展
    陈丹丹, 王金玉, 彭杰, 谢晓麒, 卢丽文, 杜轩, 孟令浩, 杨国正
    棉花学报. 2023, 35(6): 473-486. https://doi.org/10.11963/cs20230023
    摘要 (81) PDF全文 (65) HTML (65)   可视化   收藏

    【目的】筛选棉花苗期适宜的氮浓度并研究其对棉花幼苗生长、养分吸收及氮素利用效率的影响。【方法】以华棉3097为材料,设置6个氮浓度0、0.04、0.4、1、4、8 mmol·L-1 Ca(NO32,分别记为N0、N0.04、N0.4、N1、N4、N8,在培养液中培养21 d。测定棉花幼苗根系和地上部形态、干物质质量和主要营养元素吸收量及其分配、光合能力、氮素吸收效率及利用效率等指标。【结果】随着氮浓度的增加,棉花幼苗根系及地上部的生长、干物质质量、营养元素累积量、光合能力等均呈先增加后降低的趋势,4 mmol·L-1 Ca(NO32是棉花苗期最适宜的氮浓度,其生长最旺盛。棉花幼苗单株氮、磷、钾、钙的最大积累量分别为34.4 mg、6.3 mg、41.6 mg和16.5 mg,比例约为1∶0.2∶1.2∶0.5。氮素吸收效率和利用效率均与根冠比正相关,还与根干物质分配比例、根平均直径、根养分分配比例等变化规律一致,均随氮浓度的增加而降低。在0~4 mmol·L-1 Ca(NO32范围内,植株氮钾钙含量、叶片干物质质量和地上部养分分配比例均随氮浓度的增加而提高。【结论】4 mmol·L-1 Ca(NO32是棉花苗期最适宜的氮浓度,可显著促进棉花幼苗对氮、磷、钾、钙的吸收。1 mmol·L-1 Ca(NO32能提高根系养分分配比例,促进根系伸长与增殖,提高氮素吸收及利用效率。

  • 专题与述评
    李博, 张梦, 张学贤, 郭立平, 戚廷香, 唐会妮, 王瑞杰, 王海林, 乔秀琴, 吴建勇, 邢朝柱
    棉花学报. 2023, 35(5): 429-438. https://doi.org/10.11963/cs20230022
    摘要 (80) PDF全文 (55) HTML (69)   可视化   收藏

    棉花具有明显的杂种优势,具体表现在产量、纤维品质、抗病虫等性状上。杂交种子生产是棉花杂种优势利用中非常重要的一环。近年来,由于人工杂交制种成本逐年提高,简化、高效、低成本的制种技术已经成为未来杂交棉发展的必然趋势。生产实践表明,利用细胞质雄性不育系不仅能简化制种方法还可以节约劳动力成本,目前已成为作物杂种优势利用领域的研究热点。然而,不育细胞质对棉花形态建成、花药发育、产量形成和纤维发育等均有一定影响,并且存在不利于棉花生长发育的负效应,从而限制了“三系”(不育系、保持系和恢复系)杂交棉的进一步推广利用。为此,综述了细胞质雄性不育对棉花主要性状的影响及其负效应产生的分子基础,并初步探讨了克服棉花不育细胞质负效应的潜在途径,以期为生产上选育和改良棉花细胞质雄性不育恢复系和强优势“三系”杂交种提供新思路。

  • 研究与进展
    李鹏飞, 郑艺翔, 苟长青, 武刚, 王兰, 冯宏祖
    棉花学报. 2023, 35(6): 487-496. https://doi.org/10.11963/cs20220066
    摘要 (76) PDF全文 (29) HTML (66)   可视化   收藏

    【目的】杀虫剂的交替施用是害虫抗药性治理的主要策略之一,筛选既能有效防治新疆棉蚜又能保护棉田优势天敌多异瓢虫的杀虫剂。【方法】以新烟碱类杀虫剂20%(有效成分质量分数,下同)啶虫脒可溶液剂为对照,评价了50 g·L-1双丙环虫酯可分散液剂和3种复配制剂(60%氟啶·噻虫嗪水分散粒剂、35%氟啶·啶虫脒水分散粒剂、39%螺虫·噻嗪酮悬浮剂)对新疆棉蚜的毒力和对多异瓢虫的毒性及田间防治效果(防效)。【结果】室内毒力测定结果表明:50 g·L-1双丙环虫酯对棉蚜的毒力最高(LC50=11.66 mg·L-1),大于对照杀虫剂20%啶虫脒(LC50=46.48 mg·L-1),而3种复配制剂对棉蚜的毒力(LC50>70 mg·L-1)均低于对照杀虫剂。50 g·L-1双丙环虫酯和3种复配制剂对多异瓢虫的毒性均低于对照杀虫剂20%啶虫脒,其中50 g·L-1双丙环虫酯、35%氟啶·啶虫脒和39%螺虫·噻嗪酮对棉蚜的毒力明显大于其对多异瓢虫的毒性,对棉蚜具有正向选择性,而20%啶虫脒和60%氟啶·噻虫嗪对棉蚜具有负向选择性。田间药效试验表明:50 g·L-1双丙环虫酯和3种复配制剂对棉蚜的防效均高于对照杀虫剂20%啶虫脒,药后7 d防效表现为60%氟啶·噻虫嗪>50 g·L-1双丙环虫酯>39%螺虫·噻嗪酮>35%氟啶·啶虫脒>20%啶虫脒,分别为93.41%、91.22%、89.43%、87.90%和79.72%。【结论】50 g·L-1双丙环虫酯可分散液剂、35%氟啶·啶虫脒水分散粒剂和39%螺虫·噻嗪酮悬浮剂不仅对棉蚜的田间防效优于20%啶虫脒可溶液剂,而且对多异瓢虫安全性好,建议在新疆棉田交替轮换使用双丙环虫酯、氟啶·啶虫脒和螺虫·噻嗪酮等杀虫剂防治蚜虫。

  • 研究与进展
    王柳玉, 王丽, 朱香镇, 张开心, 李东阳, 姬继超, 崔金杰, 马伟华
    棉花学报. 2023, 35(6): 497-508. https://doi.org/10.11963/cs20230024
    摘要 (70) PDF全文 (31) HTML (54)   可视化   收藏

    【目的】明确棉蚜2个胰岛素受体基因的序列结构及其在3种有翅型棉蚜翅型分化与发育过程中的表达模式。【方法】基于棉蚜全基因组数据获取2个胰岛素受体基因(insulin receptor 1, AgInR1insulin receptor 2, AgInR2)序列并进行氨基酸序列分析、系统发育分析,而后对InR1和InR2进行蛋白保守结构域分析以及基序分析。通过实时荧光定量聚合酶链式反应(quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR)技术分析2种胰岛素受体基因在棉蚜孤雌无翅蚜以及3种有翅蚜不同发育时期的表达模式。【结果】理化性质分析结果显示AgInR1和AgInR2均为亲水性跨膜蛋白。系统发育分析结果显示17种昆虫的InR1聚为1簇,14种昆虫的InR2聚为1簇。半翅目蚜科的InR1、InR2分别以极高的自展值聚为一支,亲缘关系较近。保守结构域和基序分析表明棉蚜InR1和InR2保守结构排列较为相似,但相较于AgInR1,AgInR2缺少1个FN3结构域。qRT-PCR结果显示,AgInR1在孤雌有翅蚜、性母、雄蚜这3种有翅蚜的4龄、成虫期的表达量均显著高于同龄期的孤雌无翅蚜,而AgInR2在3种有翅蚜中的表达模式与AgInR1不同。【结论】AgInR1可能参与调控3种有翅蚜在4龄及成虫期的翅发育过程。AgInR2AgInR1的表达模式不同,可能具有不同的生物学功能。该研究为进一步探究胰岛素信号通路在棉蚜翅型分化中的作用提供理论支持。

  • 专题与述评
    许琪, 宋在金, 李朝阳, 董晓梅, 黄童童, 宋战, 肖飞, 杨玉辉
    棉花学报. 2024, 36(1): 50-65. https://doi.org/10.11963/cs20230042
    摘要 (66) PDF全文 (19) HTML (71)   可视化   收藏

    【目的】明确施氮对棉花产量及其构成因子的影响,并为氮肥的精量施用及棉花高产提供理论借鉴。【方法】以新疆膜下滴灌棉田为研究对象,采用元分析(meta-analysis,meta分析)和通径分析,研究不同施氮量、施氮方案、气候条件等对棉花产量的综合效应及影响机制。【结果】与不施氮相比,施氮能显著提高棉花产量,增产效应为43.38%。施氮量为360~480 kg·hm-2时,对棉花的增产效应最大;施氮量超过此范围,棉花产量不再显著增加,本研究推荐的经济施氮量为360~420 kg·hm-2。基肥20%,追肥80%且按照6%、8%、22%、25%、12%、7%的比例随水滴施6次的施氮方案对棉花的增产效应最大。对于年蒸发量>2 000 mm、年降水量<60 mm、年日照时间<2 864 h、年有效积温>4 000 ℃、无霜期>200 d的地区,且土壤为砂质土、土壤初始有机碳含量<5.8 g·kg-1、初始速效氮含量≤60 mg·kg-1的棉田,施氮的增产效应最明显。通径分析结果表明,施氮通过提高土壤硝态氮含量,从而增加棉花叶面积指数,对棉花产量的提升贡献最显著。【结论】建议新疆植棉区施氮量为360~420 kg·hm-2,采用上述优化方案合理施氮,可以实现膜下滴灌棉田的高产并降低环境风险。

  • 研究与进展
    梁怀方, 王丽, 朱香镇, 张开心, 李东阳, 崔金杰, 雒珺瑜, 陈招荣
    棉花学报. 2024, 36(1): 39-49. https://doi.org/10.11963/cs20210065
    摘要 (64) PDF全文 (12) HTML (65)   可视化   收藏

    【目的】斜纹夜蛾是危害棉田的重要害虫,地黄是农田常见杂草,探索并利用地黄防治斜纹夜蛾对于棉花可持续生产具有重要意义。【方法】分别将地黄根或叶干粉混拌于斜纹夜蛾人工饲料(地黄干粉与饲料的质量比分别为1∶3、1∶6、1∶9和1∶18),初步明确地黄对斜纹夜蛾幼虫的死亡率、发育历期和体重的影响;进一步采用药膜法,研究地黄根或叶干粉的95%乙醇提取液(地黄干粉与提取溶剂的料液比分别为1∶50、1∶30和1∶10)对1~6龄斜纹夜蛾幼虫死亡率的影响。【结果】取食混有地黄根或叶干粉饲料的斜纹夜蛾幼虫生长发育受到一定的影响,随着饲料中地黄根或叶干粉含量的增大,斜纹夜蛾幼虫死亡率升高、发育历期延长、体重降低。地黄根或叶干粉与饲料的质量比为1∶3时,其对斜纹夜蛾幼虫的抑制效果最好。地黄根或叶提取液对低龄斜纹夜蛾幼虫有一定抑制作用,对高龄幼虫的毒杀作用较差,同一测定时间随地黄提取液浓度增大,斜纹夜蛾低龄幼虫的死亡率升高。地黄根或叶干粉与提取溶剂的料液比为1∶10时,对斜纹夜蛾1~6龄幼虫的毒杀作用效果最好。【结论】地黄对斜纹夜蛾有一定的抑制作用,在一定范围内,用量越大其抑制作用越强,研究结果可为有效利用农田杂草资源开发植物源杀虫剂奠定理论基础。

  • 研究与进展
    孙帅, 王雪姣, 李顺澳, 王森, 火勋国, 郭燕云, 雷斌
    棉花学报. 2024, 36(2): 87-100. https://doi.org/10.11963/cs20240001
    摘要 (62) PDF全文 (44) HTML (60)   可视化   收藏

    【目的】高温热害是新疆棉花花铃期最主要的气象灾害,严重制约着棉花的安全生产。明确该地区高温热害的演变特征,为科学制定防灾减灾措施提供参考依据。【方法】基于新疆植棉区55个国家基本气象站1961―2022年日最高气温资料以及24个棉花气象观测站1991―2022年棉花开花期、吐絮期观测资料,结合棉花花铃期高温热害监测指标,利用气候倾向率、Mann-Kendall突变检验等分析方法,揭示新疆棉花花铃期不同等级高温热害的时间和空间变化规律。【结果】1961―2022年新疆植棉区花铃期日最高气温、极端高温(日最高气温≥38.0 ℃)和极端高温累计日数呈极显著上升趋势,气候倾向率分别为0.16 ℃·(10 a)-1、0.07 ℃·(10 a)-1和0.45 d·(10 a)-1。新疆各植棉区棉花花铃期高温热害发生的频率和强度均呈增加趋势。1961―2022年东疆亚区96.0%以上的年份发生了不同等级的花铃期高温热害,南疆亚区花铃期轻度和中度热害发生频率分别为88.7%和51.6%,北疆亚区花铃期轻度热害发生频率为64.5%。【结论】新疆植棉区花铃期高温热害发生的频率和强度呈现出“东强西弱,南多北少”的区域性特征。新疆植棉区应注重耐高温棉花品种的选育与应用推广,合理调整棉花种植布局,加强气象灾害监测与预警工作,保障新疆棉花生产安全稳定发展。

  • 研究与进展
    葛李爽, 冯娟娟, 张梦, 郭立平, 戚廷香, 张学贤, 李永旗, 唐会妮, 乔秀琴, 邢朝柱, 吴建勇
    棉花学报. 2024, 36(1): 28-38. https://doi.org/10.11963/cs20230044
    摘要 (59) PDF全文 (28) HTML (60)   可视化   收藏

    【目的】探究哈克尼西棉不育胞质(CMS-D2)和三裂棉不育胞质(CMS-D8)的不育系线粒体基因组之间的序列结构差异,为筛选鉴定不育相关基因奠定基础。【方法】根据D2A和D8A这2个不育系的线粒体基因组测序组装结果,使用Synteny and Rearrangement Identifier(SyRI)软件鉴定结构变异,用Plotsr可视化分析包含共线性及非共线性区域的重组变异位点。以D8A线粒体基因组注释结果为参考,用D2A线粒体基因组注释的开放阅读框(open reading frame, ORF)编码的氨基酸序列进行tblastn比对,筛选出D2A线粒体基因组中特有的ORF,并进行聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR)验证、相对表达量分析和生物信息学分析。【结果】D2A和D8A这2个不育系线粒体基因组之间存在2个部分重叠且相邻的倒易位区域。在D2A中发现17个特异的ORF,PCR验证了D2A中存在的6个特异ORF(orf114eorf121b-1orf121b-2orf138b-2orf186a-2orf317a-2)。3~4 mm花蕾中orf121b-1orf121b-2的相对表达量较高。orf114eorf186a-2orf317a-2具有典型的跨膜结构域和嵌合基因结构,符合不育基因的部分特征。【结论】D2A和D8A线粒体基因组间存在2个相邻的倒易位区域。D2A中存在6个特异的ORF,其中orf114eorf186a-2orf317a-2可能与棉花CMS-D2孢子体败育有关。

  • 研究与进展
    赵丰年, 王兴鹏, 张磊, 郭远航, 程国, 殷姿, 李明发, 王洪博
    棉花学报. 2024, 36(1): 14-27. https://doi.org/10.11963/cs20230036
    摘要 (56) PDF全文 (21) HTML (66)   可视化   收藏

    【目的】研究“以肥调水”缓解干旱对南疆无膜滴灌棉花生理生长的调控作用,提高水资源限制条件下棉花产量。【方法】以中棉619为供试材料,设置亏缺灌溉(W1:45 mm)和充分灌溉(W2:54 mm)2种灌水定额,低氮(F1:150 kg·hm-2)、中氮(F2:225 kg·hm-2)和高氮(F3:300 kg·hm-2)3个施氮量,分析不同灌水定额和施氮量对棉花生理生长指标和籽棉产量的影响。【结果】灌水定额的增加促进了棉花生长,提高了棉花2年平均叶面积指数(leaf area index, LAI)、叶绿素相对含量(soil and plant analyzer development, SPAD值)和净光合速率(net photosynthetic rate, Pn),降低了棉花超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)、过氧化物酶(peroxidase, POD)活性和丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量。随着施氮量的增加,棉花2年平均LAI、SPAD值、抗氧化酶活性和Pn随之增加,MDA含量减少,棉花受水分亏缺的影响减轻。W1处理下施氮量的增加提高了棉花产量,W2处理下随着施氮量的增加棉花产量呈先增后减趋势,在水氮交互作用下,W2F2处理下2年平均产量最高(6 821.86 kg·hm-2),其次是W1F3处理(6 717.72 kg·hm-2)。在优劣解距离法(technique for order preference by similarity to ideal solution, TOPSIS)分析中,W1F3和W2F2处理的综合评分较为接近,分别为0.57和0.56,并且W1F3和W2F2处理下籽棉产量差异不显著。【结论】亏缺灌溉下增加施氮量可有效缓解干旱对棉花生理性状和籽棉产量的不利影响。推荐南疆无膜滴灌棉田45 mm灌水定额(生育期灌水10次)搭配300 kg·hm-2施氮量作为灌溉和施肥策略,以保障在水资源限制条件下的棉花产量。

  • 专题与述评
    周超泽, 黄义文, 周大云, 黄龙雨, 吴玉珍, 付守阳, 彭军, 匡猛
    棉花学报. 2024, 36(2): 145-162. https://doi.org/10.11963/cs20240007
    摘要 (55) PDF全文 (19) HTML (57)   可视化   收藏

    棉花是重要的经济作物之一,在国民经济中占据重要地位。棉籽作为棉花生产中的重要产物,富含优质的蛋白质和油脂。充分挖掘利用棉籽中的蛋白和油分资源,能够在一定程度上缓解粮食安全问题。随着棉籽的综合利用价值不断被重视,有关棉籽营养品质遗传改良等的研究取得了长足的进步。本综述介绍了棉籽蛋白与油分含量鉴定的常用方法,概述了这些性状的遗传特性和影响因素;对棉籽蛋白、油分含量与纤维产量及品质性状之间的相关关系进行分析;收集整理已报道的335个油分含量数量性状位点(quantitative trait locus, QTL)和196个蛋白含量QTL构建了一致性物理图谱;对棉籽蛋白与油分相关合成途径和调控基因等方面的研究进展进行总结,并展望了棉籽营养品质生物育种未来的研究方向,旨在为棉籽营养品质的遗传改良提供参考。

  • 研究与进展
    邱深, 姚晓芬, 张钊, 马学峰, 李显恩, 彭杰, 谢晓麒, 江宜池, 杨国正
    棉花学报. 2024, 36(2): 114-128. https://doi.org/10.11963/cs20240004
    摘要 (50) PDF全文 (21) HTML (42)   可视化   收藏

    【目的】探究氮钾肥施用次数对棉花的影响,为进一步提高长江流域棉区夏直播棉花产量提供参考。【方法】于2021―2022年开展大田试验,采用裂区设计,主区为钾肥(210 kg·hm-2)施用次数:K1[播种前(PP)100%]和K2[PP 50%+见花(FF)0 d 50%];副区为氮肥(210 kg·hm-2)施用次数:N2[PP 20%+FF 0 d 80%]、N3[PP 20%+FF 0 d 60%+FF 21 d 20%]和N4[PP 10%+FF 0 d 50%+FF 7 d 30%+FF 21 d 10%]。分析不同处理对棉花干物质积累与分配、氮钾积累与分配、产量及其构成因素和养分利用率的影响。【结果】K2N3处理下棉株和源、流、库器官拔秆期的干物质质量和氮、钾积累量以及干物质快速积累期的持续时间和平均积累速率均低于K2N4处理,但干物质以及氮钾向库器官的分配比例较K2N4处理高。K2N3处理可获得较高的籽棉产量和皮棉产量,较K1N2处理(产量最低)分别显著提高31.4%和31.9%,进一步增加施氮次数(K2N4处理)没有显著提高棉花产量。K2N3和K2N4处理的氮肥和钾肥偏生产力无显著差异,但二者均显著高于其他处理。主成分分析结果显示棉花产量的差异主要来源于铃数,促进干物质和氮钾养分向库器官分配有利于提高棉花产量。【结论】长江流域棉区麦后直播棉花,2次施钾配合3次施氮能促进棉株对氮钾的吸收,促进干物质和氮钾养分向库器官分配,增加铃数,提高棉花产量。