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本期目录
2022年 第34卷 第2期 刊出日期:2022-03-15
  
    研究与进展
    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 ( 95 )   HTML ( 76 )   PDF (15032KB) ( 37 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    【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。

    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 ( 88 )   HTML ( 47 )   PDF (29422KB) ( 26 )  
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    【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。

    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
    摘要 ( 171 )   HTML ( 42 )   PDF (13221KB) ( 37 )  
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    【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。

    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 ( 72 )   HTML ( 28 )   PDF (1752KB) ( 27 )  
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    【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。

    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 ( 81 )   HTML ( 29 )   PDF (1382KB) ( 43 )  
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    【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。

    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
    摘要 ( 69 )   HTML ( 15 )   PDF (8048KB) ( 20 )  
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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。

    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
    摘要 ( 141 )   HTML ( 15 )   PDF (2511KB) ( 39 )  
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    【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。