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本期目录
2018年 第30卷 第1期 刊出日期:2018-01-15
  
    研究与进展
    棉花FAR1/FHY3基因家族的全基因组分析
    袁娜, 王彤, 刘廷利, 杨郁文, 郭月, 刘静, 张保龙, 杜建厂
    棉花学报. 2018, 30(1):  1-11.  doi:10.11963/1002-7807.yndjc.20171214
    摘要 ( 582 )   PDF (5421KB) ( 522 )  
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    【目的】FAR1/FHY3是1类起源于转座子酶的转录因子,在光敏色素A(phyA)信号通路的启动中起到非常重要的作用。通过对FAR1/FHY3家族进行全基因组学分析,为深入研究FAR1/FHY3在棉花光信号通路中的分子调控机理提供基础。【方法】利用生物信息学方法对亚洲棉(Gossypium arboreum L.)、雷蒙德氏棉(Gossypium raimondii Ulbrich)和陆地棉(Gossypium hirsutum L.)中的FAR1/FHY3基因进行了全基因组鉴定和分析。【结果】共鉴定出88个FAR1/FHY3基因,其中陆地棉中数量最少。聚类分析将所有成员分为3个亚组。Ka/Ks值表明大部分基因都经历了负选择过程。转录组数据分析发现,大部分FAR1/FHY3基因在棉花叶片中表达,少数在茎、花瓣和花托中表达。陆地棉中的GhFAR14在4种组织中均有较高水平的表达,且与拟南芥FHY3具有较高的同源性,推测其在陆地棉phyA信号通路的启动过程中可能起到关键作用。【结论】该研究结果有助于了解棉花FAR1/FHY3基因家族的进化与功能,为下一步深入研究该基因家族在棉花生长发育和响应红光信号通路中的分子调控机理提供基础。
    棉花细胞质雄性不育恢复基因Rf1候选区域SSCP标记开发与候选基因表达分析
    刘利彩, 郭立平, 戚廷香, 王海林, 唐会妮, 张学贤, 乔秀琴, 吴建勇, 邢朝柱
    棉花学报. 2018, 30(1):  12-20.  doi:10.11963/1002-7807.llcxcz.20180104
    摘要 ( 355 )   PDF (2101KB) ( 237 )  
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    【目的】棉花细胞质雄性不育恢复基因Rf1的定位对于研究恢复基因的作用机制和改良恢复系具有重要意义。前期研究结果表明在恢复基因Rf1所在Scaffold 333上的目标区间内有9个PPR(Pentatricopeptide repeat)基因成簇分布在160 kb区间内,此区间内还包括另外9个其他类型的基因。为进一步丰富恢复基因目标区域内标记数目,并了解相关基因的表达模式。【方法】利用这18个基因的序列设计出覆盖全部基因的引物共155对,通过单链构象多态性(Single-strand conformation polymorphism,SSCP)技术对可育池和不育池进行筛选,利用荧光定量聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction,PCR)对目标区域内的8个非PPR基因在不育系、保持系、恢复系的花蕾不同发育时期的表达模式进行了分析。【结果】共得到15对多态性引物,结合前期的3个简单重复序列标记(Simple sequence repeats,SSR)标记对F2群体进行基因型分析,结果表明这些标记分布在4.8 cM范围内。受恢复基因或不育胞质的影响,在花蕾4个发育时期,大部分基因表达存在明显差异。【结论】本研究获得了与恢复基因紧密连锁的SSCP标记,并初步了解了目标区间内部分基因的表达模式,为进一步开展恢复基因精细定位和候选基因的筛选提供了基础。
    G10eve基因棉花的获得及草甘膦抗性初探
    陆国清, 王春玲, 郝宇琼, 郭惠明, 黄英金, 程红梅
    棉花学报. 2018, 30(1):  21-28.  doi:10.11963/1002-7807.lgqchm.20171129
    摘要 ( 386 )   PDF (4441KB) ( 210 )  
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    【目的】为培育高抗草甘膦棉花新品种提供种质材料。【方法】对草甘膦抗性基因G10eve进行生物信息学分析,利用农杆菌介导的方式将G10eve导入到珂字棉312中。利用PCR (Polymerase chain reaction)、qRT-PCR(Quantitative real-time PCR)方法分析G10eve的表达情况。对受体及转基因植株进行草甘膦喷施实验,测定其莽草酸含量,分析其抗性水平。【结果】最终获得28个独立的转基因阳性系,转化率及幼苗分化率分别高达49.3%、40.6%。PCR及qRT-PCR检测证明外源G10eve基因已经整合到棉花基因组中,且在不同转基因株系间表达量差异显著。在子叶期,转基因植株可耐受8 mL·L-1浓度的草甘膦,而非转基因对照在2 mL·L-1浓度草甘膦处理下已出现药害。草甘膦处理前后,转基因植株叶片莽草酸含量未出现明显积累,进一步说明其具有草甘膦抗性。【结论】过量表达G10eve基因能够提高受体材料对草甘膦的抗性,获得了高抗草甘膦的棉花株系。
    大丽轮枝菌致病缺陷型T-DNA插入突变体的筛选与鉴定
    崔伟业, 周雷, 单柳颖, 张君, 戴小枫, 郭维
    棉花学报. 2018, 30(1):  29-37.  doi:10.11963/1002-7807.cwygw.20180102
    摘要 ( 533 )   PDF (4189KB) ( 261 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    【目的】从大丽轮枝菌T-DNA突变体库中筛选鉴定致病缺陷型突变体并分析致病相关基因。【方法】将落叶型大丽轮枝菌菌株Vd991的294个T-DNA插入突变体在寄主棉花上进行致病力测定。利用Southern杂交和hiTAIL-PCR(High-efficiency thermal asymmetric interlaced PCR)技术分别对筛选获得的9个致病力显著降低的突变体进行拷贝数和侧翼序列分析。【结果】与接种野生型Vd991的棉花相比,接种突变体的棉花的病情指数极显著降低。Southern杂交表明其中1个突变体中T-DNA为双拷贝插入,其余8个突变体均为单拷贝插入。生物学特性分析发现T-DNA的插入导致这些突变体在生长速率和产孢量等方面与野生型Vd991相比均有不同程度的降低。Blast比对分析明确了这些突变体中T-DNA的插入位置和在基因组上的分布,并从野生型菌株Vd991中成功克隆得到了这些可能影响大丽轮枝菌致病力的相关基因。【结论】筛选和鉴定T-DNA插入突变是在全基因组范围内快速获得致病相关基因信息的1种有效方法,极大的促进了大丽轮枝菌的致病分子机制等研究,为进一步培育抗病棉花品种奠定了基础。
    昼夜变温下高温对Bt棉铃壳杀虫蛋白及氮代谢生理的影响
    李远, 王桂霞, 胡大鹏, Abidallah Eltayib, 张丽雅, 张祥, 陈源, 陈德华
    棉花学报. 2018, 30(1):  38-44.  doi:10.11963/1002-7807.lycdh.20180102
    摘要 ( 400 )   PDF (1110KB) ( 208 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    【目的】确定在昼夜变温条件下,高温逆境对转基因棉花铃壳中杀虫蛋白含量的影响及相关生理特征。[方法]以大面积推广应用的Bt棉常规品种泗抗1号和杂交种泗抗3号为材料,于2011―2012年在扬州大学遗传生理重点实验室,用盆栽棉花在人工气候室设计昼夜变温(39/27 ℃)条件下高温持续4~10 d胁迫,研究铃壳中Bt蛋白含量、氮代谢相关物质和关键酶活性的变化特征。【结果】铃壳中Bt杀虫蛋白含量随胁迫时间的延长而降低。与对照(32/25 ℃)相比,胁迫7 d后铃壳中Bt杀虫蛋白开始急剧下降。2011年度常规种泗抗1号和杂交种泗抗3号分别下降了18.44%和14.82%;2012年分别下降了19.07%和15.26%。铃壳中Bt杀虫蛋白下降同时,其游离性氨基酸含量和蛋白酶活性明显上升,而可溶性蛋白含量和GPT活性则显著下降。【结论】昼夜变温下高温引起铃壳中蛋白质合成减弱,分解加剧,导致蛋白质含量下降(包括Bt蛋白含量下降),从而引起抗虫性降低。
    低磷胁迫对不同基因型棉花苗期根系形态及生理特性的影响
    孙淼, 李鹏程, 郑苍松, 刘帅, 刘爱忠, 韩慧敏, 刘敬然, 董合林
    棉花学报. 2018, 30(1):  45-52.  doi:10.11963/1002-7807.smdhl.20180103
    摘要 ( 525 )   PDF (982KB) ( 319 )  
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    【目的】磷是棉花生长发育必需的三大营养元素之一,缺磷会导致棉花生长受阻、棉株矮小、根系不发达、蕾铃脱落、生育期延迟,严重影响棉花的产量和品质。但施入土壤中的磷易被固定从而变成难以利用的闭蓄态磷,使土壤中的有效磷含量降低。因此,本试验旨在为研究不同基因型棉花对低磷胁迫的响应机制和磷高效吸收利用提供理论支持。【方法】水培条件下,选用中棉所79和鲁棉研28号为试验品种,研究2个磷水平:低磷P0(KH2PO4 1.0×10-5 mol·L-1)和适磷P1(KH2PO4 0.5 mol·L-1)对棉花苗期磷吸收利用效率、叶片光合特性和根系形态学特征的影响。【结果】在低磷和适磷处理下,中棉所79磷利用效率分别为90.92 mg·mg-1和23.09 mg·mg-1,均高于鲁棉研28号。在低磷胁迫下,鲁棉研28号根干物质质量和净光合速率分别比中棉所79高37.05%和13.33%;鲁棉研28号总根长、根总表面积和根总体积分别增加13.05%,18.78%和10.50%,而中棉所79总根长、根总表面积和根总体积均显著降低;与中棉所79相比,鲁棉研28号磷吸收效率高56.75%,磷外渗率低27.72%。【结论】表明在低磷胁迫下,鲁棉研28号拥有较好的根系形态和生理特性适应逆境,中棉所79具有较高的磷利用效率。
    种植密度和缩节胺互作对棉花株型及产量的调控效应
    邢晋, 张思平, 赵新华, 闫贞贞, 魏然, 张立祯
    棉花学报. 2018, 30(1):  53-61.  doi:10.11963/1002-7807.xjzlz.20171201
    摘要 ( 430 )   PDF (2619KB) ( 309 )  
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    【目的】探讨种植密度和缩节胺互作对棉花结构与功能的调控效应。【方法】在河南安阳进行了鲁棉研28号种植密度和缩节胺互作试验,种植密度设置了1.5万、4.5万、7.5万、10.5万、13.5万株·hm-2 等5个水平,缩节胺用量设置了0,195,390 g·hm-2  3个水平。【结果】提高棉花种植密度,节间长度和株高增加,果枝倾角、主茎叶倾角减小,叶片和茎干物质分配系数减小,导致个体干物质积累量减少。增大缩节胺用量,可减小棉花果枝方位夹角、株高,增加果枝倾角、叶长和叶柄长,铃干物质分配系数呈先升高后降低趋势。密度和缩节胺对果枝夹角、果枝倾角、株高、叶和果实的干物质分配系数有显著的交互作用,对棉花空间成铃结构存在互补效应。在缩节胺用量为390 g·hm-2、种植密度10.5万株·hm-2时,棉花群体干物质积累量达到最大值14 362 kg·hm-2,籽棉产量最高(3 257.4 kg·hm-2)。【结论】综合产量和品质效应,密度保持在7.5万~10.5万株·hm-2、缩节胺用量在195~390 g·hm-2时棉花均可获得较好的经济效益。研究结果对指导黄河流域棉花轻简化栽培和培育机采棉最佳株型有较重要的意义。
    镉胁迫对3个棉花品种生理生化特征及农艺性状的影响
    陈浩东, 贺云新, 郭利双, 赵瑞元, 李玉军, 吴佶膛, 彭世杰, 张志刚
    棉花学报. 2018, 30(1):  62-76.  doi:10.11963/1002-7807.chdzzg.20171205
    摘要 ( 343 )   PDF (2019KB) ( 192 )  
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    【目的】了解棉花对镉污染土壤的修复能力以及指导耐镉棉花品种的选育工作。【方法】采用酶联免疫法对C184、湘杂棉15和湘419这3个品种在不同镉浓度胁迫下全生育期功能叶的超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)、过氧化物酶(Peroxidase, POD)过氧化氢酶(Catalase, CAT)的酶活及丙二醛(Malondialdehyde, MDA)的累积量进行了测定比较,同时对三者全生育期各个器官的镉含量及部分农艺性状进行了比较和分析。【结果】镉胁迫下抗氧化酶活性均受到抑制,并随着镉浓度的增加抑制作用愈明显,其中POD活性受到抑制作用最为显著;5 mg·L-1镉胁迫对棉花抗氧化酶活性、MDA的累积以及农艺性状指标的影响最大。【结论】3个棉花品种中杂交种湘杂棉15较其他2个常规棉表现出更优异的镉耐受性及镉累积能力。
    去赘芽和打边心对棉花源库活性的调节及产量和品质的影响
    刘伟, 徐凤丹, 朱伟, 马宗斌, 严根土, 李伶俐, 汪敏
    棉花学报. 2018, 30(1):  71-82.  doi:10.11963/1002-7807.lwmzb20171124
    摘要 ( 692 )   PDF (4322KB) ( 316 )  
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    【目的】探讨棉花赘芽和边心对源库活性的调节作用及对产量和品质的影响,为棉花简化整枝提供科学依据。【方法】2014-2015年在郑州市惠济区黄河滩地,选用鲁棉研28号品种,设计去赘芽、打边心和去赘芽+打边心3个处理,以不去赘芽不打边心为对照(CK),调查测定了不同处理下棉花源库大小及活性、产量性状、纤维品质和经济效益。【结果】与CK相比,去赘芽和打边心的3个处理在棉花生育后期可以维持较高LAI(Leaf area index)和干物质积累量,库/源比较高;在棉花生育中期,叶“源”中IAA(Indoleacetic acid)含量和SOD(Superoxide dismutase)活性较高,ABA(Abscisic acid)含量较低;从铃“库”来看,伏前桃和伏桃的棉籽中IAA含量和SOD活性较高,ABA含量较低,而伏前桃和伏桃的纤维表现正好与棉籽相反;去赘芽、打边心和去赘芽+打边心处理的皮棉单产分别提高4.43%、5.17%和9.31%,但处理间差异不显著。去边心对产量的效应大于去赘芽,且两者具有累加效应;去赘芽和打边心对棉花纤维品质无明显影响;打边心能稳定增加纯收入,但去赘芽减收,去赘芽+打边心增效不够稳定。【结论】棉花去赘芽和打边心总体上能协调源库关系,提高源库活性,可以增产但不显著,效益也不够理想。因此,在棉花规模化生产时,可以采用简化整枝,即不去赘芽、不打边心。
    基于COSIM模型的棉花区域产量动态预测研究——以新疆阿克苏市为例
    胡莉婷, 潘学标, 王雪姣, 胡琦
    棉花学报. 2018, 30(1):  83-91.  doi:10.11963/1002-7807.hltpxb.20171206
    摘要 ( 323 )   PDF (2390KB) ( 215 )  
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    【目的】提高基于作物生长模型进行产量动态预测的准确率。【方法】以新疆阿克苏市为例,采用1991―2014年的气象资料、棉花产量资料和棉花的物候资料,通过应用COSIM棉花模型分别以多年平均播种期和适宜播种区间内多个播种期作为播种期输入,比较分析两种产量预测方法的效果。【结果】结果表明:两种方法的预报准确率均在90.0%以上,在阿克苏市均有很好的适用性。但对比分析得出,在棉花生育期内按照月份进行产量动态预测时,以及预报年份实际播种期不确定时,基于适宜播种期区间的多播种期预测方法的预报准确率更高。【结论】研究结果为阿克苏市提供了两种基于作物生长模型的棉花产量预报方法,针对不同预报年的特征选择合适的预报方法可以提高预报准确率,同时可为其他棉花产区的产量动态预测提供参考和借鉴。
    棉花株式图信息数字化方法及其应用
    雷亚平, 韩迎春, 王国平, 冯璐, 杨北方, 范正义, 支晓宇, 王占彪, 熊世武, 魏晓文, 李亚兵
    棉花学报. 2018, 30(1):  92-101.  doi:10.11963/1002-7807.lyplyb.20171212
    摘要 ( 415 )   PDF (6706KB) ( 247 )  
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    【目的】创建并验证棉花株式图信息数字化和获取株式图时空分布特征的新方法。【方法】利用标准化的数字存储株式图信息,通过Visual Basic编程自动读取Excel数据表并自动统计计算株式图信息指标,最后分别输出Excel和图形化的统计结果。将数据结果导入Surfer软件,绘制棉花各生殖器官性状概率分布图。并运用该方法处理10个品种(系)株式图信息。【结果】实现了株式图信息的自动化处理,快速形成了各品种蕾期现蕾概率、花铃期生殖器官发生概率与脱落概率、吐絮期成铃概率的空间分布。这些时空分布图准确、清晰、直观地描述了棉花株式图信息及其分布特点。而且根据数字化的株式图信息统计结果可生成各果枝不同果节上的概率变动趋势,为深度挖掘株式图信息提供参考。【结论】该方法可快速绘制棉花每个果枝各果节生殖器官发生概率的时空分布图。
    专题与述评
    棉花对重金属胁迫的应答反应与抗性机理研究进展
    梅磊, 李玲, Daud M K, 陈进红, 何秋伶, 祝水金
    棉花学报. 2018, 30(1):  102-110.  doi:10.11963/1002-7807.mlzsj.20171107
    摘要 ( 452 )   PDF (907KB) ( 452 )  
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    棉花是对重金属以及其它类型非生物逆境耐性较强的作物。虽然重金属胁迫对棉花的生长发育造成不利影响,但因棉花自身具有较完整的应对重金属胁迫的适应保护机制、且棉花主产品非食用的特点,可作为重金属污染土壤的修复作物。本文结合本实验室的研究结果,就国内外对镉、铬、铅、砷和汞5种主要重金属污染物源对棉花生长发育的毒害机理以及棉花应对和适应机制的研究进展作了评述。
    环球棉讯
    2017年编委、审稿人审稿统计
    本社
    棉花学报. 2018, 30(1):  20-20. 
    摘要 ( 119 )   PDF (138KB) ( 255 )  
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