彩色棉抗氧化酶活性与棉纤维发育相关性研究

以1对纤维颜色不同的棉花近等基因系为试材,研究其棉纤维发育过程中棉铃抗氧化酶活性的动态变化,为棉纤维品质的改良提供理论依据。选择白色棉和绿色棉2个棉花品系,于花铃期和吐絮期分别测定铃壳、棉籽、棉纤维中SOD活性、POD活性、CAT活性以及MDA含量、可溶性蛋白含量,并对其纤维产量及长度进行考察。结果表明,在花铃期,白色棉纤维中SOD和POD活性均低于绿色棉,CAT活性显著高于绿色棉;而吐絮期,白色棉纤维中的抗氧化酶活性均高于绿色棉;绿色棉铃壳和棉籽中的MDA含量在整个生育期均高于白色棉;棉纤维的发育与抗氧化酶活性密切相关;棉纤维发育前期,较高的SOD,POD活性可以促进纤维的伸长,发育后期则有利于次生壁的加厚;绿色棉铃壳和棉籽中相对较差的抗氧化酶系统会促进色素的积累,从而影响棉纤维初生壁和次生壁的发育。     

不同开花时期陆地棉铃部干物质积累规律

为探讨南疆棉区陆地棉棉铃发育过程中各组分干物质累积变化规律,对19个陆地棉材料分别测定第5、10、15、20、25、30、40、50、60天棉铃各组分干质量。结果表明:棉铃的种子、纤维、铃壳干物质质量均可用Logistic方程拟合。棉铃各组分的干物质积累快慢不同,铃壳的干物质积累比较快,花后20 d左右即可达到最大值;花后20 d左右棉纤维和种子进行内容物充实,棉纤维干物质的累积速度要快于棉籽干物质的累积速度,棉籽和棉纤维干物质积累都要延续到开花50 d后才能达累积的最大值。伏前桃的干物质累积速度最快;伏桃进入和结束快增期的时间晚,历期长,但累积速度慢于伏前桃;秋桃的各组分的干物质累积速度最慢,种子、纤维累积量最低。棉籽干物质的累积速度大于纤维的累积速度,铃壳干质量最高。同化物质的分配在棉铃发育过程中是一个动态平衡的过程,棉铃发育后期纤维、铃壳中的同化物质有再分配利用的趋势。     

品种对3:1式直播棉棉铃发育的影响

研究结果表明：品种对铃重影响作用表现为中早熟品种大于中熟品种,中早熟品种棉纤维发育早于中熟品种,３：１式直播中熟品种极不利于棉纤维发育。品种对棉籽（仁）脂肪累积影响表现为中早熟品种优于中熟品种,晚播对中熟品种棉籽（仁）脂肪累积影响大于中早熟品种,棉仁脂肪酸和氨基酸含量在品种间的差异因播期而异,３：１式直播棉棉铃发育受播期影响大,生产上以中早熟品种为好。     

棉(Gossypium hirsutum L.)株生理年龄对棉铃生物量和氮素累积的影响

【目的】探明棉株生理年龄对棉铃生物量和氮素累积的影响及其与棉铃品质的关系。【方法】2005年在江苏徐州(117°11′E,34°15′N)、2007年在河南安阳(114°13′E,36°04′N)设置分期播种(4月25日和5月25日)试验,使棉株不同果枝部位棉铃发育处于相同的温度和不同的棉株生理年龄条件下,研究其生物量和氮素累积的特征及其与棉籽、棉纤维品质的关系。【结果】不同生理年龄条件下,铃壳、棉籽、纤维及单铃最终总生物量和氮素的累积量差异较小,但棉铃各部分生物量和氮素的累积动态存在显著差异:棉株生理年龄较小时(下部果枝),棉铃发育前期生物量和氮素快速累积起始时间较早、速率较高、持续时间较短,而在棉株生理年龄较大时(中部果枝)棉铃生物量和氮素快速累积起始时间较晚、持续时间较长,整个累积过程较为平缓;棉株中部果枝铃纤维比强度显著高于下部果枝铃,而其它主要棉纤维及棉籽品质指标均差异不显著。【结论】棉株生理年龄的变化不改变棉铃最终生物量和氮素累积量,但显著改变棉铃各器官生物量和氮素的累积特征。纤维比强度是对棉株生理年龄或棉铃生物量累积特征最为敏感的指标,棉株中部果枝铃纤维生物量和氮素的平缓累积可能是其纤维比强度较下部铃高的主要原因。     

新疆棉区日最低气温对棉纤维次生壁加厚期蔗糖代谢的影响

 【目的】研究日均最低气温对棉纤维中蔗糖代谢、纤维素沉积和纤维比强度形成的影响,揭示棉纤维强力变化的机理。【方法】通过分期播种,使棉铃发育处于不同的低温环境下,研究不同低温水平对新疆棉纤维发育过程中蔗糖代谢中相关物质含量变化、调控蔗糖代谢的关键酶活性变化的影响及与纤维素沉积的关系。【结果】正常播期条件下,棉株中部棉铃纤维中蔗糖合成酶（SS）和蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性高,蔗糖转化彻底,纤维素累积时间长且累积平稳,最终纤维素含量高、纤维强力增加。播期推迟,棉铃发育过程中夜间温度降低,纤维中SPS活性下降、酸性转化酶（AI）和碱性转化酶（NI）活性升高,造成果糖含量明显上升,影响纤维素的沉积。【结论】棉纤维加厚期＜15.3℃的日均最低气温影响了蔗糖代谢关键酶活性的变化,引起蔗糖转化率下降,果糖循环速率减缓并在纤维中大量富集。     

棉铃抗氧化酶活性影响棉纤维长度发育的研究

[目的]本试验对一对叶色不同的棉花近等基因系抗氧化酶活性进行测定和分析,以了解绿叶和红叶棉花材料的抗氧化酶活性的变化规律,旨在为棉花优良品种的选育提供理论依据。[方法]以叶色不同的近等基因系棉花为试验材料,在花后10d与花后20d分别测定铃壳、棉籽、棉纤维中的SOD、POD、CAT酶活性以及MDA含量,并对收获的棉花进行考种。[结果]棉纤维伸长的不同阶段,2种材料棉铃各组织的POD、SOD和CAT3种酶活性总体表现为升高趋势,其中绿叶棉纤维中SOD酶活性上升幅度最大,高达287%;而MDA含量呈现下降趋势,其中红叶棉纤维中下降幅度最大,达53%。绿叶棉棉铃抗氧化酶系统酶活性基本上显著高于红叶棉。[结论]棉纤维快速伸长阶段棉铃抗氧化酶活性与棉纤维的伸长发育密切相关。绿叶棉抗氧化酶活性高,以绿叶棉为育种材料,更有利于改良棉纤维品质。     

棉花喷施脱叶剂对棉铃蔗糖代谢影响及与纤维比强度的关系

[目的]新疆棉区大面积推广机械采收,在棉花生长后期普遍施用脱叶剂,促使叶片快速脱落,研究叶源限制下棉铃蔗糖代谢及与纤维比强度形成关系的研究,改善机采棉纤维品质的栽培技术.[方法]对不同日龄的棉铃喷施脱叶剂,研究叶片脱落光合源减少对棉纤维中蔗糖代谢和纤维比强度形成的影响.[结果]与不施药相比,喷施脱叶剂使铃壳蔗糖进入快速转化期的时间推迟3.8d,快速转化期的持续时间减少了8.7d,铃壳蔗糖含量明显降低;棉花纤维中蔗糖含量达到最大值的时间较不施药处理提前14.9 d,峰值降低,纤维素快速累积期的持续时间缩短,碳水化合物未能完全转化成纤维素,致使纤维素最终含量降低13.2;,影响纤维比强度的形成.[结论]铃壳中的蔗糖含量是影响纤维中蔗糖含量的主要因子,喷施脱叶剂后降低了铃壳中的蔗糖含量,使得纤维蔗糖含量峰值下降,纤维素最终含量减少,比强度下降.     

栽培方法对麦套中早熟春棉棉铃发育的影响

研究栽培方法对３：１式麦套中早熟春棉棉铃发育的影响表明：移栽棉铃重大于直播锦,差异随播期延后而减小,育苗移栽利于纤维伸长和纤维素累积,移栽棉籽（仁）脂肪累积优于直播棉,棉仁棕榈酸,油酸,硬脂酸含量稳定,栽培方法和播期对其影响较小,移栽棉,直播棉棉仁亚油酸含量随播期延后均递增,适时播种有利于棉籽（仁）蛋白质累积,栽培方法间差异较小;晚地移栽棉优于直播棉,但不利于蛋白质累积,３：１式中麦套早熟春棉应选     

栽培方法对麦套中早熟春棉棉铃发育的影响

研究栽培方法对３∶１式麦套中早熟春棉棉铃发育的影响表明：移栽棉铃重大于直播棉,差异随播期延后而减小;育苗移栽利于纤维伸长和纤维素累积;移栽棉棉籽（仁）脂肪累积优于直播棉。棉仁棕榈酸、油酸、硬脂酸含量稳定,栽培方法和播期对其影响较小;移栽棉、直播棉棉仁亚油酸含量随播期延后均递增,适时播种利于棉籽（仁）蛋白质累积,栽培方法间差异较小;晚播时移栽棉优于直播棉,但不利于蛋白质累积。３∶１式中麦套早熟春棉应选择育苗移栽方法。     

麦后移栽棉生理特性及调控技术：Ⅴ.棉铃发育特性

棉铃在发育过程中,铃壳、纤维干重及纤维素含量均与铃龄呈二次曲线关系,单铃纤维素合成高峰期比纤维干物质积累高峰期出现的早。麦后移栽棉与麦行套栽棉比较,曲线变化有明显差异。麦后移栽棉在棉铃发育前期,果枝对位叶的全氮含量及铃壳可溶性糖含量均低于麦套棉,而棉铃发育后期则高于麦套棉,这是麦后移栽棉棉铃发育过程中表现为前期慢、铃期长、铃重高的重要生理原因。麦后移栽棉与套栽棉相比,伏前桃比例小,晚秋桃比例大,但对纤维品质未构成显著影响。全株平均单铃重麦后移栽棉高于麦套棉,这是麦后移栽棉取得高产的重要原因。     

陆地棉抗虫品种不同年份间农艺性状的比较

笔者对3个陆地棉抗虫品种在两年间的农艺性状和纤维品质性状进行了研究。结果表明,3个抗虫棉品种的产量性状年份间表现基本一致,而纤维品质性状差异较大。新棉33B在3个抗虫棉品种中产量性状表现最好。品种与年份的互作极为显著,2002年新棉33B在籽棉产量和皮棉产量上显著高于对照品种中棉所12号,而在2003年则与对照品种产量相当。JS166在单株籽棉产量和单株皮棉产量、单株铃数、单铃重等性状上两年间表现均较好,2003年还有较低的蕾铃脱落率。99035两年间在产量性状上与对照相比略有提高,但差异并不明显。所有3个抗虫棉品种2002年的纤维品质指标与对照相当,而2003年纤维长度和纤维整齐度明显高于对照。     

彩色棉纤维中矿质元素含量与纤维品质形成的关系

【目的】探讨彩色棉纤维中大量元素含量与彩色棉纤维品质形成的关系。【方法】选用棕色棉(X008)、绿色棉(S029)和白色棉(Xuzhou142)为材料,对彩色棉纤维发育过程(开花后20—50d)中大量元素(N,P,K,Ca和Mg)、黄酮色素和纤维素以及纤维品质指标进行分析。【结果】(1)彩色棉纤维细胞中纤维素的含量显著偏低,比白色棉降低15%左右;黄酮色素含量较高,比白色棉纤维高4—10倍;大量元素的含量(除K)明显偏高,比白色棉提高1—2倍;(2)相关性分析结果显示,成熟彩色棉纤维的品质指标与纤维中纤维素含量呈极显著的正相关,与纤维中总黄酮含量呈极显著负相关;棉纤维中大量元素N、P和Ca的含量与纤维素含量呈极显著的负相关,与纤维中黄酮色素含量呈极显著的正相关。【结论】彩色棉纤维中N、P和Ca元素含量的提高可能有利于黄酮色素的合成,而黄酮色素的积累使得彩色棉纤维中纤维素含量降低,这可能是引起彩色棉纤维品质偏差的原因之一。     

彩色棉纤维发育的特性研究

棕色和绿色纤维中的色素可用HNO3/乙醇提取,提取液中的色素含量可在412 nm波长下根据吸收值的大小进行估计.在开花后15 d前后,棕色和绿色纤维中的色素已经形成和积累,并在开花后20 d色素含量达到最高值. 棕色纤维颜色发生明显加深的时期是开花后30～35 d,棕色纤维的颜色较稳定,在阳光下甚至有加深的趋势.绿色棉纤维在开花后20 d时纤维出现绿色,之后随着纤维的发育颜色逐渐加深,但在阳光下易退色.在棕色和绿色纤维中纤维素含量明显低于白色纤维,可能是由色素物质的积累所引起.在开花后15～30 d期间,白色纤维细胞的pH值呈快速下降趋势,但棕色和绿色纤维细胞的pH值下降速度比白色纤维细胞明显要慢,在这一时期pH值下降速度的快慢可能与纤维的伸长、次生壁的加厚和色素的形成有关.与白色纤维比较,棕色和绿色纤维品质较差,如:长度偏短,强度偏低,本文对其可能原因进行了探讨.     

棉铃对位叶氮浓度对纤维糖类物质和纤维比强度的影响

【目的】探明棉铃对位叶氮浓度对棉纤维比强度形成的影响。【方法】以纤维比强度差异较大的3个棉花品种为材料,设置不同施氮量处理以形成不同的棉铃对位叶氮浓度,研究棉纤维加厚发育过程中棉铃对位叶氮浓度的动态变化及其与纤维中糖类物质及纤维比强度间的关系。【结果】棉铃对位叶氮浓度随铃龄的变化符合幂函数曲线YN=αt-β;在棉纤维加厚发育过程中,纤维中蔗糖、β-1,3-葡聚糖和纤维素含量随棉铃对位叶氮浓度的增加呈抛物线型变化,蔗糖、纤维素累积与纤维比强度形成的最佳棉铃对位叶氮浓度变化曲线相吻合,β-1,3-葡聚糖累积与纤维比强度形成的最佳对位叶氮浓度差异较大。【结论】棉铃对位叶氮浓度反映了棉铃发育的氮营养状况,在棉纤维加厚发育过程中,均存在一个有利于蔗糖、β-1,3-葡聚糖、纤维素累积及高强纤维形成的最佳对位叶氮浓度。棉纤维中较高的蔗糖和纤维素含量有利于纤维比强度的形成;棉纤维加厚发育前期较高的β-1,3-葡聚糖含量有利于纤维比强度的形成,后期则对纤维比强度形成的作用降低。不同品种纤维比强度形成的对位叶适宜氮浓度差异较大,进一步说明对位叶氮浓度影响棉花纤维加厚发育和比强度的形成。     

新疆南疆阿拉尔垦区主栽陆地棉品种(系)棉铃发育的特征

【目的】研究新疆南疆阿拉尔垦区主栽陆地棉品种(系)棉铃发育的特性。【方法】以新陆中82号、新陆中70号以及品系15-1242为材料,分别于2018年7月7日、7月14日和7月21日挂花,每隔7 d取一次。【结果】棉铃干重表现为15-1242>新陆中70号>新陆中82号,7月7日>7月14日>7月21日。3个铃型指标快速增长停止时间都与单铃干重呈显著正相关关系;铃长度对单铃干物重的影响最大,其次是棉铃体积和直径;棉铃长度对体积的增大起直接的作用,而直径通过间接作用影响体积的增大。三个材料棉铃各组分干物质积累分配表现为,铃壳率降低最快的是中新陆中70号,从65%至20%;纤维率和种子率上升最快的是新陆中70号,分别在17%～37%和16%～41%以上。棉铃各组分干物质积累特征曲线特性表现为,铃壳所需的时间最短、种子居中、纤维最长。【结论】在棉铃干物质积累旺盛期,种子和纤维的正常发育对棉花单铃重的形成至关重要,直接影响棉花的最终产量。新陆中70号的单铃重、体积和干物质积累分配在三个材料中综合表现最好。     

喷施高锰酸钾对棉花生理特性及产量、品质的影响

为了解决棉田中后期叶片感病过早枯衰导致的棉铃质量和纤维品质下降等问题,采用大田试验,以不喷施高锰酸钾为对照(CK),从7月1日开始在棉田喷施0.1%的高锰酸钾溶液,设A(每隔10 d喷1次,至9月20日共9次)、B(每隔15 d喷1次,至9月15日共6次)、C(每隔20 d喷1次,至9月20日共5次)3个处理,研究喷施高锰酸钾对棉花生理特性、产量及品质的影响。结果表明:喷施高锰酸钾溶液均显著提高棉叶叶绿素含量、转化酶活性、光合速率、超氧化物歧酶活性和过氧化物酶活性,明显降低叶片丙二醛含量,有效缓解后期叶片细胞膜脂过氧化,延缓叶片衰老,提高叶片生理功能,进而显著提高铃质量和子棉产量,改善纤维品质,并提高了衣分和子指。其中,处理A单铃质量提高幅度最大,较对照显著提高28.9%,比处理B、C分别显著提高8.2%、19.7%;子棉产量增幅最高,比对照显著增产28.6%,比处理B、C分别显著增产9.3%、19.1%;纤维比强度显著高于对照,纤维综合品质表现最好。喷施高锰酸钾溶液各处理棉田后期生长表现棉枝紫红、叶色浓绿无病斑、桃大吐絮畅,实现了枝红叶绿吐白絮的高产优质棉田长相,且处理A增产促优效果最好。     

棉花植株顶部棉铃发育过程中物质累积及对温度的响应

【目的】研究7、8果枝棉籽与纤维不同播种条件下物质累计的特点,分析温度变化对籽棉物质分配的影响,以及分期播种后上部果枝棉纤维发育与温度的关系,为机采棉确定播种日期和脱叶剂喷施时间和提高棉纤维品质提供理论依据。【方法】于2017~2018年在新疆乌兰乌苏农业气象试验站开展田间试验,以大田生产播期(4月12日)为对照,两年共设置4个播期,随铃龄变化测定棉籽与纤维物质累积特征、棉花纤维品质等指标。【结果】花后50 d内日均温MDT为23.8℃,≥15℃有效积温为456.8℃的正常播期处理下,新陆早59号、新陆早64号上部果枝单粒棉纤维干物质快速累积期分别在铃龄22~40和18~36 d;MDT下降0.3℃,≥15℃有效积温下降17.5℃的条件下,使新陆早64号单粒棉纤维干物质快速累积期平均累积速率提高且理论最大积累量明显增加;在纤维物质累积过程中,日温差对单粒纤维物质快速累积期长短有着极显著影响;纤维与棉籽间存在异速生长特征,并随着铃期MDT的下降异速生长程度减小;MDT为23.0和20.8℃的晚播条件下早中熟品种新陆中82号的棉籽、纤维发育均表现出了较好的适应性。【结论】棉纤维发育对铃期温度下降较为敏感,在铃龄中后期干物质累积速率的明显降低;纤维与棉籽间的异速生长程度随着铃期MDT的下降而降低;铃期日均温差一定程度上决定了其干物质快速累积期的长短;早中熟品种新陆中82号早熟性较好,适宜在北疆棉区种植。     

棉花单铃干物质积累分配的分期动态模拟及检验

 【目的】通过分期模拟不同开花期棉铃干物质在铃壳、籽棉、纤维、种子上的积累和分配，建立比棉铃干物质积累与分配的单一综合模型更实用、预测效果更好的分期模拟模型。【方法】在系统分析不同基因型、不同施肥量、不同开花期棉铃干物质积累与分配动态规律的基础上，以每日生理热效应为驱动变量，在综合考虑了氮素营养、水分胁迫、同化物供需比等对棉铃的生长发育主要影响因子的前提下，建立基于每日生理热效应的棉花单铃干物质积累与分配的分期动态模型。【结果】模拟检验结果显示，棉花四桃（伏前桃、伏桃、早秋桃、晚秋桃）单铃、籽棉、纤维干物质积累的模拟值与观察值之间的均方差根（RMSE）分别为0.1767～0.5659、0.0725～0.5279、0.0613～0.2634 g，而单一综合模拟模型的RMSE值超过或接近分期模拟模型相对应的RMSE值的上限。【结论】分期模拟棉铃干物质的积累与分配比单一综合模拟模型预测效果要准确、可靠。     

水分胁迫对陆地棉生长发育的影响

【目的】研究水分胁迫对不同棉花品种生长发育的影响,筛选出抗旱种质资源,为棉花抗旱新品种选育提供依据。【方法】以11份陆地棉品种（系）为材料,设置正常灌水（3 600 m³/hm²）与水分胁迫（1 800 m³/hm²）2个处理,研究陆地棉在水分胁迫与正常灌水下生育进程、形态指标、干物质积累、抗氧化酶活性变化以及产量构成因素的差异。【结果】参试材料生育期缩短1~5 d;棉花生育期缺水抑制了棉花植株的生长,果枝量减少、单株铃数降低;水分胁迫下参试材料棉株干物质积累量在蕾期、花铃期、絮期分别下降0.70 、5.68、2.18 g/株。有效铃数减少0.89g/株,单铃重平均下降0.23 g,籽棉减产幅度达到1.93%~37.14%。水分胁迫下11个参试品种（系）的抗氧化酶活性发生变化,3个参试品种（系）的SOD、POD、CAT活性均升高。【结论】参试材料9号、2号在水分胁迫下生长发育情况较好,棉花减产不显著,为抗旱性较好的棉花品种。