陆海杂种棉花自然吐絮铃与霜后大铃的纤维品质差异比较分析

通过对两套材料（15个海岛棉及其陆海杂种F1与89个陆海杂种BC2F1群体株系）霜后大铃（未正常吐絮）与霜前自然吐絮铃纤维品质性状的分析,结果为除比强度和伸长率外,2003年的15个材料霜后大铃比正常吐絮铃的平均纤维长度短1.15mm、马克隆值降低1.00、整齐度减少2.16,差异都达到了极显著水平;除纤维长度外,2005年的89个群体株系霜后大铃比自然吐絮棉铃平均纤维比强度增加1.73cN/tex、马克隆值降低1.33、整齐度减少0.49、伸长率增加0.21,差异也都达到了极显著水平。霜后大铃与自然吐絮铃纤维品质均存在显著或极显著的正相关,不同材料霜后大铃纤维品质性状的变化趋势与自然吐絮铃的基本一致。这说明了霜后大铃对多数纤维品质性状具有显著的影响,特别是马克隆值和纤维整齐度。但是与自然吐絮棉铃一样,霜后大铃仍能基本反应材料间的纤维品质性状的遗传差异,这对陆海杂种棉花纤维品质遗传研究和育种选择意义重大。     

温度与棉株生理年龄的协同效应对棉纤维发育的影响

通过设置播期试验,使位于棉株不同果枝果节部位棉铃的纤维加厚发育期（铃龄25~50 d）处于不同温度条件下,研究温度与棉株生理年龄对棉纤维加厚发育及纤维比强度的影响,结果表明,温度与棉株生理年龄的影响存在互作效应,铃龄25~50 d日均温26℃左右时,棉株中部（7~9果枝）铃纤维蔗糖合成酶活性最高,β-1,3-葡聚糖酶活性最     

停水时间对膜下滴灌棉花纤维品质的影响研究

为探讨停水时间对膜下滴灌棉花纤维品质的影响,对南疆地区主栽陆地棉品种‘中棉所49号’和‘新陆中28号’在不同停水时间调节下,棉花纤维品质指标的变化特征进行研究。结果表明：随停水时间向后推移‘中棉所49号’和‘新陆中28号’皮棉产量均显著提高,同时不同停水时间对棉花纤维品质也产生较大影响。停水时间偏早,‘中棉所49号’纤维长度、比强度、马克隆值均升高,为0.3 mm、0.5 cN/tex、0.3,‘新陆中28号’棉花纤维长度、比强度降低,降幅为0.3 mm、0.1 cN/tex,马克隆值升高0.2;停水时间偏晚,‘新陆中28号’棉花纤维长度、比强度、马克隆值均降低,降幅为0.5 mm、0.3 cN/tex、0.1;‘中棉所49号’同样纤维长度、比强度和马克隆值均呈下降趋势,但与正常停水棉花纤维品质相比差异未达到显著水平。因此,生产上适当延迟停水时间至8月15日-9月5日之间,有利于棉花经济效益的提高。     

早熟高产陆地棉‘新垦棉2号’的选育及栽培要点

为选育丰产、抗逆、纤维品质好、综合表现优良的棉花品种,新疆农垦科学院生物技术研究所种质资源创新团队选育的早熟高产陆地棉‘MB013’(新垦棉2号),于2017-2019年参加甘肃省棉花品种区域试验,2020年参加甘肃省棉花品种生产试验,2021年通过甘肃省农作物品种审定委员会审定,正式命名为‘新垦棉2号’(审定编号:甘审棉20210001)。该品种全生育期133 d,霜前花率91.4%,平均籽棉产量363.2 kg/667m2,纤维上半部平均长度29.7 mm,整齐度指数85.9%,马克隆值4.8,断裂比强度31.0 cN/tex,伸长率5.9%,反射率78.5%,黄度7.8,纺纱均匀性指数151.1,耐黄萎病,高抗枯萎病。本研究为甘肃及新疆北部早熟棉区提供了可供选择的棉花新品种。     

氮素调控棉花纤维蔗糖代谢及纤维比强度的生理机制

以棉纤维比强度高(科棉1号,平均比强度为35 cN tex^-1)和中等(美棉33B,平均比强度为32 cN tex^-1)的2个基因型为材料,于2005年在江苏省农业科学院(长江流域下游棉区)和江苏省邳州县宿羊山镇(黄河流域黄淮棉区)设置氮素水平(零氮为0 kg hm^-2,适氮为240 kg hm^-2,高氮为480 kg hm^-2)试验,研究氮素调控棉纤维蔗糖代谢及纤维比强度的生理机制。结果表明,棉铃对位叶氮浓度随铃龄变化的趋势符合幂函数曲线[ , YN为棉铃对位叶氮浓度(%),t为铃龄(d),a、b为参数]。高氮水平下的a值显著增加,导致铃龄24 d前纤维中蔗糖代谢相关酶(蔗糖酶、蔗糖合成酶和磷酸蔗糖合成酶)活性和蔗糖转化量、纤维素最大累积速率以及铃龄24 d纤维比强度降低;零氮水平下的b值显著增加,与铃龄24 d后纤维蔗糖代谢相关酶活性和蔗糖含量峰值降低、纤维素快速累积持续期缩短以及铃龄24 d后纤维比强度增幅减小的关系密切。上述变化特征在品种间一致,是棉纤维发育对棉铃对位叶氮浓度做出的重要生理响应,进而导致高氮、零氮水平下的成熟纤维比强度显著降低。铃龄24 d是氮素调控棉纤维蔗糖代谢及纤维比强度的转折期,该时期的棉铃对位叶氮浓度分别为3.15% (南京)、2.75% (徐州)时有利于高强纤维的形成。     

棉麦两熟棉纤维强度与铃期气象因子关系研究

研究棉麦两熟棉纤维强度与铃期气象因子关系的结果表明,相对湿度是影响棉麦两熟多类型、棉株多部位铃棉纤维强度的主要气象因子,相对湿度对纤维强度的作用均为负效应,作用大小因棉铃着生部位而异。日照时数对两熟春棉、温度对两熟短季棉棉株上部（７～９果枝）、顶部（１０以上果枝）铃棉纤维强度有重要作用,均为正效应。     

棉花陆海染色体片段代换系BC_7F_2群体纤维产量和品质性状表现及相关分析

为了揭示棉花染色体片段代换系BC_7F_2纤维产量性状和品质性状之间的相关关系,筛选纤维品质优异的新材料。以1套陆海染色体片断代换系为材料,对BC7F2高代回交群体的产量性状与纤维品质性状的表性数据进行评价及偏相关分析。结果表明:群体各性状的平均值接近于轮回亲本‘中棉所36’,群体内存在丰富的遗传变异。纤维上半部平均长度超轮回亲本比例为30.25%,断裂比强度超轮回亲本比例为71.25%,衣分超轮回亲本比例为29.38%。总体上单铃重与马克隆值、整齐度指数呈极显著正相关,衣分与上半部平均长度、断裂比强度呈显著负相关,与单铃重呈极显著负相关。从中筛选出部分纤维品质突出的单株,纤维上半部平均长度高于30.00 mm,断裂比强度高于31.00 cN/tex。     

两个棉花品种纤维发育关键酶活性变化特征及其与纤维比强度的关系

选择棉纤维比强度差异明显的2个品种,研究了棉纤维发育关键酶(蔗糖合成酶和β-1,3-葡聚糖酶)活性的变化特征及其与纤维比强度的关系。结果表明,棉纤维发育过程中蔗糖合酶、β-1,3-葡聚糖酶活性变化特征在生化和mRNA转录水平上均存在明显的差异,影响纤维素的沉积特性及纤维比强度。高强纤维品种(科棉1号,平均比强度为35 cN·tex-1)的蔗糖合酶和β-1,3-葡聚糖酶活性及其基因表达量和维持高表达时间均高于低强纤维品种(德夏棉1号,平均比强度为26 cN·tex-1)。其中,高强纤维品种蔗糖合酶的基因表达量铃龄25 d时明显高于低强纤维品种,而β-1,3-葡聚糖酶的基因表达量则在铃龄10~25 d高于低强纤维品种。在纤维素形成过程中,高强纤维品种的纤维素累积平缓且纤维素累积持续期长于低强纤维品种,品种间差异程度受棉株果枝部位影响。在棉纤维发育过程中,Expansin、β-1,4-葡聚糖酶的基因表达量随铃龄的增加呈下降趋势(铃龄20 d时表达量显著下降),这与棉纤维形成过程(铃龄25 d前伸长较快,随后趋于停止)一致,且高强纤维品种维持高表达时间长与其纤维伸长期较长相吻合。     

棉花脱叶催熟剂对纤维品质的影响及应用时间的确定

棉花脱叶催熟技术是实现棉花机械采收的重要前提,确定脱叶催熟剂喷施时期及标准对实现良好的脱叶和催熟效果至关重要。本研究采用分期喷施脱叶催熟剂的方式,探讨了脱叶催熟剂对纤维品质的损伤程度,及与棉铃铃期之间的定量关系。结果表明,脱叶催熟剂对纤维长度的影响在品种间存在差异, 46%～69%的供试品种纤维长度较对照下降或持平,另有31%～54%的品种纤维长度反而较对照增加,所有品种纤维长度较对照平均仅降低0.2%～1.2%。纤维比强度受脱叶催熟剂的影响较为明显,其损伤量(处理与对照的差值)集中分布在-4～0 cN tex~(-1)之间。脱叶催熟剂对纤维比强度的损伤程度与喷施时间有关,铃龄30 d时喷施损伤大,铃龄37 d时喷施损伤减小,且有61%供试品种的比强度较对照平均增加了1.1cN/tex。脱叶催熟剂对纤维比强度的损伤量随棉铃铃期延长而加剧,因此可根据"脱叶催熟剂喷施时棉铃的铃龄与铃期的比值(Rd/b)"这一指标确定脱叶催熟剂的喷施时间。此外,棉铃铃期与棉铃体积、棉铃体积与纤维比强度均呈显著正相关关系。如要生产比强度31 cN tex-1的棉花纤维,所选品种的棉铃体积应31.8 cm3、棉铃铃期应60.0 d,且要在Rd/b0.68 (铃龄40.9 d)后喷施脱叶催熟剂(可控制纤维比强度损伤量小于0.5 cN tex~(-1))。     

辽河流域棉区棉花纤维发育进程研究

为明确辽河流域棉区棉花纤维品质主要指标的发育进程,及其相互作用的方式。以辽河流域棉区的主栽品种‘辽棉19 号’和较早引进的抗虫棉品种‘AC-33B’为试材,开花当日挂花标记,花后第9、15、21、27、33、39、45、51 天（间隔6 天）连续取样。测定各样本纤维品质的5 个主要指标——上半部平均长度、断裂比强度、马克隆值、整齐度和伸长率。比较各指标的发育情况、各指标间的相关系数,并形成模拟模型。除马克隆值对环境因素较为敏感外,其余各指标的发育都呈“S”型曲线,且2 个品种趋势相近。但2 个品种各性状指标之间的作用方式不同。同时,纤维品质各指标的发育具有高度的一致性和相关性,其中纤维的伸长发育占主导地位。棉纤维的植株停留时间应在40 天以上,但是棉花“过成熟”不利于获得较优的纤维品质。     

中国棉花纤维品质地域和年份间分析

以2001—2005年农业部对13个主产棉省主栽品种抽查样品的测试结果为研究对象,分析研究了“十五”期间中国棉花纤维的长度、整齐度、比强度、马克隆值等8项品质指标的分布情况,并运用STATA统计分析系统分析了各品质指标之间的关系。“十五”期间,中国生产领域的棉花纤维长度主要分布在28~29mm,整齐度指数主要分布在82%~84%,断裂比强度主要分布在27~29cN.tex-1,马克隆值主要分布在4.0~5.0,可以满足纺织工业纺中、低档棉纱的要求。各纤维品质指标在年度间有波动。按生态区划分,长江流域棉区棉花纤维在长度、整齐度、比强度等指标上优于黄河流域棉区和西北内陆棉区,但马克隆值偏高,色泽特征差,品级较低。黄河流域棉区的棉花纤维在长度、整齐度、比强度、马克隆值、色泽特征等方面处于其它两个棉区之间。西北内陆棉区的马克隆值和色泽特征最好,品级较高。统计分析表明,长度与比强度之间的相关系数r=0.7156,呈高度正相关;整齐度指数与比强度之间的相关系数r=0.5300,呈中度正相关;纺纱均匀性指数与长度、整齐度、比强度均呈高度正相关。与国际乌斯特公报进行比较,中国“十五”期间棉花纤维综合品质达到国际中等质量水平。     

棉花纤维品质指标的时空分布模型研究

建立棉花纤维品质指标的时空分布模型,对预测我国不同生态区棉花纤维品质,指导我国原棉进出口和纺纱企业配棉都具有重要意义。本文在田间试验的基础上,系统分析了棉花花铃期生理生态因子对棉花纤维品质的影响,量化了棉花品种、棉株空间枝节、花铃期日均温、光照长度、土壤含水量、棉株含氮量与棉花纤维品质指标形成的关系,并结合已有的棉花纤维品质指标生态模型,构建了机理性较强的预测纤维长度、比强度、麦克隆值、长度整齐度等单一纤维品质指标的时空分布模型及综合指标模型。利用不同年份、不同品种类型、不同生态区域、不同肥水管理条件下的试验资料对棉花纤维品质指标的时空分布模型进行了检验,显示纤维长度、比强度、麦克隆值、长度整齐度的模拟值与观察值之间的均方差根（RMSE）,在时间分布模型中分别为0.15 mm、0.29 cN tex^-1、0.18和0.36,在空间分布模型中分别为0.22 mm、0.60 cN tex^-1和 0.15和0.86,与实际观察值间的误差皆小于5 %,说明本模型具有较好的预测性、通用性和准确性。     

转Bt基因抗虫棉近等基因系的研究

培育了 7个转 Bt基因抗虫棉近等基因系。Bt基因转入陆地棉基因组后 ,对棉花的衣分、铃重、单株铃数无明显影响 ,对皮棉产量有一定影响 ,部分组合的抗虫植株产量高于感虫植株 ,对绒长、整齐度、比强度、伸长率、麦克隆值等品质指标亦无明显影响。通过回交可将 Bt基因转育到优良品种的遗传背景上 ,实现抗虫性状与高产、优质等性状的结合。     

棉花不同铃重类型种质主要纤维性状遗传及其变异

以中棉所48的母本S9708与不同铃重大小的父本杂交,配置6个F2群体,采用SAS 8.0软件对各组合亲本、F1和F2的铃重和衣分及纤维品质等数量性状进行统计分析。结果表明:在所有F2群体中纤维性状都有极显著差异。铃重和麦克隆值的变异系数较大,其次是衣分和纤维强度,而纤维长度、伸长率和整齐度变异系数较小。在杂交早代群体中,仍然表现亲本的铃大、衣分高、纤维长、强度高、整齐度好等优良特性。这表明,在杂种优势利用选择亲本时,选择大铃、高衣分、优质纤维材料仍较为重要。     

棉花BC_5F_2代换系的产量及品质相关性状表型分析及QTL定位

本研究利用生产上推广的优良早熟陆地棉栽培品种中棉所36为受体亲本,海岛棉海1为供体亲本,选择培育了一套由303个单株组成的BC5F2代换系。从已构建的BC1F1遗传图谱上以5~10cM为标准挑选391对多态性标记进行分子检测,多数单株含有海岛棉代换片段数为2~10个。对该群体的单株产量、品质性状进行了表型鉴定,存在大量具有优良品质的单株,纤维强度最高的能达到37.8cN/tex,铃重、衣分、纤维长度、整齐度、马克隆值、伸长率及纤维强度超轮回亲本分别为17.82%、44.55%、46.86%、33.33%、74.92%、41.58%、42.57%。采用性状-标记间的单向方差分析,共定位了20个与产量性状和33个与纤维品质性状有关的QTL,其中qUN-14-2、qBW-2-20、qFL-2-20和qMV-1-38这4个QTL存在一定的遗传稳定性。鉴定的QTL大多是微效基因,解释表型变异为3.01%~9.69%,该研究为染色体单片段代换系的精细的分子研究奠定了基础。     

1978—2007年中国陆地棉品种主要特性变化趋势

为了研究中国陆地棉品种的遗传性状在不同年代间的变化规律,利用黄河流域、长江流域和西北内陆三大棉区在1978—2007年审定推广的836份陆地棉品种数据库,对陆地棉品种的14个主要农艺经济性状的变化趋势进行分析。结果表明,三大棉区品种的单铃重、皮棉产量和比强度三个性状随着年代变迁,呈明显升高趋势,比强度尤为突出;长江和黄河流域棉区的种植密度随着年代变迁在逐渐降低,而西北内陆棉区的种植密度在增加;叶色、第一果枝节位、铃形、马克隆值和枯、黄萎病抗性在不同年份间波动较大;生育期、衣分、纤维长度在年代间变化平稳,株高20世纪90年代以后变化趋势也较平稳。研究得出1978年以来中国棉花审定推广品种的农艺性状稳定一致且表现良好,产量和纤维品质性状（尤其纤维比强度）有明显改良,在马克隆值和枯、黄萎病抗性方面还有待进一步提高。     

品种和整枝方式对棉花产量及品质构成因素的影响

为了探究简化栽培措施对不同类型棉花品种产量和纤维品质性状的影响程度,以3种类型棉花品种为试验材料,在中等密度（5.2万株/hm²）条件下研究常规整枝和不整枝2种栽培方式对棉花产量及纤维品质性状的影响。结果表明整枝措施对不同类型棉花品种的铃重、籽指、衣分、纤维长度、马克隆值、整齐度指数、伸长率均没有显著影响,对纤维比强度影响显著(F=7.27);整枝和品种类型对棉花产量构成因素（铃重、籽指、衣分）和纤维品质性状均没有互作效应。在种植密度5.2万株/hm²时,整枝措施能提高棉花品种的纤维比强度,对棉花产量构成因素（铃重、籽指、衣分）无显著影响。     

QTL Mapping of Important Agronomic Traits on Chromosomes Showing Marker Segregation Distortion in Interspecific Backcross Cotton Populations

[Objective] The purpose of this study was to map QTLs for yield, maturity, and fiber quality traits of cotton interspecific hybrid populations and to mine favorable alleles from the cotton genome for QTL fine mapping, gene cloning, and molecular marker-assisted selection. [Method] Four BC₁F₁ populations, E(E3), E(3E), (E3)E, and (3E)E, were developed by crossing sea island cotton 3-79 ("3") and upland cotton 'Emian 22' ("E"), and with "Emian 22" as the recurrent parent. BC1F2 populations derived from BC1F1 populations were phenotyped to allow mapping of QTLs for yield-, maturity-, and fiber quality-related traits on chromosomes showing segregation distortion. [Result] A normal distribution test indicated that six fiber quality-related traits, except for the micronaire value in E (E3) and the short fiber ratio in all populations, followed a normal distribution pattern; in contrast, earliness-related traits were not normally distributed in all populations, which suggests that genotype-environment interactions have strong effects on maturity-related traits. Using composite interval mapping, 47 QTLs were detected on three chromosomes (2, 16, and 18): 15 in (E3)E, 13 in (3E)E, 12 in E(E3), and 7 in E(3E), with the phenotypic variation explained (PVE) ranging from 8.8%–30.9%. A total of 27 fiber-related QTLs were discovered, with the PVE ranging from 9.0%–30.9%. Five yield-related QTLs (PVE = 8.8%–17.4%) and 13 maturity-related QTLs (PVE = 9.4%–19.4%) were also identified. [Conclusion] Comparison analysis showed that most QTLs in our study were consistent with the MetaQTL, including QTLs for boll weight, fiber length, fiber length uniformity, lint percentage, and micronaire value on chromosome 2; QTLs for fiber length, fiber strength, and fiber length uniformity on chromosome 16; and QTLs for boll weight, date of boll opening, fiber length, fiber strength, fiber length uniformity, and micronaire value on chromosome 18. Several detected QTLs in our study were not found in the MetaQTL, such as QTLs for date of boll opening and lint percentage on chromosome 16 and a QTL for the date from seedling to flowering stages on chromosome 18. These newly identified QTLs may provide novel insights for cotton QTL analysis.     

Genetic variance components and genetic effects among eleven diverse upland cotton lines and their F2 hybrids

Selecting high yielding upland cotton, Gossypium hirsutum L. lines with improved fiber quality is a primary breeding goal. A diverse set of ten cultivars and one breeding line were crossed in a half diallel. Parents and F₂ hybrids were grown in three environments at Mississippi State, MS. Ten agronomic and fiber traits were analyzed by a mixed linear model approach based on the additive-dominance genetic model. Variance component, genetic effects and genetic correlations were calculated. ‘Acala Ultima’ was a desirable general combiner for fiber length, uniformity, strength, micronaire, lint percentage, and boll weight. ‘FiberMax 966’ was a desirable general combiner for fiber length, uniformity, strength, and all agronomic traits. ‘Tamcot Pyramid’ and M240 were poor general combiners for both fiber and agronomic traits. ‘Coker 315’ was a good general combiner for fiber length, uniformity, micronaire, boll weight, boll number, and yield. Heterozygous dominance effects were associated with several crosses, which suggest their use as hybrids.