陆地棉无绒突变体miRNA的鉴定及其靶标基因分析

【目的】棉花纤维突起影响纤维的产量和品质,挖掘纤维起始相关的小RNA及其靶基因对于研究纤维起始机制至关重要。【方法】本研究以新乡小吉的野生型(Wild type,WT)及其无绒有絮突变体(Fuzzless mutant,FLM)开花当天的胚珠为材料,构建6个小RNA文库并进行高通量测序,以陆地棉(Gossypium hirsutum L.)基因组序列作为参考。【结果】共发现459个mi RNA,包括301个保守的mi RNA和158个新mi RNA。共得到13个差异表达的mi RNA,预测并分析了它们的靶基因。通过对靶基因的生物信息学分析结果显示,预测的这些靶基因侧重于编码HD-ZIP (Homeodomain-leucine zipper)、GRAS (Gibberellic acid insensitive,Repressor of GAI,Scarecrow)、AP2 (APETALA2)家族的转录因子,功能集中在转录和转录后调控阶段。对靶基因进行Gene Ontology (GO)注释发现,它们参与细胞分化、花药发育、花器官发育等生物学过程。随机选出4个mi RNA进行荧光定量PCR验证,结果证实了测序数据的可靠性。【结论】mi RNA通过负调控靶标转录因子和激素相关基因来影响纤维细胞的起始发育。     

陆地棉衣分性状的主基因-多基因遗传分析

【目的】衣分是决定棉花产量的重要因素之一,有关其遗传研究相对较少,解析衣分性状遗传的特点,明确不同环境下衣分对产量形成的贡献机制。【方法】以国审优质棉中棉所70为基础构建的250个RIL(Recombinant inbred lines)群体,在黄河流域、长江流域和西北内陆棉区9个环境下对该RIL群体及其亲本进行了表型鉴定,并利用主基因+多基因混合遗传模型综合研究衣分性状遗传变化特点。【结果】母本s GK中156衣分性状在9个环境下均大于父本901-001,RIL群体衣分分布范围为33.91%～40.18%,平均为38.01%,表现为双向超亲,偏度和峰度绝对值都小于1.0,呈正态分布,变异系数为5.36%～8.17%;不同环境下衣分表现为西北内陆棉区黄河流域棉区长江流域棉区的趋势;遗传模型是以2～4对主基因或2对主基因+多基因遗传控制,主基因遗传率在1.26%～83.13%,多基因遗传率在27.35%～90.83%,主基因+多基因遗传率在92.00%～99.35%,一般情况下衣分是以2对主基因+多基因遗传为主,在2015年河南安阳、2016年河南安阳和2016年山东临清环境下以2～4对主基因遗传,遗传效应较高,在2015年河南安阳环境下最多检测到4对主基因的存在。【结论】衣分性状主基因+多基因遗传率大于90%,结果有助于进一步阐明优质棉中棉所70产量性状衣分的遗传特征,为不同生态区条件下相互引种和推广提供科学依据,为提高棉花产量、农民增收、QTL定位和高衣分品种选育提供理论基础。     

CMS-D2恢复基因对陆地棉主要性状的影响

选用1对同质异核的哈克尼西棉细胞质雄性不育恢复基因近等基因系——保持系和恢复系为试验材料，分别在黄河流域棉区（河南安阳）和长江流域棉区（江西九江）2个生态点种植，对棉花苗期生长、全生育期主茎功能叶片光合生理指标、花药发育状况、产量及其构成因素以及纤维品质性状进行比较分析。结果表明：（1）恢复基因对棉花苗期生长、花药发育以及全生育期净光合速率无显著影响；（2）恢复基因对黄河流域棉区棉花产量性状具有显著的正效应，对长江流域棉花产量无显著影响；（3）恢复基因可以显著增加棉花纤维长度。本研究对棉花胞质不育恢复系的选育和改良具有一定的指导意义。     

优质棉中棉所127与高衣分材料杂交分离群体纤维产量和品质表型评价及典型相关分析

以纤维品质优异的陆地棉品种中棉所127为父本，以高衣分品系GH07-44为母本，构建了F₂和F_2:3分离群体，并对F₂和F_2:3群体的产量和纤维品质性状进行表型评价及典型相关分析。结果发现，分离群体各性状存在丰富的遗传变异和超亲分离，变异系数为1.15%～15.19%；F₂群体中铃重的变异系数最大，2个世代中纤维成熟度指数的变异系数均最小。超高亲比例为1.71%～66.86%，其中F_2:3群体马克隆值的超高亲比例最高，2个世代中最小的超高亲比例性状均为上半部平均长度。简单相关分析表明：衣分与马克_{隆值、成熟度指数呈极显著正相关，与上半部平均长度、长度整齐度指数呈极显著负相关；铃重与马克隆值呈极显著正相关，与F}2群体的成熟度指数呈极显著正相关，与F_2:3群体的成熟度指数呈显著正相关。典型相关分析表明，产量性状组与纤维品质性状组间存在相关关系，主要表现在衣分与上半部平均长度呈负相关、与马克隆值呈正相关，随着世代的增加，产量和品质性状的相关性降低，因此实现产量和纤维品质同步改良虽有一定难度但有可能实现。本研究筛选出2个世代衣分均超过43%且纤维品质较好的材料9个（马克隆值均值＜4.5、上半部平均长度均值＞30 mm），为棉花产量和纤维品质的同步改良提供了基础材料。     

不同施用方式下甲哌鎓与矮壮素对棉花生长调控效果研究

为探索植物生长调节剂甲哌鎓、矮壮素在棉花控旺防徒长、增产等方面的调控效果，于2017年采用高喷雾量和常规量喷雾两种施药方式，分别于棉花初花期、盛花期和花铃期进行2～3次喷施，研究了98%甲哌鎓SP和50%矮壮素AS对棉花生长调控的影响。结果表明，98%甲哌鎓SP 73.5～117.6 g·hm^－2和50%矮壮素AS 37.5～60 g·hm^－2对棉花生长均有一定程度的调控作用，尤其对棉花株高、吐絮率、果枝数均有显著影响，且常规喷雾量处理对株高抑制效果优于高喷雾量处理。同时，二者均可显著提高棉花产量，改善棉纤维品质。相同施药方式下，甲哌鎓和矮壮素于棉花初花期、盛花期喷施2次对棉花生长调控效果更好。     

不同国家和地区海岛棉SSR遗传多样性分析

本研究利用60对SSR引物对9个国家的299份海岛棉材料进行遗传多样性分析。试验显示,60对SSR引物在299份海岛棉材料中共检测出209个等位基因,其中多态性等位基因185个,占88.5%;Ne值在1.020~3.940之间,平均为2.220;H′值在0.056~1.385之间,平均为1.109;PIC变幅为0.020~0.746,平均0.505。利用NYSTS-pc2.20软件,采用类平均法(UPGMA)进行聚类分析,299份海岛棉种质间SSR相似系数变幅为0.206~1,平均相似系数0.756。在阈值0.69处294份海岛棉分为两类,第I类进一步可分为6个亚类,其余5份材料与其它种质遗传距离较远被单独归为一类。试验所得表明:不同海岛棉种质,大多根据来源地和品系聚为一类,且相似系数的变化幅度较大;阿根廷地区海岛棉遗传多样性最为丰富,而来自其它地区的海岛棉材料遗传距离较为狭窄。这些成果为研究海岛棉在全球的传播驯化及中国海岛棉的育种工作提供参考。     

加勒帕戈斯群岛野生棉第二次考察简报

在2015年考察的基础上，于2016年9月21日-10月2日再次赴厄瓜多尔的加勒帕戈斯群岛，重点对Santa Cruz、Isabela和San Cristobal三个岛上的达尔文氏棉和克劳茨基棉的自然分布进行调查。观察到28个野生棉自然居群，遗传多样性丰富；特别是发现了达尔文氏棉新类型，具有珍贵的保存和研究价值，充实和丰富了我国棉花种质资源基因库。同时分析了达尔文氏棉的地理分布、形态特征和生态适应性，并对其后续研究和利用方向进行讨论和展望。     

有效防治甜菜夜蛾的Bt毒素种类及其应用前景

甜菜夜蛾对不同种类Bt毒素的敏感性存在差异。归纳总结了可有效防治甜菜夜蛾的Bt毒素种类、作用效果，并简述其应用前景，以期为提高Bt毒素对甜菜夜蛾控制力度提供依据。     

无人机低空数字图像诊断棉花苗情技术

为了提高棉花苗情监测的时效性和精确性，本研究利用无人机低空获取棉田数字图像，通过图像分析快速识别诊断棉花苗情。研究结果表明，利用HIS（Hue- intensity- saturation）阈值法将图像二值化，之后通过腐蚀膨胀对二值化图像进行处理，能够较好地排除地膜干扰，快速识别大范围棉苗数量和壮苗数量，棉苗识别精度超过90%。基于图像识别结果绘制的田间苗情分布图清晰显示了棉田出苗情况，并为精准化管理提供依据。本研究结果可为无人机在农业中的应用提供参考。