棉籽蛋白质和油分形成的模拟模型

基于不同熟性棉花品种的异地分期播种和施氮量试验,综合量化品种特性、主要气象条件(温度、太阳辐射)和栽培措施(施氮量)对棉籽蛋白质和油分的影响,基于棉籽氮素积累和油分合成的“库限制”假设,结合棉花铃期与棉籽干物质积累模型,建立基于过程的棉籽蛋白质和油分形成模拟模型。利用不同生态点不同品种、播期和施氮量的田间试验资料对模型进行检验的结果表明,供试品种科棉1号和美棉33B棉籽的蛋白质含量模拟值与实测值的根均方差(RMSE)分别为2.05%和2.33%,其油分含量模拟值与实测值的RMSE分别为2.45%和2.95%。模型以主要气象资料(日平均温度、日太阳辐射量)和栽培措施(施氮量)作为模型输入,以棉花铃期与棉籽干物质积累模拟模型为基础,实现了较广泛生态条件下对不同品种棉花棉籽蛋白质和油分形成过程的模拟及其含量的动态预测。模型预测精度高,广适性强。     

棉籽蛋白质和油分形成的模拟模型

基于不同熟性棉花品种的异地分期播种和施氮量试验,综合量化品种特性、主要气象条件(温度、太阳辐射)和栽培措施(施氮量)对棉籽蛋白质和油分的影响,基于棉籽氮素积累和油分合成的“库限制”假设,结合棉花铃期与棉籽干物质积累模型,建立基于过程的棉籽蛋白质和油分形成模拟模型。利用不同生态点不同品种、播期和施氮量的田间试验资料对模型进行检验的结果表明,供试品种科棉1号和美棉33B棉籽的蛋白质含量模拟值与实测值的根均方差(RMSE)分别为2.05%和2.33%,其油分含量模拟值与实测值的RMSE分别为2.45%和2.95%。模型以主要气象资料(日平均温度、日太阳辐射量)和栽培措施(施氮量)作为模型输入,以棉花铃期与棉籽干物质积累模拟模型为基础,实现了较广泛生态条件下对不同品种棉花棉籽蛋白质和油分形成过程的模拟及其含量的动态预测。模型预测精度高,广适性强。     

基于异速生长关系的棉籽蛋白质含量模拟模型

基于不同熟性棉花品种的异地分期播种和施氮量试验,运用异速生长模型分析棉籽氮浓度与棉籽生物量间的关系,建立氮素的潜在增长模型,进而综合品种特性、主要气象条件(温度、太阳辐射)和栽培措施(施氮量)等因子,建立基于异速生长关系的棉籽蛋白质含量模拟模型。利用不同生态点品种、播期和施氮量的田间试验资料的检验结果表明:安阳、淮安和徐州试点模拟值与实测值的根均方差(RMSE)分别为2.2%、4.1%和2.3%。说明依据棉籽蛋白质含量与生物量间的异速生长关系模拟棉籽蛋白质形成切实可行,模型预测性好,广适性强。模型的不足在于其精确度受棉籽干物质累积模型和棉铃对位叶N浓度模型的影响较大。     

麦棉两熟种植模式对棉仁脂肪及蛋白质代谢的影响

研究麦棉两熟种植模式影响棉仁脂肪及蛋白质代谢机制,可为我国麦棉两熟棉区在稳定棉花产量和品质的基础上提高棉籽品质提供理论依据。试验于2012年和2013年在江苏省大丰市稻麦原种场进行,以泗杂3号(中晚熟品种)和中棉所50(早熟品种)棉花品种为材料,以单作棉为对照(CK),设置棉花生产上常用的麦套移栽棉(IC)、麦后移栽棉(TC)和麦后直播棉(DC)麦棉种植模式,研究麦棉两熟不同种植模式对棉仁脂肪和蛋白质的累积动态、关键酶活性及其相互关系的影响。结果表明:(1)两熟棉棉仁脂肪含量皆较CK低,IC、TC和DC呈依次下降的趋势;IC和TC棉仁蛋白质含量皆高于CK,DC低于CK;中棉所50棉仁脂肪和蛋白质含量均略高于泗杂3号。(2)两熟棉棉仁磷脂酸磷酸酯酶(PPase)和6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G6PDH)活性低于CK,丙酮酸羧化酶(PEPC)活性高于CK;IC、TC棉仁谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合酶(GOGAT)活性高于CK,DC低于CK;中棉所50棉仁具有较高的PPase、G6PDH、GS和GOGAT活性,PEPC活性稍低于泗杂3号。(3)棉仁最终脂肪含量与棉仁代谢过程中PPase、G6PDH活性呈极显著正相关,与PEPC活性呈极显著负相关;棉仁最终蛋白质含量与G6PDH活性及GS、GOGAT活性分别呈显著和极显著正相关。总之,在我国麦棉两熟棉区选择应用中熟棉花品种、麦套移栽方式可以在稳定棉花产量和品质的基础上提高棉籽品质。     

海岛棉棉仁蛋白质和脂肪含量分析

１９９０～１９９１年对３００份海岛棉（Ｇ．ｂａｒｂａｄｅｎｓｅＬ．）棉仁主要化学成分的分析表明，蛋白质与脂肪含量及蛋脂总量平均分别为３２．７２％、４０．９９％和７３．７１％，鉴定出相应含量超过３７％、４５％及７７％的高品质材料２２份。蛋脂含量与棉子大小、叶形、株型等植物学性状有关。趋势是：具有籽指小、正常叶、零式果枝等性状的其蛋白质含量较高；具有籽指大、鸡脚叶、长果枝等性状的其脂肪含量较高。９系统相比，Φ系统蛋白质含量居首，为３３．５２％，Ｐｉｍａ系统脂肪含量最高为４１．９７％。不同选育技术和年代的品种间比较，系选品种、８０年代新品种的蛋白质含量较高，杂交品种、５０年代前的过时品种脂肪含量较高。蛋脂总量在品种间表现稳定，似受环境因素影响较小。并简析了种子的蛋白质、脂肪、纤维长度、成熟度、衣分间的相关性。     

种衣剂对大豆蛋白质及脂肪含量影响的应用研究

通过田间试验方法,研究不同种衣剂处理对大豆蛋白质含量和脂肪含量的影响。结果表明,种衣剂不同程度降低大豆蛋白质含量,提高大豆蛋白质产量;种衣剂不同配比能提高脂肪含量,提高大豆脂肪产量。     

烯效唑对不同种植密度小麦后期氮素分配及籽粒蛋白质的影响

在不同种植密度下，研究了烯效唑（S-3307）干拌种浓度对冬小麦生育后期叶、茎和穗中氮含量及籽粒品质的影响。结果表明，烯效唑提高了小麦生育后期叶、茎和穗中的含氮量，且对主茎的影响大于分蘖，随其拌种浓度的增加，冬小麦籽粒蛋白质含量加大。烯效唑改善了籽粒中蛋白质的组分，对清蛋白、球蛋白的含量及其和均以20 mg/kg拌种处理效果最好，随其拌种浓度的升高，对醇溶蛋白和麦谷蛋白含量及其和的影响越明显。烯效唑通过对氮源的调控而对蛋白质进行了调控。     

棉花种植密度与产量形成的关系分析

从实际测验中探究并获取有效培育条件,将多组试验进行对比分析,对不同种植密度的棉花生长发育进行观察,掌握棉花增产规律,发现棉花生长发育的优劣与种植密度有着紧密联系。种植密度与个体棉花生长情况在一定范围内呈负相关趋势,群体棉花种植则以机采棉模式为最佳。由于铃株下部占比较大,在增加密度培育时,选择合适种株和种植地点,采用机采棉模式,加强管理,则能提高产量。     

种植密度对棉花生育动态、产量和品质的影响

旨在为冀中南棉区棉花高产栽培群体调控和品种审定设置合理的品比试验提供理论依据。以衡棉4号、冀棉958和快育66为供试材料,于2012－2013年在冀中南棉区（河北深州）设置密度试验（37500,52500,67500株／hm2）,研究种植密度对陆地棉株高、果枝数、叶面积指数和产量品质性状的影响,结果表明：随密度的增加,株高和叶面积指数增高、果枝数减少;产量构成因子单铃重和衣分降低,不同时期单株蕾花铃数也降低。群体产量随密度增加而提高,52500～67500株／hm2是冀中南地区棉花适宜种植的密度范围,可作为高产栽培群体调控和区域品比试验安排的参考密度。密度对棉铃纤维品质存在一定影响,随密度的增加,棉纤维上半部平均长度呈增加的趋势,马克隆值呈降低的趋势。     

一个棉花纤维伸长期优势表达启动子pGhFLA1的克隆与鉴定

棉花纤维是研究单细胞生长发育的良好模式细胞,寻找在棉花纤维发育时期优势表达的启动子,对于棉花纤维发育的功能基因组研究非常重要。本试验对发掘到的一个在纤维伸长期优势表达基因GhFLA1的启动子进行克隆,并将该启动子融合GUS转化棉花和烟草。转基因棉花的GUS蛋白染色表明,在0~20 DPA(days post anthesis)的纤维中检测到GUS蛋白,同时在柱头、雄蕊、萼片、胚根、子叶和根中也检测到GUS蛋白,但在花瓣、叶片和苞叶中没有检测到。同时GUS定量检测结果显示,pGhFLA1驱动GUS蛋白积累的高峰是在20 DPA的纤维中,其驱动GUS表达的能力是Ca MV 35S::GUS的22倍。转基因烟草组织化学染色显示pGhFLA1可以驱动GUS在叶片及叶片的表皮毛中优势表达,同时在子房、柱头、花药、苞叶、花柄基部、花瓣、种子等生殖器官上也存在GUS蛋白。启动子pGhFLA1在棉花纤维和烟草叶片的表皮毛中优势表达,可用于棉花纤维功能基因组研究,在改良纤维品质育种中具有潜在的应用价值。     

利用GGE双标图划分长江流域棉花纤维品质生态区

长江流域棉区棉纤维品质区域特征明显,合理划分纤维品质生态区有助于提高原棉品质和配棉效率。本研究采用GGE双标图的“环境-性状”功能图分析2000-2012年期间长江流域国家棉花品种区域试验中环境与纤维品质性状的互作模式,提出长江流域棉纤维品质生态区划分方案。结果表明,长江流域棉区可划分为“中等品质生态区”、“高长度与比强度生态区”和“低马克隆值生态区”。其中,长江流域中等纤维品质生态区涵盖湖北省江汉平原和鄂东南岗地棉区、河南省与湖北省交界的南襄盆地棉区、湖南省环洞庭湖东部和西部棉区、江西省环鄱阳湖棉区、安徽省沿江与江淮棉区、江苏省宁镇丘陵与沿江棉区和浙江省沿海棉区,纤维品质较好,代表了长江流域的总体水平;高长度与比强度生态区位于湖南省环洞庭湖北部滨湖沃土棉区,纤维长度和比强度优良,而马克隆值偏高;低马克隆值生态区涵盖长江流域最西边海拔较高的棉花熟期早长势较弱的四川丘陵棉区和最东边土壤含盐度较高且棉花长势较弱的江苏沿海棉区,纤维马克隆值达到B级水平,为长江流域马克隆值最好的区域,但纤维比强度水平一般。本研究充分展示了GGE双标图的“环境-性状”功能图在纤维品质生态区划分方面的应用效果,可为长江流域棉花区域化种植和纺织企业合理用棉提供决策支持,也为其他棉区和作物生态区划分研究提供参考。     

新疆滴灌棉花花铃期干旱复水对叶片光合特性及产量的影响

在新疆气候生态条件下, 采用膜下滴灌植棉技术, 控制花铃期0~60 cm土壤滴水下限分别为田间持水量的45%(中度干旱)、60%(轻度干旱)和75%(正常供水, 对照), 滴水上限均为田间持水量, 研究不同程度干旱复水对棉花叶片光合特性及产量形成的影响。结果表明, 干旱降低了叶片净光合速率(P_n)和气孔导度(G_s), 中度干旱下叶片光化学猝灭系数(qP)、PSⅡ电子传递量子产量(Ф_PSⅡ)降低, 非光化学猝灭系数(NPQ)升高。复水后3 d内P_n和G_s恢复, 以轻度干旱恢复最快; Ф_PSⅡ和qP与Pn的变化相似; NPQ复水后1~2 d显著降低。从初花期至盛铃前期, 轻度干旱复水后光合物质累积量与对照无明显差异, 盛铃后期至吐絮期低于对照, 籽棉产量较低; 中度干旱复水后光合物质累积量及籽棉产量均最低。     

棉花胚性愈伤组织的转化及转基因胚状体的有效萌发与成苗技术研究

以棉花胚性愈伤组织作受体,用农杆菌介导法(农杆菌菌株为A1)将质粒载体pSG529上的异戊烯基转移酶（ipt）基因导入4个陆地棉品种,研究了不同基因型的遗传转化效率并建立了转基因再生植株的有效成苗技术体系。结果表明,在相同的转化条件下,不同基因型的转化效率差异较大,豫早1号和珂字201的遗传转化效率及植株再生能力显著高于豫棉4号和鄂棉23。降低培养基无机盐浓度,用Phytagel固化,能够提高胚萌发成苗率,降低畸形苗频率,在生根培养中添加少量活性碳提高了根系活力。再生植株长到3~5片真叶时,可以切除发褐根系,转移到新鲜的低盐培养基中,重新生根。在试管苗移栽过程中,采用逐步揭开封口膜,炼苗的措施,可以提高试管苗的环境适应能力,显著提高移栽成活效率。     

共生期与种植密度对棉田套播油菜生长及产量的影响

为探讨共生期和密度对棉田套播油菜生长和产量的影响, 设置3个共生期: 棉油共生10 d (T10)、20 d (T20)和30 d (T30)及4个种植密度 30 (D1)、45 (D2)、60 (D3)和75万株 hm^–2 (D4)裂区试验。结果表明: (1)同一密度下, 延长共生期, 越冬期、蕾薹期和花期绿叶数、叶面积指数均增加, 促进了根系及地上部干物质累积, 根冠比、株高、根茎粗增加, 茎秆酸不溶木质素和总木质素含量下降, 可溶性糖、半纤维素和纤维素含量升高。油菜根倒角度虽增加, 但茎倒角度、总倒伏角度减小, 油菜单株和群体产量均增加, 以T30D2群体产量最高。(2)密度对油菜生长和产量的影响因共生期不同存在差异。相同共生期处理下, 随密度增加, 单株绿叶数减少, 根系干物质、地上部干物质累积量降低, 单株产量降低。T30条件下, 叶面积指数(LAI)随密度增加呈先增后减的趋势, 在D3密度时, LAI最大; 在T20、T10条件下, LAI则随密度增加而增加。群体产量与LAI变化趋势一致。在T30、T20处理下, 茎倒角度随密度增加呈先降后增趋势, 在T10处理下, 则逐渐增加, 与茎秆纤维素含量变化趋势相反, 两试点均为T30D3田间总倒伏角度最小。(3)武穴及天门试点棉田套播油菜产量所要求的共生期及密度最优配置分别为29.8 d、48.8万株 hm^–2, 29.7 d、57.6万株 hm^–2; 在此配置下, 两试点油菜产量理论值分别为3243.0、3082.8 kg hm^–2, 与当地棉田套播油菜常用栽培模式(共生期15 d, 密度15.0~22.5万株 hm^–2, 产量约2625 kg hm^–2)相比, 可实现增产23.5%、17.4%。     

基于HA-GGE双标图的长江流域棉花区域试验环境评价

采用遗传力校正的GGE (HA-GGE)双标图方法对2000-2010年间27个独立的长江流域棉花品种区域试验的15个试验环境(试验点)在皮棉产量选择上的鉴别力、代表性、理想指数和离优度指数进行分析和综合评价。结果表明,湖北黄冈、江苏南京和湖北荆州是最理想的试验环境,对以长江流域为目标环境的广适性新品种选育和作为区域试验点鉴别理想品种的效率最高,而四川射洪、四川简阳、湖北襄阳和河南南阳不适宜作为针对长江流域的新品种选择与推荐环境。理想试验环境都位于长江流域除南襄盆地以外的中下游棉区,而不理想试验环境中的四川射洪和四川简阳位于长江流域棉区最西边的品种熟期较早且种植密度较高的四川盆地棉区,河南南阳和湖北襄阳位于长江流域棉区最北边, 与黄河流域棉区接壤, 霜期较早且晚秋降温快的南襄盆地棉区。本研究充分展示了HA-GGE双标图在区域试验环境评价方面的应用效果,也为长江流域棉花品种生态区划分和国家棉花区试方案的决策提供了理论依据。     

花铃期渍水对棉纤维糖代谢的影响及其与纤维比强度的关系

以美棉33B为材料,2007和2009年在江苏南京池栽条件下设置渍水试验,研究花铃期渍水对棉纤维糖代谢的影响及其与纤维比强度的关系。结果表明,渍水条件下花后17~38 d纤维蔗糖和β-1,3-葡聚糖含量均值分别降低24.86%~81.30%和8.59%~36.30%,纤维素最大累积速率在受渍害较轻条件下增加而受渍害较重条件下降低,但快速持续期缩短,成熟期纤维素含量降低,比强度下降3.57%~10.03%。受渍害较轻条件下,花后17~38 d纤维蔗糖合酶(SS)和蔗糖磷酸合酶(SPS)活性均值分别增加8.45%~24.59%和12.79%~18.20%,生成碳源用于维持生存代谢,而受渍害较重条件下分别降低7.06%~8.16%和11.40%~11.64%;蔗糖酶和β-1,3-葡聚糖酶活性在花后17 d后降低。因此,渍水条件下纤维加厚发育期碳源供应不足、碳代谢消耗增加或代谢被抑制是最终比强度下降的重要原因。