陆地棉纤维发育中的生理生化指标研究

以陆地棉(Gossypium hirsutumL.)品种百棉1号、中棉所41(对照)的棉纤维整个发育过程为主要研究对象,对棉纤维细胞发育中的可溶性蛋白质、可溶性糖、纤维素、POD和CAT等进行了研究,探讨其与棉纤维发育之间的关系,结果表明,可溶性蛋白质、CAT和POD抑制纤维伸长,促进纤维加厚发育,而可溶性糖与其作用不同,促进纤维伸长,脱水成熟期可溶性糖含量低则表明纤维强度较好,纤维素均匀沉积有利于高比强度纤维的形成。研究可为棉花优质高产栽培提供理论依据。     

天然有色棉纤维早期分化发育的细胞形态观察

应用石蜡切片技术对大田生长的天然有色棉(陆地棉)纤维的早期分化发育进行了研究。有色棉胚珠表皮细胞分化、突起时与普通白色棉一样,具有明显的形态学变化。但是,有色棉纤维突起的时间较白色棉迟,早期纤维细胞的伸长相对较慢,开花当天及开花后一天有色棉F/E值显著低于白色棉。     

不同陆地棉纤维发育重要阶段形态学差异比较

[目的]研究不同陆地棉品种纤维发育形态学变化,比较棉纤维发育重要阶段的形态学差异.[方法]以新陆中82号、新陆中70号、新陆中38号以及15-1242为材料,在扫描电镜观察纤维在开花前1 d至开花后1 d的胚珠、发育21和28 d的纤维以及成熟纤维.[结果]随着开花时间的增加,胚珠表皮细胞的突起数量或伸长数量逐渐增加,...     

不同纤维品质棉花纤维发育过程中内源激素含量变化及与品质的关系

研究棉纤维发育过程中内源激素含量的变化,认识激素对纤维品质的调节效应,为人工调控纤维品质提供依据具有重要意义。选择新疆棉区4个纤维品质不同的棉花为材料,探讨棉纤维发育过程中内源激素含量的变化及与纤维品质形成的关系。结果表明:不同品种棉花纤维发育过程中纤维生长素(IAA)、赤霉素(GA3)、玉米素(ZR)和脱落酸(ABA)的变化趋势基本相似,其差异主要表现在IAA、GA3、ZR和ABA的含量大小及峰值出现的时间。新陆早16号在纤维发育前期有较高含量IAA、GA3、ZR和低含量的ABA,表现出纤维伸长速率较高,快速伸长时期较长;在次生壁加厚期ZR峰值出现较早,有利于棉纤维成熟,纤维品质表现较优。02-DB在纤维发育前期较高含量的ABA影响了纤维伸长速率和快速伸长时期,同时后期ZR峰值出现的晚,影响纤维发育,最终品质较差。     

不同脂肪酸种类及浓度对棉纤维分化发育的影响

以陆地棉标准系 TM‐1为材料,利用棉花胚珠离体培养技术并结合对纤维分化发育状态的扫描电镜观察,研究豆蔻酸(C14)、棕榈酸( C16)、硬脂酸( C18)、油酸( C18：1)、亚油酸( C18：2)、花生酸( C20)、山嵛酸( C22)、木蜡酸(C24)等不同链长脂肪酸以及不同浓度棕榈酸对棉纤维分化发育的影响.结果表明：在离体培养基中添加棕榈酸( C16)对棉纤维的分化发育及伸长有较明显的促进作用,特别是在培养基中添加5.0μmol/L 棕榈酸纤维的伸长最明显,其纤维平均长度为1.086 mm ,比对照增加53.4％,差异具统计学意义( P＜0.01),而棕榈酸浓度过高则抑制纤维的伸长;木蜡酸( C24)对纤维伸长也表现出一定的促进作用,纤维平均长度比对照增加21.9％( P ＜0.05);扫描电镜观察表明,在5.0μmol/L 棕榈酸处理下胚珠表面光滑且突起多、密,分布均匀;添加硬脂酸、油酸或山嵛酸的处理几乎没有出现突起.说明在本试验条件下,在棉花胚珠离体培养中促进纤维分化发育的棕榈酸适宜浓度为5.0μmol/L .     

棉花纤维发育的遗传机制及分子标记

棉花是世界上重要的天然纤维作物。棉纤维是由胚珠外表皮单细胞在受精前后经分化突起、伸长和细胞壁增厚而形成。棉纤维发育过程中的形态、细胞学、生理生化等特点,以及有关棉纤维的经典遗传和分子标记方面的研究已有较成熟的理论基础。克隆棉纤维发育相关基因,从分子水平改良棉纤维品质,已成为主要研究方向。但由于其发育是受多个基因共同调控的复杂过程,至今对发育各阶段分子生理调控机制还不十分清楚。     

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。     

棉胚珠培养的研究

运用 A.C.Beasley & I.P.Ting 棉胚珠离体培养基,对花后2天陆地棉品种中棉12的胚珠培养表明:①培养胚珠上纤维的伸长变化也呈 S 型曲线,整个发育进程缩短,最后的长度仅为自然长度的一半左右。②偏光镜检表明,离体条件下,次生壁累积提前。因而认为,过早的次生壁合成的起始限制了纤维的进一步伸长。③偏光及 SEM 连续观察发现,从珠孔端愈伤组织处产生的胚珠衍生细胞可能具发育成成熟维的能力。同时,对培养胚珠与水面相接触一侧的类纤维细胞也进行了追踪调查,缺氧滞水使原本为纤维发育方向的细胞最终形成的是绒状长细胞。此类细胞也是高度仲长且具纤维次生壁。但同纤维细胞相比,其长度和次生壁厚度均不及纤维细胞,而直径却是纤维细胞的2倍以上。④石蜡切片研究,表明纤维的分化突起是胚珠或其表皮细胞本身具有的生理生化机制,而非整株植物的效应。离体培养虽脱离了母体的影响,但并不影响纤维的继续分化突起。另一种可能性是,胚珠表皮细胞在开花前的某一时期已分化形成预纤维细胞和非预纤维细胞两类。     

棉纤维次生壁加厚期的研究进展

棉纤维是胚珠表皮细胞经分化起始、伸长、次生壁增厚和脱水成熟而形成的单细胞纤维,棉纤维细胞次生壁增厚决定棉纤维强度。利用生理或分子生物学手段,研究次生壁增厚时期的生理基础及其相关基因的表达特征,可以揭示棉纤维强度的形成机制,为进一步探索改善纤维强度的生理调控途径和运用分子手段培育高强纤维品种提供理论依据。     

天然有色棉纤维发育特性研究

通过开花后分期取样测定的方法,从栽培生理角度对有色棉棉纤维发育特性进行了初步研究,结果表明,有色棉纤维长度和纤维比强度的动态变化趋势与白色棉相似,但在纤维快速伸长期的纤维日伸长量较低。有色棉纤维素的积累变化规律与白色棉相同,但其纤维素含量(%)显著低于对照。不同开花期下,纤维素含量(%)随铃龄的增加表现出不同的增长规律,第1期纤维素含量(%)的快速增长阶段在开花后35 d之前,而第2期则在30~35 d之后,这可能与铃期内温度条件的差异有关。纤维可溶性糖含量(%)则随铃龄的增加而下降。单铃纤维干重与铃龄呈二次曲线函数增长关系,但有色棉单铃纤维干重一直明显低于白色棉。相关分析表明,有色棉纤维比强度与纤维素含量(%)、单铃纤维干重间均呈显著正相关关系,而与纤维可溶性糖含量(%)呈负相关关系。有色棉纤维伸长速度和纤维素积累速度较慢,积累量较低,单铃纤维干重低等发育特点可能是有色棉纤维短、比强度较低和产量低的主要原因之一。     

陆地棉纤维品质基因效应研究

对不同世代的纤维品质性状进行基因效应分析,不同遗传背景下加性效应是最基本的,但显性效应和上位效应也存在。纤维长度、比强度多受加性效应控制。纤维细度主要受加显性基因效应支配。     

陆地棉纤维品质基因效应研究

时不同世代的纤维品质性状进行基因效应分析,不同遗传背景下加性效应是最基本的,但显性效应和上位效应也存在,纤维长度、比强度多受加性效应控制纤维细度主要受加显性基因效应支配.     

棉纤维发育相关酶活性的基因型差异与纤维比强度的关系

 【目的】以纤维比强度差异较大的不同基因型棉花为材料，研究它们纤维发育过程中相关酶活性的动态变化与纤维比强度的关系，为探索改善棉纤维比强度的生理调控途径提供理论依据。【方法】选择棉纤维比强度分属高（科棉1号）、中（美棉33B）、低（德夏棉1号和苏棉15号）3种类型，4个不同基因型的品种，在大田栽培条件下，研究棉纤维次生壁加厚过程中相关酶活性的动态变化、纤维素累积和纤维比强度形成的关系。【结果】β-1,3-葡聚糖酶活性在次生壁加厚发育过程中呈下降趋势，蔗糖合成酶、过氧化物酶和IAA氧化酶活性变化均呈单峰曲线，基因型间差异主要表现在酶活性的大小和峰值出现的时间。科棉1号属高强纤维基因型，棉纤维中与纤维发育相关的酶活性在整个次生壁加厚期高于中、低强纤维基因型，前者酶活的动态变化与纤维素累积快速增长期的协调性好，纤维素累积平缓，纤维比强度增强的幅度大；反之，如低强纤维品种德夏棉1号和苏棉15号，其纤维发育相关酶在次生壁加厚期活性低，纤维素累积快速增长期短，纤维比强度增强的幅度小；美棉33B棉纤维发育相关酶活性、纤维素累积和纤维比强度形成特征介于上述两种基因型之间。【结论】不同基因型棉花纤维中与纤维发育相关的酶活性存在显著差异，该差异可能是导致纤维素累积特性及纤维比强度形成基因型间差异的主要生理原因之一。     

棉花胚珠纤维细胞分化的研究——纤维细胞初期发育阶段超微结构观察

以陆地棉北农-1号(BN-1)和光籽突变种(MXZ-142)为材料,超薄切片透射电镜(TEM)连续观察开花前2天至开花后后2天的胚珠表皮细胞超微结构的变化,从解剖学上观察研究胚珠表皮细胞的分化发育。开花前后 BN-1胚珠表皮纤维原始细胞发生一系列显著变化:开花前,表皮细胞中各种细胞器含量较不丰富,没有细胞突起。开花当天纤维原始细胞突起,细胞核增大,线粒体、高尔基体、内质网增多,部分胞间连丝消失。亮、暗两类细胞均可突起成纤维细胞,暗细胞是液泡内酚类物质弥散至胞质所致。MXZ-142胚珠表皮细胞变化相应较小,与BN-1未突起的细胞相似,胞间连丝未见消失,没有表皮毛细胞的分化突起。本文还讨论了棉花胚珠表皮纤维细胞的分化机理。     

南通棉花纤维品质现状分析

以南通纤维检验所2008年棉花检测结果为研究对象,分析了2008年南通棉花纤维的品级、长度、断裂比强度、长度整齐度和马克隆值的分布情况。结果表明：南通棉花纤维品级主要以3级为主,长度主要分布在29～30mm,断裂比强度主要分布在29.0～30.9cN/tex,长度整齐度主要分布在83.0%～85.9%,马克隆值主要分布在4.3～4.9之间,可以满足纺中档棉纱及部分高档棉纱的要求。     

天然绿絮棉研究进展

综述了绿絮棉的遗传、纤维发育的特点以及新品种选育现状,指出了当前绿絮棉依然存在皮棉产量低、纤维比强度低等突出问题,在育种上提出可供借鉴的思路,并展望了绿絮棉的遗传改良前景。     

几个棉花纤维突变体及纤维发育相关基因的初步分析

用4个陆地棉纤维突变体、1个亚洲棉纤维突变体及其对应的正常型品种作为研究材料,对纤维发育相关基因结构差异比较。根据GenBank公布的基因序列设计基因特异引物,分别在突变体与正常型棉花品种的基因组DNA中进行PCR扩增。经凝胶电泳检测发现：部分纤维发育相关基因在突变体与正常型材料之间存在显著的结构差异。用脱水诱导蛋白RD22基因、葡聚糖酶基因和肌动蛋白基因为模板设计引物,并将扩增的片段克隆测序,经Blast比对后发现克隆的3条序列与设计引物所用的基因序列同源性均在95%以上。该研究结果可为纤维发育相关基因的分子生物学研究提供依据。     

海岛棉纤维品质性状关联分析

海岛棉纤维具有长、强、细等优点,利用纤维品质各性状进行关联分析研究,可以为今后分子标记辅助选择育种(molecular marker-assisted selection,MAS)提供理论指导。利用194个SSR(simple sequence repeats)标记,对214份海岛棉材料的基因组进行扫描,分析其群体结构,并利用TASSEL软件的MLM(mix liner model)模型对8个纤维品质性状进行关联分析。结果显示:(1)利用STRUCTURE群体结构软件分析,将214份海岛棉材料划分为4个亚群,主要分布于中国、美国及前苏联,说明其亚群的划分与来源地有一定的相关性。(2)利用MLM模型进行关联分析,结果显示检测到13个标记与8个纤维品质性状相关联,且在第13和17号染色体上标记较集中;其中部分标记同时与2个或多个性状相关,可能是性状相关或"一因多效"的遗传基础。     

气候变化对我国棉花生产的影响

棉花为喜高温、干旱、无限生长型植物,其产量品质形成对光照、辐射、积温等环境变化较其他作物更为敏感。全球温室化导致的积温增加、CO_2浓度上升、辐射量下降、水分分布不均匀及极端天气爆发日趋频繁将对棉花生产产生显著影响。棉花生长期(4—11月)长达7个月,其产量品质形成关键期(7—9月)极易遭受多种极端天气气象条件。因此,尽管温室化效应产生的气温升高、CO_2浓度增加将对棉花增产提质带来积极影响,并一定程度扩大我国可种植面积,但温室化效应导致的光辐射量的下降、尤其是短期极端高温/低温、短期极端干旱/暴雨等极端天气发生的日趋频繁将严重威胁我国的棉花安全生产。因此,进行前瞻性的气候变化对中国棉花生产影响的评估、棉花适宜种植区的重新区划、环境稳定型棉花品种选育、应对极端气候条件下的棉化抗逆栽培技术体系的构建对保证全球温室化背景下我国棉花产业的稳定和发展具有极其重要的意义。