棉花纤维素沉积特性的遗传分析

本研究利用~3H标记,对陆地棉(Goossypium hirsuturn L.)和海岛棉(Goossypiumbarbardense L.)不同品种及海岛棉×陆地棉杂种F_1代的纤维素沉积特性进行了分析。结果表明,与亲本比较,杂种F_1明显改善了纤维素沉积状况,沉积峰期较陆地棉明显后移,尤以前期纤维素沉积较快的品种,如鲁棉二号与海岛棉杂交后,纤维素沉积状况较陆地棉亲本改善更大。     

温度对成熟棉纤维超分子结构的影响

通过不同时期开花棉铃对成熟棉纤维超分子结构影响的研究，揭示了晚开花棉铃棉纤维强力低的原因：棉铃发育中后期日最低温度较棉铃正常发育所需的最低温度低，受到低温影响的棉纤维结晶度下降。结果还表明：通过栽培措施促进棉铃发育成熟，进而提高纤维强力，并提出了分子生物学的解决途径。     

油菜对~(35)SO_4~(2-)吸收和种子中硫代萄萄糖苷的累积

砂培油菜苗能迅速从培养液中吸收~(35)SO_4~(2-),并迅速结合到硫代葡萄糖苷、氨基酸和蛋白质中。标记后,70％甲醇抽提的~(35)S申硫苷-~(35)S的百分含量随时间有规律地下降,而氨基酸中的~(35)S相应地上升。结合成分中~(35)S的相对含量在标记5天后保持恒定。开花后两周,豆荚和籽粒中硫苷-~(35)S的相对含量随时间线性增加,至开花后8周,种子中70％甲醇抽提成分的~(35)S均为硫苷-~(35)S。豆荚和籽粒中,硫苷-~(35)S与干物质含量均随时间线性增加。     

施氮量与播种期对棉花产量和品质及棉铃对位叶光合产物的影响

【目的】本研究旨在揭示施氮量调控不同播种期棉铃对位叶光合产物形成与运转的生理机制,以期为棉花的合理氮肥运筹提供理论依据。【方法】试验于2005和2007年在中国农业科学院棉花研究所(河南安阳,黄河流域黄淮棉区)进行,以科棉1号和美棉33B品种为材料,设置大田不同播种期(4月25日和5月25日)和不同施氮量[低氮N 0 kg/hm2(N0)、适氮N 240 kg/hm2(N240)、高氮N 480 kg/hm2(N480)]处理,研究施氮量对不同播种期棉花产量和品质及棉铃对位叶光合产物的影响。【结果】1)4月25日播种条件下,随施氮量的增加棉铃对位叶中蔗糖含量先升高后降低,淀粉含量增加;随播种期的推迟,N240、N480处理下的棉铃对位叶蔗糖和淀粉含量差异不明显,但均显著高于N0处理;花后24~45 d,棉铃对位叶中蔗糖含量与叶氮浓度呈显著正相关,且相关系数随花后天数的增加而降低;花后17~24 d,蔗糖转化量与叶氮浓度呈显著负相关,至花后31~52 d,反而呈显著正相关(P0.01)。表明棉铃对位叶中适宜叶氮浓度有利于碳水化合物的累积。2)4月25日播种条件下,N0、N480处理对棉花单株铃数、铃重和皮棉产量影响为负效应,对纤维长度和麦克隆值影响较小;晚播低温条件下,N480处理的棉花铃重、皮棉产量、纤维比强度均有所提高,麦克隆值得以优化。因此,施氮量与播种期对纤维比强度和麦克隆值的影响存在补偿效应,晚播棉花增加施氮量可减小因低温而造成的纤维比强度降低的幅度,优化麦克隆值。【结论】本试验条件下,播种期(温度)和施氮量对棉铃对位叶光合产物含量、棉花产量和品质存在互作效应,其主导因素是播种期(温度),施氮量对其有补偿效应。随播种期的推迟,施氮量N 240 kg/hm2时棉花单铃重、产量及纤维品质降低的主要原因是晚播低温使棉铃对位叶中的光合产物(蔗糖和淀粉含量)增加,抑制了光合产物向棉铃及纤维的运输。晚播低温条件下,适量追施氮肥可调节棉铃对位叶中的氮浓度并提高光合产物再利用的能力,促进棉花单铃的形成,降低棉纤维比强度的下降幅度,优化麦克隆值。     

棉(Gossypium hirsutum L.)纤维发育相关酶和纤维比强度对棉铃对位叶氮浓度变化的响应研究

于2008～2009年在长江流域下游棉区,选用纤维比强度差异明显的德夏棉1号（平均比强度26.2 cN/tex）、科棉1号（平均比强度35 cN/tex）和美棉33B（平均比强度32 cN/tex）为试验材料,设置不同施氮量以形成不同的棉铃对位叶氮浓度,研究了棉铃对位叶氮浓度对纤维发育过程中关键酶（蔗糖酶、蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶、-1, 3-葡聚糖酶）活性及纤维比强度形成的影响。结果表明,棉铃对位叶氮浓度随施氮量的增加而上升,随花后天数的变化符合幂函数方程YN＝t-［YN:棉铃对位叶氮浓度（%）;t:花后天数（d）;、为参数］。在花后同一时期,纤维发育关键酶活性和纤维比强度均随棉铃对位叶氮浓度的上升呈先升后降的趋势,可用抛物线方程Y=ax2+bx+c拟合［Y:酶活性或纤维比强度（cN/tex）;x:叶片氮浓度（%）;a、b、c为参数］。表明在纤维发育过程中,棉铃对位叶氮浓度显著影响纤维中相关酶活性和纤维比强度的形成,各指标所对应的最佳棉铃对位叶氮浓度差异较小;因此,通过调节对位叶氮浓度可调控相关酶活性达到最优以及棉花高强纤维的形成。在本试验条件下,中部棉纤维发育所需的最佳对位叶氮浓度动态变化方程分别为:NDexiamian1=7.2841t-0.2771(R2=0.9860＊＊);NKemian1=7.1807t-0.2989(R2=0.9879＊＊);NNuCOTN33B=7.1467t-0.2819(R2=0.9755＊＊)。     

钾素营养对不同部位棉铃纤维品质性状的影响

在大田试验条件下,研究了钾素营养对上、下部位棉铃纤维品质性状的影响。试验选用2个品种,4个施钾量（K2O 0,60,180和300 kg/hm2）。结果表明:施钾提高了上、下部棉铃的纤维长度,增大了最终纤维麦克隆值,且随施钾量的增加,增幅呈加大趋势,但施钾对纤维长度达最大值的时间无影响;施钾提高了上、下部位棉铃纤维的最终零隔距比强度和3.2 mm隔距比强度,但在上、下部位棉铃间表现存在一定差异,下部棉铃纤维的最终零隔距比强度和3.2 mm隔距比强度均随施钾量的增加呈先增加后降低趋势,上部铃则随施钾量增加一直呈增大趋势;施钾还提高了上、下部棉铃纤维的最终成熟度,而且其增幅随施钾量的增加而增大,当施钾量为300 kg/hm2时,可显著增加上、下部位棉铃纤维的最终成熟度。     

施氮量对棉铃干物质和氮累积及分配的影响

以高品质棉（科棉1号）和常规棉（美棉33B）品种为材料,2005年在江苏徐州（11711E, 3415N）、2007年在河南安阳（11413E, 3604N）设置施氮量（低氮N 0 kg/hm2,适氮N 240 kg/hm2,高氮N 480 kg/hm2）试验,研究施氮量对棉铃干物质、氮累积分配和棉铃（纤维、棉子）品质的影响。结果表明:施氮可改变棉铃各部分干物质和氮素的累积特征,进而影响棉铃重和棉铃品质。在本试验N 240 kg/hm2水平下,单铃棉子和纤维的干物质累积量最大,棉铃各部分（铃壳、纤维、棉子）氮含量适中、氮累积量最高,最终铃重最大,棉纤维和棉子品质最优;在不施氮（N 0 kg/hm2）时,棉铃干物质和氮快速累积期开始较早、累积速率较低,最终干物质和氮累积量均较低,铃重最低,棉纤维和棉子品质最差。在N 480 kg/hm2水平下,棉铃各部分（铃壳、纤维、棉子）的氮含量和累积量提高,且在成熟棉铃中棉纤维干物质的分配系数下降,棉子中的氮分配系数提高,最终棉子中蛋白质含量上升,铃重和棉纤维比强度、棉子油分含量均降低。综上所述,施氮量过低影响棉铃干物质和氮素的累积,而施氮量过高则主要影响棉铃干物质和氮素在铃壳、棉子和纤维间的分配,二者均导致最终的铃重降低、棉纤维和棉子品质变劣。     

外源NO对棉胚珠离体培养色素积累和纤维发育的影响

为探究外源NO对棉花色素合成和纤维发育的影响,以棕色棉和白色棉花后2 d的胚珠为材料,利用NO供体硝普钠(SNP)处理棉纤维,测定纤维发育中的相关生理生化指标及与色素合成相关基因的表达量。结果表明,100μmol·L-1SNP处理促进了棕色棉胚珠鲜质量的增加和白色棉纤维的伸长;DMACA染色显示,原花青素(PAs)分布在棕色棉胚珠种皮和纤维中,而白色棉则仅在种皮中存在;外源NO促进了白色棉和棕色棉胚珠纤维中总黄酮和PAs的合成,但抑制了棕色棉纤维素的合成;色素合成关键酶基因(Gh CHS、Gh F3H、Gh DFR、Gh ANS、Gh ANR)在离体过程中整体呈下降趋势,但SNP处理上调了棕色棉中各基因的表达;外源NO促进了棕色棉胚珠纤维中Gh TT12的表达;外源NO在纤维发育早期(10 DAC、15 DAC)抑制了棕色棉胚珠纤维中Gh Exp1的表达,促进了白色棉胚珠纤维中Gh Exp1的表达。本研究结果为进一步揭示外源NO对棉花色素合成和纤维发育提供了参考。     

外施吲哚乙酸对棉铃蔗糖代谢及产量性状的影响

为探究外施吲哚乙酸(IAA)对棉铃蔗糖代谢及棉铃产量性状的调控机制,以陆地棉(Gossypium hirsutum L.)品系A201为材料,用0.1 mg·L^-1 IAA溶液连续处理开花前1 d至开花后2 d的棉铃,以去离子水处理为对照,研究IAA处理对棉铃胚珠外表皮纤维细胞突起、蔗糖代谢及棉铃产量性状的影响。结果表明,IAA处理能够显著提高棉铃单铃重,促进棉铃开花当日纤维细胞启动的密度。与对照相比,IAA处理可增强开花后30 d种胚磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性,导致蔗糖浓度升高,为种胚大分子物质合成提供更多的底物;并提高了开花后30~40 d种胚和开花后20~30 d种皮蔗糖合成酶(SS)的活性,增加了种胚和种皮的淀粉浓度,促进了棉花种子库物质合成。另外,IAA处理棉铃可以促进棉铃种胚和种皮蔗糖代谢关键酶的活性,提高其碳水化合物特别是淀粉的浓度,有利于棉铃种子的发育,这可能是导致单铃重提高的重要原因。本研究结果对于利用IAA提高棉花产量具有指导意义。     

温度对棉铃发育影响的研究进展

棉铃发育的优劣,决定了棉花产量和品质.温度是影响棉铃发育的重要因子之一.从现有的研究结果可以认为,温度不但影响棉花生长的前期阶段(苗期、蕾期),而且更直接地影响棉铃的膨大、胚珠的分化、纤维的伸长和纤维壁的加厚,从而影响了棉铃重量和纤维品质.     

华北典型植被根系抗拉力学特性及其与主要化学成分关系

为了解植被根系化学成分对根系力学性能的影响,该研究对华北地区常见的2种针叶树油松（Pinus tabulaeformis Carr.）和华北落叶松（Larix principis-rupprechtii Mayr.）以及3种阔叶树白桦（Betula platyphylla Suk.）、蒙古栎（Quercus mongolicus Fisch. ex Ledeb）和榆树（Ulmus pumila Linn.）5种树直径为0.75～7.65mm,共473根系进行了单根抗拉试验,并将拉伸后的根系按7个直径级归类后测定其纤维素含量、木质素含量、半纤维素含量及综纤维素含量。结果表明,5种树根系抗拉力范围为8～954 N,抗拉强度范围为6～53 MPa。不同树种间抗拉力、抗拉强度差异显著,从大到小依次为榆树＞白桦＞蒙古栎＞油松＞华北落叶松。抗拉力随直径增大以幂函数增大;抗拉强度随直径减小以幂函数和逆函数减小。根系的极限延伸率范围为6.95%～15.50%,不同树种间差异显著。5种树7个径级根系纤维素质量分数范围为20.09%～37.67%,木质素质量分数范围为18.03%～41.67%,半纤维素质量分数范围为1.29%～14.90%,综纤维素质量分数范围为26.20%～52.09%,木质素与纤维素质量分数比值（简称木纤比）为0.53～1.81。根系抗拉力与纤维素含量、半纤维含量、综纤维素含量正相关,与木质素含量、木纤比负相关;根系抗拉强度与纤维素含量、半纤维含量、综纤维素含量负相关,与木质素含量、木纤比正相关。但对于不同的树种,显著影响抗拉力、抗拉强度的化学成分不同。因此,根系中某一化学成分含量的变化并不能完全解释根系力学性能与直径的尺寸效应,或许根系其他内在因素如显微结构等也有着重要的贡献。     

Effect of Wheat Bran Fiber and Bran Particle Size on Fat and Fiber Digestibility and Gastrointestinal Tract Measurements in the Rat

The effect of wheat bran (AACC hard red) and bran particle size on fat and fiber digestibility and gastrointestinal tract measurements were investigated with diets containing 5.7–10.7% dietary fiber. Fifty‐six male weanling Sprague‐Dawley rats were randomly assigned to four diets containing 5% cellulose (C5); 10.5% cellulose (C10); 21.5% coarse (2 mm) wheat bran (CB); or 22.2% fine (0.5 mm) wheat bran (FB) in a sixweek study. Dietary fiber digestibilities were significantly different (P < 0.05) among treatment diets (CB > FB > C5 > C10) but there was no effect in fat digestibility among treatments. High‐fiber diets fed to rats resulted in significantly greater wet and dry fecal weights than low‐fiber diets. Bran diets resulted in significantly higher fecal moisture than cellulose diets. Cecum lengths increased significantly with bran diets compared with cellulose diets. The CB diet resulted in significantly higher stomach weights than with cellulose diets. Stomachs were heavier and cecal lengths were greater with bran diets than with cellulose diets; however, a high‐cellulose diet resulted in increased colon weight. Except for higher fiber digestibility of coarse bran, bran particle size had no significant effects. Healthful effects of wheat bran may be associated with gastrointestinal morphology and function. Fecal bulking and decreased intestinal transit time can prevent constipation and may dilute or reduce absorption of toxic or carcinogenic metabolites, thus improving gastrointestinal health and lowering the risk of tumor development and cancer.     

寒旱环境植物护坡力学效应与根系化学成分响应

该项研究以试验区两种生长期为6a的灌木植物柠条锦鸡儿、霸王为例,分析了根系中所含半纤维素、木质素、纤维素和果胶质4种主要化学成分及其含量,并探讨了根系力学强度与其化学成分及其含量变化之间的关系。结果表明:柠条锦鸡儿根系平均抗拉强度为28.36～34.75MPa,霸王为4.53～6.61MPa,即柠条锦鸡儿根系平均抗拉强度显著大于霸王,且这两种灌木根系所含的4种化学成分由多至少依次为半纤维素、木质素、纤维素、果胶质,其中柠条锦鸡儿根系半纤维素含量为17.8%～29.03%,木质素为3.41%～5.36%,纤维素为2.3%～2.79%,果胶质为1.45%～2.15%;霸王根系半纤维素含量为15.6%～23.04%,木质素为3.69%～4.89%,纤维素为2.1%～3.06%,果胶质为1.92%～2.37%。两种灌木根系纤维素含量与根径、根系抗拉强度之间均表现出一定相关性;霸王根系半纤维素含量与其根系根径、抗拉强度之间呈相关性;柠条锦鸡儿根系果胶质含量与其根径、根系抗拉强度间均呈相关关系。本项研究可为进一步分析植物根系力学强度及其效应与根系组成特性之间的变化关系提供理论依据。     

玄武岩纤维改进亚麻纤维/不饱和聚酯复合材料的耐候性

为了研究玄武岩纤维和亚麻纤维增强不饱和聚酯(unsaturated polyester resin,UP)复合材料的耐候性能,通过人工模拟加速气候箱对混杂复合材料(hybrid composite materials,HCM)进行紫外光和喷凝处理,分析了老化前后对HCM的力学性能、动态热机械性能、吸水性能及微观结构变化的影响。力学测试结果表明,随紫外老化时间增加,H1、H2和H3(玄武岩纤维分别占总纤维质量的20.3%、41.5%和63.7%)的弯曲强度和冲击韧性先增大后降低,其中弯曲强度保持率分别为:62.5%、58.1%和57%;冲击韧性保持率分别为:66.8%、66.7%和53.2%。紫外老化时间对H3的弯曲强度影响显著(P0.05),而玄武岩纤维含量对HCM的弯曲强度保持率影响不显著(P0.05)。老化后的HCM的刚性增强,脆性增大,同时界面结合强度变差。老化600 h后,H1、H2和H3的吸水率与未老化相比分别增长了39.1%,44.9%和50.3%。与未老化的HCM相比,老化后亚麻纤维容易脱胶,空隙较多;玄武岩纤维与基体结合紧密,周围出现基体碎片。以上研究结果表明紫外老化使HCM进一步固化,力学性能增强;但随老化时间延长,基体发生不可逆硬度增加,脆性使纤维与基体的界面容易出现微裂纹,从而导致HCM性能下降;水分对亚麻纤维与基体的界面有影响并对破坏界面过程进行初步探索,验证了水分破坏存在的合理性。以上综合分析表明,H1的耐候性更好,而基体UP的降解将严重影响HCM的耐候性能。     

Selected Functional Properties of Extruded Starch Acetate and Natural Fibers Foams

Response surface methodology was employed to study the functional properties of starch acetate foams blended with 0, 7.5, and 15% wood, oat, and cellulose fibers. The blends were extruded with 14, 17, and 20% ethanol as a blowing agent, using a twin‐screw extruder with 160°C barrel temperature and 225 rpm screw speed. Physical characteristics of the extrudates including radial expansion ratio, unit density, and bulk density; and mechanical properties including unit spring index and bulk spring index were determined. Scanning electron micrographs were taken to observe foam cell textures. Higher fiber content resulted in lower radial expansion. Ethanol content had a positive effect on foam expansion. Higher expansion was obtained in starch acetate‐cellulose foams because better starch acetate‐fiber matrix was formed. Mechanical properties increased with higher fiber and ethanol contents. Micrographs showed that uniform cell structures were associated with better mechanical properties.     

堆肥含水量与腐熟度对其粉碎度的影响研究

以鸡粪和麦秸为原料，通过堆肥不同腐熟度和不同含水量下粉碎度的测定，表明堆肥含水量是控制粉碎度大小的首要因素，堆肥粉碎度随含水量的增加而降低，两者满足二级动力学方程。粉碎度的临界含水量为20％，含水量低于20％时，粉碎度的变化较小。含水量大于20％时，腐熟度对粉碎度的影响增强。腐熟的堆肥更容易粉碎。粉碎度与GI(发芽指数)、EC、pH值等腐熟度指标并不存在相关关系。但与TOC呈负线性相关，与全N、C/N比呈显著负二次相关。粉碎度与堆肥化学参数：纤维素、半纤维素含量呈负线性相关，与木质素无相关性。     

Effects of Amylose,Corn Protein,and Corn Fiber Contents on Production of Ethanol from Starch‐Rich Media

The effects of amylose, protein, and fiber contents on ethanol yields were evaluated using artificially formulated media made from commercial corn starches with different contents of amylose, corn protein, and corn fiber, as well as media made from different cereal sources including corn, sorghum, and wheat with different amylose contents. Second‐order response‐surface regression models were used to study the effects and interactions of amylose, protein, and fiber contents on ethanol yield and conversion efficiency. The results showed that the amylose content of starches had a significant (P < 0.001) effect on ethanol conversion efficiency. No significant effect of protein content on ethanol production was observed. Fiber did not show a significant effect on ethanol fermentation either. Conversion efficiencies increased as the amylose content decreased, especially when the amylose content was >35%. The reduced quadratic model fits the conversion efficiency data better than the full quadratic model does. Fermentation tests on mashes made from corn, sorghum, and wheat samples with different amylose contents confirmed the adverse effect of amylose content on fermentation efficiency. High‐temperature cooking with agitation significantly increased the conversion efficiencies on mashes made from high‐amylose (35–70%) ground corn and starches. A cooking temperature of ≥160°C was needed on high‐amylose corn and starches to obtain a conversion efficiency equal to that of normal corn and starch.     

废旧棉与水稻秸秆纤维混合地膜制造工艺参数优化

为提高废旧棉织物和农作物秸秆的利用率,对废旧棉纤维与水稻秸秆纤维混合制取地膜的工艺及性能进行了试验研究。以废旧棉纤维为"骨架",水稻秸秆纤维为填充辅料,添加功能助剂,应用四因素五水平二次正交旋转中心组合试验方法,以打浆度、棉纤维添加量、定量和湿强剂质量分数为影响因子,以混合地膜的干抗张强度、干伸长率、湿抗张强度、湿伸长率为响应函数,研究得出了定量77~90 g/m2、湿强剂质量分数1.5%~1.8%、棉纤维打浆度45°SR、棉纤维添加量25%的废旧棉与水稻秸秆纤维混合地膜最佳工艺参数组合,所得混合纤维地膜的干抗张强度大于32 N、干伸长率大于1.8%、湿抗张强度大于10 N、湿伸长率大于5.5%,可满足地膜田间覆盖机械性能要求。研究结果为综合利用废旧棉织物和水稻秸秆制备可降解地膜提供理论依据和技术支撑。     

外掺植物纤维对冻融作用下植被混凝土抗剪强度的影响

[目的]研究外掺2种植物纤维对冻融作用下植被混凝土抗剪强度的影响,为植被混凝土生态防护技术在高寒地区的应用提供科学依据。[方法]参考相关标准(GB/T50082-2009)中的慢冻法,采用2因素3水平全面交叉试验开展研究。[结果]未掺植物纤维的植被混凝土,冻融后黏聚力显著减小,内摩擦角变化不明显。掺入植物纤维可使经受5次冻融循环作用后植被混凝土的内摩擦角平均增加5°左右,并且随植物纤维掺量的增加,内摩擦角变化无明显规律,黏聚力则呈先增加后减小的趋势。表明纤维加筋对黏聚力的贡献存在临界掺量。棕纤维掺量对黏聚力的影响比黄麻纤维掺量更为敏感。[结论]外掺植物纤维可有效改善植被混凝土抵抗冻融破坏的能力,棕纤维和黄麻纤维的建议掺入比为0.6%和0.6%,具备推广应用前景。     

根系主要成分含量对根系固土效能的影响

选取中国北方两种常见树种油松(Pinus tabulaeformis)和元宝枫(Acer truncatum),对这两种树0.2~6mm直径的根系直径、根系抗拉强度、整根的根土复合体强度、根系3种主要成分含量(纤维素含量、半纤维素含量与木质素含量)进行测定。结果表明,随着根系直径的增加,植物根系半纤维素含量增高,纤维素含量与木质素含量降低,从而植物的抗拉强度降低。植物根系抗拉强度与纤维素含量、木质素含量成正相关关系,与半纤维素含量成负相关关系。因此,在排除根系结构影响的前提下,植物根系纤维素含量与木质素含量是导致不同植物种固土效果差异的直接原因。