棉花纤维素累积特性的基因型差异及与纤维比强度形成的关系

以14个纤维比强度差异明显的棉花品种为材料,研究了棉纤维素累积特性的基因型差异及与纤维比强度的关系。结果表明,棉株不同果枝部位棉铃的纤维素累积均符合Logistic曲线,棉纤维素累积的5个特征值（纤维素快速累积期的起始、终止时期,最大累积速率及其出现的时期,快速累积持续期）在品种间的变异均较大,与纤维比强度的相关系数存在大小和正负的差异。其中,纤维素最大累积速率和快速累积持续期的变异最大,前者与纤维比强度呈极显著负相关,后者与纤维比强度呈极显著正相关。进一步以纤维素最大累积速率和快速累积持续期为变量,在同样欧氏距离下,基于棉株上、中、下3个果枝部位数据的聚类结果不完全一致,但总体上14个品种可分为纤维素累积快、平缓、中等3种类型,德夏棉1号、科棉1号和美棉33B分别是其中心品种。同时以纤维比强度为变量的聚类分析表明,这3个品种又分别是低强纤维、高强纤维、中等强度纤维3种类型的中心品种。总之,在棉纤维发育过程中,纤维素累积特性存在明显的基因型差异,且高强纤维的形成是以纤维素平缓累积为基础,纤维素累积过快似乎不利于纤维比强度的形成。     

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。     

铃期温度对不同棉花品种棉铃发育过程及纤维比强度的影响

通过设置不同播期来营造不同的温度环境,研究不同温度条件下棉铃及纤维发育特点,以及温度对纤维比强度的影响机制。结果表明:随着播期的推迟,铃期日均温的降低,棉铃的体积增大幅度依次降低。棉铃干物质达到最大积累速率的时间提前,且快增期持续的时间缩短。纤维干物质达到最大积累速率的时间推迟,最大积累速率逐渐减小。随着铃期日均温的降低,吲哚乙酸氧化酶(IAAO)活性峰值大小表现出下降趋势。铃期影响纤维比强度的主要温度因子为日均温和日最高温。     

棉花季节桃纤维发育相关酶活性变化与纤维比强度形成的关系

 选择纤维比强度差异明显的3类基因型4个棉花品种,研究季节桃纤维发育相关酶活性的动态变化及其与纤维比强度形成的关系。结果表明,棉花伏前桃、伏桃、早秋桃和晚秋桃纤维POD、IAAO活性的动态变化依次下降,蔗糖合成酶、β-1,3-葡聚糖酶活性与之相反。对于伏前桃和伏桃,纤维发育相关酶活性高,有利于纤维素累积特性的优化和高强纤维的形成;早秋桃纤维发育关键酶活性高于伏前桃,且纤维素累积特征较优,最终纤维强度较伏前桃高;随着日均温降到20℃以下,棉株的衰老,晚秋桃纤维发育相关酶活性峰值后移,纤维比强度增长幅度大幅降低。棉花季节桃纤维发育过程中相关酶活性动态变化的差异是导致纤维素的累积特性及纤维比强度差异形成的重要生理原因之一。     

棉纤维发育相关糖类物质转化与纤维产量形成的关系

以生育期相近的2个棉花品种不同季节成铃的棉纤维为材料,研究棉纤维发育相关糖类物质转化、纤维素合成特征与棉纤维干物质质量形成的关系.结果表明:随着开花结铃时间的推迟,棉纤维中可溶性糖和蔗糖的转化率有下降的趋势;可溶性糖和蔗糖转化率高的棉纤维,其纤维素累积最大速率较高,纤维干物质质量快速增长期历时长,有利于纤维干物质质量的增加.对于不同结铃时期的棉铃,棉纤维中蔗糖和纤维素均是通过调节可溶性总糖含量的变化来影响棉纤维干物质质量的增加.因此,棉纤维发育过程中可溶性糖类物质转化情况和纤维素合成特征的差异,是导致不同结铃时期单铃纤维干物质质量形成差异的直接原因.     

温室增温和灌溉量变化对棉花产量、 生物量及水分利用效率的影响

为了解气候变化对棉花生长的影响,在2011—2012 年,通过2 个温室进行增温和灌溉量变化的试验（一个温室用红外灯管增温,另一个不增温）,每个温室设田间灌溉量的0.7 倍、0.85 倍、1 倍、1.15 倍、1.3 倍5 个灌溉水平,研究增温和灌溉量对产量、生物量及水分利用效率的影响。结果表明,棉花生长季平均温度增加1~3.5℃有利于产量的增加,生长季、花期和铃期温度升高1℃,产量分别增加200.694、225.732、109.838 kg/hm2,而蕾期温度升高1℃却会降低产量162.814 kg/hm2。生长季和蕾期增温1℃会分别降低生物量1079.2、1179.8 kg/hm2,降低产量和干物质的水分利用效率3.4215、2.8098 kg/(hm2·mm)。灌溉倍数每增加1 倍,产量和生物量分别增加734.51、2242.3 kg/hm2。但增温会增加水分的消耗量,这对于处于干旱区的新疆来说是不利的。随着气候变暖,棉花耗水增大,产量增加。     

补灌对旱地高产小麦生育后期碳代谢及产量的影响

为探讨旱地高产麦田的高产潜力,在莱阳市冯格庄的旱地高产麦田研究了补充灌水对旱地小麦生育后期碳代谢的影响。结果表明:补灌对旱地小麦旗叶碳代谢指标有一定的调节作用。随着补灌次数的增加,叶片和茎部可溶性糖、蔗糖含量均呈现先升高后下降的单峰曲线变化。W4由于继续补灌导致灌浆前期籽粒可溶性糖含量低。W2处理籽粒灌浆期间,营养器官糖含量供应稳定,为籽粒淀粉积累提供足量的合成底物。在W2水平下,旗叶的磷酸蔗糖合成酶和蔗糖合成酶活性达到最高。表明通过一定农艺措施改造的旱地高产麦田有较强的蓄水保墒能力,一定程度上达到"旱地不旱"。     

棉花纤维发育过程中细胞壁超分子结构的变化及与纤维强度的关系

对棉纤维发育的动态分析表明，海岛棉与高纤维强度的陆地棉，可在纤维发育前期形成大晶粒与高取向，缓慢沉积纤维素，形成高结晶。其纤维素沉积与超分子结构变化的配合性较好，能充分利用全铃期沉积的纤维素形成高强纤维结构。     

低温条件下外源物质对棉纤维比强度的影响

研究低温条件下外源物质对棉花纤维比强度的影响。结果表明:在低温条件下,花后15d3、0 d外施C N BA均能提高棉花铃重和衣分,且以花后30 d效果最好。花后30 d外施BA可增加铃重,但效果远低于外施C N BA;花后15 d外施BA对衣分的效果与C N BA大致相当。外施C N、C N BA、BA均有利于优化棉纤维的螺旋角(φ)和取向分布角(ψ),提高纤维比强度,且花后15 d、30 d均以外施BA效果最佳。     

棉花大豆间作棉田环境因素及其对棉花生育和产量的影响

黄淮海棉区是我国最大的粮棉产区,具有发展粮棉两熟的必要性和客观条件.经过80年代以来发展麦棉两熟为主的棉田两熟制,两熟棉田的比例迅速扩大,目前棉田两熟制的发展仍具有很大潜力.在黄淮海两熟棉田的发展过程中,发展麦棉两熟结合种植用地养地的作物一直是人们重视和关心的问题.     

植物生长调节剂复配对棉花产量的影响

以闫棉67号为供试材料,探究不同植物生长调节剂复配对棉花成铃和产量的影响。结果表明,不同植物生长调节剂复配可以有效调节棉花株高和果枝数,增加棉花果节量,提高棉铃数,同时增加棉铃体积和棉铃重,显著提高棉花伏前桃和伏桃数量,增加籽棉产量,其中复硝酚钠和胺鲜酯复配处理效果最佳。各复配处理对棉花纤维品质影响均较小。     

Effect of Nitrogen, Phosphorus Fertilization and Growth Regulators on Cotton Yield and Fiber Properties

Two experiments were carried out at Giza Agric. Res. St., Agric. Res. Centre, Mins. of Agric., Egypt, during 1981 and 1982 seasons on cotton cultivar Giza 75 ( Gossypium barbadense L.), to investigate the influence of nitrogen rates (72, 144 or 216 kg N/ha), phosphorus rates (36 or 72 kg P₂O₅/ha) and three growth regulators, i.e. indole-3-acetic acid (IAA), indole-3-butyric acid (IBA) or 1 naphthalen acetic acid (NAA), each was sprayed with 10 ppm at three times 70, 85 and 100 days after sowing, on yield components, cotton yield and fiber properties. The design of the experiment was randomized complete blocks with four replications.
The data obtained showed that, the number of bolls/plant, boll weight, seed index, seed cotton yield/plant and seed cotton and lint yield/ha increased by increasing N rates and under the application of IAA, IBA or NAA. Lint index increased by applying the growth regulators, while it was not affected by N rates. Lint percentage decreased by raising N level, whereas it was not affected by the growth regulators. The number of bolls and seed cotton yield/plant, seed cotton and lint yield/ha increased, while the other yield components were not affected with the increase in the added P. In general, all the fiber properties tended to improve slightly by applying the three growth regulators.     

海岛棉纤维含糖量、微观结构与比强度关系的研究

对海岛棉４０个品种（系）的纤维水溶性总糖量、水溶性糖组分、微观结构参数和纤维比强度的分析测试表明：从整体看,零式果枝类型海岛棉纤维总糖量、晶区取向参数均优于长果枝类型;纤维总糖量、晶区取向参数具有中段优势的空间分布特点;葡萄糖＋纤维二糖对晶区取向参数ψ、φ有较显著的正向作用;纤维总糖量通过３个晶区取向参数对纤维比强度有大的负向间接作用,从而抵消了它对纤维比强度的正向直接作用,使其总作用呈负效应;Ｌｅｎ、ψ角、纤维总糖量是影响海岛棉纤维比强度的重要性状指标。这对指导海岛棉高强育种和调控纤维发育以提高纤维比强度有重大意义。     

膜下滴灌对棉花生育后期叶片与苞叶光合特性的影响

在新疆气候生态条件下,选用新陆早33号和新陆早46号棉花品种,设置2个膜下滴灌量处理,测定棉花叶片和苞叶的光响应曲线、CO2响应曲线、荧光参数等相关光合生理指标,探讨生育后期棉花叶片与苞叶光合能力的差异及对滴灌量的响应。结果表明,棉花生育期间,高温强光下苞叶最大羧化速率与最大电子传递速率的比值(Jmax/Vc,max)较高,气孔导度(Gs)较低。棉花生长发育后期,苞叶面积、含水量、叶绿素含量、净光合速率(Pn)、光系统II实际光化学效率(?PSII)、Rubisco含量显著低于叶片,但随着生育进程降幅显著低于叶片。与常规滴灌处理相比,节水滴灌处理棉花叶片含水量降幅显著高于苞叶;叶片叶绿素含量、Pn和Rubisco含量显著降低,而苞叶的变化不显著。棉花生育后期苞叶面积、含水量、叶绿素含量、Pn、ΦPSII、Rubisco含量的稳定性高于叶片,表明生育后期叶片衰老较快,但苞叶仍能保持较稳定的光合能力,对光合物质的贡献逐渐增大,常规滴灌下达7.22%~8.83%,节水滴灌下达10.24%~12.53%。     

北疆棉区打顶调控棉纤维生态位适宜度的研究

以北疆高产棉田棉纤维作为研究对象,引入生态位适宜度理论,对三个打顶次数不同的处理的棉花群体棉纤维生态位适宜度进行分析研究,结果表明:用生态位适宜度来评价棉纤维品质是切实可行的,三个打顶处理中7月10日和7月25日打顶棉株棉纤维生态位适宜度均为中部最高,并且随着棉花群体打顶次数的增加,其下部棉纤维生态位适宜度较上部有逐渐增高的趋势,与一次打顶相比较,其二、三次打顶棉株上、下部棉纤维生态位适宜度均升高。二、三次打顶处理中的6月25日打顶棉株棉纤维生态位适宜度最大值所在部位上移至棉株上部。     

棉叶光合产物的积累和输出及其与夜温和纤维发育之关系

本研究在田间和人工控制气温条件下进行。棉叶中淀粉在夜间的降解和输出率与气温有关。夜温过低,淀粉的降解和输出率减少。夜温低至15℃时一夜间淀粉的降解和输出量不及自然夜温条件(21.4℃—27.9℃)的一半。新疆棉区大部分地方从9月中旬或下旬起,夜温迅速降低,于是淀粉的降解和输出率减低,而糖源的减少在一定程度上会影响棉     

棉花季节桃加厚发育生理特性的差异及与纤维比强度的关系

选用3类棉纤维比强度差异明显的4个棉花品种, 研究棉花伏前桃、伏桃、早秋桃和晚秋桃纤维加厚发育过程中主要生理特征的差异及与纤维比强度的关系。结果表明, 棉花季节桃纤维加厚发育过程中物质转化特征和相关酶活性存在较大差异, 最终导致纤维比强度差异的形成, 且季节桃间的差异在各类品种内表现一致。伏前桃和伏桃纤维加厚发育处于较为适宜的温度条件(铃龄10~50 d日均温26.0~28.5℃)和棉株生理年龄(3~9果枝)下, 纤维素合成相关酶活性越高, 相关物质转化越多, 纤维素快增持续期长, 纤维素累积速率平缓, 越利于高强纤维的形成。早秋桃纤维发育后期温度条件较伏前桃差且棉株开始衰老, 但其纤维合成相关物质转化率高, 纤维素累积特征优于伏前桃, 最终纤维强度高于伏前桃; 随着铃龄10~50 d日均温降至20℃以下和棉株进一步的衰老(16果枝以上), 晚秋桃纤维素快速累积期延长, 相关物质转化率降低, 纤维累积速率过慢, 纤维细胞发育迟缓, 造成最终纤维比强度较低。     

棉纤维加厚发育生理特性的基因型差异及对纤维比强度的影响

选择3类棉纤维比强度差异明显的品种,于2004—2005年在江苏南京（长江流域下游棉区）研究棉纤维加厚发育过程中主要生理特性的基因型差异及对纤维比强度的影响,为探索改善棉纤维比强度的生理调控途径提供理论依据。结果表明,高纤维比强度基因型（科棉1号）棉纤维中可溶性糖转化多,进入纤维次生壁加厚发育期的β-1,3-葡聚糖含量峰值高,纤维素合成关键酶（蔗糖合成酶和β-1,3-葡聚糖酶）活性增强快、峰值高,纤维素累积速率平缓且快速累积期长;而较低纤维比强度基因型（苏棉15和德夏棉1号）的棉纤维加厚发育生理特征与此相反;中等棉纤维比强度基因型（美棉33B）则介于上述两者之间。与纤维素生物合成相关的物质和关键酶活性变化的基因型差异是造成纤维素累积速率及纤维比强度差异的主要生理原因之一。此外,β-1,3-葡聚糖含量的剧增可作为棉纤维进入次生壁加厚发育阶段的一个重要特征。     

外源激素对棉纤维超超结构及纤维强度的影响

对发育棉铃加施外源GA3、IAA的研究表明：低强度类型的鲁棉一号型陆地棉品种，可通过人为改善激素状况的方法，调节其纤维发育，尤其在其纤维素合成速度的低值期施用，可明显提高纤维强度，甚至改善纤维结构，使取向参数发生较大改变。高强度型的海岛棉型品种，仅通过增施外源GA3、IAA是无效的，甚至对纤维结构及强度都是有害