棉纤维发育过程中糖代谢生理特征对氮素的响应及其与纤维比强度形成的关系

 【目的】研究棉纤维发育过程中的糖代谢生理特征对氮素的响应及其与纤维比强度形成的关系,探索改善棉纤维比强度的生理调控技术途径。【方法】以美棉33B（AC-33B）和科棉1号（KC-1）为材料,设置大田氮素水平0 kg N?hm－2（缺氮）、240 kg N?hm－2（适氮）和480 kg N?hm－2（高氮)试验,研究3个氮素水平下棉纤维发育过程中糖代谢的重要物质（蔗糖和β-1,3-葡聚糖）含量变化、调节糖代谢的相关酶（蔗糖酶、蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶及β-1,3-葡聚糖酶）活性的动态变化和纤维比强度形成的关系。【结果】两年试验结果表明,在240 kg N?hm－2水平下,棉纤维中的蔗糖酶活性最高,可长时间地为棉纤维发育提供一个充足的物质能量库,蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶活性最高,促使纤维发育过程中铃龄5～24 d的蔗糖下降量及24～31 d蔗糖增长量最大,并且全铃期内转化率高且转化彻底,β-1,3-葡聚糖酶活性高,使含量及峰值高的β-1,3-葡聚糖中后期转化彻底,因此,此水平下棉纤维发育过程中蔗糖和β-1,3-葡聚糖含量的上述动态变化,有利于纤维素平缓累积且累积期长,与高强纤维的形成需要的纤维素累积特征相吻合;而在0 kg N?hm－2水平下,棉纤维发育过程的糖代谢生理特征与上述表现刚好相反,最终纤维素累积过快且累积期短,形成低强纤维;480 kg N?hm－2水平则介于上述两者之间。【结论】棉纤维发育过程糖类物质代谢生理特征在0、240、480 kg N?hm－2水平间存在明显差异,该差异是导致纤维最终比强度形成不同的重要因素。在240 kg N?hm－2水平下,上述糖代谢相关酶活性变化及糖类物质供给更为优化,更有利于高强纤维的形成。     

棉纤维发育中激素和相关酶活性与棉花品质形成的研究

论述了棉花纤维发育中激素和相关酶活性对棉纤维品质形成的调控作用.在纤维发育前期,生长素(IAA)、赤酶素(GA3)和玉米素(ZR)有利于纤维的伸长和分化,而脱落酸(ABA)起抑制作用;后期ZR含量影响纤维的粗细和成熟度.在棉纤维发育不同时期蔗糖合成酶(SuSy)和过氧化物酶(POD)活性对纤维品质形成的作用不同,在棉纤维初始和伸长发育阶段蔗糖合成酶均有高活性表达,同时在次生壁加厚阶段,其活性变化会影响纤维素的累积,进而影响纤维强度;而POD活性在纤维发育前期含量低,次生壁阶段升高对品质的形成有利.同时阐述了温度对激素和相关酶活性变化及对纤维品质形成的影响.     

棉株生理年龄对纤维加厚发育及纤维比强度形成的影响

 【目的】研究棉株生理年龄对棉纤维加厚发育及纤维比强度形成的影响。【方法】通过设置播期试验使位于棉株不同部位的棉花"三桃"（伏桃、早秋桃和晚秋桃）的棉纤维加厚发育期（铃龄25～50 d）处于相同的温度条件下（统计伏桃、早秋桃和晚秋桃棉纤维加厚发育期日均温分别为22.0、19.4和15.3℃）。【结果】棉花"三桃"的棉纤维加厚发育及纤维比强度受温度和棉株生理年龄的双重影响，棉株生理年龄是影响伏桃、早秋桃棉纤维加厚发育的主要因子，对棉株上部果枝的伏桃和下部果枝的早秋桃棉纤维加厚发育具有显著影响，铃重、衣分和纤维比强度均明显低于其他部位；棉纤维加厚发育期低温则是影响晚秋桃棉纤维加厚发育及纤维比强度的首要因子。在本试验15.3℃的温度条件下，棉纤维蔗糖合成酶活性显著降低，β-1，3-葡聚糖酶活性显著升高，同时纤维素累积量和累积速率均显著降低，棉花铃重低于2 g，纤维比强度低于20 CN·tex-1。【结论】棉株生理年龄对伏桃、早秋桃和晚秋桃纤维比强度的影响作用依次增强。     

不同棉花品种纤维比强度形成的温度敏感性差异机理研究

 【目的】研究纤维比强度形成存在温度敏感性差异的2个棉花品种纤维发育生理特性对低温的响应差异。【方法】选用纤维比强度形成存在温度敏感性差异的2个品种（科棉1号：温度弱敏感型品种,苏棉15：温度敏感型品种）,通过分期播种,使相同果枝部位棉铃发育处于不同的温度条件,研究低温对棉花纤维发育相关物质含量和酶活性的影响。【结果】正常播期条件下,棉纤维发育期日均最低温为24.0和25.4℃,棉纤维中蔗糖合成酶活性高,β-1,3-葡聚糖酶活性低,蔗糖转化率和纤维素含量均较高,最终纤维比强度最高;晚播所致的低温（棉纤维发育期日均最低温低于21.1℃）则显著影响棉纤维发育,蔗糖转化率、纤维素含量、β-1,3-葡聚糖含量均下降,纤维发育相关酶活性中蔗糖合成酶活性下降、β-1,3-葡聚糖酶活性上升,导致纤维比强度降低。2个纤维比强度形成存在温度敏感性差异的棉花品种纤维发育生理特性对低温的响应存在差异,温度敏感型品种（苏棉15）的蔗糖转化率、纤维素含量及酶活性（蔗糖合成酶、β-1,3-葡聚糖酶）在因播期形成的不同温度间的变化幅度明显大于温度弱敏感型品种（科棉1号）。【结论】低于21.1℃的日均最低温影响棉纤维发育及纤维比强度形成,不同棉花品种纤维发育相关的物质含量、酶活性对低温的响应存在差异,这可能是导致纤维比强度存在温度敏感性差异的主要原因之一。     

低温条件下相关关键酶活性对棉纤维比强度形成的影响

【目的】研究低温对纤维比强度形成的影响。【方法】通过设置大田分期播种试验,使相同果枝部位棉铃可以处于不同的温度条件下发育,研究低温对棉纤维发育关键酶活性及相关基因表达的影响。【结果】低温影响纤维素的累积速率并最终影响纤维比强度的形成,其原因是在不同水平上影响了纤维发育关键酶的活性。在生化水平上,低温（铃龄0～50 d日均温<23.0℃,铃龄25～50 d日均温<21.0℃）提高了纤维中β-1,3-葡聚糖酶的活性、降低了蔗糖合成酶的活性,且前者对温度更为敏感。在基因表达水平上,低温使Expansin、蔗糖合成酶基因的表达量增加,β-1,3-葡聚糖酶基因的表达与此相反,低温下Expansin到达表达峰值时间推后且维持高表达的时间延长,低温可导致15 d铃龄纤维β-1,3-葡聚糖酶基因表达量显著降低,而蔗糖合成酶基因表达量显著升高。【结论】在纤维品质形成上,低温导致棉纤维伸长期及伸长高峰推后,低温下纤维素累积量、纤维比强度的变化特征与纤维蔗糖合成酶活性及β-1,3-葡聚糖酶基因表达的变化特征高度一致,与β-1,3-葡聚糖酶活性及蔗糖合成酶基因表达受低温影响的规律相反。     

陆地棉纤维不同强度指标的相关与变异初探

对陆地棉不同纤维强度类型品种的研究表明,单纤维强力,零隔距比强度,3.2毫米隔距比强度与断裂长度4项强度表示的不同指标的差异,品种间变化趋势相似;但环境影响表明,断裂长度与单纤维强力变化趋势相似,而与3.2毫米隔距比强度可能是概念不同的物理量(克力/特克斯),并非决定于同一层次的纤维结构。对纤维强度指标的变异分析证明,除鲁棉6号与PD 9223两品种在一定范围内表现了圆锥体层次愈多,铃期温度愈低。零隔距比强度愈高外,其它品种与其它强度指标的变异与环境和营养条件无关。供试品种中,对环境反应敏感的为鲁棉6号。在4项强度指标中,两项比强度指标仅受胞壁结构影响,变异系数小;单纤维强力与断裂长度受纤维干重与胞壁结构双重影响,变异系数大。     

陆地棉纤维强度与产量性状关系的研究

本研究分三个试验,共用17个现代品种 (系) 进行了纤维强度与产量性状以及纤维强度与吐絮进程关系的分析。结果表明,纤维强度与产量及产量因素相关不显著;纤维强度与吐絮进程参数呈显著或极显著的负相关关系 (相关系数分别为-0.9616~**,-0.8482~*,-0.8278~*和-0.9745~**);吐絮进程参数与产量及产量因素的相关不显著。通径分析表明,产量因素中单株结铃数对皮棉产量的直接贡献最大。     

不同棉花品种纤维比强度形成的时空差异及其与温度的关系

【目的】探讨不同遗传背景棉花品种纤维比强度形成的温度敏感性特征。【方法】采用SPPS（11.0）统计分析软件分析2001～2004年长江流域棉花品种区域试验纤维品质资料。【结果】在相同条件下,同一品种的纤维比强度的变异性较为稳定,即棉纤维比强度的变异性具有较强的遗传（品种）特性,不同品种其纤维比强度变异性存在显著差异,因此可根据纤维比强度变异性大小对品种进行类型划分。研究发现各品种不同果枝部位及“四桃”间纤维比强度的变异性均存在差异,根据不同果枝部位及“四桃”间纤维比强度的变异系数分别聚类,可将14个品种划分为纤维比强度形成对温度敏感型,中间型和非敏感型3个类群。【结论】纤维比强度变异性大小具有一定的稳定性和品种特性,不同品种纤维比强度的稳定性存在较大差异。棉纤维比强度的变异性主要来源于温度的变异性。不同品种棉花纤维比强度变异性的显著差异也可能主要来源于其对温度变化敏感性的差异。     

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少(?)、φ有较显著的正向作用;纤维总糖量通过三个晶区取向参数对纤维比强度有大的负向间接作用,从而抵削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、(?)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.     

棉花纤维发育过程中晶区取向参数变化及与纤维比强度的关系

【目的】分析棉花品种间纤维结构与纤维强度的差异机理,研究新疆北疆棉区棉花纤维强力形成的内在因素,探索提高棉纤维强度的有效途径。【方法】以新疆3个陆地棉品种新陆早10号、新陆早13号和新陆早16号为研究对象,于花后30 d开始分阶段收取棉铃样品,手工分离棉铃的纤维和棉籽,混匀纤维,直至吐絮,统一测定纤维品质和晶区取向参数(分散角α、螺旋角φ、分布角ψ)。【结果】三个陆地棉品种取向分散角α随纤维发育呈现出先降低后增大、前期逐渐优化、后期不断宽化的趋势,不利于高强纤维的形成。不同品种间最终取向分散角α表现为新陆早16号=新陆早10号新陆早13号。所有供试棉花品种螺旋角φ在纤维发育过程中均呈现逐渐变小的趋势。在纤维发育初期φ角均为最高,随纤维发育逐渐优化,纤维发育后期略有宽化,最终φ角表现为新陆早10号新陆早13号新陆早16号,不同品种间螺旋角存在着明显的差异,在纤维加厚发育过程中一直保持了这种差异。不同品种间取向分布角ψ变化差异较大,新陆早13号变化趋势与螺旋角相似,随纤维发育逐渐变小,不断优化,在发育后期略有上升。新陆早16号和新陆早10号ψ角则随纤维发育先变大,随后逐渐减小不断优化,至发育后期开始不断宽化,最后ψ角表现与φ角相同,新陆早10号新陆早13号新陆早16号。【结论】纤维发育过程中,螺旋角φ与分布角ψ是影响比强度的主要因素。     

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。     

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。     

新疆棉花播期对棉纤维糖类物质及超分子结构的影响

[目的]在新疆气候生态条件下,研究不同播期对棉纤维发育过程中纤维素累积和纤维超分子结构的影响,探讨纤维累积特征、超分子结构变化与纤维强度形成的关系,揭示棉花生育后期低温对棉纤维强度形成的影响.[方法]选用新陆早13号和新陆早33号为材料,采用分期播种的方法,形成棉铃发育的不同温度条件,研究棉纤维素发育过程中纤维素累积特性和纤维超分子结构的变化,分析纤维强度形成与超分子结构变化的关系.[结果]在新疆棉花生产正常播期处理条件下,棉纤维的发育处于较适宜的温度条件,纤维发育过程中纤维素积累速率平缓且经历时期长;在晚播条件下,棉纤维发育后期受到低温的影响,纤维素的快速积累起始时期推迟,纤维快速积累时期缩短,纤维素的理论最大含量下降,晚播处理棉纤维的取向分散角和取向分布角的角度大于正常播期处理,纤维强度下降.[结论]在棉纤维发育过程中,棉纤维发育期后期的低温不仅影响了纤维素的积累特性,导致纤维的超分子结构3个参数大于正常播期处理,不利于高强纤维的形成.     

不同播期对棉花纤维品质的影响

[目的]研究不同播期对棉花纤维品质的影响。[方法]以转基因杂交抗虫棉中棉所29和常规转基因抗虫棉新棉33B为材料,探讨了不同播期对棉花纤维品质的影响。[结果]不同基因型棉花纤维品质对于播期的反应存在差异,中、下部的纤维品质对播期的反应比上部更加敏感;适当的早播有利于改善杂交抗虫棉中棉所29中、下部的纤维品质,尤其是中部纤维品质;而适当晚播可能更有利于新棉33B中部纤维品质的改善。[结论]该研究为棉花高产优质栽培提供了理论依据。     

纤维比强度气象生态模型的研究

在前人的研究基础上,利用多个试验的结果,论证了铃期日均温、日最高温度、相对湿度是影响纤维比强度的关键因子,明确了品种遗传因子在最终的纤维比强度形成中所起的决定作用。参考了前人的比强度是多个棉纤维品质指标中受环境影响变异性最大的指标的研究结论,提出了比强度多因素气象生态模型多个模型形式。利用试验结果进行模型的拟合并进行了模型检验,确定了最高温度和相对湿度交互作用的模型为最佳的比强度模型。模型的形式为:STH=STHs×AMTRHSTH,AMTRHSTH=2.6384×ARMHT 0.0261。模拟值与观测值1:1直方图符合度好,MRSE为1.0282cN/tex,证明了模型具有较好的预测性和较高的精度。     

不同棉花品种棉纤维发育过程中生化物质的比较

选用陆地棉品种中棉42和新陆早36为材料,测定了开花后棉纤维发育过程中可溶性糖和可溶性蛋白质含量及相关酶活性的动态变化。结果表明,棉纤维发育过程中两品种的可溶性蛋白质含量在开花后7～21 d急剧下降,其中中棉42在开花21 d后趋于平缓,新陆早36在开花21 d后仍下降明显,在开花后28 d才趋于平缓;可溶性糖含量在开花后7～14 d下降,至开花后14 d又急剧上升,开花后21d时达到最大值,随后又开始快速下降,开花后35 d时可溶性糖含量最小,此后趋于平缓;过氧化物酶（POD）活性总体呈上升趋势;吲哚乙酸氧化酶（IAAO）活性在开花后7 d较低,开花后14 d和28 d左右是棉铃发育中 IAAO活性的峰值,开花35d后两品种棉花 IAAO活性都在降低并且变化趋于一致。