盐胁迫下棉花K~+和Na~+离子转运的耐盐性生理机制

为了探究棉花的耐盐机制,以中棉所49、中棉所35和中51504为材料,研究了盐胁迫对棉花幼苗的生长及K+/Na+平衡生理的影响。结果表明,150 mmol·L-1 Na Cl处理对幼苗的生长具有明显抑制作用,降低了叶片的光合速率(Pn)、PSⅡ实际光量子产额(ΦPSII)和电子传递速率(ETR),增加了非光化学荧光猝灭系数(q N)。与中棉所49和中棉所35相比,中51504的干物质累积受盐胁迫影响最小,且保持较高的Pn、ΦPSII、ETR和q N值及较低的ETR/Pn值。盐胁迫提高了棉花组织中Na+的浓度,降低了K+的浓度;但中51504组织中保持了相对较低的Na+浓度和较高的K+浓度,维持了较高的K+/Na+比;通过非损伤微测技术(NMT)测定的离子流结果也表明,中51504的根系对Na+有较强的外排能力,而对K+有较强的保留和向地上部转运能力。能够有效地调节Na+和K+的跨膜转运进而维持K+/Na+平衡是棉花耐盐的重要生理机制之一。     

盐胁迫下不同基因型棉花萌发生长和离子吸收特性

在 0、1 0 0、2 0 0 mmol· L- 1Na Cl处理下 ,对棉花耐盐性差异较大的两个基因型枝棉 3号和泗棉 2号的萌发特性、盐分吸收以及棉花幼苗性状进行了研究。结果表明 ,在 2 0 0 mmol· L- 1Na Cl胁迫 7d后 ,两基因型种子的含水量和子叶 K+含量没有显著差异 ,但耐盐较强品种枝棉 3号 Na+、Cl- 含量和电导率明显低于耐盐较弱品种泗棉 2号。盐胁迫下枝棉 3号幼苗性状显著好于泗棉2号     

盐胁迫对棉花种子萌发及幼苗生长的影响

研究了ＮａＣｌ对豫棉１５号种子发芽和幼苗生长的影响,结果表明：低浓度的ＮａＣｌ（０．４％以下）能促进种子萌发,而高浓度（〉０．７％）时则显著抑制;无论盐浓度高低,都对棉花幼苗生长产生抑制作用,当ＮａＣｌ浓度超过０．５％时,幼茵的主根长、子叶面积、幼苗干重等均显著低于对照。     

NaCl对库拉索芦荟的胁迫效应研究

温室盆栽条件下，研究了100～400mmol／L NaCl胁迫对2年生库拉索芦荟的生长及体内离子分布的影响。结果表明，100mmoL／L NaCl处理下芦荟植株干重和叶片叶绿素含量与对照差异不显著，200和400mmol／L NaCl处理下干重和叶绿素含量显著下降；芦荟根系活力在200mmol／L NaCl处理下达到最大值，增加盐浓度，根系活力下降；盐胁迫处理的叶片电解质渗漏率显著高于对照，随着胁迫强度的增加而增加。盐胁迫下，芦荟体内Na^＋和Cl^-含量随着盐浓度的增加而增加，K^＋和Ca^2＋表现出相反的变化趋势。Na^＋主要积累在茎部，叶片和根系含量较小；Cl^-主要积累在叶片，茎部含量相对高于根系。盐胁迫下芦荟体内K^＋和Ca^2＋含量明显低于对照，随着盐浓度增加，叶片K^＋含量明显增加，Ca^2＋则相反。芦荟叶片保持相对较低的Na^＋／K^＋比率和较强的K^＋和Ca^2＋向上选择性运输能力，是芦荟具有一定耐盐性的重要原因。     

氨基酸对盐胁迫下棉花幼苗生长及丙二醛和过氧化酶的影响

在培养室的条件下,采用3种氨基酸溶液分别与1 mol/L浓度的Na Cl浸泡棉花种子的培养方法,并以棉花幼苗抗氧化物质的积累水平为指标,研究3种氨基酸与棉花耐盐性之间的关系。结果表明:棉花幼苗的含水量以及丙二醛的含量与不同氨基酸的种类和浓度密切相关。棉花幼苗的发芽率在2 mmol/L+Na Cl瓜氨酸处理组时最高,棉花幼苗的株高在4 mmol/L+Na Cl精氨酸处理组最高,瓜氨酸对棉花幼苗含水量的缓解作用较为普遍;不同浓度的瓜氨酸组降低丙二醛含量的效果十分明显。3种氨基酸处理对降低棉花幼苗体内的过氧化物酶活性较为明显。     

盐胁迫下不同耐盐类型棉花的萌发特性

采用滤纸卷直立发芽法,将两个不同耐盐性棉花品种用不同浓度的NaCl溶液(0、0.1%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%)处理后,测定棉花的发芽势、芽长、芽重等指标,结果表明,低盐浓度(≤1.2%)对棉花发芽势几乎没有影响,高盐(≥1.2%)胁迫显著降低棉花发芽势,故用发芽势来鉴定棉花的耐盐性,浓度至少要达到1.2%以上.盐胁迫对棉花芽长影响大于棉花芽重,随着盐溶液浓度的增加,棉花芽长受抑制程度不断加强,盐浓度为0.8%时的棉花芽长作为棉花耐盐性指标是最理想的选择;盐浓度与棉花芽重呈高度负相关,盐浓度为0.8%的棉花芽重可以作为鉴定棉花耐盐性参考指标.     

硅对盐胁迫下棉花幼苗生长和渗透调节系统的影响

为了挖掘外源硅(Si)在盐分逆境胁迫应答中的作用,探讨外源Si对盐分逆境胁迫响应机制,以棉花品种新陆早45号为供试材料,分别对其实施不同程度的盐分逆境处理(盐分(NaCl)、硅(Si)2因素随机组合,分别为盐分(NaCl:0,100,200 mmol/L)、硅(K_2SiO_3:0,262.3 mg/L),总计6个处理),研究施用外源Si后,棉花幼苗生长、渗透调节系统、活性氧、丙二醛(MDA)含量和电解质渗出率的变化,探讨外源Si缓解盐分逆境胁迫对棉花幼苗各测量指标的抑制效应及其机制。结果发现:与对照(CK)相比,随着NaCl浓度的增加,棉花幼苗叶片鲜质量、叶片干质量、茎鲜质量、茎干质量、根干质量、根冠比、根系活力、苹果酸和柠檬酸均呈下降趋势;游离脯氨酸(Pro)、过氧化氢(H_2O_2)、丙二醛(MDA)含量、电解质渗出率和氧自由基(O■)产生速率均呈上升趋势;可溶性糖(SS)和游离氨基酸含量呈先上升后下降的趋势。相同浓度盐分处理施加外源硅后,棉苗生物量及渗透调节物质含量明显增加,氧自由基产生速率、电解质渗出率、过氧化氢和丙二醛含量明显减少。综合分析表明,盐胁迫对棉花幼苗生长有抑制作用,且随盐浓度的增加,其生长受抑制和渗透胁迫程度加剧,外源硅通过提高棉花幼苗渗透调节物质积累量并降低活性氧积累,缓解盐胁迫对棉花幼苗生长的抑制作用,提高棉花幼苗抗盐性。     

低温胁迫对棉花幼苗生长的影响

为了探究低温胁迫对棉花幼苗生长特性的影响,本试验以新陆中85号为材料,采用砂培方式,将棉花幼苗放于不同低温及同一温度不同时间下进行胁迫处理。结果表明,温度越低、持续时间越长对棉花幼苗的生长影响越大;同一温度下,随着胁迫时间的增加,棉花幼苗叶面积减小,干物重下降,细胞膜透性增加。在相同的处理时间下,随着处理温度的降低,细胞膜透性降低,其他指标均变小。由此可见,苗期低温对棉花幼苗生长能力影响很大。     

外源甜菜碱对盐胁迫下大麦幼苗体内多胺和离子含量的影响

外源甜菜碱对200 mmol/L NaCl胁迫下大麦幼苗的伤害有显著的缓解效应,0.5～10.0 mmol/L的甜菜碱均可以有效抑制盐胁迫导致的叶片中MDA含量的上升,增加根系含水量与幼苗鲜重,降低植株体内Na+/K+比,尤以1 mmol/L甜菜碱的效应最明显。甜菜碱可以显著地提高盐胁迫下大麦幼苗根系多胺含量,促进叶片内腐胺与亚精胺向精胺的转化     

盐碱胁迫下棉花幼苗对外源褪黑素的生理响应

新疆土壤盐碱化严重影响棉花种子的萌发及幼苗生长,本试验通过分析外源褪黑素对盐碱胁迫下棉花幼苗生长指标的影响,了解褪黑素对盐碱胁迫下棉花幼苗的调控效应;通过盆栽试验,分析了盐碱胁迫下喷施外源褪黑素对棉花幼苗生长、抗氧化酶活性及有机酸含量的影响。结果发现,在盐碱胁迫下,棉花幼苗的生长受到了抑制,过氧化氢与丙二醛含量显著增加,过氧化氢酶、超氧化物酶活性降低,有机酸含量提高。在盐碱胁迫下,施用外源褪黑素可缓解棉花幼苗的盐碱毒害症状,增加植株生物量。SOD、CAT的活性显著提高,H2O2与MDA的积累减少,从而减轻了盐碱胁迫对棉花的损害,提高了棉花苗期对盐碱胁迫的耐受性。     

棉花转录因子GhWRKY4基因的克隆及特征分析

 本研究从陆地棉中克隆得到GhWRKY4基因,全长cDNA是1281 bp,包含1083 bp的开放阅读框,编码的360个氨基酸属于IIcWRKY转录因子家族。分析GhWRKY4基因结构表明其有三个外显子和两个内含子。GhWRKY4蛋白的亚细胞定位实验表明其定位在洋葱表皮细胞核。实时荧光定量分析结果显示GhWRKY4在棉花的根、茎、叶和花中均有表达。染色体步移得到了GhWRKY4的5’端侧翼序列,生物信息学软件预测表明GhWRKY4包含一系列和胁迫基因调控相关的反式作用元件,表明GhWRKY4参与植物对盐害和冷害胁迫的反应。     

氮离子注入处理后的棉花花粉活力测定方法研究

以陆地棉(G.Hirsutum L.)品种苏棉12号的花粉为材料,用能量为20keV的N 注入花粉,分别用花粉原位萌发法、联苯胺-甲萘酚染色法、花粉管快速萌发法、FDA(荧光素二醋酸脂) 染色法、TTC(2,3,5-氯代三苯基四氮唑)染色法和离体萌发法6种方法测定N 注入后的棉花花粉活力.TTC染色法不能有效检测花粉的活力,测定结果均为0%.除了TTC染色法外,其它5种方法均能测定自然花粉的活力,测定结果均为98%左右.花粉原位萌发法、联苯胺-甲萘酚染色法、FDA荧光染色法和离体萌发法4种方法可测定抽真空处理过的花粉的活力.只有原位萌发法和FDA荧光染色法可测定N 注入处理后的棉花花粉活力.随着离子注入剂量的增加,N 注入处理后的花粉活力呈下降趋势.抽真空处理对花粉的活力无明显影响.     

转基因抗虫棉产量相关性状QTL的分子标记及定位

 采用亚洲棉渐渗的纤维强度突出的陆地棉优质新品系0-153与陆地棉转基因抗虫新品系sGK9708为亲本,构建了F₂及F_2∶3分离群体。利用3869对SSR引物筛选亲本,得到125对多态性引物。进一步对183个F₂群体单株分析得到150个多态性标记位点,其中100个标记位点连锁,构建20个连锁群,共覆盖660 cM,占棉花总基因组的14.67%,每个连锁群平均包含5个标记位点,标记间平均相距6.6 cM,其中13个连锁群确定了对应的染色体。利用F₂和F_2:3数据,通过复合区间作图,共检测到28个产量及相关因素的QTLs。这些控制产量性状的QTLs只存在于5个连锁群上,成簇分布。与皮棉产量性状有关的2个QTLs,均与其它多个产量相关性状的QTLs在同一个连锁区段内,增效基因遗传效应方向一致,有必要研究其在标记辅助选择中的效果。本研究没有检测到在多世代表现稳定的QTL。因此,需要培育重组自交系,进一步明确产量性状有关QTL的遗传效应。     

盐胁迫对陆地棉愈伤组织的影响

利用组织培养技术、生化分析的方法，研究了不同盐压力（ＮａＣｌ）对陆地棉愈伤组织增长及蛋白质和氨基酸代谢的影响。结果表明：随着盐浓度不断提高，干重含量增大；蛋白质和氨基酸含量在０．５％～１．Ｏ％ＮａＣｌ浓度时出现峰值；而０．５％ＮａＣｌ浓度附近，愈伤组织停滞后转为迅速增长，其质地由灰色疏松状转变成白色致密状。较低ＮａＣｌ浓度对棉花愈伤组织生长有促进作用，而高ＮａＣｌ浓度对棉花愈伤组织有明显的抑制作用。     

Estimation of Heat Tolerance Improvement in Recent American Pima Cotton Cultivars

Improving cotton ( Gossypium spp.) heat tolerance (ability to set bolls in high temperature environments) has been an important aspect of the American Pima (Pima) cotton ( G. barbadense L.) breeding program for over 25 years. However, heat tolerance is difficult to quantify. This report estimates change in heat tolerance of Pima cotton through yield response over 30 years in six Arizona counties that differ in elevation and mean summer temperatures. Pima cotton/upland cotton ( G. hirsutum L.) lint yield percentages were compared for each county by regression with year of production. County mean yield percentages were also compared with elevations. Pima cotton yields as percentages of upland cotton yields increased in five of the six counties over the 30-year period. Pima lint yield increased from 57 % of upland yield in 1956 to 75 % in 1985 when averaged over the six counties. This increase represents an estimated 206 kg lint ha-1 in addition to any upland yield increase. Comparison of regression coefficients suggest that nearly 50 % of the 30-year lint yield increase of Pima cotton at lower elevations was the result of increased tolerance to high temperature in improved cultivars. County 30-year mean Pima cotton lint yields as percentage of upland cotton yield increased significantly (P < 0.001) from 52.2% to 82.1 % as county elevations increased from 37 m to 1273 m (cooler summer temperatures). These results support reports of greater heat tolerance for upland cotton than Pima cotton, but also show that the difference between species has been reduced substantially by breeding in the last 30 years.     

棉花幼苗根系响应NaCl胁迫的差异蛋白组学分析

为了探讨盐胁迫对棉花幼苗根系蛋白表达谱的影响,丰富棉花在分子水平上应对盐胁迫的机理,本研究对盐胁迫下棉花幼苗根系进行差异蛋白组学分析。试验利用1%NaCl模拟盐胁迫,对陆地棉品种‘中棉69’进行72 h处理,利用磷酸盐缓冲液研磨后再用月桂酸辅助三氯醋酸沉淀的方法获得棉花幼苗根系蛋白样品,并进行双向电泳分离,获得了分辨率较高、背景清晰的差异蛋白表达图谱。图谱分析显示,共有36个棉花幼苗根系蛋白点响应盐胁迫,其中16个表达量显著上调,20个表达量显著下调。对其中的10个表达差异的蛋白进行了质谱分析和同源蛋白鉴定,结果显示它们分别为抗坏血酸过氧化物酶、烯醇化酶、谷胱甘肽-S-转移酶、醌氧化还原酶、膜联蛋白AnxGb3、叶绿体Rubiso大亚基蛋白结合α亚基、P23蛋白、果糖激酶、乙醇脱氢酶、腺嘌呤磷酸转移酶1亚型1。本研究结果显示盐胁迫下有部分棉花幼苗根系蛋白显示显著差异表达,表明这些蛋白可能参与棉花抗（耐）盐的信号、代谢途径中。     

NaCl胁迫对棉花幼苗根系抗氧化系统的影响

旨在探讨不同棉花品种在苗期的耐盐性。试验以6个不同熟性棉花品种为试材,采用溶液培养法,研究了0.3% NaCl胁迫处理24、48、72 h对棉花幼苗根系膜脂过氧化、质膜完整性、活性氧含量及抗氧化酶活性等生理生态指标的影响。结果表明：NaCl胁迫处理24 h对棉花幼苗根系细胞膜完整性及活性氧的积累几乎没有显著影响,而处理48~72 h后活性氧积累显著增加,膜脂过氧化程度增强,细胞膜完整性被破坏;丙二醛的累积及膜相对透性增加进一步被希夫试剂染色和伊文斯蓝染色所证明。通过对6项生理指标进行综合评价,结果显示：0.3% NaCl胁迫处理72 h后,不同品种棉花幼苗根系耐盐性由高到低依次为：‘N181’＞‘N52’＞‘N177’＞‘K-1’＞‘N203’＞‘中50’。     

外源激素对棉花体细胞胚胎发生及发育的调控作用

选用11种激素研究了外源激素对棉花胚性愈伤组织增殖、胚胎发生和发育的调控作用。结果表明,不同激素对棉花胚性愈伤组织增殖、胚胎发生与发育的影响不同。除2,4-D和BA对棉花胚性愈伤组织的增殖影响不大外,其它激素对棉花胚性愈伤组织的增殖均具有抑制作用,且具有一定的时间效应,同时还受基因型的影响。激素对棉花体细胞胚的形成和发育的影响极大,2,4-D既抑制了体细胞胚的形成,又抑制了体细胞胚的发育;TDZ的作用与2,4-D相似,显著抑制了体细胞胚的形成,且诱导获得的体细胞胚均停留在球形胚阶段;GA也抑制了体细胞胚的形成,且不利于体细胞胚的成熟与萌发;4BU-30对棉花体细胞胚形成与发育的影响不大。其它7类生长素类物质和细胞分裂素类物质对棉花体细胞胚的形成均具有促进作用,且依IBA、ABA、IAA、BA、KT、ZT、2iP次序增强,其总胚数为对照的1．193～3．852倍;其中2iP的促进作用最大,可使产生的体细胞胚数提高2．852倍。     

三个棉种茎尖培养再生植株培养基的研究

海岛棉、陆地棉、中棉的茎尖(5-10mm)培养在改良MS附加IAA和Kt的培养基上,均诱导产生了完整小植株,由此为繁殖植茎尖无性系提供了可能性.改良MS培养基不但适用于棉花二倍体茎尖培养,而且适用于棉花单倍体茎尖培养,这为单倍体的快繁提供了可能性.棉株发育初期的茎尖和腋芽较现蕾后的茎尖和腋芽更易于生根,根、茎、叶分化也好.日温32℃、夜温28℃比试验的其它温度更有利于棉花生根和茎、叶分化.     

陆地棉早熟性的生理代谢基础与后代传递

选用3个陆地棉中熟品种和3个陆地棉早熟品种以及中熟品种与早熟品种正、反交 F_1和 F_2材料,通过分析各品种不同生育时期根伤流量、叶片可溶性总糖、蛋白质和淀粉含量,发现初花期以前中熟品种和早熟品种4项生理指标差异不明显,至花铃盛期申熟品种的根伤流量、叶片可溶性总糖和蛋白质含量明显高于早熟品种,而叶片淀粉含量又显著低于早熟品种。说明初花前棉株内部生理代谢对早熟性影响较小,而花铃盛期影响较大,且主要表现在同化物质的积累与分配方式上。进一步对中熟×早熟与早熟×中熟的 F_1和 F_2花铃盛期叶片的可溶性总糖、蛋白质和淀粉含量进行分析得出,中熟×早熟与早熟×中熟的 F_1和 F_2花铃盛期叶片的3项生理指标均接近于早熟亲本,说明早熟品种无论作母本还是作父本对杂交后代植株内部生理代谢的影响都比中熟品种大。