南疆海岛棉和陆地棉棉铃发育过程中的生理生化特征

在大田条件下,以南疆主栽海岛棉和陆地棉为材料,研究棉铃发育过程中棉铃各部位的生理生化特征。结果表明,海岛棉铃壳叶绿素a、叶绿素b含量极显著高于陆地棉,类胡萝卜素含量极显著低于陆地棉。海岛棉铃壳、种子、纤维中可溶性蛋白质含量、过氧化氢酶活性和抗坏血酸含量明显高于陆地棉,且纤维中过氧化物酶活性也高于陆地棉,铃壳中丙二醛含量低于陆地棉。海岛棉与陆地棉发育棉铃各部位生理生化的异质性是棉铃铃期、铃重、衣分和纤维长度、伸长率、比强度等种间差异的内在表现。     

南疆不同类型海岛棉品种棉铃内同化物积累与分配特性的研究

 以南疆主栽海岛棉品种为材料,分析不同花期铃部器官同化物质积累动态、再度分配及吐絮棉铃的分配率。结果表明：同化物积累随时间呈“S”型曲线,用Logistic方程进行拟合均达到显著水平。同化物积累达最大值所需时间表现为棉纤维＞种子＞铃壳,新海28比优系193提前5～10 d;同化物再度分配随着花期的推移,铃壳率不断增大,子重率、经济系数、子棉/壳重逐渐减小。铃壳对子棉增重的贡献率,新海28大于优系193;棉铃的胚珠数、种子数、结子效率随开花时间的推移逐步增大,新海28单铃子房胚珠数、单铃种子数比优系193略低,而结子效率稍高;新海28具有开花早,铃期短,铃壳率小,结子效率高,铃壳同化物质的再分配对子棉增重的贡献率、子重率、经济系数、子棉与干重的比值均大于优系193,这是其早开花、早结铃、早吐絮及丰产的遗传生理基础。     

零型海岛棉伏桃发育过程中的生理生化变化

本试验对5个零型海岛棉不同品种、不同阶段棉铃的干物质积累、含水量,及铃壳中光合色素、过氧化氢酶、过氧化物酶和可溶性蛋白质含量进行了测定。结果表明：铃壳中干物质积累大致在0～21 d完成,21 d以后干重变化非常小,种子、纤维的干物质积累基本呈直线上升趋势;铃壳率逐渐下降,绒重率呈＂S＂型增长,籽重率、籽棉经济系数均直线上升;棉铃各组成部分脱水速度的大小顺序为：种子〉纤维〉铃壳,铃壳中的含水量始终保持在80%～85%,变化很小,而种子、纤维的含水量逐渐下降;铃壳中的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素（a＋b）的含量均随棉铃生育期逐渐增加,铃壳中类胡萝卜素含量前期和后期高,中期含量低;铃壳中过氧化氢酶和过氧化物酶活性逐渐变小,铃壳中可溶性蛋白质含量逐渐减少。     

海岛棉单株成铃性状的发育遗传研究

采用包括基因型与环境互作的加性-显性-母体遗传模型,分析了两年的海岛棉7个亲本及其21个F1组合不同发育期的单株成铃数资料。遗传方差分析表明,成铃前期遗传主效应与遗传×环境互作效应所占比例相当;成铃中期加性效应和显性效应的影响降低,显性×环境互作效应及母体×环境互作效应增加;成铃后期遗传×环境互作效应在8月2日上升至最大,之后逐渐下降但仍然起重要作用。控制单株成铃数的基因在成铃前期到7月17日表达比较活跃。同一遗传效应的非条件遗传相关多为显著的正值,而条件遗传相关则检测到显著负值与正值。两种分析方法的结合能充分阐明海岛棉成铃发育中的基因活动特点。结果表明:海岛棉单株成铃性状的发育遗传特点与陆地棉存在差异。     

海岛棉棉铃阶段性发育与产量品质的关系

运用包含环境互作效应的ADM发育遗传模型对3年海岛棉亲本及F1代不同发育时期单铃重及发育特点与产量、品质的关系研究表明,海岛棉各时期单铃重对最终单铃重、纤维品质性状选择效果较好;前期(10、20 d)单铃重大,会减少无效铃数,降低衣分;后期(60、70d)单铃重大,会增加无效铃数,提高衣分。而中期(30、40、50d)单铃重对最终单株产量有一定选择效果。棉铃体积膨大期(0～10 d、10～20 d)净增量较大,单铃重增加,其他产量性状降低;纤维长度、反射率、黄度等品质性状改善;棉铃内容物充实期(30～40、40～50、60～70 d)干重增量大,主要纤维品质性状变差。选择单铃重进入快增期较晚、生长速率较大而出现时间较晚的材料将提高单株产量。纤维形成过程中,同化物质较早进入棉铃,经历缓慢增长,使纤维逐渐成熟而形成优良的品质。棉铃发育受到明显的母体效应影响,因而选择合适的母本对改良纤维品质性状较为重要。     

麦后移栽棉不同品种棉铃内干物质积累与分配研究

以陆地棉早熟品种中棉14、中熟品种苏棉4号和泗棉2号为材料,研究了麦后移栽棉不同开花期棉铃内干物质积累分配的特点:麦后移栽棉棉铃各部分干物质积累比一熟棉和麦套棉时间长,并随开花期的推迟,干物质积累高峰期相应推迟。早熟品种干物质积累和运转比中熟品种快1～2周。后期低温影响铃壳养分向子棉输送,尤其对种子的影响更为严重。因此,麦后移栽棉在生产上更应强调早发、早熟、争高产优质。     

新疆海岛棉的丛生芽诱导和茎尖遗传转化的研究

 以新疆海岛棉新海17号、新海14号、85H为材料,对海岛棉器官发生再生体系和遗传转化进行研究。结果表明：茎尖系统再生能力强,茎尖组培成苗率可达90.5%。在MSB5培养基中,6-BA浓度为0.5 mg ·L^-1时,芽诱导率最高;但每个外植体的出芽数所需的最佳浓度是1.5 mg·L^-1;当浓度为2.0 mg ·L^-1时,开始有抑制出芽的现象;每个外植体最多能诱导4个芽。用农杆菌介导法转化棉花的茎尖,对侵染的损伤和Kan的耐受能力强,对Kan棉花的茎尖选择压达100 mg· L^-1;抗性绿苗率可达88.9%。     

施氮量对杂交棉干物质积累、分配和氮磷钾吸收、分配与利用的影响

在高产条件下,研究了施氮0、75、150、225、300和375kg·hm-2对杂交棉干物质积累、分配和氮、磷、钾的吸收、分配与利用的影响,结果表明:施氮量与杂交棉的干物质和氮、磷、钾的积累间均表现显著正相关,増施氮肥促进了杂交棉的干物质和氮、磷、钾的积累,但是当施氮量增加到300kg·hm-2后,促进效果不显著。施氮量与各器官干物质、氮、磷、钾的分配比例关系:与叶片呈显著或极显著正相关,在棉花生育中期与茎呈负相关,生育后期呈正相关,在棉花生育中期与蕾、花、铃呈显著正相关,生育后期呈显著负相关。施氮量增到300kg·hm-2后,棉花生育后期干物质和氮磷钾在生殖器官的分配比例明显下降,在茎叶的分配比例明显提高,表现营养生长过旺。氮积累和分配与磷、钾积累和分配间表现很好的正相关,从产量水平看,以每公顷施氮300kg的子棉产量最高,比施氮225kg的增产1.66%,增产不显著。施氮量达375kg·hm-2时,子棉产量比300kg·hm-2的减产3.92%、比225kg·hm-2减产2.23%。随施氮量增加,氮肥利用率明显下降,而磷和钾的利用率提高。     

海岛棉棉铃发育过程中糖与纤维素含量变化

 以两个主栽海岛棉品种新海21提高系和新海28（YX-193和XH-28）为材料,在南疆膜下滴灌条件下于2006和2007年对海岛棉棉铃发育过程中糖与纤维素含量的变化进行了研究。结果表明,随铃龄的增长,铃壳、种子和纤维中糖含量变化呈单峰曲线,即自花后快速上升,21～28 d达到最大值,随后迅速下降,到吐絮期降至最低;纤维素于花后14 d左右开始大量合成,含量至吐絮期达最大值;纤维中可溶性固形物含量随着铃龄增加不断减小。棉铃不同部位的可溶性糖、还原糖含量及转移率表现为纤维＞种子＞铃壳。YX-193铃壳、种子两种糖的转移率较XH-28略高,说明它“装载”和“转运”能力强,有利于纤维发育。     

海岛棉NBS-LRR类抗病基因同源序列的克隆与定位

植物R基因产物存在非常类似的结构域，如NBS、L,RR、STK、LZ、TM、TIR等。依据保守序列设计引物寻找抗病基因类似物(Resistance Gene Analog，RGA)，从而定位或克隆抗病基因在理论上是可行的，这种方法称为R基因同源克隆法。RGA往往与已知抗病基因具有很高的相似性，均含有LRR、NBS或蛋白激酶中的保守基序，有的与已知抗病基因连锁，或是抗性基因家族中的成员，抑或与已知抗病基因无关，它们最有可能参与植物抗病反应过程中的信号识别、信息传导等途径，并且与植物抗病基因具有密切的关系，但RGA并非等同于植物R基因。将RGA作为分子标记整合到植物分子连锁图谱中，或将其作为探针筛选基因组文库，获得候选抗病基因则不失为一条克隆基因的捷径。利用已知R基因的保守序列设计引物进行PCR扩增，已经在植物中分离到了许多与已知R基因同源的DNA序列，并且有很多RGA作为标记定位在抗病位点附近，有点被证明与抗病性状共分离。小麦抗叶锈基因Lrl0的分离是利用该方法进行抗病基因克隆的首次报道。本研究依据N，L6，RPS2等NBS类抗病基因的NBS保守区设计简并性引物扩增棉花基因组DNA，在517bp左右获得特异性扩增条带。回收PCR产物，连接转化共得到800个克隆。经酶切筛选、嵌套引物鉴定获得252个候选RGA克隆。测序后获得11条RGA序列，这些序列的大小在500—527bp之间，其中3条序列中含有1或2个终止子。所有11个RGA序列都含有NBS保守区的Kinase海岛棉1a(GGVGKTT)、kinase-2(VLDD)、kinase-3a(GSRII)及跨膜区(GLPLA)等保守结构域，与已知抗病基因的保守结构具有较高的吻合程度。本研究所获得的RGA与大豆、棉花、腰豆等作物中已经克隆的NBS类RGA的核苷酸序列有很高的相似性。其中8条可通读的RGA序列推导出的氨基酸序列同已知抗病基因L6、RPMl、SRPS2、N表现出从25％——58％的相似性。本研究以海陆杂交F2群体作为定位群体，应用RFLP方法将获得的7条RGA序列定位在棉花基因组中。Gbrga2和Gbrga8定位于第11同源群的三个位点：连锁群1302的端点及连锁群A03距端点59．2cM处。在连锁群1302中与pAR286E4C标记定位在同一位点，与Unig22d03bE6D标记相距5．6cM在连锁群A03中与pARlllE3C标记共同定位在端点，同时定位在Unig26804E5D(22D)标记下游1．7cM处和Gate4DB08bE3D(14D)标记上游8．6cM处。Gbrga508和Gbrga535定位于第4同源群的两个位点，D染色体组的第20号染色体上距端点175．3eM处，与Unig27A04E5C标记和M16—118E1C标记分别相距2．7cM和3．8cM；Gbrga508和Gbrga535同时还定位于A染色体组第5号染色体上距端点142．9cM处，与G1025aE5C标记和Gate2CFllE3C标记相距2．6cM和1．2cM。Gbrga522，Gbrga568和Gbrga39定位于第4连锁群D染色体组的第20号染色体上距端点5．5cM处。与Unig24H03E6C标记和P13—6E3D标记分别相距1．0cM和2．0cM。海岛棉RGA的获得、在基因组的定位，对于棉花NBS类R基因的起源和进化，利用分子标记辅助育种以及棉花抗病基因的克隆，提供了重要的背景。     

不同开花期棉铃干物质积累规律研究

本文通过对１９８８、１９８９两年棉铃发育规律的研究得出：不同开花期的棉铃各组成部分子物质积累均呈“Ｓ”型曲线，可用Ｌｏｇｉｓｔｉｃ方程加以拟合，效果良好，相关系数都在０．９以上。棉子的干物质积累还可用直线方程模拟，效果更好，相关系数在０．９８以上。其中铃壳的干物质积累较快，最快时期在花后１０～１５ｄ，花后３０ｄ达最大值，但是大积累量、生长特征值随着开花期的向后推迟而逐渐增大；而棉子和棉纤维的干物质积累要延续到花后４５～５０ｄ才达到最大值，其增长速度最快的时期在花后２０～３０ｄ，它们的干物质最大积累量、生长特征值、旺盛生长期的长短是以中期开花的较高，前期和后期开花的较低。     

棉铃对位叶C/N的变化及其与棉铃干物质积累和分配的关系

以产量差异显著的14个棉花品种为材料, 研究棉铃对位叶C/N的变化特征及其与棉铃干物质积累与分配的关系。结果表明, 棉铃对位叶C/N随铃龄的变化可用y=at²+bt+c拟合[ y为C/N, t为铃龄(d), a、b、c为常数], 其主要特征值(a、b、c和C/N最大值)与单铃干物重(即单个棉铃的铃壳、棉籽和纤维3部分干重之和)和铃重(即棉籽和纤维两部分干重之和)存在极显著相关关系, 而与衣分和铃壳率无显著相关关系。以a、b、c和C/N最大值为变量可将14个棉花品种聚类为Ⅰ(美棉33B等6个品种)、Ⅱ(科棉1号等6个品种)和Ⅲ(中棉所35和中棉所38) 3个类群, 三者棉铃对位叶C/N及单铃干物重的变化特征差异显著, 其中类群Ⅲ铃龄10~17 d期间的棉铃对位叶C/N显著高于类群Ⅰ和类群Ⅱ, 铃龄24 d之后仍保持在2.5左右, 整个铃期内变幅最大, 平均值最高, 其单铃干物重快速增长期最长, 平均增长速率最小, 最终单铃干物重和铃重均最大, 但3个类群棉花棉铃干物质在棉铃各部分分配率的动态变化无明显差异, 最终衣分和皮棉产量与棉铃对位叶C/N变化特性无明显相关性。棉铃对位叶C/N变化的基因型差异显著, 棉铃对位叶C/N在铃龄10~17 d期间高、铃龄24 d之后仍维持在相对较高的水平, 有利于棉铃干物质的积累。     

陆海杂种高代回交自交系纤维细度性状相关性分析

 利用陆地棉34B与海岛棉Giza70杂交所得的稳定的高代回交自交系BC₂F_4:6 、BC₂F_4:7家系,开展了三个环境下纤维细度等品质性状的相关分析。结果表明：1)纺纱均匀指数与长度、整齐度、比强度呈极显著正相关,与伸长率呈极显著负相关。纤维长度和比强度间均存在极显著的正相关,与伸长率呈极显著负相关。2) HVI 900测定的麦克隆值与比强度和纺纱均匀指数呈极显著负相关;成熟度比率与麦克隆值呈显著或极显著正相关,与线密度呈极显著负相关,与其它性状间的相关性三个环境下都不一致;线密度与纺纱均匀指数呈极显著正相关,与长度、比强度均达到极显著或显著负相关,与整齐度不相关,与伸长率为负相关。相对而言,线密度与各性状的相关性要比HVI 900测定的麦克隆值和成熟度比率稳定,受环境影响小,有必要进一步加强对线密度的选择及深入研究。     

海岛棉子叶原生质体游离和再生愈伤的获得

对１０个海岛棉品种的子叶进行了原生质体的游离和培养。培养３～５天的无菌苗子叶经１２～１６小时的酶解，获得了一定数量的原生质体。不同的酶液浓度组成对原生质体的产量有较大的影响。纯化的原生质体在修改的Ｋ３培养基上进行培养，３～５天后再生细胞开始分裂，２个星期后形成小细胞团，ｌ个月后获得了小愈伤组织。     

滨海盐渍土抗虫棉养分吸收和干物质积累特点

以转Bt基因抗虫棉(Gossypium hirsutum L.)中早熟品种鲁棉研18和早熟品种鲁棉研19为材料,对黄河三角洲滨海盐渍土高、中、低产田抗虫棉的主要养分吸收、光合速率和干物质积累特点进行了研究。结果表明,中、低产田抗虫棉的主要养分吸收量显著低于高产田,而养分生理利用效率显著高于高产田。高、中、低产田抗虫棉的氮素生理利用效率分别为4.81、6.33和8.05 kg皮棉 kg^-1 N,磷素生理利用效率分别为28.57、40.06和50.48 kg皮棉 kg^-1 P,钾素生理利用效率分别为9.16、11.58和12.76 kg皮棉 kg^-1 K。养分吸收比例总体上N高于K,更明显高于P。中、低产田抗虫棉的净光合速率和生物产量明显低于高产田,皮棉产量也显著低于高产田,分别低12.44%和36.93%,但棉柴比显著高于高产田。表明滨海盐渍土中、低产田的盐分高而养分有效性和供应能力差,影响抗虫棉的养分吸收和光合作用,进而阻碍棉花生长发育和干物质积累。滨海盐渍土棉田经济施肥的原则是保证中、低产田的肥料供应,高产田重施P、K肥,低产田重施N、P肥。