棉花叶片衰老生理研究进展

随着转基因棉花的大面积推广,棉花早衰发生加重,已经成为制约棉花发展的重要因素,有关早衰的研究成为学者关注的焦点。综述了近年来国内外有关棉花叶片衰老生理的研究结果,主要包括衰老过程中各种生理生化指标的变化特征,以及防止棉花叶片衰老的各种调控措施。文中概述了一些常用的棉花叶片衰老生理生化指标,如叶绿素、蛋白质、丙二醛(MDA)、活性氧清除系统(SOD、POD、CAT)、激素(生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸、乙烯、多胺)等。大量研究表明在棉花叶片衰老过程中叶绿素、蛋白质含量急剧下降,而MDA含量快速上升,活性氧清除系统酶活性产生相应的变化,各内源激素的含量也具有各自变化特点。针对棉花早衰的生理过程,通过采用植物生长调节剂,氮、钾、钙3种肥料,以及水分、光照、温度、气体等环境因子的调节措施来预防叶片早衰以及对出现叶片早衰后的稳产措施。最后对棉花叶片早衰的研究方向进行了展望。     

棉花叶片双向电泳体系的研究

 以棉花叶片为材料,比较分析了不同叶位棉花叶片总蛋白提取方法、线性固相pH梯度(Immobilized pH gradient,IPG)胶条pH值、上样量、水化上样缓冲液中还原剂和两性电解质等对电泳结果的影响。结果表明,三氯乙酸-丙酮沉淀法结合甲醇等有机溶剂洗涤纯化样品能获得纯度较高的棉花叶片蛋白样品。24 cm pH 5～8的线性IPG胶条,300 μg上样量,水化上样缓冲液中用还原剂TBP(三丁基膦)代替DTT(二硫苏糖醇),两性电解质pH 3～10和pH 5～8按1∶1（V/V）的比例混合使用,并结合适宜的双向电泳参数,可获得背景清晰、重复性较好、蛋白点数目多且分辨率高的双向电泳图谱。从而建立了一套适合于棉花叶片蛋白组学分析的双向电泳技术体系。     

棉花叶片营养价值差异与抗螨性

本文评价了棉花叶内营养物质和次生物质如：全氮，可溶氮，棉酚和单宁含量与抗螨性的关系。棉叶螨在苗期叶片上比在花铃期叶片上有更高的增殖力，这与花铃期叶片内含有更高的增殖力，这与花铃期叶片内含有更高的单宁含量和更低的氮素含量有关。抗螨品系川９８－１９在苗期有很强的生长势和低的可溶氮含量。在中棉所１２苗期叶片匀浆液稀释８倍的人工膜系统内加０．５％单宁对叶螨有强烈的排拒性。     

棉花叶片水分利用效率及其影响因素的研究

在北疆棉区田间自然条件下对棉叶水分利用效率（ＷＵＥ）及其影响因素的研究表明，（１）棉叶ＷＵＥ日变化呈多峰型，最低谷出现在午后光合午休及蒸腾作用最旺盛的１５－１７时。（２）棉花生育后期，叶片ＷＵＥ随主茎叶片自上而下降低，但上部叶片变幅较小，同时随生育时期推延、叶片衰老而降低。（３）高产棉田ＷＵＥ比普通棉田高。（４）由于基因型间叶片ＷＵＥ存在显著的差异以及ＷＵＥ与光合速率的关系比与蒸腾速率更密切，因此，通过育种途径或栽培措施增加棉叶光合速率是提高ＷＵＥ的关键。     

基于红外热成像的棉花叶片温度分布量化方法研究

【目的】叶片温度反映作物生长的生理过程和能量交换,是作物生长监测的重要指标。本研究旨在提出一种量化棉花叶片温度空间分布的方法。【方法】以水培条件下缺钾和正常棉花叶片的红外图片为研究对象,基于Stata和Surfer软件去除棉花红外图片中无关背景强化目标叶片的温度信息;应用地统计学空间网格法实现对叶片温度分布的数量化;最后统一红外图像的温度标尺实现不同处理间叶片不同区域的温度比较。【结果】经过处理后的图像能体现不同处理间的叶片温度差异。缺钾叶片平均温度、叶脉温度和叶脉外叶片温度分别高于正常叶片0.52℃、0.59℃和0.47℃。此外,缺钾处理叶片内部温度的变幅(0.76℃)及变异系数(0.38%)均高于正常叶片(0.54℃,0.27%),且以叶脉温度升高最多(0.53℃)。叶片内部温度的概率分布分析表明,缺钾叶片温度分布的四分位差高于正常叶片0.07℃,说明正常叶片温度分布相对集中。【结论】这一方法的提出有助于进一步准确监测棉花长势,为指导棉花精准管理奠定基础。     

DPC对棉花叶片发育及活性氧代谢的影响

以中棉所１８为材料，研究了大田条件下ＤＰＣ（缩节安）系统化控对棉叶发育和活性氧代谢的影响，结果表明，ＤＰＣ提高了叶片中叶绿素、可溶性蛋白的含量，降低和减轻了膜脂过氧化产物丙二醛（ＭＤＡ）的积累，提高了超氧物歧化酶（ＳＯＤ）活性，降低了过氧化氢酶（ＣＡＴ）、过氧化物酶（ＰＯＤ）活性，改善了活性氧代谢。ＤＰＣ具有显著延缓叶片衰老的效应，可能与改变了内源激素系统、改善了活性氧代谢有关。     

液膜对棉花叶片蒸腾特性及水分利用效率的影响

研究了液膜不同浓度对棉花叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶绿素荧光诱导动力学参数及水分利用效率的影响。结果表明，液膜不同浓度均能降低棉花叶片的蒸腾速率和气孔导度；较高浓度液膜增大叶片qN值，降低叶片净光合速率；适宜浓度液膜(40～50倍)显著提高叶片水分利用效率，对净光合速率无明显影响。     

棉花叶片早衰的诊断及遗传效应分析

比较了利用活体叶片快速、无损害诊断棉花叶片早衰的SPAD差值法和绿色叶面积分级诊断方法,并分析了棉花叶片早衰的数量遗传行为。选用不同叶形和早衰类型的9个棉花品种(系),比较开花当天倒4叶及以后每5 d一次的SPAD值表明, 早衰棉花品种在开花35 d后SPAD值明显降低,因此,将开花后35 d和开花当天倒4叶的SPAD的差值作为诊断棉花叶片早衰的指标。构建持绿亲本33B和早衰亲本CJ463的6个世代(P₁、F₁、P₂、F₂、BC₁和BC₂),用联合尺度检验法对其叶片早衰的数据进行世代均值分析,结果表明棉花叶片早衰主要受加性遗传效应控制,至少是一对加性效应的主基因控制陆地棉叶片早衰遗传,且遗传力较高,说明对持绿材料的早代选择是有效的。总之,用SPAD差值和绿色叶面积分级两种诊断叶片早衰的方法来分析叶片早衰遗传及其与叶面积关系的结果基本一致。     

棉花叶片蛋白质组双向电泳技术的优化

 以棉花叶片为材料,针对试材中含有大量色素、酚、醌等干扰物质的问题,从蛋白提取方法、裂解液成分、上样量等方面对棉花叶片蛋白质组双向电泳技术进行优化。结果表明：采用改良的TCA/丙酮法提取棉花叶片总蛋白,含有7 mol·L^-1尿素、2 mol·L^-1硫脲、4% CHAPS、80 mmol·L^-1 DTT、1 mmol·L^-1 PMSF、0.3%载体两性电解质的裂解缓冲液,上样量为600 μg,采用pH 4～7、24 cm的IPG胶条进行双向电泳时,2-DE图谱的蛋白点分布均匀、清晰且重复性好。本体系为开展棉花蛋白质组学研究奠定了技术基础。     

棉花叶片突变体的研究进展

为了解并且应用目前的棉花叶片突变体种质资源,本研究综述了6种类型的突变体的起源、遗传研究、基因定位、对农艺与经济性状的影响,以及突变性状可能带来的抗虫性。这6种叶片突变体包括：（1）叶形突变体：鸡脚叶、杯状叶、皱缩叶、波状叶与圆叶;（2）叶色突变体：花叶、红叶、亚红叶与芽黄; （3）自然落叶突变体;（4）叶片蜜腺突变体：无蜜腺;（5）叶片腺体突变体：无腺体;（6）叶片茸毛突变体：毛叶与光叶。得出这些叶片突变性状都是由质量性状控制的,对开展基因组研究是很好的材料,同时可以用作指示性状,另外鸡脚叶、叶片无蜜腺、毛叶和光叶都有形态抗虫性。由于突变性状具有两面性,因此建议育种中如果利用这些性状,要平衡好突变性状的优缺点。     

不同种植模式下棉花品种蒸腾速率和根系分布研究

本文重点研究了不同种植模式下不同棉花品种的蒸腾速率、根系生长特性和空间分布规律.结果表明,棉花品种本身对蒸腾速率具有比较大的影响,同时,同一株棉花的叶序叶直接影响到其蒸腾速率.棉花的根系具有比较明显的空间分布,在苗期,棉花大部分根系分布在0～40cm土层,大部分侧根的分布范围在0～20cm.同时,棉花根系特性还受到种植模式的影响,地膜覆盖能够促进棉花根系的生长,除此以外,根系生长特性还与棉花品种有关.在几个供试的棉花品种中,中棉所35的根系生长速度最快.     

棉花叶系质量划分及叶层配置的研究

对棉花品种泗棉3号等采用大田群体与实验室盆栽试验相结合的方法,应用14C同位素标记、剪叶试验及其生理测定等手段,研究在最大LAI相近条件下,叶片的组成、功能和大小分布对成铃和产量的影响。结果表明,棉花叶片的光合产物的运输分配流向及对棉花成铃和产量的作用是不同的,按其对棉铃形成和发育贡献的大小可划分为有效叶、无效叶、高效叶及低效叶,并且明确了在开花结铃期提高有效叶面积率、高效叶面积率,并塑造较小的叶片,均匀的叶层分布的叶层配置可提高群体光合效能,从而确保光合产物向产量器官的输送,提高成铃率,增加总铃数和产量的叶系质量特征。     

红叶棉花的产量杂种优势研究初探

利用综合性状表现较好的3个红叶材料作父本,与15个绿叶转基因棉花新品种(系)组配19个红叶杂交组合,研究了具有红叶标记性状棉花的产量杂种优势表现,结果表明:19个红叶杂交组合子棉产量具有明显的杂种优势,皮棉产量的具有正向中亲优势、正向超亲优势和负向竞争优势,衣分和单铃重具有正向的中亲优势,单株铃数表现正向中亲、超亲和竞争优势,筛选出产量竞争优势在5%以上、综合性状较好的优势组合4个。     

基于高光谱的棉花叶片磷含量估测模型

研究不同施磷条件下棉花叶片叶绿素含量的变化规律,旨在建立基于高光谱的叶片磷含量估测模型,实现棉花叶片磷含量快速监测。在盆栽试验条件下,设置不同的磷肥量,测定棉花功能叶叶绿素含量与磷含量,并利用植被指数和叶绿素含量的相关性构建磷含量的光谱变量,从而实现利用高光谱对棉花叶片磷含量的定量监测。结果表明：(1)棉花播种后100天左右,叶片磷含量与叶绿素呈现显著关系(决定系数R²=0.96)。(2)利用多个植被指数(X)和叶绿素含量(I)的相关性构建倒一叶、倒二叶、倒三叶、倒四叶的磷含量光谱变量,其中各叶片相关性最优的模型：倒一叶(L₁)为I₁=2.6131X_RENDVI-0.4275,X_RENDV为红边归一化植被指数,R²=0.71,RMSE=0.2;倒二叶(L₂)为I₅=0.0142X_TVI+0.3274,X_TVI为三角植被指数,R²=0.76,RMSE...     

几个短季棉品种叶片衰老特征的研究

本文研究了大田栽培条件下几个短季棉品种第十叶片附体状态和离体状态下衰老的基本特征。结果表明，附体状态下叶绿素和蛋白质、超氧物歧化酶（ＳＯＤ）、过氧化物酶（ＰＯＤ）和过氧化氢酶（ＣＡＴ）与离体状态下表现出相似的变化趋势。其中中棉所１０号衰老最为迅速，中棉所１６等则较迟缓些。ＳＯＤ、ＰＯＤ在叶片衰老后期活性并不下降，ＣＡＴ则在低水平上摆动。而ＭＤＡ在叶片离体状态下含量上升，其中中棉所１０号上升最为明显，中２６８则维持较低水平。     

不同类型陆地棉品种对棉大卷叶螟的抗性研究

 2006年对长江流域国家棉花区域试验的31个棉花品种（系）的棉大卷叶螟发生为害情况进行了调查,另外还研究了叶片茸毛密度性状与棉大卷螟发生为害的关系。结果表明,品种（系）间对棉大卷叶螟的抗性有极显著的差异,棉花对棉铃虫的抗性与对棉大卷叶螟的抗性有极显著的正相关;与转基因抗虫棉相比,不抗虫的常规棉百株卷叶螟数、百株卷叶数、卷叶株率分别是转基因抗虫棉的11.1,7.2和4.6倍;品种（系）间叶片茸毛密度差异明显,对棉大卷叶螟来说,光叶与叶片密生茸毛都是一种形态抗性。     

Effects of Verticillum Wilt on Leaf Microstructure,Photosynthesis of Cotton

[Objective] The purpose of this study was to determine the change of microstructure and photosynthetic characteristics in cotton leaves under different disease index levels (b0～b4)．[Method] Through investigation and sampling in cotton fields, five treatments were designed based on disease index levels of cotton leaf, and the leaf photosynthesis was tested by WFS-3000 and microstructure was observed with Microscope ECLIPSE Ni-E. [Result] With the increase in disease index levels, cotton leaf gradually lost green color, serious necrosis area occurred, with the leaf withered up till dried to death. The stomata of disease leaf incurred abnormally, increasing intercellular space in mesophyll tissue. Total thickness, upper and lower epidermis thickness, palisade tissue thickness and spongy tissue thickness all decreased significantly among all treatments; the trend showed as followed: total thickness was b0>b1>b2>b3>b4, upper epidermis thickness was b0>b1>b2>b3, lower epidermis thickness, palisade and spongy tissue thickness were consistent as b0>b1>b2. As a whole leaf of total thickness, upper, lower epidermis thickness, palisade and spongy tissue thickness were very significantly negatively correlated with leaf disease index levels, The correlation coefficient reached -0.6. The net photosynthesis rate, transpiration rate, stomata conductance gradually decreased and reached significant different with b0, leaf temperature increased, internal CO₂ first went up then down but no significant difference with b0. [Conclusion] The results indicated that Verticillum wilt damaged leaf microstructure and impaired photosynthesis of cotton leaf.