转phyA基因棉花纯合株系筛选及其对土壤有机磷的利用能力

 为了获得转植酸酶基因（phyA）棉花高代纯合株系并验证其利用土壤中有机态磷的能力,对实验室获得的转phyA基因T₄代材料进行了PCR筛选,在水培条件下研究了纯合株系植株根际分泌的植酸酶活性,并在田间进行了植株磷含量和棉花产量性状分析。结果表明,在PCR筛选的4个株系中,有2个株系为纯合株系,其后代均为PCR阳性植株。在以植酸盐为唯一磷源条件下,高表达phyA的转基因株系的植酸酶活性较野生型增加了1.5倍,不同生育时期转基因株系植株叶片磷含量中L6株系增加最多,苗期、现蕾期、花铃期和吐絮期分别增加了4.5%,5.95%,5.45%和8.73%。     

花铃期缺水对棉花种子发育的影响

1987—1990年在盆栽条件下研究了花铃期土壤水分对棉花种子发育及活力的影响。试验结果表明,棉花花铃期缺水时,单铃的不孕子数增加,种子数减少,百粒种子重(子指)和种仁率降低。初花期缺水主要影响种子的形成,进入盛花期后缺水主要影响种子的干物质积累和饱满度。缺水条件下形成的棉子,种仁中蛋白质含量较高,脂肪含量较低。从     

棉花品种区域试验适宜试验点数量的抽样估计

 基于长江流域国家棉花区域试验的对照品种泗棉3号、湘杂棉2号、湘杂棉8号和鄂杂棉10号在2000－2011年期间84～270次试验中早熟性、农艺性状、产量性状和纤维品质性状表现,构建了对照品种抽样总体,采用随机抽样方法估计了在不同精确度水平下鉴别棉花品种主要性状表现所需要的试验点数量,旨在为长江流域棉区国家棉花区域试验的试验点数量设置提供理论依据,并为其它棉区乃至其它作物区域试验中适宜试验点数量的估计提供参考方法。研究结果表明：试验点数量的需求与目的性状选择及变异度密切相关,皮棉产量的表型标准差最高,在同等精确度水平下需要的试点数量也最多。目前,长江流域棉花区域试验设置18个试点,对皮棉产量的估计精确度为90%;增加16个试点,估计精确度将提高到93%;而随后再增加试点数量对提高估计精确度收效甚微。     

陆地棉抗黄萎病性状的遗传及分子标记研究

 以陆地棉抗黄萎病品系常96和感病品种军棉1号为研究材料,构建了一个含有138个F₂单株的作图群体。利用强致病力菌株VD8对P₁、P₂、F₁、F_2：3群体进行营养钵接种,估算各世代的相对病指。应用主基因 多基因混合遗传模型分析得出该组合的最适遗传模型为C-0模型,即加性-显性-上位性多基因模型。对1998对SSR引物和230对SRAP引物进行筛选,获得148个SSR和6个SRAP多态性标记位点,进一步利用MAPMAKER作图软件,构建了一张含122个标记位点的陆陆杂种遗传连锁图。利用复合区间作图法在第9染色体NAU462-JESPR114区间内,检测到1个抗黄萎病QTL,可解释的表型变异为13.8%。     

棉花早衰的分子机理研究进展

早衰是棉花生长发育的一种异常现象,是大量衰老相关基因差异表达的结果。早衰棉花光合作用、碳水化合物和其他生物大分子合成相关基因大多下调表达,而蛋白、核苷酸、脂类降解和氨基酸、糖类、嘌呤、嘧啶和离子转运体等养分循环利用相关基因大多上调表达;脱落酸(ABA)、乙烯、生长素、茉莉酸(JA)和赤霉素(GA)相关基因大多上调表达,而细胞分裂素合成基因IPT下调表达;NAC和WRKY等转录因子基因也大多上调表达。结合作者在该领域的研究,总结评述了光合作用及大分子降解、养分循环利用、激素和转录因子相关基因在早衰棉花中的表达模式及作用机理。     

矮秆陆地棉陆矮1号主茎顶芽几种激素含量研究

 在棉花株高建成的初蕾到盛花期,研究了陆地棉矮秆品系陆矮1号与高秆对照TM-1及其杂种F₁顶芽内源激素含量变化。结果表明：各时期陆矮1号顶芽中GA₃和IAA含量均低于TM-1和F₁,盛蕾期顶芽GA₃含量分别仅为TM-1和F₁的28.37%和31.04%,初花期IAA含量分别是TM-1和F₁的61.20%和52.76%;陆矮1号和F₁顶芽Z含量最高值出现在初蕾期,随后下降,较TM-1早15 d;陆矮1号顶芽ABA含量除初蕾期与其它品种无显著差异外,其余时期均最高,在盛蕾期、初花期和盛花期分别比TM-1高26.7%、32.4%、132.5%,比F₁高129.1%、87.5%、37.4%。     

新疆陆地棉转雪莲PEBP基因抗寒性研究

 在环境气温骤降情况下，研究了转雪莲XLPEBP基因陆地棉后代的抗寒性，结果表明,2份转基因陆地棉后代（T₂）材料，抗寒性显著高于对照材料，其中的功能基因有一定的表达作用。     

光合作用信号途径调控陆地棉矮化的机理研究

【目的】了解光合作用信号途径基因调控陆地棉矮化的机理。【方法】以现蕾期陆地棉矮化突变体LA-1及其近等基因系LH-1茎尖为材料,通过同位素标记相对和绝对定量(Isobaric tags for relative and absolute quantitation, i TRAQ)结合液相质谱串联(LC-MS/MS)的定量蛋白质组学技术及定量反转录-聚合酶链式反应(Quantitative reverse-polymerase chain reaction, qRT-PCR)技术,分析两种材料中蛋白水平及m RNA水平基因表达情况,并通过生理生化方法检测两种材料光合能力差异。【结果】光合作用信号途径差异表达蛋白PsbO、PsaE、PsaH、PetF-1、PetF-2在LA-1中表达量下调,PetC和delta表达量上调。m RNA水平,除delta基因在两种材料中表达量无显著差别外,其它基因与蛋白水平具有同样的表达趋势。现蕾后,LA-1的净光合速率(P_n)、气孔导度(Cond)显著小于LH-1,蒸腾速率(Tr)极显著小于LH-1,而胞间CO2浓度(Ci)无显著差异。与LH-1相比,LA-1的实际光化学效率(Y_Ⅱ)、光系统Ⅱ(PS Ⅱ)的潜在活性(F_v/F_0)显著减少,叶绿素荧光非光化学猝灭(NPQ)显著增大。【结论】陆地棉矮化突变体LA-1的矮化与光合作用信号途径存在相关性,为进一步研究LA-1矮化的分子机理及棉花的矮化育种提供基础。     

拮抗细菌C-02防治棉花黄萎病的机理研究

 从抗生、竞争和诱导系统抗性三个方面对拮抗细菌C-02防治棉花黄萎病的机理展开了研究,结果表明,C-02分泌的抗菌蛋白能溶解病原菌VD-11的细胞壁,抑制其致萎毒素的分泌。与病原菌VD-11相比,C-02利用碳源有明显优势,在棉花根际土壤中具有显著的营养竞争优势和很好的定殖能力。C-02处理棉苗后,棉叶中植株防御性酶系PAL、POD和PPO的活性提高幅度大,维持时间长。C-02防治棉花黄萎病的机理是抗生、溶菌、竞争和诱导棉苗系统抗性的综合表现。     

陆地棉极短纤维突变体基因Li_2的遗传与定位

Li2突变体是在纤维伸长发育阶段纤维极端缩短类型的突变体,其控制极短纤维表型的基因被命名为Li2。本文以(Li2×海7124)F2及(Li2×sub18)F2作为标记群体,结合本实验室最新的海陆种间分子遗传图谱上染色体18的标记信息,对陆地棉纤维突变体Li2的极短纤维性状进行基因定位。在(Li2×海7124)F2分离群体中,纤维性状分离比符合孟德尔3∶1的分离,证明Li2突变体的极短纤维性状是由一对完全显性单基因控制。而在(Li2×sub18)F2分离群体中,纤维性状分离比出现异常,不符合3∶1的分离比,这可能与Li2突变体的温敏特性有关。利用JoinMap 3.0连锁分析软件,使用含623个单株的(Li2×海7124)F2群体将Li2基因定位在18染色体的端部,与最近标记Z08的遗传距离为6.051 cM;使用含651个单株的(Li2×sub18)F2群体将Li2基因也定位在了18染色体的端部,与最近标记Z08的遗传距离为9.266 cM。研究结果为进一步精细定位与图位克隆该基因提供了基础。     

Regulatory Mechanism of the Photosynthetic Pathway in Dwarfed Upland Cotton (Gossypium hirsutum L.)

[Objective] Here, we examined the mechanism of the photosynthetic pathway in dwarfed upland cotton (Gossypium hirsutum L.). [Methods] The upland cotton dwarf line LA-1 and the near-isogenic line LH-1 were used as research materials. We screened for dwarf-related differentially expressed genes at protein and mRNA levels by applying the isobaric tags for relative and absolute quantitation method in combination with LC-MS/MS quantitative proteomic technology and quantitative reverse-polymerase chain reaction. The difference in the photosynthetic abilities between the two materials were detected using physiological and biochemical methods. [Results] An analysis on the differential expression of proteins encoded by photosynthetic system elements revealed that PsbO, PsaE, PsaH, PetF-1 and PetF-2 were down-regulated, while PetC and delta were up-regulated in LA-1. The expression trends of the mRNA levels were the same as at the protein levels, except for those of the delta gene. The net photosynthetic rate, stomatal conductance and transpiration rate in LA-1 were lower than those LH-1, but the intercellular CO₂ concentration was not significantly different after budding. This indicated that the non-stomatal factor led to a decreased net photosynthetic rate in LA-1. Chlorophyll fluorescence detection revealed that the actual photosynthetic efficiency and potential photochemical activity of photosystem II in LA-1 were significantly decreased, while non-photochemical quenching was significantly increased. [Conclusion] The dwarfism of LA-1 is related to the photosynthetic pathway, and the results lay a foundation for exploring key dwarf-related genes and the molecular basis for dwarfism in upland cotton.     

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。     

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。     

陆地棉种子性状直接效应和母体效应的遗传分析

采用二倍体种子遗传模型及其分析方法，分析了陆地棉５个品种及其配制的Ｆ１、Ｆ２和正反回交一代（ＢＣ１、ＢＣ２、ＲＢＣ１和ＲＢＣ２）世代籽指、种仁率、容重和油分４个种子性状的直接效应、母体效应和细胞质效应。分析结果表明，４个棉子性状的遗传均以母体效应为主，种子直接遗传效应作用较小。各性状的直接效应与母体效应的协方差不显著。通过母体植株的遗传表现对这些性状选择更为有效。可以根据籽指小和容量大等性状母体植     

棉花群体冠层PAR与农艺性状及产量的关联性研究

本文研究了陆地棉品种徐州553三种密度群体冠层PAR的分布规律、PAR与农艺性状及产量的关联性。结果表明:(1)棉田冠层PAR随密度增加而递减;冠层PAR值的高低随生育期变化的顺序是初花期>盛花期>吐絮期>盛铃期。(2)棉田封行后,冠层PAR的垂直分布符合Y=axe~(bx)曲线变化规律。(3)PAR对结果系数、NAR、果枝与主茎夹角、单株果枝数、单铃重和成铃率的直接效应为较大正值,对主茎节距、第一果枝高度、总果节数为较大负值。(4)PAR与皮棉产量(Y)的关系可由Y=a十bx+cx~2拟合,且曲线拟合的理论值与实际值差异小于1％。这些结果丰富了棉花光能利用的理论研究,也为合理密植、改善棉田光能分布以增加产量提供了理论依据。     

陆地棉不同铃期和不同铃位单铃重杂种优势遗传研究

采用基因型与环境互作的加性－显性遗传模型分析了陆地棉（ＧｏｓｙｐｉｕｍｈｉｒｓｕｔｕｍＬ．）１２个亲本及其１７个Ｆ１组合两年不同花铃期及不同铃位单铃子棉重的杂种优势。结果表明,８月１３日前各花铃期单铃重的平均优势在５．９％～１０．６％之间,其中８月７日单铃重平均优势达极显著水平,８月１３日后各花铃期单铃重正向优势很小,８月３１日甚至出现一定的负向优势。各果枝的第１果节位及下部果枝的各铃位单铃重平均优势不显著,其余各铃位单铃重平均优势均达显著水平。     

陆地棉纤维品质性状主基因与多基因混合遗传分析

采用2个纤维品质表现高强的材料和黄河流域棉区的2个主栽抗虫品种配成2个组合,利用主基因与多基因混合遗传模型分析方法,对主要纤维品质性状进行5个世代联合分析。结果表明多数品质性状是由一个主基因和多基因控制。主基因遗传效应中,F2分离群体中,比强度的遗传效应最大,为14.36%和8.40%,其次是绒长性状,为9.51%和2.59%。F2:3中的主基因效应与F2接近。主基因显性效应很小,除纤维长度在一个组合中总显性效应(主基因显性效应 多基因显性效应)为较大正值外,其余三个性状在两个组合中均表现负值或接近于0,杂合状态下多数纤维品质性状表型值偏向中亲值或低亲值,分子标记研究也证明了这一点,所以棉花纤维品质性状单纯依靠表型选择效率低,需要依靠分子标记辅助育种对主栽品种进行品质改良。     

陆地棉功能叶不同生育时期酶活性及脂质过氧化作用的研究

对不同熟性棉花品种功能叶几种酶活性及脂质过氧化水平（以丙二醛含量表示）的研究结果表明，超氧物歧化酶（ＳＯＤ）活性在吐絮前呈波动上升，吐絮盛期争剧下降；丙二醛（ＭＤＡ）含量吐絮前缓慢上升，吐絮后明显增加；过氧化氢酶（ＣＡＴ）活性在结铃以前随叶片发育而上升，结铃后急剧下降；过氧化物酶（ＰＯＤ）活性始终呈上升趋势。进一步对ＰＯＤ同工酶进行电泳发现，其酶谱构成随生育进程而变化，早熟品种在开花期酶带条数最多