Presence of silicon in developing cotton fibers

Silicon is a necessary element in the development of sane plants. Its presence is known to affect the elongation of jute (Corhorus capsularis) fibers. The concentration of silicon in developing cotton fiber (Gossypium hirsutum L. and Gossypium barbadense L. ) is high during the elongation phase of fiber development and decreases as the fiber matures. Thus, silicon concentration may have an effect on the development of the cotton fiber.     

温度对成熟棉纤维超分子结构的影响

通过不同时期开花棉铃对成熟棉纤维超分子结构影响的研究，揭示了晚开花棉铃棉纤维强力低的原因：棉铃发育中后期日最低温度较棉铃正常发育所需的最低温度低，受到低温影响的棉纤维结晶度下降。结果还表明：通过栽培措施促进棉铃发育成熟，进而提高纤维强力，并提出了分子生物学的解决途径。     

我国主产棉区棉花纤维品质性状的区域分布特征

我国主产棉区及其亚区的棉纤维品质区域特征明显,适时评价各棉区的纤维品质发展现状有助于稳定优势棉花产区和促进特色棉花产区的发展。本研究采用GGE双标图分析了2011—2015年全国棉花品种区域试验中各亚区环境与纤维品质性状的互作模式,分析比较了各主产棉区和亚区的纤维品质特征。结果表明:1)在主产棉区尺度上,长江流域棉区纤维长度和比强度最好,并且都达到了国家棉花品种审定的Ⅱ级标准,而马克隆值和纺纱均匀性指数居中;黄河流域棉区的纤维长度和比强度较好,但马克隆值偏高;西北内陆棉区的马克隆值和纺纱均匀性指数表现最好,纤维长度和马克隆值达到了国家棉花品种审定的Ⅱ级标准,但比强度在三大棉区中表现最差。2)在棉花亚区尺度上,纤维长度表现以长江下游和长江上游亚区为最好,黄土高原亚区稍差,其余亚区表现较好;比强度表现以长江下游、长江中游、淮北平原、南襄盆地和黄土高原最好,而南疆棉区、长江上游和北疆棉区比强度稍差;马克隆值以北疆棉区、南疆棉区和长江上游表现最好,而黄土高原、淮北平原、长江中游和华北平原的马克隆值偏高。3)在纤维品质的综合表现上,北疆棉区、长江下游、长江上游和南疆棉区的纤维品质综合表现最好,淮北平原、长江中游和南襄盆地次之,华北平原和黄土高原稍差。本研究展示了GGE双标图的"环境?性状"功能图在纤维品质区域特征评价方面的应用效果,可为我国棉花优势产区发展和棉纺企业合理用棉提供理论依据,也对全国棉花纤维品质生态区划分具有指导意义。     

Influence of shade on mineral nutrient status of field‐grown cotton

Photosynthetic irradiance has variable effects on cotton (Gossypium hirsutum L.) growth, development, lint yield and fiber quality. However, little is known about the effect of shade on the mineral nutrient status of cotton plants. A two‐year study was conducted to determine the effects of shade (63% light reduction) at different growth stages on mineral nutrient concentrations in plant components of field‐grown cotton. Averaged over the three growth stages of first flower, peak flower, and boll development, an 8‐day period of shade increased petiole NO₃‐N, phosphorus (P), potassium (K), and sulfur (S) concentrations by 145, 17, 20, and 18%, respectively. Total nitrogen (N), P, K, S, calcium (Ca), and magnesium (Mg) concentrations in the leaf blades of the sampled petioles increased 19, 29, 22, 22, 13, and 16%, respectively, compared with those of unshaded control plants. However, bracts and floral buds of 20‐day‐old squares of shaded cotton plants showed a slight decrease (6%) in total N concentration, and increases in the other mineral nutrient concentrations. The increased mineral nutrients of shaded plants were closely associated with decreased carbohydrate accumulation. Shade during plant reproductive growth significantly affected nutrient status and TNC/N ratio of cotton. This study indicated that light intensity at the time of sampling can cause non‐representative nutrient analysis and erroneous diagnostic recommendations. Therefore, the time of day and light conditions must be considered when sampling cotton petioles and other tissues for nutrient diagnoses.     

氮素对花铃期干旱再复水后棉花纤维比强度形成的影响

2005—2006在南京农业大学卫岗试验站进行盆栽试验,设置正常灌水和棉花花铃期土壤短期干旱处理,每个处理再设置3个氮素水平（N 0、240、480 kg/hm2）,研究氮素对花铃期短期干旱再复水后棉花纤维比强度形成的影响。结果表明,干旱处理结束时,干旱处理棉花的纤维可溶性蛋白含量较正常灌水处理显著降低,而内源保护酶,即:超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性升高,丙二醛（MDA）含量增加;纤维加厚发育相关酶,即:蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶、β-1,3-葡聚糖酶和IAA氧化酶的活性均显著降低。在复水后第10d,干旱处理棉花的纤维内源保护酶活性迅速恢复到正常灌水处理水平,MDA含量降低,但纤维发育相关酶的活性仍低于相应正常灌水处理,纤维比强度亦显著低于正常灌水处理。在棉花的纤维加厚发育期土壤短期干旱再复水条件下,以N 240 kg/hm2最有利于形成高强纤维。干旱期间该处理棉花的纤维内源保护酶活性高,细胞膜脂过氧化程度最低,其纤维加厚发育相关酶活性均最高;复水后该处理的纤维内源保护酶活性迅速恢复,MDA含量最低,棉花的纤维加厚发育相关酶活性仍处于最高值,有利于纤维素的合成与累积,最终纤维比强度亦最大。施氮不足（N 0 kg/hm2）或过量施氮（N 480 kg/hm2）均表现出相反的趋势。     

外施吲哚乙酸对棉铃蔗糖代谢及产量性状的影响

为探究外施吲哚乙酸(IAA)对棉铃蔗糖代谢及棉铃产量性状的调控机制,以陆地棉(Gossypium hirsutum L.)品系A201为材料,用0.1 mg·L^-1 IAA溶液连续处理开花前1 d至开花后2 d的棉铃,以去离子水处理为对照,研究IAA处理对棉铃胚珠外表皮纤维细胞突起、蔗糖代谢及棉铃产量性状的影响。结果表明,IAA处理能够显著提高棉铃单铃重,促进棉铃开花当日纤维细胞启动的密度。与对照相比,IAA处理可增强开花后30 d种胚磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性,导致蔗糖浓度升高,为种胚大分子物质合成提供更多的底物;并提高了开花后30~40 d种胚和开花后20~30 d种皮蔗糖合成酶(SS)的活性,增加了种胚和种皮的淀粉浓度,促进了棉花种子库物质合成。另外,IAA处理棉铃可以促进棉铃种胚和种皮蔗糖代谢关键酶的活性,提高其碳水化合物特别是淀粉的浓度,有利于棉铃种子的发育,这可能是导致单铃重提高的重要原因。本研究结果对于利用IAA提高棉花产量具有指导意义。     

基于GGE分析的西北内陆棉区纤维品质生态区划分

本文选用2005—2014年我国棉花区域试验西北内陆早熟棉区7个和早中熟棉区10个试验点作为试验环境进行纤维品质区域分布分析。运用GGE模型划出双标图,研究西北内陆棉区的试验环境与参试品种纤维品质性状互作模式,对参试品种性状选择适宜的生态区进行探讨与划分,并基于GGE双标图对纤维物理性能指标相关性进行研究,为西北内陆棉区棉花品种区域化种植和理想试验环境选择提供依据。结果表明:(1)棉花各纤维品质性状相互之间存在着一定的相关关系,纺纱均匀性指数与长度、比强度和整齐度指数表现极显著或显著正相关。(2)西北内陆棉区早熟组纤维品质性状可划分为3个生态区:优质棉纤维生态区(精河)、普通优质纤维生态区(兵团第六师昌吉、乌苏)、普通纤维生态区(兵团第七师125团、兵团第八师121团、石河子以及敦煌)。(3)西北内陆棉区早中熟组品质性状由优质到普通亦可划分为3个生态区:优质纤维生态区(莎车、轮台、巴州、库车、疏附、兵团第一师阿拉尔13团以及新疆塔河10团)、普通优质纤维生态区(麦盖提和兵团第三师喀什)、普通纤维生态区(阿克苏)。因此西北内陆早熟棉区应在注重品种早熟性选育的基础上,注重优质纤维综合品质性状的培育,提高纤维的长度和比强度。南疆的早中熟棉区,注重推选适合机采棉的长度和比强度的棉花品种外,应精准掌握合理的棉花采摘期,提高纤维成熟度,但要注重降低马克隆值,划分优化种植区域为棉纺企业合理用棉提供多层次的原棉材料。     

气候因素对棉铃主要经济性状影响的初步研究

利用相关和通径分析方法研究了不同播期棉株同部位棉铃的有关性状对铃重和衣分率直接贡献的大小。分析了棉铃各性状与主要气候因素的关系,得出了铃期温度是影响棉铃发育的最重要气候因素,并进一步对铃期平均昼温、夜温、最高温度、最低温度及铃发育前期和后期的日均温对铃重、衣分率、籽指和衣指直接影响的大小程度进行了讨论。     

棉花DELLA蛋白基因GhGAI3和GhGAI4启动子的克隆及序列分析

棉纤维是纺织行业的重要原材料。赤霉素能够促进棉纤维的生长发育,而DELLA蛋白又是赤霉素信号转导通路中的关键调控因子,因此研究棉花DELLA蛋白基因表达的调控模式,对阐明棉纤维生长发育的分子生物学机理具有重要意义。本研究根据两个棉花DELLA蛋白基因GhGAI3和GhGAI4序列设计特异引物,以陆地棉新陆早13号的基因组DNA为模板,用基因组步移法克隆了棉花DELLA蛋白基因GhGAI3和GhGAI4的启动子。对两个启动子进行序列分析表明,这两个启动子均具有真核生物典型的核心启动子区,同时也都具有一个或多个光响应元件和赤霉素响应元件,说明这两个基因可能受到光信号和赤霉素信号的调控,这与其它植物中DELLA蛋白的表达模式是一致的。此外,这两个启动子还具有各种转录调控相关的顺式作用元件,比如其它激素类的响应元件和逆境胁迫响应元件,说明棉花中DELLA蛋白基因可能在响应其它激素信号以及逆境胁迫中也起到一定的作用。     

不同量化RT-PCR的方法在棉花纤维GhCAD基因表达中的研究

以陆地棉（Gossypium hirsutum L.）高代品系CJ01在开花后5、10、15、20、25d（DPA）共5个不同发育时期的棉花纤维为材料,分别利用常规半定量RT-PCR法、QuantumRNA™18S内标相对定量法以及实时荧光定量 RT-PCR法,对棉花肉桂醇脱氢酶（GhCAD）基因在棉花纤维不同发育时期中的表达进行相对定量分析,并测定了内标表达的稳定性。结果表明3种方法获得相似的结果,GhCAD基因在5～15DPA时表达量较低,20、25 DPA时表达量升高。3种方法虽各有利弊,但均为研究基因量化表达的有力工具。     

籽棉压缩与应力松弛力学特性及模型构建

为深入研究籽棉压缩及应力松弛过程的力学特性并构建其本构模型,该研究以籽棉为研究对象开展试验,分别利用改进西原模型和五元件广义Maxwell模型对压缩和应力松弛的应力应变曲线进行描述。通过定义的本构模型对不同含水率及喂入量的籽棉力学特性试验数据结果进行参数辨识,得到相关模型参数,并探究不同因素对压缩及松弛过程应力的影响规律。研究结果表明:曲线拟合法求解籽棉压缩及应力松弛过程本构模型参数的决定系数均大于0.9,改进西原模型、五元件广义Maxwell模型可以较好地描述籽棉压缩力学特性和应力松弛特性。对籽棉压缩及应力松弛力学特性解析显示,模型参数表现出明显的应力规律:通过Duncan均值比较结果可知:籽棉压缩本构模型参数中不同含水率组间弹性模量差异均显著(P0.05),不同喂入量组间串联虎克体弹性模量差异显著(P0.05),压缩应力值与含水率、喂入量呈正相关关系;籽棉应力松弛模型参数中不同含水率及喂入量组间弹性模量及粘性模量差异均显著(P0.05),弹性模量、粘性模量与含水率及喂入量均呈正相关关系。籽棉压缩与应力松弛力学特性的研究可为籽棉压缩过程机理研究、模拟仿真提供理论依据,缩短机具研发过程。     

Dynamics of mineral nutrient element concentrations in developing cotton leaves,bracts, and floral buds in relation to position in the canopy

Plant mineral nutrient element status is an important factor influencing cotton (Gossypium hirsutum L.) growth, development, metabolism, and yield. A field study was conducted to determine changes in mineral nutrient element concentrations in leaves, bracts, and floral buds of field‐grown cotton plants during development of squares (floral bud with three bracts) as affected by fruiting position within the plant canopy. During square ontogeny, the nitrogen (N), phosphorous (P) and potassium (K) concentrations of sympodial leaves and floral bracts decreased, whereas the calcium (Ca) and magnesium (Mg) increased, and sulfur (S) concentration exhibited little change (leaves) or increased (bracts) with increasing square age. The N, P, Ca, and S concentrations in floral buds declined synchronously; K and Mg concentrations showed an increasing trend within the first 20 days, peaked at about 25‐day square age, and then sharply decreased three to five days before flowering. During square development, the effect of main‐stem node (MSN) and sympodial branch fruiting position in the plant canopy on mineral nutrient element concentrations of bracts was greater than on those of floral buds. Differences in the mineral nutrient element concentrations existed among the sympodial leaves, bracts, and floral buds. This study provides the patterns of mineral nutrient element concentrations in these plant tissues during the square development phase in relation to MSNs and branch fruiting positions in the cotton plant canopy.     

基于COSIM模型的新疆棉花产量动态预报方法

该文在对棉花生长模拟模型COSIM进行模型调试、验证实现本地化应用的基础上,探讨运用作物模型进行棉花产量动态预报的方法,重点解决未知气象数据替代问题。作物模型应用于产量预报时,未来天气的不确定性是影响预报准确率的关键因子,该影响随着当年实际天气数据增多而减小。该文以近50 a的气象数据,依次替代预报日至收获期的气象数据(即预报日之前使用预报年当年气象数据,预报日之后使用替代年气象数据),模拟棉花生长发育和产量形成过程,以近50、40、30、20、10、5 a历史气候数据依次替代预报日之后的逐日数据获得的模拟产量平均值作为预报产量,根据对预报准确率进行比较,最终确定以近10 a实测数据替代获得的模拟产量平均值作为最终预报产量。经验证该预报方法对不同播种时间棉花产量动态预报的准确率在81.3%~99.6%,预测精度较好。作为案例分析,该文仅进行每月1次预测分析,实际应用中可进行逐日替代动态预报,经过进一步改进,提高预报精度,未来可望达到业务应用水平。     

棉纤维质量密度光学检测模型的优化

建立棉纤维质量密度检测模型对于在线测量气力输送管道内棉花流量具有重要作用。该文运用光吸收基本定律,研究棉纤维对不同波长光源的衰减作用。结果表明,选用波长940nm近红外光作为光源时,品种、水分和环境温度的变化对测试结果影响不显著。因此,选用940nm近红外光源作为发射器,构建棉纤维质量密度测量系统。通过测算透过棉纤维的光强衰减率,结合实际测量的相应区域棉纤维质量,利用回归分析建立棉纤维质量密度检测模型。模型验证结果显示,测量结果的平均误差达到6.1%,该研究为开发棉花流量传感器及输棉管内棉花流量的在线监测奠定基础。     

气候变化对我国棉花生产的影响

棉花为喜高温、干旱、无限生长型植物,其产量品质形成对光照、辐射、积温等环境变化较其他作物更为敏感。全球温室化导致的积温增加、CO2浓度上升、辐射量下降、水分分布不均匀及极端天气爆发日趋频繁将对棉花生产产生显著影响。棉花生长期（4-11月）长达7个月,其产量品质形成关键期（7—9月）极易遭受多种极端天气气象条件。因此,尽管温室化效应产生的气温升高、CO2浓度增加将对棉花增产提质带来积极影响,并一定程度扩大我国可种植面积,但温室化效应导致的光辐射量的下降、尤其是短期极端高温/低温、短期极端干旱／暴雨等极端天气发生的日趋频繁将严重威胁我国的棉花安全生产。因此,进行前瞻性的气候变化对中国棉花生产影响的评估、棉花适宜种植区的重新区划、环境稳定型棉花品种选育、应对极端气候条件下的棉化抗逆栽培技术体系的构建对保证全球温室化背景下我国棉花产业的稳定和发展具有极其重要的意义。     

籽棉异性纤维清理机多目标清理自适应控制模型

为了提高异性纤维清理效率、减少棉纤维损伤,该文以MQZY-10型异性纤维清理机为研究对象,设计了四因素二次正交旋转试验,研究了喂花量、籽棉回潮率、缠绕辊转速和风速对异性纤维清理效率和纤维长度损伤的影响,建立了异性纤维清理机多目标自适应控制模型。试验结果表明各因素对线状异性纤维清理效率影响的大小顺序为:缠绕辊转速风速回潮率喂花量,4个因素均为影响显著因素;对片状异性纤维清理效率影响的大小顺序为:风速缠绕辊转速回潮率喂花量,4个因素均为影响显著因素:对纤维长度损伤影响的大小顺序为:缠绕辊转速回潮率风速喂花量,其中影响显著的因素为缠绕辊转速、回潮率和风速。该模型己应用于异性纤维清理机的多目标自适应控制,在实际生产中用户可以依据棉花品级需求对异形纤维清理机进行适用性调节。本试验条件下,相对于经验固定值控制,线状异性纤维清理效率平均提高了约9.4百分点,片状异性纤维清理效率平均提高了约2-3百分点,棉纤维长度损伤平均减少了约0.051百分点,取得了满意的清理效果。     

海岛棉纤维均一化酵母双杂交文库的构建与GbTCP5互作蛋白的筛选

为探究转录因子在海岛棉纤维中的生物学功能,以海岛棉8个时期的纤维为研究对象,利用SMART技术合成ds-cDNA,经DSN进行均一化处理,构建以pGADT7为载体的海岛棉纤维均一化酵母cDNA文库,利用酵母双杂交系统筛选与海岛棉GbTCP5互作的蛋白。根据克隆得到的GbTCP5基因的CDS区设计含有NcoⅠ、EcoRI酶切位点的引物,构建诱饵载体pGBKT7- GbTCP5。经自激活和毒性检测后共转化酵母菌株Y2HGold,筛选与GbTCP5互作的蛋白。实时荧光定量PCR显示,GbTCP5基因在纤维发育起始期和伸长期的表达量较高,且在花瓣和花萼中的表达量高于其他组织。文库的质量检测显示,构建的均一化cDNA文库库容为9.15×10⁷ cfu·mL^-1,重组率为100%,插入片段大小在500~2 000 bp之间。诱饵载体pGBKT7-GbTCP5通过酵母双杂交系统多次筛选、回转验证,最终确定了4个互作的蛋白,分别是GbTCP20、GbTCP42、GbTCP45和GbAHP1蛋白。海岛棉纤维均一化cDNA文库的构建和筛选,为进一步研究海岛棉TCP转录因子及其互作蛋白在纤维发育时期中的作用机制奠定了基础。     

CottonXL模型模拟研究延迟型低温冷害对棉花纤维品质的影响

为了明确不同程度、不同时段低温对棉花纤维品质的影响,该研究利用棉花延迟型低温冷害指标和灾情资料,筛选出1961－2018年间不同程度延迟型低温冷害的典型年份,在实现棉花功能结构模型CottonXL模型本地化应用的基础上,利用CottonXL模型模拟不同程度冷害对纤维品质的影响。结果表明：CottonXL模型能够较准确地模拟延迟型冷害对棉花纤维品质的影响,不同热量条件下纤维长度、纤维比强度、马克隆值模拟结果与实测值间的RMSE分别为0.7 mm、0.9 cN/tex、0.1。冷害对棉花纤维马克隆值影响最大、纤维比强度次之,对纤维长度影响最小。随冷害程度的加重纤维长度较长、纤维比强度较大且马克隆值适中的棉铃数量显著减少（P＜0.01）,纤维品质整体下降。发生轻度、中度和重度冷害时,纤维长度分别下降0.8、1.4和1.5 mm,纤维比强度分别降低3.9、4.5和5.1 cN/tex,马克隆值分别降低1.0、1.2和1.4。同等程度延迟型低温冷害情况下,夏秋季低温冷害对纤维品质的影响大于春季低温冷害。轻度夏秋季型低温冷害对纤维品质的影响较中度春季型低温冷害更大。     

改进作物水分亏缺指数用于东北地区春玉米干旱灾变监测

为了明确不同程度、不同时段低温对棉花纤维品质的影响,该研究利用棉花延迟型低温冷害指标和灾情资料,筛选出1961－2017年间不同程度延迟型低温冷害的典型年份,在实现棉花功能结构模型CottonXL模型本地化应用的基础上,利用CottonXL模型模拟不同程度冷害对纤维品质的影响。结果表明：CottonXL模型能够较准确地模拟延迟型冷害对棉花纤维品质的影响,不同热量条件下纤维长度、纤维比强度、马克隆值模拟结果与实测值间的RMSE分别为0.7 mm、0.9 cN/tex、0.1。冷害对棉花纤维马克隆值影响最大、纤维比强度次之,对纤维长度影响最小。随冷害程度的加重纤维长度较长、纤维比强度较大且马克隆值适中的棉铃数量显著减少（P＜0.01）,纤维品质整体下降。发生轻度、中度和重度冷害时,纤维长度分别下降0.8、1.4和1.5 mm,纤维比强度分别降低3.9、4.5和5.1 cN/tex,马克隆值分别降低1.0、1.2和1.4。同等程度延迟型低温冷害情况下,夏秋季低温冷害对纤维品质的影响大于春季低温冷害。轻度夏秋季型低温冷害对纤维品质的影响较中度春季型低温冷害更大。     

施氮量对棉铃干物质和氮累积及分配的影响

以高品质棉（科棉1号）和常规棉（美棉33B）品种为材料,2005年在江苏徐州（11711E, 3415N）、2007年在河南安阳（11413E, 3604N）设置施氮量（低氮N 0 kg/hm2,适氮N 240 kg/hm2,高氮N 480 kg/hm2）试验,研究施氮量对棉铃干物质、氮累积分配和棉铃（纤维、棉子）品质的影响。结果表明:施氮可改变棉铃各部分干物质和氮素的累积特征,进而影响棉铃重和棉铃品质。在本试验N 240 kg/hm2水平下,单铃棉子和纤维的干物质累积量最大,棉铃各部分（铃壳、纤维、棉子）氮含量适中、氮累积量最高,最终铃重最大,棉纤维和棉子品质最优;在不施氮（N 0 kg/hm2）时,棉铃干物质和氮快速累积期开始较早、累积速率较低,最终干物质和氮累积量均较低,铃重最低,棉纤维和棉子品质最差。在N 480 kg/hm2水平下,棉铃各部分（铃壳、纤维、棉子）的氮含量和累积量提高,且在成熟棉铃中棉纤维干物质的分配系数下降,棉子中的氮分配系数提高,最终棉子中蛋白质含量上升,铃重和棉纤维比强度、棉子油分含量均降低。综上所述,施氮量过低影响棉铃干物质和氮素的累积,而施氮量过高则主要影响棉铃干物质和氮素在铃壳、棉子和纤维间的分配,二者均导致最终的铃重降低、棉纤维和棉子品质变劣。