品种熟性对3-2式直播棉棉铃发育的影响

棉花品种熟性对铃重影响作用表现为中熟品种大于中早熟品种,中早熟品种棉纤维发育早于中熟品种。中早熟品种棉子(仁)脂肪累积优于中熟品种,而蛋白质累积则相反。品种熟性对棉仁中主要酯肪酸含量影响作用较小,中熟品种棉仁氨基酸累积优于中早熟品种。3—2式直播棉品种的选择要依播期而定。     

秋淋对转基因抗虫棉产量形成的影响

在2003—2004年秋淋灾害年,对早熟类棉花品种中棉所45和33B及中熟类棉花品种中棉所41和SGK321的产量形成进行了对比研究。结果表明,后期阴雨寡照,导致烂铃增多,早衰加重。棉株上部和外围成铃率不足10%,早熟棉花烂铃率达25.4%,比中熟棉花高4倍多,失去早发优势,10月10日早熟棉花收获量比中熟棉花减产31.1%。中熟棉花伏桃比例较高,7月集中成铃性强,与关中棉区最佳成铃期吻合,对关中棉区秋淋发生率高的生态环境有较好的适应性。     

陆地棉MIKC~C基因家族的全基因组分析

【目的】MIKC~C是1类保守的转录因子家族,参与调控植物的开花时间和花器官发育。通过对MIKC~C家族进行全基因组学分析,为深入研究MIKC~C在棉花开花及花器官发育的分子调控机理提供基础。【方法】利用HMMER 3.0及pfam种子文件鉴定棉花全基因组MIKC~C基因,结合其表达量进行偏向表达及聚类分析。【结果】在陆地棉基因组中共鉴定发现100个MIKC~C基因,分为11个亚类。表达聚类分析显示,棉花MIKC~C基因的表达模式大致可分为4个不同的类群,说明这类基因在棉花进化中出现了功能分化。100个MIKC~C基因中,有12个基因具有miRNA靶位点。【结论】研究结果显示MIKC~C家族基因在棉花纤维中存在功能分化,而且可能受到miRNA的调控,这为进一步研究该家族基因的功能提供信息参考。     

cDNA芯片检测棉花纤维发育相关基因的表达

利用cDNA芯片技术分析E6、Lipid transfer protein(LTP)、Proline-rich protein(PRP）、Expansin、Tubulin、Annexin等家族的63个棉花纤维发育相关基因,在陆地棉徐州-142开花后10d纤维组织及其无长绒无短绒突变体开花后10d胚珠中的表达差异,发现属于E6、LTP、PRP、Expansin家族的基因在两种组织中存在显著的表达差异,符合前人的报道。其中E6、LTP家族的基因在两种组织中的表达差异最大,个别基因表达差异甚至达到15倍之多。而Tubulin家族的基因在两种组织中的表达差异不大,检测的24个Tubulin家族基因中,仅2个基因在纤维组织和胚珠中存在显著表达差异。cDNA芯片技术可以高通量鉴定棉花纤维相关基因以及研究棉花发育相关基因的表达谱。     

棉花上部叶片叶绿素SPAD值动态变化研究

为了探索利用叶绿素SPAD值在不同生育阶段进行棉花营养诊断的方法,以2个早熟品种（‘中棉所36’、‘中棉所50’）和2个中熟品种（‘中棉所41’、‘鲁棉28’）为对象,研究了棉花主茎倒1至倒4叶在全生育期的叶绿素SPAD值动态变化,并研究了氮、磷施用量对鲁棉28蕾期、花期和吐絮期主茎功能叶的SPAD值影响。结果表明：2个早熟品种的棉花主茎叶全生育期SPAD值呈现倒一叶<倒二叶<倒三叶<倒四叶的规律,2个中熟品种在盛铃期以前主茎4片叶SPAD值也呈现和早熟品种一样的规律,但盛铃期以后SPAD值叶序变化不规则。在吐絮前,棉花主茎倒四叶SPAD值可以作为棉株营养诊断的参考,早熟品种棉花主茎倒一叶或倒二叶吐絮前10天和吐絮后10天左右的SPAD差值大小可以作为棉株衰老程度的参考值,中熟品种棉花主茎倒三叶吐絮前15天和吐絮后15天左右的SPAD差值大小可以作为棉株衰老程度的参考值。本试验条件下,纯氮用量高于270 kg/hm2,吐絮期主茎功能叶SPAD值与不施氮处理差异极显著,高氮处理利于主茎功能叶在吐絮期维持较高的SPAD值;纯P2O5用量在120 kg/hm2即能使吐絮期主茎功能叶维持较高的SPAD值,增加磷肥用量SPAD值反而下降。     

雷蒙德氏棉和亚洲棉Alfin-like PHD finger家族的生物信息学分析

Alfin-like PHD finger是植物中特有的一类转录调控因子,在调控植物生长发育、非生物胁迫响应及抗病反应等过程中起重要作用。为全面了解Alfin-like PHD finger基因家族在雷蒙德氏棉和亚洲棉基因组中的数目、分布情况及家族各成员间的关系,进而研究和揭示Alfin-like PHD finger在棉花抵抗逆境胁迫中的作用。运用生物信息学的方法在雷蒙德氏棉(D5)和亚洲棉(A2)全基因组中分别鉴定出12个和10个Alfin-like PHD finger基因家族成员,并对家族成员的基因结构、染色体定位、保守结构域及进化关系等方面进行分析。结果表明,雷蒙德氏棉和亚洲棉中Alfin-like PHD finger转录因子具有高度保守的DUF3594结构域和PHD结构域,两个二倍体棉花中该家族基因成员之间为一对一关系;雷蒙德氏棉中的12个成员基因分布在5条染色体上,亚洲棉中的10个成员基因也分布在5条染色体上;亚细胞定位预测发现,该家族的基因分别定位于细胞核、叶绿体基质、过氧化物酶体和细胞质基质;根据结构域差异和系统发育分析结果,将Alfin-like PHD finger转录因子家族分为3个进化分支。上述结果为分离鉴定棉花中新的逆境胁迫响应基因提供参考。     

限量灌溉对不同棉花品种干物质积累分配、产量和水分利用效率的影响

【目的】探明限量灌溉对黄河流域棉区土壤水分、棉花生长发育与产量的调控效应以及不同熟性品种的差异。【方法】以早熟品种中棉所50(CCRI 50)、中早熟品种农大601(ND601)、中熟品种冀棉958(JM 958)为试验材料开展大田试验,设置常规灌溉(W1)、限量灌溉(播前酌情补灌,生育期不灌溉,W2)2个水分处理,对各处理的叶面积指数、水分利用效率、产量等性状进行了测定。【结果】1)W2处理显著降低了3个品种的干物质质量,以早熟品种中棉所50降低幅度最大;2)与W1处理相比,3个品种在W2处理下的产量均显著降低,早熟品种中棉所50降幅最大;中棉所50水分利用效率显著降低,而中早熟品种ND 601和中熟品种JM 958的水分利用效率均显著提高。【结论】ND 601和JM 958对限量灌溉引起的适度干旱胁迫有着良好的适应能力,W2处理可以有效提高它们的水分利用效率,使其达到较理想的产量水平;早熟品种中棉所50对水分反应敏感,W2处理下不易形成高产群体结构。     

玉米雌穗发育杂种优势相关miRNA的研究

杂种优势已广泛应用于玉米育种, 在提高玉米产量、品质以及增强抗逆性等方面起到了重要的作用, 然而杂种优势的分子机制尚不清楚。植物miRNA主要在转录和转录后水平调节基因的表达。为阐明miRNA是否及如何对玉米雌穗发育杂种优势产生影响, 本研究对玉米杂交种郑单958及其亲本自交系(昌7-2和郑58)进行了高通量miRNA测序和降解组测序。取玉米雌穗花序分生组织(IM)发育为成对小穗分生组织(SPM), 进而产生小穗分生组织(SM), 及小花分生组织(FM)将3个不同时期的雌穗样品用于miRNA建库测序, 鉴定出16个miRNA家族中的81个保守miRNA为非加性表达, 认为是与雌穗发育杂种优势形成相关的miRNA; 3个阶段中分别检测到80.30%、56.06%和48.10%的非加性表达的miRNA被显性或超显性抑制。鉴定出8种新的miRNA, 属于7个miRNA家族。通过雌穗降解组测序, 发现在郑单958及其亲本自交系中共同检测到的miRNA靶向42个基因的82个转录本。根据测序结果构建了miRNA参与玉米雌穗杂种优势的模型, 并推测在雌穗发育早期阶段杂交种雌穗的miRNA的普遍抑制导致其靶基因上调表达, 随着发育进程miRNA逐步解除抑制, 带来其靶基因表达量的逐步减少, 这种miRNA与其靶基因的拮抗关系也许与玉米雌穗发育杂种优势形成有关。     

早熟棉花优异种质选育

棉花 (包括野生棉 )中含有许多可利用的优异性状 ,其中大部分未被应用 ,而在早熟棉育种中则更少。主要是缺乏具有优异性状的早熟种质。选育具有不同优异性状的早熟棉种质材料具有重要意义。1　材料与方法材料为石家庄市农科院棉花育种室的中熟材料和从中国农科院棉花所、中国科学院遗传所、河北省邯郸市农科所等单位引进的中熟及早熟材料。根据目标性状遗传规律 ,选择含有目标性状的材料与常规品种杂交 ,并适度回交、自交 ,促进目标性状纯和稳定 ,结合南繁加代加快育种进程。逐年进行抗病性鉴定和纤维品质测试。2　结果与分析选育了具有抗病…     

基于生理发育时间的棉花生育期模拟模型

棉花生育期模拟是研究棉花生长与环境因子关系的重要内容。通过分析春播中(中早)熟常规棉、中(中早)熟转基因抗虫棉和夏播早熟短季棉三种类型16个品种(系)的生育期与环境因素的动态关系,建立了以棉花生理发育时间(PDT)为基础的棉花生育期模拟模型。模型考虑了热效应、光周期效应、品种早熟性及地膜覆盖地积温对气积温的补偿效应。利用不同年份、生态区、基因型品种、栽培措施的试验资料对模型进行了检验,结果表明不同品种生育期模拟值与观测值的符合度较好,各生育进程的RMSE在1.4～4.9d。模型既有较强的机理性,又有较好的适用性。     

不同熟性棉花品种的器官发育规律研究

对中熟品种中棉12,中早熟品种中棉17、早熟品种中棉16分别在露地上进行春播、晚春播、夏播试验,研究其生长发育规律。结果表明,与中熟品种相比,早熟品种的株高生长、主茎叶节发生、果枝伸展、蕾铃发育的相对速率都较快,因而按播种后相同热量单位比较,叶片所占的比例较小,蕾铃所占比例较大,相同单株干重下亦都有类似趋势。但早熟品种的单株生物量和经济产量均相对较小。结果还表明,早熟品种的生长发育速率较高,如适当增加其播种密度,可一定程度上弥补因生长季热量限制与植株小之不足所造成的损失,从而仍获得较高的皮棉产量和霜前花率。文中还建立了一些关系方程,对不同熟性品种生育习性进行了数量分析。     

不同种植模式棉花产量、种植效益与氮素利用率比较分析

【目的】研究长江流域棉区麦棉两熟种植制度下,不同种植模式对棉花产量、种植效益及氮素利用率的影响,为棉花高产高效生产提供依据。【方法】采用裂区设计,研究麦后棉花不同种植方式(育苗移栽和直播)、品种(中熟和早熟)和氮肥运筹(不施氮和适宜氮肥运筹)对其生育进程、生物量累积与分配、产量、种植效益与氮素利用率的影响。【结果】与育苗移栽方式相比,直播棉花生育进程快,尤其苗期缩短10～17 d;直播棉花生育中后期生物量和氮素累积量较高,且经济系数均以早熟品种较高。适宜氮肥运筹下,直播早熟品种与移栽中熟品种霜前皮棉产量均较高,且两者间差异不显著。适宜氮肥运筹下,移栽棉花的籽棉产值是直播方式的1.0～1.2倍,总成本是直播方式的1.8～2.0倍,收益仅为直播方式的23.0%～43.1%。氮素效率的结果表明,种植方式对农学利用率和氮素表观利用率的影响大于品种和氮肥运筹,直播方式的氮素农学利用率和表观利用率分别比移栽方式提高40.0%和76.4%(2017年);品种对氮素生产效率的影响大于种植方式与氮肥运筹,早熟品种的氮素生产效率比中熟品种提高45.3%(2017年)。【结论】长江流域棉区,适宜氮肥运筹下早熟品种麦后直播有利于实现棉花高产稳产、生产总成本低而效益高;其氮素农学利用率、表观利用率和生产效率均较高,是该棉区麦后棉高产高效生产模式。     

新疆棉花光温生产潜力估算与分析

依据《新疆棉花区划新论》,从光热资源的角度,对新疆各个棉花分区的光合生产潜力、光温生产潜力进行了测算与分析.结果表明,新疆光热资源丰富,各棉花亚区的光合生产潜力都很高,平均高达13076.7 kg·hm-2,是近三年棉花平均现实生产力的8.6倍.光温生产潜力达4391.2～5502.6 kg·hm-2,比现实生产力高出2.3～3.9倍.其中,中熟棉亚区的光温生产潜力最高,达5502.6 kg·hm-2,其余依次是早中熟棉亚区、早熟棉亚区、特早熟棉亚区.     

棉花溶血磷酸酯酰转移酶(LPAT)家族基因的发掘和表达分析

棉花油脂合成相关代谢在控制油分形成、纤维发育等进程中起着重要作用。溶血磷脂酰基转移酶(LPAT)是植物油脂代谢过程中的一个关键酶。本研究利用雷蒙德氏棉全基因组数据库,通过生物信息学技术,鉴定并获得8个棉花LPAT家族基因的全序列和染色体定位等信息。通过序列比对进行系统进化和分类分析,明确这8个家族基因分布在6条染色体上,分为4亚类,其中第I类和第III类中各含2个基因、第II类1个、第IV类3个。组织表达分析表明这8个基因在棉花营养和生殖阶段均表现表达多样性。LPAT6和LPAT8在17 d胚珠中表达水平很高,推测在油脂合成代谢调控中起重要作用。8个LPAT基因均在纤维中优势表达,其中LPAT2、LPAT3和LPAT4表达水平更高,推测LPAT家族基因的表达参与棉纤维发育进程。     

甜瓜果实成熟相关基因家族的全基因组鉴定及分析

为获得与甜瓜果实成熟相关的基因,选择与乙烯生物合成及信号转导相关的4个基因家族HB(Homeobox)、RIN(Ripening inhibitor)、ETR(Ethylene receptor)、CTR(Constitutive triple reaction),对甜瓜全基因组鉴定,分别获得CmHB家族成员17个、CmRIN家族成员21个、CmETR家族成员3个和CmCTR家族成员20个,通过序列比对和基序分析验证了家族成员鉴定的可靠性。利用转录组测序方法,分析4个基因家族各成员在甜瓜品种河套蜜瓜原种和转反义CmACO1基因的河套蜜瓜品系M9生长期和成熟期果实中的表达量,发现河套蜜瓜原种中13个基因在2个发育时期果实中的表达量存在显著性差异,其中CmHB3、CmHB11生长期的表达量是成熟期的42,9倍,而CmHB4成熟期的表达量是生长期的27倍,其表达量均呈极显著差异。在M9品系中,12个基因在2个发育时期果实中的表达量存在显著差异,其中CmHB3、CmHB11生长期的表达量是成熟期的6,3倍,而CmHB4成熟期的表达量是生长期的41倍,其表达量均呈极显著差异。在生长期,CmHB3、CmHB11的表达量在2个材料中存在极显著差异,CmRIN14、CmRIN15存在显著差异。而在成熟期,CmHB3的表达量在2个材料中存在极显著差异,CmRIN14、CmRIN15存在显著差异。此外,还发现CmRIN14、CmRIN15在2个材料间的表达模式相反,表明其表达模式受CmACO1表达水平的影响。     

两类熟性品种在旱地的差异及其改进方向

在棉花耐旱育种中,由于地区生态差异,育成推广了中熟和早熟两种生态类型。袁钧等曾就其生态表现及适应范围进行了探讨。为针对性的进行品种改良,对两类熟性品种在旱地的差异及其改进方向进行了研究。1材料和方法试验于1987～1995年在山西省棉花研究所试验田进行。选用国内育成的114个棉花耐旱品种(系)。设置了中熟和早熟两套旱地品种联合试验。分别以中棉所12和中棉所16为对照。试验设计同常规区试,栽培管理同旱地一般试验,考察项目有皮棉产量、单株铃数、铃重、衣分、株高和生育期,考察方法依照国家区试要求。在此基础上,汇总了中熟对照、…     

棉花CLE多肽家族的全基因组鉴定与生物信息学分析

【目的】CLE(CLAVATA3/Embryo surrounding region-related)多肽是一类小分子分泌蛋白,在植物生长发育过程中,对于维持分生组织细胞增殖与分化间的平衡起到重要的信号转导和调控作用。CLE家族是迄今为止报道的最大的植物多肽分子家族,也是近十年来研究最为热门的植物多肽激素。尽管CLE基因家族在拟南芥和水稻等模式植物中取得较多的研究进展,但在棉花中有关CLE多肽基因家族的研究尚属空白。通过对CLE多肽家族的鉴定及演化研究,可以为进一步挖掘棉花中的功能多肽及其信号转导研究提供一定的理论基础。【方法】本文以亚洲棉(Gossypium arboreum L.)、雷蒙德氏棉(G. raimondii Ulbrich)、陆地棉(G. hirsutum L.)和海岛棉(G. barbadense L.)为研究对象,利用生物信息学方法和已鉴定的拟南芥CLE基因序列,在棉花基因组中进行同源比对,并对4个棉种中的CLE家族成员进行全基因组鉴定和分析。【结果】共得到148个棉花CLE候选基因。陆地棉和海岛棉中CLE基因数量都分别是亚洲棉和雷蒙德氏棉的2倍。聚类分析将所有CLE基因分为5个亚组。Ka/Ks分析表明大部分基因都经历了负选择作用,有11对基因经历了显著的正选择作用。转录组数据分析发现,除海岛棉中的Gb CLE39、GbCLE13、GbCLE43,陆地棉中Gh CLE34、Gh CLE9以及亚组棉中的GaCLE4外,大部分CLE基因在棉花组织中的表达量较低,这与多肽在植物体内含量较低相一致。CLE核心保守基序分析发现了12个棉花特有的多肽,其中有2个多肽来源于受到强烈正选择作用的基因,因此在后续研究中可以对其进行进一步深入分析。【结论】本文利用生物信息学、比较基因组学等方法,首次对棉花的CLE基因家族进行了鉴定和分析,对于进一步挖掘棉花中的功能多肽及其信号调控网络研究提供了一定的理论基础。     

陆地棉NF-YA基因家族的全基因组鉴定与功能分析

【目的】通过对陆地棉NF-YA基因家族进行全基因组鉴定,分析其表达特性,鉴定其中与棉花开花相关的基因。【方法】利用生物信息学方法系统分析了其理化性质、基因结构、共线性、Ka/Ks、顺式作用元件和表达模式,实时荧光定量聚合酶链反应(Polymerase chain reaction,PCR)分析表达特征,采用病毒诱导基因沉默技术验证基因功能。【结果】陆地棉中鉴定到29个NF-YA基因家族成员,分为5个亚组,定位在18条染色体上;全基因组复制和片段复制是GhNF-YA基因家族扩张的主要动力;启动子区含有大量光反应的顺式作用元件。GhNF-YA基因家族基因在茎、叶中高表达;12个GhNF-YA基因在早熟品种鲁棉研19号和晚熟品种鲁棉研37号中均在第三至六叶时期表达量较高,并且大部分基因在品种间表达差异显著。沉默GhNF-YA18基因的鲁棉研37号植株比对照提前11 d现蕾,并且该基因在白化期和现蕾期的表达量均低于未沉默对照棉株。【结论】本研究对陆地棉NF-YA基因家族进行了鉴定和表达分析,为进一步研究棉花开花调控的分子机制奠定了基础。     

短季棉和长季棉钾效率和根系对钾缺乏响应的差异

为了探讨不同熟性棉花品种之间是否存在钾效率和根系生长对钾缺乏响应差异，在室内水培条件下，以中熟/长季棉（百棉1号、鲁棉研28）和早熟/短季棉（中棉所50、百棉2号）为材料，将刚出苗的幼苗转移至含不同K浓度[钾缺乏（0．05 mmol/L）和钾充分（2．5 mmol/L）]的培养液中生长，于幼苗期开展研究。结果表明，幼苗在营养液中分别生长至7 d和13 d时，4个棉花品种的钾效率（钾缺乏条件下的幼苗干质量）和根系干质量及根系总长度、总表面积和总体积对钾缺乏响应方面均存在显著差异，但均没表现为长季棉类品种和短季棉类品种两大类别之间的一致性差异；4个品种的钾效率和根系生物参数（根干质量、根系总长度和总面积）呈正相关。13 d时，低钾对长季型棉花品种细根长度和面积的抑制率（61．8％～75．5％）明显高于短季型棉花品种百棉2号（47．7％～51．4％），并且明显提高了中棉所50的细根长度和面积；低钾对长季型棉花品种中根长度和面积的抑制率（40．7％～53．9％）也明显高于短季型棉花品种（18．0％～36．2％）。幼苗培养从7 d延长至13 d时，不论是高钾水平还是低钾水平下，细根长度和面积所占比例增加，中根长度和面积所占比例下降；低浓度钾条件下，2个短季型棉花品种的细根长度和面积所占比例上升幅度显著大于2个长季型棉花品种。因此，不同熟性棉花品种的细根生长对钾缺乏的响应存在差异性。     

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。