新疆机采棉花实现叶片快速脱落需要的温度条件

随着机采棉的快速推进,籽棉含杂率过高导致清理工序过多及纤维不必要的损伤。新疆棉区棉花生长后期的热量资源有限,如何合理喷施脱叶催熟剂是改善原棉品质的关键技术措施。本研究采用分期喷施脱叶催熟剂的方式,探讨了温度变化对棉花叶片脱落率的影响及实现棉花叶片快速脱落需要的温度条件。结果表明,在喷施脱叶催熟剂后(7.0±1.0)d内,棉花叶片脱落率最高,达55%～79%,且与最高温度和每日≥12°C有效积温呈显著的线性关系。若要在喷施脱叶催熟剂后(7.0±1.0)d内实现55%的叶片脱落率,则应满足该时间段最高温度大于27.2°C、每日≥12°C有效积温大于7.0°C·日的要求。因此,喷施脱叶催熟剂后(7.0±1.0) d内是实现良好脱叶效果的关键时间段,期间的最高温度和每日≥12°C有效积温则是影响的关键因素。     

强闪光抑制棉花叶片光系统Ⅱ活性和热耗散

除持续强光导致光合作用效率降低外,强闪光也能够影响光合功能,但规律和机制尚不清楚。为研究强闪光对喜光植物棉花叶片光合功能的影响,选用陆地棉(Gossypium hirsutum L.)品种新陆早45号为材料,于强闪光处理(20,000μmol m–2 s–1, 300 ms,间隔10 s,处理时间持续30 min)前后分别测定叶绿素荧光、P700和气体交换。结果表明,强闪光处理后不仅有活性的PSI (光系统I)反应中心含量下降,同时PSⅡ (光系统Ⅱ)电子传递活性也受到限制。与对照相比,强闪光处理后PSI的ΦND (PSI供体侧限制引起的非光化学量子产量)下降,ΦNA (PSI受体侧限制引起的非光化学量子产量)增加,暗示强闪光能够抑制PSI受体侧电子传递活性。强闪光处理不仅使PSⅡ的实际量子产量明显下降,而且非光化学猝灭和ΦNPQ (PSⅡ调节性能量耗散的量子产量)也降低;但是,ΦNO (PSⅡ非调节性能量耗散的量子产量)明显增加,表明强闪光导致热耗散降低和PSⅡ失活。此外,强闪光处理后光合速率和气孔导度均降低,但细胞间隙CO2浓度增加,证明强闪光处理后同化能力的降低不是气孔限制导致的。因此,本研究认为强闪光处理不仅抑制PSI活性,而且导致PSⅡ失活和可调节性热耗散下降;光合电子传递活性的下降可能是强闪光下光合速率降低的重要原因。     

库尔勒垦区机采棉花品种（系）比较试验研究

本试验结合库尔勒垦区特有的气候条件,采用一般大田管理措施,经过2年的栽种试验,对35个棉花品种(系)进了比较分析,以新陆中35号为对照,从中筛选出适合库尔勒垦区推广种植的具有较优机采棉性状的品种。通过对35个参试棉花品种(系)的比较试验得出:1704、1709和HK3这3个棉花品种产量分别为7 200.36 kg/hm~2、6 800.34 kg/hm~2和6 650.33 kg/hm~2,且满足棉花机械采收和纤维品质的要求。可作为库尔勒垦区推广机采棉首选棉花品种。     

棉花花铃期低温对叶片PSI和PSII光抑制的影响

选用陆地棉(Gossypium hirsutum L.)品种新陆早45号,在室外盆栽至开花结铃期后,移至人工气候室,模拟新疆棉花花铃期易出现的低温逆境条件,设置处理T(16℃/10℃,昼/夜),以常温(30℃/18℃,昼/夜)处理作为对照,采用叶绿素荧光和P700同步测定技术,研究低温对棉花花铃期叶片光合机构PSII能量分配、PSI氧化还原状态及环式电子传递流的影响。结果表明,与对照相比,低温处理显著降低了棉花叶片PSII光适应状态下最大光化学量子产量(F_v'/F_m')、光化学猝灭系数(qP)和PSII有效光化学量子产量[Y(II)],并使PSII非调节性能量耗散[Y(NO)]和调节性能量耗散[Y(NPQ)]量子产量显著升高,诱导PSII发生光抑制。低温引起棉花叶片光合机构PSI受体侧限制[Y(NA)]显著下降和供体侧限制[Y(ND)]显著升高,但未引起有效的PSI复合体含量(P_m)显著降低,表明与PSII相比,棉花叶片PSI对低温不敏感。此外,低温引起环式电子传递量子产量[Y(CEF)]以及与PSII实际量子产量比率的[Y(CEF)/Y(II)]显著升高,进一步表明在低温下,光破坏防御机制中环式电子传递流对棉花PSI、PSII起着重要的保护作用,是主要的光破坏防御机制。非光化学热耗散(NPQ)和调节性非光化学热耗散[Y(NPQ)]与[Y(CEF)]具有显著的正相关关系,表明低温引起棉花花铃期叶片PSII反应中心过度关闭产生过剩的激发能,造成了PSII可逆的光抑制,环式电子传递流的响应及较高的调节性能量耗散共同保护了棉花叶片PSI和PSII免受光抑制的损伤,这可能是棉花叶片PSI对低温不敏感的重要原因。     

北疆高产棉花干物质积累与分配规律的研究

对北疆高产棉花干物质积累动态的分析表明，干物质积累的最快时期出现在盛花结铃期，干物质积累的关键时期在初花至盛铃期，在这段时间内，是利用水肥提高干物质积累量和控制产量形成的重要时期。     

干旱胁迫及复水对棉花幼苗根系氮代谢的影响

以不同耐旱型棉花品种"新陆早7号"和"新陆早24号"幼苗为试材,研究持续干旱胁迫及复水对棉花幼苗根系氮代谢关键酶活性、可溶性蛋白质、总氮和游离氨基酸含量的影响。结果显示:随着干旱胁迫天数的增加,"新陆早7号"和"新陆早24号"硝酸还原酶(NR)活性与对照相比分别降低45.03%和62.37%,谷氨酰胺合成酶(GS)活性分别降低53.22%和67.23%,谷氨酸合成酶(GOGAT)活性分别降低54.92%和79.28%,谷氨酸脱氢酶(GDH)活性在处理4d达到最大值,5d时下降,可溶性蛋白质含量分别增加了87.38%和77.12%,总氮含量分别增加了14.01%和12.14%,铵离子含量分别增加了232.02%和263.47%。干旱胁迫使"新陆早7号"在胁迫前期游离氨基酸含量增加慢,后期增加快,"新陆早24号"游离氨基酸含量的变化趋势与"新陆早7号"则相反。复水后,"新陆早7号"NR活性、GS活性、GOGAT活性和GDH活性恢复较快,内肽酶活性和游离氨基酸、铵离子、可溶性蛋白质和总氮含量下降也较快。试验表明,耐旱型棉花品种具有较强的铵离子同化能力,可增加渗透调节物质游离氨基酸含量,特别是脯氨酸含量,有助于增强其耐旱性。     

新疆棉区日最低气温对棉纤维次生壁加厚期蔗糖代谢的影响

 【目的】研究日均最低气温对棉纤维中蔗糖代谢、纤维素沉积和纤维比强度形成的影响，揭示棉纤维强力变化的机理。【方法】通过分期播种，使棉铃发育处于不同的低温环境下，研究不同低温水平对新疆棉纤维发育过程中蔗糖代谢中相关物质含量变化、调控蔗糖代谢的关键酶活性变化的影响及与纤维素沉积的关系。【结果】正常播期条件下，棉株中部棉铃纤维中蔗糖合成酶（SS）和蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性高，蔗糖转化彻底，纤维素累积时间长且累积平稳，最终纤维素含量高、纤维强力增加。播期推迟，棉铃发育过程中夜间温度降低，纤维中SPS活性下降、酸性转化酶（AI）和碱性转化酶（NI）活性升高，造成果糖含量明显上升，影响纤维素的沉积。【结论】棉纤维加厚期＜15.3℃的日均最低气温影响了蔗糖代谢关键酶活性的变化，引起蔗糖转化率下降，果糖循环速率减缓并在纤维中大量富集。     

干旱胁迫及复水对棉花叶片氮代谢的影响

以不同抗旱型棉花品种新陆早7号和新陆早24号幼苗为试材,研究持续干旱胁迫及复水对棉花幼苗叶片氮代谢关键酶活性、可溶性蛋白质、总氮和游离氨基酸含量的影响。结果显示:随着干旱胁迫天数的增加,新陆早7号和新陆早24号硝酸还原酶(NR)活性与对照相比分别降低 51.67%和74.22%;谷氨酰胺合成酶(GS)活性分别降低50.65%和72.95%;谷氨酸合成酶(GOGAT)活性分别降低 43.11%和68.36%;谷氨酸脱氢酶(GDH)活性在处理4d达到最大值;可溶性蛋白质含量分别增加了56.96%和34.12%;总氮含量分别增加了11.39%和8.43%;内肽酶活性分别增加了115.76%和165.06%;铵离子含量分别增加了92.29%和111.56%。干旱胁迫使新陆早7号在胁迫前期游离氨基酸含量增加慢,后期增加快;新陆早24号游离氨基酸含量的变化趋势与新陆早7号则相反。复水后,新陆早7号 NR、GS、GOGAT和GDH等活性恢复较快,内肽酶活性和游离氨基酸、铵离子、可溶性蛋白质和总氮含量下降也较快。试验表明,抗旱棉花品种具有较强的铵离子同化能力,增加渗透调节物质游离氨基酸含量,特别是脯氨酸含量增强其耐旱性。     

不同土壤深度棉花根系形态变化规律及与矿质元素的关系

【目的】研究不同土壤深度下棉花根系形态变化规律,分析与矿质元素的响应关系,及矿质元素对根系形态的调控作用,为构建合理棉花根系构型提供理论依据。【方法】测试37份棉花品种的根系长度、根系表面积、根系体积、根系生物量、根系氮、磷、钾元素,根据公式计算比根长、比根面积、比根体积、根系密度,研究矿质元素对根系形态的调控关系。【结果】位于0~10 cm土壤中,由于氮素作用,促使比根长、比根面积、比根体积增加,轻微抑制根系密度生长。在10~20 cm土壤中,氮素促使比根长、比根面积增加,抑制根系密度的生长及比根体积的增加。在20~30 cm土壤中,氮素对比根长、比根面积、根系密度的作用效果不明显,而对比根体积表现为负相关关系。在30~50 cm土壤中,氮素对比根长、比根面积、比根体积、根系密度表现为正相关关系。在50~60 cm的土壤中,比根长、比根面积、比根体积、根系密度表现为负相关关系。第一主成分与氮素、比根长、比根面积、比根体积的相关性较高,第二主成分主要与根系密度的相关性较高,第三主成分主要与磷、钾元素的相关性较高。磷、钾元素与第一主成分的相关性较高,氮素与第三主成分的相关性较高。【结论】根系在不同土壤深度下,比根长、比根面积、比根体积逐渐增大,单位质量根系含氮量不断减少。根系形态性状主要受氮素调控,磷、钾元素对根系形态性状的调控作用较小。     

外源一氧化氮对棉花种子吸胀期间耐冷性和发芽能力的影响

 选用对温度敏感性不同的棉花品种为试验材料,研究外源一氧化氮供体硝普钠（SNP）对棉花种子吸胀期间的耐冷性及发芽力的影响。结果表明,一氧化氮引发处理棉花种子,能提高低温胁迫期间胚内过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）和抗坏血酸过氧化酶（APX）活性,以及可溶性蛋白质和脯氨酸（Pro）含量,降低了相对电导率及丙二醛（MDA）含量,同时显著提高发芽率,并显著缩短发芽时间。低温吸胀48 h后,与对照相比,SNP处理后种子的发芽率平均提高29.85%,发芽时间平均缩短3 d。因此,一氧化氮处理能提高棉花种子吸胀期间的耐冷性,提高低温胁迫下种子发芽能力。