转GO基因棉花体内H2O2含量的时空表达

研究转GO基因棉花品系B99267-1、B99261及其受体新陆早7号和非转基因棉花品种中棉所12号内源H2O2时空变化。结果表明,在初花期、花铃期和吐絮期三个棉花生育期中,初花期H2O2含量较低,吐絮期最高;各生育期下部和中部叶片H2O2含量普遍高于顶部叶片。棉花叶片组织中GO活性、GO蛋白含量和内源H2O2含量均成正相关,酶活高的叶片GO蛋白含量高、H2O2含量也高。     

转双价基因抗虫棉及其杂交F1代对棉铃虫幼虫的抗性研究

利用室内生物测定法和田间调查法研究双价抗虫棉及其杂交F1代不同生育期主茎功能叶和花铃期不同组织器官的抗虫性。结果表明:双价抗虫棉及其杂交F1代的抗虫性变化规律与B t基因棉的抗虫性变化规律相近,为生育前期(苗期、蕾期)抗性强,生育后期(花铃期、吐絮期)抗性弱,在花铃期为:棉铃>棉蕾>花>棉叶,且差异极显著。与B t基因棉相比,生育前期双价抗虫棉及其杂交F1代的抗虫性略弱,但差异不显著;生育后期双价抗虫棉及其杂交F1代的抗虫性显著强于B t基因棉。     

转Bt基因抗虫棉叶面可培养微生物多样性的变化

在大田栽培条件下,以转Bt基因抗虫棉GK-12和常规棉泗棉3号为材料,在棉花的苗期、现蕾期、花铃期和吐絮期分别测定棉花叶面细菌、真菌和放线菌的数量变化,并在花铃期和吐絮期对叶面细菌生理群的数量和多样性进行分析.结果表明：棉花叶面可培养微生物数量与其生长发育呈正相关,叶面可培养微生物的数量一般由苗期开始增多,到花铃期达最高峰,吐絮期明显减少;花铃期转Bt基因抗虫棉叶面细菌生理群Simpson指数、Shannon-Wiener指数和均匀度比常规棉升高,吐絮期比常规棉下降.     

转Bt基因抗虫棉根际微生物区系和细菌生理群多样性的变化

在大田栽培条件下 ,以转 Bt基因抗虫棉 GK-12和常规棉花泗棉 3号作为材料 ,在棉花不同发育时期 ,于 2 0 0 1和 2 0 0 2连续两年测定棉花根际土壤细菌、放线菌和真菌数量的变化 ,并在 2 0 0 2年棉花的花铃期和吐絮期对根际细菌生理群的数量和多样性进行了分析 ,结果表明 :虽然不同年份和生育期棉花根际微生物数量存在差异 ,但是 ,年度间和相同的发育时期棉花根际微生物的数量变化趋势一致。在棉花的苗期和吐絮期 ,转 Bt基因抗虫棉根际微生物的数量与对照差异不显著 ;在棉花的花铃期 ,转 Bt基因抗虫棉根际细菌的数量比对照增加 ,放线菌的数量差异不显著 ,而真菌的数量变化没有规律。在棉花发育的花铃期和吐絮期 ,Bt棉根际细菌生理群的总数量比常规棉增加 ,但是根际细菌生理群的 Simpson指数、Shannon-Wiener指数和细菌生理群分布的均匀度下降     

转GAFP基因棉花生态适合度及其对棉田昆虫群落的影响

新型转基因棉花生态适合度及其对棉田昆虫群落的影响是转基因棉花环境安全评价的重点内容.本文选用新型转GAFP(Gastrodia anti-fungal protein)基因棉花及其非转基因亲本棉花为试验材料,于2013和2014年在河南安阳研究了田间棉花生态适合度及其对昆虫群落的影响.结果表明: 转基因棉蕾期、花铃期和铃期叶片干物质量与其亲本无显著差异;苗期比叶面积显著低于亲本,蕾期、花铃期和铃期叶面积显著大于亲本;苗期株高显著低于亲本,蕾期、花铃期和铃期株高与亲本无显著差异;棉花生长的4个关键时期(苗期、蕾期、花铃期和铃期),转基因棉单株果枝数、蕾数和脱落数均与亲本无显著差异,而铃期单株大铃数显著低于亲本.棉铃虫发生的3个高峰期,转基因棉对棉铃虫和甜菜夜蛾无明显控制作用,且对棉田昆虫群落、害虫亚群落和天敌亚群落的昆虫个体总数、昆虫群落结构与组成、均匀性指数、多样性指数和优势集中性指数均无显著影响.表明外源基因GAFP导入后,新型转基因棉花营养生长增强,产量构成性状整体无显著变化,未引起棉田昆虫群落变化.研究初步明确了新型转基因棉花生存竞争势态和棉田昆虫群落发生规律与动态,可为新型转基因棉花环境安全评价提供理论依据,同时为转基因棉花环境安全评价积累科学数据.     

转GAFP基因棉花生态适合度及其对棉田昆虫群落的影响

新型转基因棉花生态适合度及其对棉田昆虫群落的影响是转基因棉花环境安全评价的重点内容.本文选用新型转GAFP(Gastrodia anti-fungal protein)基因棉花及其非转基因亲本棉花为试验材料,于2013和2014年在河南安阳研究了田间棉花生态适合度及其对昆虫群落的影响.结果表明: 转基因棉蕾期、花铃期和铃期叶片干物质量与其亲本无显著差异;苗期比叶面积显著低于亲本,蕾期、花铃期和铃期叶面积显著大于亲本;苗期株高显著低于亲本,蕾期、花铃期和铃期株高与亲本无显著差异;棉花生长的4个关键时期(苗期、蕾期、花铃期和铃期),转基因棉单株果枝数、蕾数和脱落数均与亲本无显著差异,而铃期单株大铃数显著低于亲本.棉铃虫发生的3个高峰期,转基因棉对棉铃虫和甜菜夜蛾无明显控制作用,且对棉田昆虫群落、害虫亚群落和天敌亚群落的昆虫个体总数、昆虫群落结构与组成、均匀性指数、多样性指数和优势集中性指数均无显著影响.表明外源基因GAFP导入后,新型转基因棉花营养生长增强,产量构成性状整体无显著变化,未引起棉田昆虫群落变化.研究初步明确了新型转基因棉花生存竞争势态和棉田昆虫群落发生规律与动态,可为新型转基因棉花环境安全评价提供理论依据,同时为转基因棉花环境安全评价积累科学数据.     

薄壳山核桃‘马汉’叶片主要矿质营养元素生育期动态变化特征

以12年生薄壳山核桃‘马汉’为试验材料,采用凯氏定氮法、钼锑抗比色法和AAS法,测定不同生育期的结果枝成熟叶片中N、P、K、Ca、Mg、Fe、Cu、Zn、Mn等元素含量,分析叶片主要营养元素周年动态变化规律,为树体的营养诊断和合理施肥提供科学依据。结果显示:(1)叶中大量元素含量高低表现为NKCaMgP,微量元素含量高低表现为MnZnFeCu。(2)叶片对矿质营养元素的吸收具有明显季节性,其中开花授粉期对N、P、K、Cu的需求量较大,坐果期和果实膨大期对N、P、K的需求量较大,果实发育期对K、Zn、Mn的吸收有持续增加的趋势。(3)随时间推移叶片中各营养元素周年动态变化出现规律性波动,且大量元素波动较小,微量元素波动较大。研究表明,薄壳山核桃叶营养元素相对稳定时期(7月27日~8月13日)拟应推荐作为薄壳山核桃叶营养诊断的适宜时期,同时应以施用N、P、K肥为主,Ca、Mg为辅助肥料,在开花授粉期和坐果期适量追肥,并在采收秋果前深施有机肥作基肥。     

转基因抗草甘膦棉栽培地生存竞争能力

【目的】针对我国研发的具有自主知识产权的转EPSPS基因抗除草剂棉花,研究其环境适应和生存竞争能力,以评价其环境安全性,为其生产应用提供依据。【方法】试验在河南安阳中国农业科学院棉花研究所试验农场中进行。以转基因(EPSPS)抗草甘膦棉为试验品种,受体材料和中棉所49为对照品种,在正常管理模式下,对棉花的营养生长、生殖生长、产量因子及纤维品质等指标进行比较。【结果】转基因抗草甘膦棉花在苗期、现蕾期、花铃期和吐絮期的株高均低于受体材料,但差异不显著;花铃期,转基因抗草甘膦棉花每株花蕾数比受体材料少3.58个,差异达到显著水平;但在吐絮期其单株铃数比受体材料多1.1个,且其产量比受体材料高91.4 kg·hm~(-2);转基因抗草甘膦棉花的纤维品质也有一定程度的改善。同时,转基因抗草甘膦棉花上述各项生长指标、产量及纤维品质等均与对照品种中棉所49相当。【结论】转基因抗草甘膦棉花在栽培地环境下可正常生长,未对农业生产造成明显的负面影响和风险。     

江苏东山山地枇杷果实品质与果园土壤、叶片和果实矿质元素的关系

以江苏省苏州吴中区山地种植的24个枇杷果园的‘白玉’枇杷为研究对象,采用典型相关分析法研究土壤、叶片和果实矿质元素间及其与果实品质指标的相关性,应用多元线性回归分析法筛选影响枇杷果实品质的土壤、叶片和果实的主要矿质元素和影响叶片矿质元素的主要土壤矿质养分因子,为改善枇杷果实品质的果园营养管理技术提供理论参考依据。结果表明:(1)枇杷果实品质指标在不同果园间存在较大差异。(2)枇杷果实品质主要受其叶片和果实矿质元素含量影响,其中:枇杷单果质量与叶片中N含量呈显著正相关,与果实中N含量呈显著负相关;可溶性固形物含量与叶片中N和Mg元素含量呈极显著正相关,与果实中P、Mn元素含量呈极显著正相关,与果实中Ca、Mg元素含量呈极显著负相关;可滴定酸含量与叶片中N和Zn元素含量呈显著负相关,与果实中N、Mn元素含量呈显著负相关,与果实中Ca元素含量呈显著正相关。(3)果实品质指标与土壤矿质养分含量的相关性较弱,土壤矿质养分主要通过影响叶片矿质元素含量,进而间接影响果实品质,其中土壤中P、K、Ca、Mn、Cu元素对叶片中矿质元素含量影响较大。研究认为,提高土壤中P、K、Zn含量并减少土壤Ca含量是东山山地枇杷果园土壤管理的关键技术途径;提高叶片中N含量以及果实中N、P、Mn含量和减少果实中Ca、Mg含量是改善东山山地枇杷果实品质的关键措施。     

石门国家森林公园典型杉木林针叶氮磷钾计量特征及其与土壤肥力相关性分析

为探讨广州市石门国家森林公园典型杉木林叶片氮(N)、磷(P)、钾(K)含量与土壤pH、有机质、N、P、K含量间的关系,选取公园内不同林龄、坡位的杉木林为试材,分析林龄、坡位对杉木叶片营养元素含量的影响以及杉木叶片营养元素与土壤养分含量的相关性。结果表明,不同林龄杉叶N、P、K含量排序均为N>K>P,近熟林、成熟林中N含量高于中龄林,而K含量低于中龄林,P含量在不同林龄中无显著差异。不同坡位杉叶N、P、K含量排序未呈现规律性,也无显著差异,相同坡位杉叶N、P、K含量与相应坡位土壤N、P、钾含量呈现较高的一致性。不同林龄杉叶N:P随着林龄的增加而递增,N:K、P:K随着林龄增加先升后降;中龄林杉叶N:P与成熟林差异显著,中龄林杉叶N:K、P:K与近熟林差异显著;不同林龄及坡位杉木叶片的N:P均小于14,试验区杉木生长受N限制,未受K限制。相关分析结果显示：杉叶全P与其全N、全K呈显著正相关,土壤pH值与杉叶N、P、K均呈负相关,土壤有机质与杉叶N、P、K含量均为正相关,土壤N、P、K含量与杉叶中对应元素的含量均呈正相关。     

转ACO2基因优质棉生长特性及其对田间昆虫群落的影响

新型转基因棉花的生长特性及其对棉田昆虫群落的影响是转基因棉花环境安全评价的重点内容,也是转基因棉花环境安全评价过程必须评价的内容。选用新型转ACO2基因棉花及其亲本中棉所24为试验材料,于2013年和2014年在河南安阳进行了田间棉花生长势及其对昆虫群落影响的试验。在棉花苗期、蕾期、花铃期和铃期,转基因棉花叶片干重与其亲本均无显著差异,苗期、蕾期叶面积和比叶面积与亲本无显著差异,花铃期、铃期叶面积与比叶面积均显著高于亲本材料,其中2013年分别比对照高27.1%和26.2%,2014年分别高16.0%和19.9%,差异均达显著水平;株高、主茎叶片数、大铃数、小铃数和蕾铃脱落数均与亲本材料相当,但铃期果枝数显著高于亲本材料;3个棉铃虫(Helicoverpa armigera Hubner)发生高峰期,转优质基因棉花对棉铃虫和甜菜夜蛾幼虫校正死亡率与亲本对照材料无显著差异;昆虫群落、害虫亚群落和天敌亚群落昆虫个体总数均显著高于亲本棉田,两年分别比对照高11.5%、10.5%、33.4%和12.0%、8.1%、63.1%,其中2013年差异达显著水平,2014年由于昆虫发生程度总体较轻,差异不显著,但所属"目"、"科"、"种’、生物多样性指数、优势种昆虫及其优势度与其亲本棉田无显著差异,表明外源基因ACO2导入后,对棉田昆虫发生及其群落结构没有影响,棉花生长势无明显优势,但产量构成性状在部分时期增强。上述研究初步明确了新型转基因棉花生存竞争势态和棉田昆虫群落发生规律与动态,可为新型转基因棉花环境安全评价提供理论依据,同时为转基因棉花环境安全评价积累科学数据。     

转基因抗虫抗除草剂棉花对棉铃虫抗性及对草甘膦耐受性研究

本论文研究了抗虫又抗除草剂棉花对草甘膦的耐受程度,比较了这一双抗性状的棉花与单抗虫棉的抗虫效果。结果表明,抗虫又抗除草剂棉花对草甘膦有较好的耐受性,四叶期喷施草甘膦后抗虫抗除草剂棉花可以安全生长,蕾期喷施草甘膦对棉花的开花率和结铃率有影响。抗虫又抗除草剂棉花和单抗虫棉对棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)均具有较好的防治效果,苗期棉花叶片对棉铃虫防治效果最好,后期防治效果下降到49.2%和46.6%,吐絮期防治效果又上升到57.0%和53.1%。     

An Arabidopsis E3 ligase HUB2 increases histone H2B monoubiquitination and enhances drought tolerance in transgenic cotton

The HUB2 gene encoding histone H2B monoubiquitination E3 ligase is involved in seed dormancy, flowering timing, defence response and salt stress regulation in Arabidopsis thaliana. In this study, we used the cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter to drive AtHUB2 overexpression in cotton and found that it can significantly improve the agricultural traits of transgenic cotton plants under drought stress conditions, including increasing the fruit branch number, boll number, and boll‐setting rate and decreasing the boll abscission rate. In addition, survival and soluble sugar, proline and leaf relative water contents were increased in transgenic cotton plants after drought stress treatment. In contrast, RNAi knockdown of GhHUB2 genes reduced the drought resistance of transgenic cotton plants. AtHUB2 overexpression increased the global H2B monoubiquitination (H2Bub1) level through a direct interaction with GhH2B1 and up‐regulated the expression of drought‐related genes in transgenic cotton plants. Furthermore, we found a significant increase in H3K4me3 at the DREB locus in transgenic cotton, although no change in H3K4me3 was identified at the global level. These results demonstrated that AtHUB2 overexpression changed H2Bub1 and H3K4me3 levels at the GhDREB chromatin locus, leading the GhDREB gene to respond quickly to drought stress to improve transgenic cotton drought resistance, but had no influence on transgenic cotton development under normal growth conditions. Our findings also provide a useful route for breeding drought‐resistant transgenic plants.     

花铃期干旱和渍水对棉铃碳水化合物含量的影响及其与棉铃生物量累积的关系

在池栽条件下,以美棉33B为材料,研究花铃期干旱、渍水7 d和渍水14 d处理对棉铃碳水化合物含量的影响及其与生物量累积的关系.结果表明: 干旱处理对下部果枝棉铃铃壳碳水化合物含量的影响较小,降低了中部铃壳碳水化合物含量;干旱处理上部铃壳和渍水处理铃壳可溶性糖、淀粉含量增加,蔗糖含量先降后增,且随渍水持续期延长变幅增大,蔗糖外运受阻加重.与铃壳相比,花铃期干旱和渍水处理对棉籽碳水化合物含量的影响较小.干旱和渍水7 d处理中部果枝棉铃生物量快速增长起始期提前但历时短,下部和上部棉铃生物量累积最大增长速率降低;渍水14 d处理不同果枝部位棉铃生物量累积最大增长速率均降低.相关分析表明,棉铃生物量及其最大增长速率与铃壳可溶性糖和蔗糖含量关系密切.因此,花铃期干旱和渍水影响棉铃蔗糖外运,改变棉铃生物量累积特性,是棉铃生物量降低的原因.
     

高温胁迫对Bt棉铃壳中Bt蛋白含量及氮代谢的影响

以Bt基因来源于中国的棉花品种泗抗1 号(常规种)、泗抗3 号(杂交种)和来源于美国的棉花品种99B(常规棉)、岱杂1 号(杂交棉)为材料,研究了不同高温水平下Bt 棉盛铃期铃壳中Bt 蛋白含量变化及氮代谢生理特征.结果表明: 铃壳中Bt 蛋白含量随温度升高而降低,与对照相比(32 ℃),常规棉品种在38 ℃、杂交棉品种在40 ℃以上时,铃壳中Bt 蛋白含量大幅度下降.其中,常规种泗抗1号和99B在38 ℃时分别下降53.0%和69.5%;杂交种泗抗3号和岱杂1号在40 ℃时下降64.8%和54.1%.铃壳Bt 杀虫蛋白含量下降显著时,其可溶性蛋白含量明显下降,游离氨基酸含量明显提高,GPT活性显著下降,蛋白酶活性显著增加.高温影响铃壳的氮代谢引起Bt蛋白的分解加剧,合成减弱,从而造成Bt蛋白含量减少,抗虫性下降.     

棉铃虫的取食营养特点与棉花抗虫素分布的关系

通过研究棉花8个部位对棉铃虫Helicoverpa armzgera的营养效果和其所含次生物质类萜烯和单宁的浓度及在组织中的分布,揭示了棉铃虫取食营养特点与棉花次生化学的关系。棉铃虫取食顶尖、转移蛀食蕾铃的习性,与有关器官或组织对幼虫的营养效果密切相关,而营养效果主要取决于类萜烯和单宁的含量。棉花顶尖嫩叶中单宁浓度随着棉花的生长发育呈升高的趋势;类萜烯浓度在第四真叶期、第六真叶期和现蕾初期之间出现一个明显的底谷,而此期幼虫主要为害顶尖。蕾铃外层的苞叶、花萼、花瓣和铃皮,因次生物质含量高,不利于幼虫生长,相反内部的花粉、子房和铃心,次生物质含量低,营养效果好,顶尖嫩叶则介于其间。类萜烯存在于组织的色素腺内,分布集中;单宁则散布于组织中,偏多分布于组织外层。结果证实,昆虫在寄主植物上的取食方式是昆虫对寄主体内变动的次生化学的一种适应,它使昆虫付出尽少代价获得最适营养效果。     

华北棉区第三代棉铃虫对棉花为害损失与经济阈值的研究

通过在华北棉区棉花蕾铃期阶段,连续５ａ的田间蕾铃脱落原因的观察,明确了在第三代棉铃虫的中常发生年份,影响蕾铃期蕾铃脱落的主要因素是棉株本身的自然脱落其脱落率占总脱落的９０％以上,而因第三代棉铃虫为害造成的脱落率在５％以上。根据田间棉铃虫Ｈｅｌｉｃｏｖｅｒｐａ ａｒｍｉｇｅｒａ（ｈｕｂｎｅｒ）３龄幼虫虫量与为害力的关系研究,结合多年第三代棉铃虫田间生命表,文中提出了三代棉铃虫的经济阈值为百株累计卵量     

棉花根系生长和空间分布特征

结合田间根钻取样和图像扫描分析方法, 研究了不同棉花品种根系的长度、直径和表面积动态及 0~ 10 0cm深和 0~ 4 0cm宽土壤范围内的空间分布特征。该方法与常规直尺测量结果相比相关系数R2 达到 0.899 (n =1318), 显示了较好的可靠性。研究结果表明, 棉花平均根长密度 (RLD) 在花铃期为 1.2 1~ 1.2 7mm·cm-3, 吐絮后降至 1.0 4~ 1.12mm·cm-3, 收花时为 0.76mm·cm-3 。棉花根平均直径在不同基因型间存在显著差异, 抗虫杂交棉的根直径最粗, 平均为 0.5 2mm ;早熟类型品种根直径较细, 平均为 0.36mm。在土壤深度上根直径的差异不显著, 但距棉行距离越远, 根的平均直径越小。在明确根系长度和直径动态规律的基础上, 提出了根表面积指数 (RAI) 的概念, 与地上部叶面积指数具有相似的含义和生物学意义, 且呈较好的指数相关关系 (R2 =0.779) 。RAI在生理发育时间 (PDT) 小于等于 4 0前, 其增长动态符合LOGISTIC生长规律 (R2 =0.84 9), 在PDT大于 4 0后, 呈线性递减趋势 (R2 =0.5 70~ 0.895 ), 且杂交抗虫棉的RAI在全生育期内均明显高于其它类型品种, 而早熟类型品种相对略低。RAI空间分布特征表现为, 开花前在浅根层内 (0~ 30cm) 分布最多, 花铃期以中层根系 (40~ 6 0cm) 为主, 吐絮后主要以深层 (70~ 10 0cm) 和距棉行较远的行间较多。研究结果为制定合理的施肥、灌溉措施提供了理论依据, 并量化了棉花根系的时空变化, 为进一步提高生长发育模拟模型的精度奠定了基础。