低温条件下外源生理活性物质对棉铃发育的影响

和4月20日（正常播期）、6月15日（晚播）两个播期条件下．对棉花1～4果枝1、2果节棉铃及其对位果枝叶于花后15d和30d涂抹外源生理活性物质：6％蔗糖和0．6％符氨酰胺混合溶液（C＋N）、2％蔗糖和0．2％谷氨酰胺混合溶液（1／3C＋1／3N）及12%蔗精和1．2％谷氨酰胺混合溶液（2C＋2N）．各浓度处理的C／N比值相同。统计正常播期铃龄50d和纤维加厚发育期（铃龄25～50d）日均温分别为28．5℃、28．1℃．晚播铃龄50d和纤维加厚发育期日均温分刖为22．9℃、21．4℃（超过了相应的临界温度21℃和18℃）。试验结果表明．晚播条件下,花后15dC＋N处理以及花后30d 2C＋2N处理促进了氮和可溶性糖的运转．均使铃重增加最大,分别达0．40g和0．58g。3种浓度外源生理活性物质均增加了纤维素的累积量．且于花后30d促进了螺旋角（φ）和取向分布角（ψ）的优化．提高了纤维比强度．其中以2C＋2N处理提高纤维比强度幅度最大．达1．45cN／tex。花后15d以1／3C＋1／3N处理对提高纤维比强度最有利．达2．10cN／tex。     

气象因子对棉籽脂肪和蛋白质含量的影响

为确定影响棉籽脂肪和蛋白质含量的主要气象因子,量化主要影响因子的作用程度,研究于2005年在黄淮棉区(徐州、安阳)、长江下游棉区(淮阴、南京)多个生态点设置了不同品种的田间实验,供试品种为科棉1号和美棉33B.研究结果显示棉籽脂肪和蛋白质含量随生态点和开花期呈极显著变化.黄淮棉区棉籽脂肪含量、蛋白质含量最大值出现的棉铃开花期较长江下游棉区推迟.棉籽脂肪含量、蛋白质含量与气象因子的相关分析显示,二者与铃期气温日较差呈显著负相关关系,与铃期日均气温、平均日最高气温、平均日最低气温、平均地温显著正相关.通径分析和逐步回归分析显示,各气象因子中铃期平均日最低气温是最主要的影响因子.棉籽脂肪含量、蛋白质含量随铃期平均日最低气温的变化可用三次多项式拟合,决定系数均达到0.75以上.日最低气温22～23℃最适宜棉籽脂肪和蛋白质含量的形成,低于15℃时棉籽脂肪不能正常积累.     

铃期增温对棉花产量、品质的影响及其生理机制

以泗棉3号棉花品种为材料,于2010和2011年在南京农业大学牌楼试验站设置铃期(7月13日-8月24日)增温试验,模拟全球增温条件下棉花产量、品质的变化趋势及其生理机制.结果表明: 在铃期增温2～3 ℃(日均温31.1～35.2 ℃)条件下,植株总生物量下降约10%,单株皮棉及籽棉产量降低30%～40%.棉纤维品质变化显著,且不同纤维品质指标对增温的响应程度存在较大差异:马克隆值和断裂比强度显著升高,纤维长度下降,而整齐度指数和伸长率无显著变化.棉株光合能力、干物质累积能力和光合产物输出能力显著下降;可溶性氨基酸、可溶性糖、蔗糖含量及碳氮比均显著下降,而淀粉含量显著上升;增温条件下营养器官干物质分配比例增多,生殖器官干物质分配比例相对减少,经济系数随之降低.棉株下部果枝受增温影响较小,中、上及顶部果枝受增温影响较大.表明在增温2～3 ℃条件下,棉株大部分时间处于热胁迫状态,不仅光合能力下降,而且光合产物向“库”端的转运能力下降,最终导致其减产.     

棉纤维加厚发育相关物质对纤维比强度的影响

以高、中、低纤维比强度棉花品种科棉1号、美棉33B、苏棉15号和德夏棉1号为材料,研究与棉纤维加厚发育密切相关的可溶性糖、蔗糖和-β1,3-葡聚糖含量动态变化特性及其对纤维比强度形成的影响.结果显示,与中、低强纤维品种相比,高强纤维品种棉花铃龄为10 d时纤维可溶性糖、蔗糖含量高,全铃期内其转化率高且转化彻底,铃龄为24~31 d期间蔗糖累积量高;纤维加厚发育起始期的-β1,3-葡聚糖含量峰值高,其中后期转化迅速而彻底.高强纤维品种棉纤维中可溶性糖、蔗糖和-β1,3-葡聚糖含量动态变化特性利于纤维素累积特性的优化,即快速累积期长、累积速率平缓,易形成高强纤维.研究表明,在物质变化水平上,可溶性糖、蔗糖和β-1,3-葡聚糖含量动态变化特性影响到棉纤维素累积特性,是导致棉纤维比强度品种差异的重要原因.     

棉籽蛋白质和油分含量预测的生态模型

为研究棉籽蛋白质和油分含量与环境因子间的定量关系,选择不同熟性棉花品种在长江流域下游棉区和黄河流域黄淮棉区各2个地点进行分期播种和施氮量试验,分析了品种、主要气象条件和施氮量对棉籽蛋白质和油分含量的影响.结果表明:棉籽蛋白质和油分含量的主要影响因子除品种外依次为铃期平均温度、太阳辐射量和施氮量;棉籽蛋白质和油分形成的最适宜铃期日均温分别为26.1℃和25.7℃;充足的光照不利于棉籽蛋白质和油分含量的提高;增加施氮量提高了棉籽蛋白质含量,降低了油分含量.建立了棉籽蛋白质含量与油分含量的生态模型,模型以品种、铃期平均温度、铃期日均太阳辐射量和施氮量为模型输入,简便易行.模型对棉籽蛋白质含量和油分含量预测的根均方差(RMSE)分别为2.03％和2.54％,具有较好的预测性.     

国家棉花品种区域试验纤维品质时空分布与发展趋势

本文选用2005—2014年国家棉花区域试验参试品种纤维品质性状作为试验材料,运用灰色预测法,旨在构建黄河流域、长江流域和西北内陆棉区的灰色预测模型,探索国家棉花区域试验纤维品质时空分布规律,并对未来5年和10年纤维品质发展趋势进行预测.结果表明: 10年期间国家棉花区域试验参试品种的综合纤维品质总体呈逐年提升趋势.纤维长度表现较优,分布阈值有所提高(27.0～32.0 mm),且多数品种纤维长度达到29或30 mm级.断裂比强度总体呈增强趋势,长江流域棉区比强度达到“很强”档水平(31.0 cN·tex^-1)的品种所占比例2011年达到61.1%.马克隆值在棉区间差异显著,黄河流域逐年增高,由B₂档(4.3～4.9)向C₂档(5.0及以上)变化;长江流域马克隆值偏高,基本维持在C₂档水平;西北内陆棉区马克隆值较优,分布在A档(3.7～4.2)和B₂档(4.3～4.9).纺纱均匀性指数由高到低依次为西北内陆棉区、长江流域棉区、黄河流域棉区,其中分布在130～149范围(可纺40～50中支纱)品种所占比例为80.0%.总之,近10年国家棉花品种区试验参试品种综合纤维品质总体上西北内陆棉区相对较优,其次为长江流域棉区,再次为黄河流域棉区.预测在未来5年和10年,国家棉花品种区域试验参试品种综合纤维品质表现为黄河流域呈明显下降趋势,长江流域略微上升,而西北内陆棉区则呈显著下降趋势,这些变化应该引起所在区域棉花育种工作者、国家棉花品种区域试验及审定管理部门的高度重视.     

温度对棉铃对位叶生理特性及铃重形成的影响

以棉纤维品质差异较大的2个品种为材料,于2005～2006年在江苏南京设置不同播期试验,研究棉铃发育期不同温度对棉铃对位叶保护酶活性及C、N代谢等生理特性的影响及其与铃重形成的关系.结果表明:棉铃发育期日平均温度在23.1℃～24.9℃时棉铃对位叶的可溶性蛋白含量和内源保护酶活性较高,膜质过氧化程度轻,C、N生理活性均强,C/N协调,棉铃平均增重速度较高,棉铃快速增重期延长,易形成大铃;≥27.0℃时可溶性蛋白含量和内源保护酶活性较低、膜脂过氧化程度严重、N生理活性较弱、C/N高,铃重平均增重速度虽高,但快速增重期短,不利于提高铃重;≤20.7℃时可溶性蛋白含量下降快,内源保护酶活性较高,但酶活性下降时间早、速度快,膜脂过氧化程度也严重,可溶性糖转运率低且在对位叶内积累,N生理活性高,C/N低,铃重快速增重期虽长,但平均增重速率低,最终铃重下降.低温下'科棉1号'的对位叶生理活性比'美棉33B'强,铃重也较高.可见,棉铃对位叶保护酶活性高,C/N协调能提高铃重,而适宜的铃期日均温可以提高棉铃对位叶的生理特性.     

中国棉花纤维品质和气候因子的空间分布特征

利用地理信息系统(GIS)对全国主产棉区82个县(市)2005-2011年棉花纤维品质及1981-2010年的逐日平均气象数据进行空间插值处理,建立了基于GIS的全国主产棉区主要棉花纤维品质指标的空间信息系统,并分析了全国棉花纤维品质的区域分布及其与各生态区气候因子空间分布的相关性.结果表明:日照充足、降水量小、平均相对湿度较低的西北内陆棉区(如新疆)是我国优质棉生产区域,其棉纤维长度、马克隆值、品级等品质指标均居国内各棉区首位;长江和黄河流域两大棉区的棉花纤维比强度值较高,其中,长江流域棉区的棉花纤维长度值和比强度值均大于黄河棉区;黄河棉区的马克隆值和感官品级高于长江棉区.棉花品种指标与各生态区气候因子(温度、光照、降水、湿度)有较好的相关性.     

利用GGE双标图划分我国棉花纤维品质生态区

我国主产棉区棉花纤维品质区域特征明显,合理划分纤维品质生态区有助于提高原棉的纺纱品质.本研究采用GGE双标图的“环境-性状”功能图分析了2011—2015年期间国家棉花品种区域试验中传统棉区与纤维品质性状的互作,并提出了我国主产棉区棉花纤维品质生态区域划分.结果表明: 我国主产棉区可划分为“优质纤维生态区”、“低马克隆值生态区”、“高比强度与马克隆值生态区”和“普通纤维生态区”.其中,优质纤维生态区包括长江上游和长江下游棉区,棉纤维长度、比强度、马克隆值等指标协调较好,且纺纱均匀性指数表现最好;低马克隆值生态区位于南疆和北疆棉区,马克隆值和比强度低,纺纱均匀性指数较好;高比强度与马克隆值生态区涵盖长江中游、南襄盆地和淮北平原棉区,比强度和马克隆值高,其余性状表现一般;普通纤维生态区包括华北平原和黄土高原棉区,各项纤维品质指标表现中等或较差.本研究应用GGE双标图的“环境-性状”功能图划分的纤维品质生态区可为优化我国棉花品质区域化种植和纺织企业合理用棉提供决策支持,也可为其他作物生态区划分提供方法参考.     

低温条件下外源物质对棉株不同部位果枝棉铃纤维比强度的影响

在棉纤维加厚发育期20.0℃的日均温条件下,对棉花6~9果枝(中部果枝)和11~14果枝(上部果枝)1、2果节棉铃及其对位果枝叶分别于花后15 d和30 d,外施C/N比恒定的3种外源物质:(1)6%蔗糖和0.6%谷氨酰胺混合溶液(C+N),(2)6%蔗糖、0.6%谷氨酰胺和2μg.g-16-BA混合溶液(C+N+BA),(3)2μg.g-16-BA溶液(BA),研究低温条件下外源物质对棉株不同部位果枝棉铃纤维比强度的影响。结果表明:花后15 d外施C+N+BA可提高棉花上部果枝铃铃重和衣分,花后15 d3、0 d外施C+N+BA均可提高棉花中部果枝铃铃重和衣分。花后15 d3、0 d外施BA均有利于棉花上部果枝铃衣分的提高。花后15 d、30 d外施C+N、C+N+BA、BA均导致棉花上部果枝铃棉纤维的螺旋角和取向分布角变大,纤维比强度降低,但可优化中部果枝铃棉纤维的螺旋角和取向分布角,提高纤维比强度,且以BA处理效果最佳。     

彩色棉种质资源农艺性状和纤维品质鉴定与分析

基于农艺性状和纤维品质对61份彩色棉种质材料进行鉴定分析,结果表明：材料间衣分、2．5％跨长、马克隆值呈极显著差异,整齐度、伸长率、比强度和单株铃数存在显著差异,株高、果枝数、单铃重差异不显著;供试材料纤维品质较差,除中国农业科学院棉花研究所选育的棕125、棕絮1号等材料外,大部分种质系2．5％跨长、比强度等指标不能满足纺织工业的需求,但仍有31份种质系单一性状较优,如棕2—63（IAA）、棕3-944等。采用类平均法对供试材料进行聚类分析,61份材料聚为7个类群,供试材料表现型性状相似较低,尤其部分基础彩色棉遗传材料与其他材料相似性极低,单独构成一类,如皱缩红鸡角叶棕絮、hunan绿等。综合分析表明,供试材料农艺性状和纤维品质较差,遗传多样性较丰富。     

Effect of shading on yield,fiber quality and physiological characteristics of cotton subtending leaves on different fruiting positions

Little is known regarding to impact of simulated shading conditions on cotton yield and fiber quality at different fruiting positions. In this 2-year study, our field experiments investigated the effects of shading percentage on the cotton yield, fiber properties, photosynthesis, and carbohydrate concentrations in boll’s subtending leaves during various growing stages at different fruiting positions (FP). Net photosynthetic rate and effective quantum yield of PSII photochemistry decreased in response to shading on both FP1 and FP3 of the 7^th sympodial branches, respectively. Shading also reduced sucrose and starch contents of leaves at each fruiting position. Shading decreased the number and mass of cotton bolls, the fiber strength and micronaire, while the fiber length increased at both fruiting positions. Our results suggested that shading resulted in the reduction of the cotton yield and fiber quality, which are mainly associated with the changes in boll number and alteration of photosynthesis and carbohydrate concentrations during the boll development.     

Influence of Nezara viridula feeding on cotton yield, fiber quality, and seed germination

The influence of southern green stink bug, Nezara viridula (L.), adults (males and females) and fourth to fifth instars on cotton, Gossypium hirsutum L., boll abscission, seedcotton yield, fiber quality, and seed viability was evaluated in field studies conducted during 2004 and 2005. Cotton bolls representing several age classes ranging from 0-600 heat units were individually infested with a specific gender or life stage of southern green stink bug. Adults and nymphs induced abscission of bolls that accumulated 0-280 heat units after anthesis. Seedcotton yield was significantly lower in bolls infested with adults (males and females) and late instars through approximately 500 heat units after anthesis. Southern green stink bug feeding on bolls significantly affected the physical fiber properties of micronaire (measure of fiber fineness or maturity), strength, uniformity, and fiber length. Discolored cotton lint in the stink bug-infested bolls was more common than in noninfested bolls. Seed germination and development of normal seedlings for seed harvested from stink bug-infested bolls that accumulated < or =500 heat units beyond anthesis were significantly lower compared with noninfested bolls. No significant differences in boll abscission, yield, fiber quality, and seed germination were detected between southern green stink bug males and females or between adults and fourth to fifth instars.     

温光型核雄不育小麦育性转换的温度敏感期和临界温度研究

多年人工气候箱和田间分期播种试验表明,小麦温光型隐性核雄不育两用系C49S育性温度敏感期较长,从花粉母细胞形成期到成熟花粉期都有一定程度的敏感性,其中最敏感的时期有两个,即花粉母细胞减数分裂期和小孢子中期,当减数分裂期温度与小孢子中期温度均较低时,C49S表现为高度不育,当其温度均较高时,C49S表现为高度可育;C49S高度不育的临界温度是关数分裂其平均最低温度（Tmin1）、小孢子中期平均温度（T2）和平均最低温度（Tmin2）,分别为8.5℃、13.5℃和10.5℃;C49S高度可育的临界温度是Tmin1 11.5℃、T2 15.0℃、Tmin2 12.5℃;对温光型核雄不育两用系在小麦杂种优势利用中的应用价值、条件及风险进行了综合评价。     

氮离子注入彩棉种子引起M1代的变化

不同剂量低能氮离子注入彩色棉种子,发芽率随剂量增大呈现出马鞍形曲线;对M1代主要经济性状测定,铃重、衣分、马克隆值有明显变异,在12×1016 N+/cm2剂量下改良效果较好,但离子注入对纤维长度和纤维强度以负影响为主;处理组POD酶和CAT酶活性都较对照组增高.     

Screening for High-Temperature Tolerant Cotton Cultivars by Testing In Vitro Pollen Germination, Pollen Tube Growth and Boll Retention

With radical global climate change and global warming, high temperature stress has become one of major factors exerting a major influence on crop production. In the cotton (Gossypium hirsutum L.)-growing areas of China, especially in the Yangtze River valley, unexpected periodic episodes of extreme heat stress usually occur in July and August, the peak time of cotton flowering and boll loading, resulting in lower boll set and lint yield. Breeding programs for screening high temperature-tolerant cotton germplasm and cultivars are urgent in order to stabilize yield in the current and future warmer weather conditions. In the present study, 14 cotton cultivars were quantified for in vitro pollen germination and pollen tube growth in response to temperatures ranging from 10 to 50 ℃ at 5 ℃ intervals. Different cotton genotypes varied in their in vitro pollen germination and pollen tube length responses to the different temperatures. Maximum pollen germination and pollen tube length ranged from 25.2% to 56.2% and from 414 to 682 μm, respectively.The average cardinal temperatures (Tmin, Topt, and Tmax) also varied among the 14 cultivars and were 11.8,27.3, and 42.7 ℃ for pollen germination and 11.8, 27.8, and 44.1 ℃ for maximum pollen tube length. Variations in boll retention and boll numbers per plant in field experiments were found for the 14 cotton cultivars and the boll retention and boll retained per plant on 20 August varied considerably in different years according to weather conditions. Boll retention on 20 August was highly correlated with maximum pollen germination (R2=0.84) and pollen tube length (R2=0.64). A screening method based on principle component analysis of the combination of pollen characteristics in an in vitro experiment and boll retention testing in the field environment was used in the present study and, as a result, the 14 cotton cultivars could be classified as tolerant, moderately tolerant, moderately susceptible and susceptible to high temperature.     

我国棉花抗枯黄萎病品种纤维品质遗传改良评价

对我国108个抗枯、黄萎病骨干品种的纤维品质进行了分析,整体表现纤维较长,27mm以下的品种较少;比强度平均值较低,但也有少数高强力品种;马克隆值较大,纤维较粗.20世纪60-90年代抗病育种对纤维品质未明显改进,纤维长度、比强度、马克隆值平均值均无显著增长;但纤维长度类型更加丰富,纤维长度最大值有所增加,最高强力品种的比强度值逐渐提高,90年代品种中有较细纤维类型.从中筛选出纤维长度在33mm以上,比强度在33.2cN/tex以上,纤维整齐度在87.1%以上,马克隆值在3.8～4.3之间的品种各10个,筛选出纤维品质指标综合优良的品种9个.     

大铃棉中棉所48主要经济性状的分子标记与QTL定位

本研究利用4961对的SSR引物对中棉所48的两个亲本进行多态性筛选,结果筛选到71对条带清晰,稳定性好的多态性引物,用这些引物对261个F2群体进行扩增构建连锁图,获得了包含有49个标记位点的14个连锁群,共覆盖498.7cM,约占棉花总基因组10.0%的遗传图谱。采用WinQTL Cartographer 2.5的复合区间作图法（CIM）,对F2群体的铃重、衣分及纤维品质进行分析,共检测到11个稳定的 QTLs,其中铃重有2个,衣分4个,纤维整齐度2个,纤维细度2个,纤维伸长率1个。这些稳定表达的QTLs,能解释较大的表型变异,可用于纤维品质及产量性状的标记辅助选择,也可为大铃、优质棉的分子标记辅助选择,改良、提高大铃基因的选择效率,提供理论依据。