转基因抗虫棉冀棉30的选育及栽培技术要点

冀棉30是由河北省农林科学院棉花研究所、河北鑫牛农业科技有限公司、新疆合信农业科技发展有限公司联合选育的转基因抗虫棉品种,于2023年通过国家农作物品种审定委员会审定。2020-2021年冀棉30在黄河流域棉区中熟常规品种区域试验中春播生育期120 d,株高97.1 cm,第一果枝节位6.65,单株结铃16.45个,铃重6.75 g,衣分41.4%,籽指11.0 g,霜前花率93.05%,高抗枯萎病,耐黄萎病,抗棉铃虫。2022年生产试验中,每666.7 m^(2)籽棉、皮棉和霜前皮棉产量分别为252.8 kg、102.4 kg和98.0 kg,分别比对照品种中棉所100增产9.9%、12.3%和12.0%。对冀棉30的选育过程、农艺性状、产量表现、适宜种植区域及栽培技术要点进行了详细介绍。

棉花种质立枯病抗性室内鉴定

为了培育抗立枯病棉花新品种,对350份棉花种质进行室内接种立枯丝核菌鉴定,调查立枯病的发病情况,筛选高抗立枯病的种质。鉴定结果表明:350份种质平均病情指数最大值为63.00、最小值为7.91,种质间病情指数的变异系数为36.29%,不同种质的立枯病抗性差异较大。参试种质中,没有对立枯病表现免疫的种质;有抗病种质86份,占鉴定种质总数的24.6%,其中高抗种质6份。筛选的抗立枯病种质为棉花抗病育种和抗病机理研究提供了基础种质信息。

陆地棉2-酮戊二酸依赖型氧化酶GhAOP2-like基因的克隆和功能分析

为了研究棉花中AOP2-like(GhAOP2-like)与抗旱耐盐的相关性,根据河北省农林科学院棉花研究所遗传育种研究室前期获得的蛋白质组数据,利用同源克隆法得到了GhAOP2-like的基因序列,用生物信息学方法对GhAOP2-like蛋白的理化性质、结构、亚细胞定位等进行了分析,利用qRT-PCR技术检测了GhAOP2-like的组织特异性表达以及在干旱、盐和激素处理下的表达量变化。结果显示,GhAOP2-like位于D13染色体上,CDS序列长972 bp,编码323个氨基酸。生物信息学分析发现,GhAOP2-like蛋白的分子式为C_(1654)H_(2525)N_(429)O_(478)S_(19),理论等电点为5.20,不含信号肽和跨膜结构域,定位于细胞质中。聚类分析结果显示,棉花与其他物种中的AOP序列被明显分成2组,但与木槿中AOP序列关系最近。根据qRT-PCR的结果,发现GhAOP2-like在根、茎、叶和发育中的种子中都表达,但在根中表达量最高,并且在干旱、盐、GA_(3)、MeJA和ABA处理下上调表达,但在MeJA处理下表达变化最强烈,说明GhAOP2-like可能通过参与茉莉酸信号通路调节根系的生长从而提高陆地棉的抗逆性。

39份油用向日葵杂交种主要农艺性状与产量的多元分析

为探讨油用向日葵农艺性状与产量之间的关系,选出适合河北气候及种植模式的优质高产油用向日葵新品种,对本单位杂交获得的39个油用向日葵杂交种的14个性状进行了遗传多样性分析、相关性分析、聚类分析和主成分分析。研究结果表明:不同性状的变异系数为2.50%~32.37%。其中,单盘粒质量变异系数最大,为32.37%,变异幅度为16.77~113.78 g。生育期变异系数最小,为2.50%。产量与百粒质量、单盘粒数、单盘粒质量、籽粒容重、株高呈极显著正相关,与籽粒面积、籽粒周长、籽粒长度呈显著正相关;株高与百粒质量、籽粒面积、籽粒周长、籽粒长度、籽粒宽度、籽粒容重呈极显著正相关,与单盘粒质量呈显著正相关。主成分分析将不同品种农艺性状分成4个主成分,可将其归纳为籽粒性状因子、产量因子、生育期和形态因子、籽粒容重因子,累积贡献率达81.939%。卡方距离为1.05时,39份材料被划分为4个类群,其中第Ⅰ类群包含23份材料,与主成分分析散点图的第Ⅰ类群特点相同,籽粒性状和产量性状优良。综合以上数据分析,在高产油用向日葵选育过程中,从选择潜力来看,应重点考虑单盘粒质量、单盘粒数、盘径、株高、百粒质量等性状对产量的影响。

优质抗虫棉花新品种冀228性状综合分析

对国审棉花新品种冀228进行综合评价,为生产大面积推广提供理论依据。采用SSR分子标记技术、稳定适应性分析和多指标模糊综合评判等方法,对冀228的遗传背景、丰产稳产性、纤维品质及抗病虫性等进行了综合分析,并选出适宜种植区域。结果表明:冀228渗透有海岛棉血统;2002—2007年各级区域试验67点次中58点次增产,增产点率86.6%;纤维品质综合指标达Ⅱ型品质标准;枯萎病指6.25,黄萎病指25.2,抗枯萎病,耐黄萎病,抗棉铃虫;适宜黄河流域尤适于高水肥地块广泛种植。冀228遗传背景丰富,丰产稳产性好,纤维品质优异,抗病虫性能强,适应性广。

高产、优质抗虫杂交棉冀优杂69的选育及应用

冀优杂69是利用海岛棉、陆地棉种间杂交转基因后代与常规棉杂交育成,其突出表现抗棉铃虫、高产、抗病、优质。2003-2004年在河北省棉花品种区域试验中,霜前皮棉较对照品种新棉33B、DP99B分别增产25.4%和33.9%,适宜冀中南棉区及黄河流域同类生态区春播种植。

抗病优质机采棉品种——冀棉646

介绍了抗病优质机采棉冀棉646的选育过程、特征特性和栽培技术要点。

棉花海岛型和陆地型远缘杂交后代性状比较研究

以培育丰产、抗枯黄萎病、抗棉铃虫和纤维品质优异的棉花新品种为育种目标,采用远缘杂交、回交、复交和姊妹交等方法,全程病圃鉴定抗病性,强化筛选抗虫性,定向跟踪检测纤维品质,选育出4个海岛型和6个陆地型优质抗虫品系。优质品系鉴定试验结果表明:陆地型产量明显高于海岛型;海岛型的株高和子指高于陆地型,单株成铃、铃重和衣分低于陆地型,单株果枝数相差不大;所有品系高抗枯萎病,耐黄萎病;纤维品质优异,整齐度指数、纤维上半部平均长度和断裂比强度高,海岛型优于陆地型,但在各品系所属品质类型中马克隆值均偏向高限,马克隆值偏高。

2008年河北省审定棉花品种的性状差异及聚类分析

以河北省品种审定委员会第33次品种审定公告审定品种的主要性状为依据,采用聚类分析方法,分析了2008年河北省审定的15个棉花品种的农艺性状差异,并提出了种植建议。结果表明:多数品种适于在中熟和中早熟2个区域推广应用,纤维品质属Ⅲ型;冀3927、合丰202、创优棉9号和冀创18F1适于在高水肥地种植;创优棉9号和冀创18F1早熟性好;冀棉3536、冀3927、冀创18F1、合丰202、创优棉9号和冀H156抗病性好,适于在黄萎病较重的重茬重病地种植,而快育2号、田丰1658和新科8号抗病性稍差,适于在常与禾本科作物倒茬的轻病地种植。

高产多抗杂交棉冀杂999选育研究

早熟、抗病虫、增产潜力大、适应性广、管理简便、适于机械化栽培是现代农业发展对棉花品种的基本要求。利用现代转基因技术和传统远缘杂交方法,培育具有海岛棉、陆地棉、野生瑟伯氏棉血统,目标性状突出且综合性状优良的杂交亲本;按照父母本性状互补的选配原则,配制杂交组合;通过重病圃胁迫、干旱胁迫、盐害胁迫、高虫口密度胁迫等高压选择、多点鉴定综合筛选和国家检验监督机构检测等手段,选育出了遗传基础丰富且携带外源抗虫Bt基因的抗虫杂交棉品种冀杂999。该品种突出表现早熟,生长稳健易管理,抗病虫,抗逆性好,适应性广,高产稳产,吐絮肥畅,含絮适中,纤维品质优良,适于机械化采收。2009年通过了国家农作物品种审定委员会审定(审定编号:国审棉2009008),准予在黄河流域春播棉区推广。该品种的推广,对降低由枯黄萎病引起的损失、控制棉铃虫等鳞翅目害虫为害、推进河北棉花战略东移、提升棉花生产机械化水平和提高植棉效益具有重要意义。

棉花常见缺素症状分析状

棉花需要的营养元素很多，已经知道的就有16种，即碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、锌、锰、铜、铝、硼、氯，其中碳、氢、氧约占植株干重的95％，主要来自空气和水：其它各种元素总共只占棉株干重的5％左右，主要来自土壤的矿物盐类。目前，棉田主要是氮、磷、钾不足。

棉花播种及苗期管理技术

1土地准备 保墒造墒,对墒情较好的棉田,要耙耢保墒或覆盖地膜,减少水分蒸发;对墒情不好的,要适时造墒,可采用畦灌浇透,然后耕耙保墒待播。灌水一般应在棉花播种前15d进行,以利土壤升温。合理施肥，将氮、磷、钾比例调整到1：0．5—0．6：1，同时增施有机肥，改善土壤理化性能，补施硼、锌等微量元素肥料，以提高坐桃率。掌握重施底肥，全部磷、钾肥和50％-60％的氮肥底施，每亩施尿素15kg、磷酸二铵15～20kg、硫酸钾15～20kg，有机肥3000kg。

棉花纤维品质年际间变化及气象因素影响分析

利用河北省1994—2003年中棉所12的纤维品质资料分析年际间变化的主要指标和主因子。结果表明:比强度是纤维品质中年际间变化最大的品质指标。第一个公共因子与2.5%跨长和比强度的相关系数分别为0.808和0.715,可认为是长度强力因子,第二个公共因子与麦克隆值的相关系数为0.789,可认为是麦克隆因子。纤维品质与铃期(7-10月)气象因素的通径分析结果表明,铃期平均气温是影响绒长强力因子的主要气象因素,铃期降雨是影响麦克隆值的主要气象因素。

黄萎病菌侵染下陆地棉Dirigent-like蛋白基因表达差异分析

目的发掘陆地棉Dirigent-like蛋白基因家族,明确不同黄萎病抗性品种间该基因家族成员的多态性及表达差异。方法利用Illumina Hiseq 2000测序平台,通过RNA-Seq测序技术,获得黄萎病菌侵染陆地棉抗病品种和感病品种的Dirigent-like蛋白基因家族成员Unigene序列;采用生物信息学软件对其进行核苷酸序列及编码蛋白的多重比对和系统进化分析;针对该家族成员设计特异的quantitative real-time PCR引物,在Applied Biosystems 7500 Real Time PCR System上使用SYBR green PCR试剂盒标记反应产物,棉花Gh ACTIN为内标,采用2-ΔΔCt法分析抗病品种冀79、感病品种TM-1中该基因家族成员在0 h及受侵染1、8、24、48、72和96 h后的表达差异。结果获得12个陆地棉Dirigent-like蛋白基因家族成员;该家族成员分属3个进化群,基因间存在4个保守结构域。其同源基因在D5基因组染色体上,主要集中于第2、3、6、7、9、10、13染色体。陆地棉受黄萎病侵染后,Dirigent-like蛋白基因抗病、感病品种间差异表达,抗病品种冀79受黄萎病菌侵染1 h时上调2倍以上的有Gh DIR4、Gh DIR6、Gh DIR7、Gh DIR9、Gh DIR10和Gh DIR11,其中,Gh DIR9上调6.5倍;侵染8 h时Gh DIR1、Gh DIR4、Gh DIR7和Gh DIR11上调,有2个上调2倍以上;侵染24 h时仅Gh DIR4上调2倍以上;侵染48 h时Gh DIR1、Gh DIR4、Gh DIR7和Gh DIR11上调达到2倍以上;侵染72 h时仅Gh DIR9上调2倍以上,达到6.4倍;侵染96 h时仅Gh DIR4上调2倍以上。感病品种TM-1受侵染1 h时仅Gh DIR7上调2倍以上;受侵染8 h时Gh DIR7上调325倍,Gh DIR10上调2倍以上;侵染24和48 h时Gh DIR4、Gh DIR5、Gh DIR6、Gh DIR7、Gh DIR9、Gh DIR10急剧上调,Gh DIR7、Gh DIR9、Gh DIR10上调10倍以上;受侵染72 h时Gh DIR4和Gh DIR7还保持较高的表达量;侵染96 h时Gh DIR5、Gh DIR6、Gh DIR7、Gh DIR9、Gh DIR10和Gh DIR11保持较高的表达量。由此看出,受黄萎病侵染时抗病种质冀79 Dirigent-like蛋白基因家族成员上调表达要早于感病品种,但是,该基因家族成员在感病品种受侵染8 h后上调倍数远远高于抗病品种,而且到96 h时其表达量还较高;抗病品种上调的Dirigent-like蛋白家族成员Gh DIR4、Gh DIR7、Gh DIR9和Gh DIR11值得关注;Gh DIR6、Gh DIR7、Gh DIR9和Gh DIR10在感病品种TM-1中上调显著。此外,抗病、感病品种间Gh DIR1、Gh DIR3、Gh DIR5、Gh DIR8、Gh DIR10和Gh DIR12存在核苷酸多态性。结论 Dirigent-like蛋白与黄萎病菌侵入后棉花植株的抗性反应相关。

粮棉轮作对土壤中养分及真菌多样性的影响

为了改善冀中南地区多年连作棉田的土壤环境,分析棉花-小麦-玉米两年三熟轮作种植制度对土壤速效养分和真菌多样性的影响。依托河北省南宫市棉花原种场试验点,采用定期采集土壤样品,测定土壤中的有效磷、速效钾、全氮含量及提取各样品中的总DNA,借助Illumina Hi Seq 2500高通量测序平台,研究不同种植模式对土壤真菌的群落结构、丰度等的影响,分析养分变化和群落变化的相关性。结果表明:轮作模式土壤速效磷、全氮残留含量比连作棉田显著增加,而土壤速效钾则差异不明显。轮作模式和连作模式土壤中的分类单元(Operational taxonomic units,OTU)个数分别为783,750个,真菌多样性表现为轮作模式土壤﹥连作模式土壤。通过聚类分析,发现不同种植模式下的土壤样品被完全区分且菌群的差异性显著,轮作模式土壤较连作模式土壤中的散囊菌目(Eurotiales)、伞菌科(Agaricaceae)显著减少,而粪壳菌目(Sordariales)显著增加。此外通过综合比较发现,不同作物对土壤中营养元素的吸收和利用存在偏好性,可以利用轮作方式改变连作棉田的化肥使用方式,减少化肥的使用量,提高使用效率,为茬口衔接节肥技术的实施提供了依据;同时轮作能够减少土壤中包含许多腐生和寄生有害真菌的散囊菌目菌群种类和数量,增加了大多腐生于富含有机质的土壤和植物残体上的粪壳菌群。由此可以初步认为,对冀中南连作棉田进行轮作,能够提高肥效,优化土壤的菌群结构,从而改善棉田土壤结构,为提高棉田的产量奠定基础。

棉花种间杂交渐渗系抗黄萎病性状遗传分析

利用抗黄萎病棉花种间渐渗系冀79作父本,高感病陆地棉品系1096作母本,配制杂交组合。感病对照、亲本及F1、F2在田间混生病圃鉴定。对亲本、F1及F2分离群体的抗性表现进行调查、统计,分析该抗源抗黄萎病性状的遗传方式,结果表明,该抗源抗性是由1个显性抗(耐)病基因和2个加性基因共同起作用,其中加性基因起主要作用。并且2个加性基因是独立遗传的,当2个加性基因同时存在并且纯合时,植株表现为高抗;当2个加性基因同时存在并且杂合时,植株表现为抗病;当只有1个加性基因存在时,不论纯合还是杂合,植株都表现为耐病;当2个加性基因不存在时,植株表现为感病。