棉花现代品种资源产量与纤维品质性状鉴定及分子标记评价

棉花是重要经济作物和天然纺织工业原料。品种是棉花生产的限制性源头,取决于优异种质资源的鉴定、评价和有效利用。鉴于此,本研究以我国三大棉区(黄河流域棉区、长江流域棉区和西北内陆棉区) 141份陆地棉现代品种资源为材料,在不同环境条件鉴定其9个产量与纤维品质性状,并结合KASP和SSR标记对其进行遗传多样性评价。结果发现,长江流域棉区品种的衣分和衣指最高,黄河流域棉区品种的单铃重和子指最大,西北内陆棉区品种的纤维品质最优;同时发现,4个产量性状与5个纤维品质性状在供试品种间存在极显著差异,产量性状以衣指的变异系数最大(10.09%),品质性状以断裂比强度的变异系数最大(8.81%),说明存在较大选择潜力。依据9个性状进行聚类分析,可将141份品种资源分为2类,且类别间的产量与品质性状存在差异。分子标记检测发现, 30对SSR引物在141份品种资源中扩增出74个多态性条带,32个KASP标记在供试品种中分型清晰,依据标记计算品种的遗传相似系数均值为0.62,说明存在较丰富遗传变异;分子标记聚类分析将供试品种分为2类,且分类结果与表型性状分类结果有一定相似性。本研究共筛选出3份大铃(>7 g)优异种质、24份高衣分(>42%)种质、6份纤维长度和断裂比强度>30的种质以及2份综合性状优异种质,为棉花新品种培育提供了优异亲本资源,为深入利用棉花品种资源提供了依据。

不同种植环境下国内外棉花种质资源的遗传多样性分析与评价

目前,我国棉花育种存在着现有品种同质性高,种质资源遗传多样性下降,优异基因资源挖掘不足等问题。鉴于此,本研究以来自我国三大棉区(黄河流域棉区、长江流域棉区和西北内陆棉区)与国外的415份棉花种质资源为材料,在海南三亚、河北河间和河北辛集3个环境下,对3个产量性状指标和7个纤维品质指标进行鉴定和综合评价。结果发现,三亚单铃纤维重和衣分值最高,纤维品质最差,河间单铃重最高,纤维品质最佳,辛集产量性状最差;同时发现,10个表型性状在3个环境下变异系数较大,且具有丰富的遗传多样性。不同来源棉花种质资源除纤维长度、整齐度及短纤维率外均存在显著差异,黄河流域棉区种质资源产量性状最好,纤维长度和断裂比强度最高,且大于“双30”的材料占比最多,但马克隆值偏高;长江流域棉区的单铃纤维重和衣分较高;国外种质资源铃重较高,衣分最低。相关性和聚类分析结果表明,产量性状之间多呈正相关,供试种质资源被分为5类。通过因子分析法对供试材料进行综合排名,筛选出7份大铃(>7 g),26份高衣分(>42%),11份纤维长度与断裂比强度均大于“30”的种质资源,以及9份综合性状表现优异的资源,为棉花育种提供了优异亲本材料,也为进一步开展研究提供了重要依据。

棉花早熟高产优质抗逆适于机械化新品种创新应用

针对棉花生产管理机械化、轻简化的迫切需求和品种株型、早熟性、产量、纤维品质、抗病性协同改良提升的育种难题,开展了早熟、高产、优质、适于机械化新品种培育和配套技术研究。创新地提出“两改两增四选择”早熟、耐密植、抗倒伏、适于机械化的育种技术,创制了10份优异育种亲本材料;发掘出开花期,黄萎病抗性,棉铃重、衣分等产量,纤维长度、强度等品质共14个性状SNP位点633个;开发出可用于纤维品质、黄萎病抗性育种选择的低成本、高通量KASP标记26个;发现调控早熟性、品质、抗逆性、发芽出苗快慢的关键基因12个,并揭示其在不同品种中的表达规律;利用创新的亲本材料、育种技术和开发的分子标记,育成了冀农大23号、冀农大棉24号、冀农大棉25号、冀农大36号具不同特点适于机械化的早熟、高产、优质棉花新品种,在株型紧凑、早熟、吐絮集中等机采特性改良及其与高产、优质、抗病协同提升方面取得新突破;研究创建了新品种机采模式种植下“一穴一粒机播、扩群体增铃数、全化控免整枝、棉田集中采收”轻简省工高效配套技术,科企用相结合,建立了代表性强、覆盖面广、带动力大的示范基地,引领新品种大面积生产应用,每公顷增收2700~3000元、省工60~75个,节本增效显著。

温度对棉花黄萎病发生及寄主防御反应的影响

【目的】解析不同温度对棉花黄萎病发生的影响以及调控寄主防御反应的机理,揭示温度对病原菌和寄主的双重作用,为该病害的绿色防控和温度调控研究提供理论依据。【方法】以棉花抗病品种中植棉2号(ZZM2)、感病品种冀棉11(JM11)为试验材料,采用室内实验与病圃实验相结合,设置恒定温度(22、25、28和32℃)、自然变温两个处理,检测温度对大丽轮枝菌(Verticilliumdahliae)生长、侵染定殖、棉花黄萎病发生的影响;通过调查活性氧(ROS)爆发、过氧化氢(H2O_(2))含量、胼胝质积累、防御相关基因表达水平等植物防御相关指标,解析温度调控棉花寄主防御反应的机制。【结果】在培养基上,25℃是大丽轮枝菌菌丝生长最适温度,22—28℃范围内适宜产孢;与培养基相比,不同棉花品种的叶片提取液对大丽轮枝菌生长均有促进作用,感病品种JM11促进作用更强;当温度为25—28℃时,ZZM2和JM11植株黄萎病发生均较重,低温22℃、高温32℃均不利于黄萎病发生。同时,在25℃处理下,棉花中大丽轮枝菌侵染定殖能力强,感病品种JM11比抗病品种ZZM2更易受到大丽轮枝菌的侵染,与棉花黄萎病病情指数的结果基本一致;进一步,温度显著影响了棉花寄主防御反应:与22—28℃相比,无论是否接种大丽轮枝菌,ZZM2和JM11在32℃处理下产生的ROS爆发更强烈;在25℃处理下,ZZM2和JM11叶片中H2O_(2)含量最低;在32℃处理下,ZZM2和JM11叶片胼胝质积累量较高,分别为817、575个/mm^(2),是未接菌对照的2.04、1.80倍;棉花叶片中PAL、POD、PPO防御相关基因在25—28℃处理下表达量降低,低于22、32℃处理。【结论】温度对大丽轮枝菌生长、寄主防御反应具有双重作用,进而影响棉花黄萎病发生。其中无论恒定温度、自然变温,25—28℃均有利于大丽轮枝菌在棉花中侵染定殖,显著降低寄主防御反应,导致棉花黄萎病严重发生。

不同陆地棉品种愈伤组织诱导比较及遗传转化验证

愈伤组织的诱导能力受基因型的影响,基因型的拓宽可促进棉花遗传转化的发展。本文以8个陆地棉品种的下胚轴为材料,研究不同品种愈伤组织的增殖和状态差异,然后以可再生的品种为受体进行GhAPX基因的遗传转化。结果表明:8个品种均能诱导出愈伤组织,且2号和3号陆地棉品种愈伤组织增殖速度快,依次为7号、1号和8号,除5号和6号外,其它品种均获得再生植株;获得以8号品种为受体转GhAPX基因且经PCR鉴定的阳性苗3株,Real-time PCR分析显示GhAPX基因在3株阳性植株中都上调表达。本研究为棉花遗传转化中受体基因型的拓宽奠定了基础。

过氧化物酶同工酶与棉花黄萎病抗性的相关研究

对 2 0个来源及抗性不同的海岛棉和陆地棉品种和 2个陆地棉 ( S) /海岛棉 ( R)杂交组合的亲本、F1、 F2 世代的 POX同工酶研究表明 ,接种黄萎病菌前后 ,棉花叶片中的 POX同工酶酶谱发生明显变化 ,抗病品种与感病品种的阴性 POX同工酶谱带均由原来的 3条增至 6条 ,但两者之间不存在明显差异 ;阳性 POX同工酶谱带接种前后均只有 1条 ( POX- PC1) ,抗病品种接种前后该酶带无明显变化 ,而感病品种接种后活性增强。遗传分析表明 ,海岛棉对黄萎病的抗性和 POX- PC1酶带基因具有显性单基因遗传特征 ,并推测 PC1基因受抗病基因调控 ,在生化水平上进一步证明海岛棉抗性为显性单基因遗传。POX在棉花抗黄萎病中的作用并非十分重要 ,但 PC1酶带的表现与棉株黄萎病抗性显著相关 ,PC1酶带弱 ,棉株抗病 ,PC1酶带强 ,棉株感病 ,从而证明 POX-

河北省棉花黄萎病菌致病性的研究

在棉花苗期采用塑料营养钵底部定量注菌液法接种，于昼温２５～２６℃，夜温２０～２２℃的人工培养室中测定了自河北省重点植棉县分离的４０个棉花黄萎病菌单孢菌系和外地５个菌系的致病性。以中棉石系亚、海岛棉海７１２４、陆地棉９３抗１２、辽棉５号、冀棉１１号、农大３６５６个品种为鉴别寄主，以病情指数作为划分抗、感类型的标准，根据在鉴别寄主上的反应，４５个供试菌系可被划分为致病力强的Ⅰ型、致病力中等的Ⅱ型和致病力弱的Ⅲ型，分别占５３．５％、２８．９％、１７．８％。Ⅰ型菌系除使中棉表现抗（耐）病外，海岛棉和陆地棉均表现感病。该类菌系遍布冀中南棉区，其中有７个菌系可使部分品种表现落叶，证明河北省已有落叶型菌系存在。试验还表明，海７１２４、９３抗１２、冀棉１１号和农大３６５４个棉花品种对黄萎病鉴别力较强。

不同来源海岛棉品种黄萎病抗性遗传研究

以国内外 4个来源不同的海岛棉品种与我国育成的 8个陆地棉品种组配的 32个不同类型的杂交组合为材料 ,在人工生长室条件下 ,用 4个不同致病力类型黄萎病菌系于棉花苗期接种 ,进行了海岛棉黄萎病抗性的鉴定和遗传研究。结果表明 ,海岛棉品种 Pima90 - 53(美洲型 )、Giza70 (埃及型 )、 50 10 F和吐海 2号 (中亚埃及型 )具有对强致病力类型和中等致病力类型黄萎病菌系的抗性 ,这些黄萎病抗源在与我国陆地棉品种杂交的遗传背景下 ,其抗性为由显性单基因决定的质量遗传性状。用中棉所 8号与吐海 2号 1个组合初步证明正、反交结果相同 ,吐海 2号的抗性不存在母本效应。等位性测验表明 。

低酚陆地棉育种亲本配合力的研究

选择８个现代低酚陆地棉育种亲本（包括４个高酚棉和４个低酚棉品种），按４×４不完全双列杂交设计，对１６个组合的Ｆ×进行了双列分析。结果表明，在所研究的１０个性状中，子棉产量、皮棉产量和纤维整齐度主要受非加性基因控制，单铃重、衣分、比强度、２．５％跨长和麦克隆值则主要由加性基因控制，衣指由加性和非加性基因共同控制，而子指受环境的影响较大；在大多数性状上，高酚棉亲本的加性遗传方差比低酚棉亲本贡献大，而在２．５％跨长和麦克隆值２个性状上，低酚棉亲本的加性遗传方差起着更重要的作用；中７８８６是综合性状比较理想的亲本材料，冀合２２５是较好的高产亲本，冀无２５２和中无１５１是较好的优质低酚棉亲本。综合一般配合力和特殊配合力分析结果，组合中７８８６×冀无２５２可具较好的育种潜力。

河北省棉区黄萎病菌系基于RAPD的遗传分化研究

本研究对２３个棉花黄萎病菌系，其中１９个为河北省棉区不同致病群（ＶＧｓ）的代表性菌系，用２５个可揭示菌系遗传多态性的随机引物进行ＲＡＰＤ扩增，研究了病菌的遗传分化及与其来源和致病性的关系。结果表明，菌系间的遗传相似系数变化在０．４４２～１．０００之间，但大多数菌系间的同源程度较高。基于８９个ＲＡＰＤ标记的聚类分析表明，供试菌系被划分为２个ＲＡＰＤ群（ＲＧｓ）和８个ＲＡＰＤ亚群（ＲＳＧｓ），其中河北省棉区黄萎病菌系的遗传分化程度较小，９５％的菌系归属于同一ＲＡＰＤ群（ＲＧ１），仅１个菌系属于ＲＧ２。ＲＡＰＤ类群与病菌地理来源有一定相关性，但与病菌致病群（ＶＧｓ）相关性不大。进一步分析表明，ＲＡＰＤ亚群（ＲＳＧｓ）与ＶＧｓ间存在一定关系，其中ＲＳＧ１中的８个菌系全部为强致病力的ＶＧⅠ菌系；ＲＳＧ２中６６．７％的菌系为ＶＧⅡ菌系。ＲＧｓ和ＲＳＧｓ与菌系是否与落叶型无关。

棉花黄萎病菌致病力分化与寄主抗病性遗传研究进展

棉花黄萎病是世界各主要产棉国家和地区普遍发生和危害最重的病害之一，本文综述了棉花黄萎病菌致病力分化与寄主抗病性遗传研究进展。病菌种内存在着明显的致病力分化。寄主抗病性的遗传在种间和种内材料间亦存有差异。为了定向而有效地培育抗病品种、合理进行品种布局，对此类问题仍需进一步研究和探讨。

低酚棉种质资源的研究

1988～1990年在保定地区自然条件下。对145个国内外不同来源的低酚棉品种(系)的生育特性、产量表现和纤维品质进行了研究。结果表明,多数品种的熟性差异不大,从播种到吐絮135～140天的品种占91.72％。产量性状中,铃重、衣分、子指和衣指的变异度较小,而子棉和皮棉产量的变异潜力较大。纤维品质性状的变异程度较产量性状小。国内品种与国外引进品种相比,具有较早熟、衣分高、子指小、产量高、纤维长、细度好的特点,而国外品种的棉铃大、纤维强度高。通过鉴定和筛选,获得了数十份具有丰产、大铃、高衣分、长纤维、高强度和细度好等不同种质特性的优异种质资源。

陆地棉无色素腺体遗传资源棉子蛋白和棉酚含量研究

对２２０个国内外不同来源的陆地棉无色素腺体品种（系）种子粗蛋白、可溶性蛋白和棉酚含量的研究表明，三个性状的总体平均值分别为４１．４６％、１１．８２％和０．０１７４％。该遗传资源群体具有蛋白质含量较高但变异程度较小、绝大多数品种棉酚含量符合国际卫生标准（＜０．０４％）且变异程度很大的特点，４０％的品种其粗蛋白含量在４２％以上，棉酚含量在０．０４％和０．０２％以下的品种分别占９１．８７％和７５．４５％。国内育成品种的粗蛋白含量显著高于国外引进品种，春播品种显著高于夏播品种；而可溶性蛋白和棉酚含量在这些品种类和相互之间无显著差异。中无１０９８、浙棉９号、冀棉１９号、绵阳４１７６等１６个品种被鉴定筛选为粗蛋白含量较高（＞４５％）的种质材料。

棉花黄萎病不同致病群菌系在河北省的分布

用中棉品种石系亚、海岛棉品种海7124和陆地棉品种93抗12、辽棉5号、冀棉11号、农大365等6个鉴别寄主所得的病情指数，采用最长距离法对采集于河北棉区37个重点植棉县的40个黄萎病菌系进行了系统聚类。结果表明，40个黄萎病菌系可划分为VGⅠ，VGⅡ和VGⅢ3个致病群（VGs），分别包括22，12和6个菌系。其中VGⅠ的菌系致病力最强，鉴别寄主中除中棉品种石系亚表现抗（耐）病外，海岛棉品种海7124和陆地棉品种均表现感病。这些菌系主要分布在冀中南和冀东南棉区；VGⅡ菌系具有中等水平的致病力，仅使部分陆地棉害主感病，以冀中和对北棉区居多；VGⅢ菌系的致病力最弱，所有鉴别寄主几乎均表现抗病或耐病，主要分布在冀东棉区的沿海地带和太行浅山区。

低酚棉品种资源遗传变异的研究

本文对34个国内外不同来源的低酚棉品种资源的单株子棉产量、单株皮棉产量、果枝数、单株结铃数、铃重、衣分、衣指、子指8个产量性状和纤维长度、整齐度、比强度、伸长率、麦克隆值5个纤维品质性状的遗传变异进行了研究。结果表明,这13个数量性状大都受环境因素影响较大,遗传变异潜力小到中等。相比而言,单株子棉产量、单株皮棉产量、单株铃数、单铃重4个性状的遗传变异潜力较大,遗传变异系数在10％以上;纤维整齐度、长度、比强度、仲长率和衣分5个性状遗传变异潜力较小,遗传变异系数在5％以下;其它性状遗传变异潜力介中,遗传变异系数为5％～10％。遗传力分析表明,铃重、子指、衣指、衣分的广义遗传力较高,均在70％以上,而纤维比强度、整齐度、伸长率的遗传力较低,均在60％以下,其它性状的遗传力在60％～70％之间。在此基础上,研究了这13个数量性状的遗传进度,表明在产量及其组分(单株结铃数、铃重)上选择效果较好,而5个纤维品质指标的选择效果较差。

现代生物技术在棉花黄萎病菌分化研究中的应用

详细综述了营养体亲和群、同工酶、RFLP，PCR和RAPD等现代生物技术在棉花费萎病菌分化研究中的应用进展，并对基于分子标记技术的遗传分化与病菌致病性的关系进行了讨论。

农学类专业教育教学改革与学科建设良性互动机制的研究与实践

针对传统农学类专业普遍存在的人才培养模式单一化,教育教学体系缺乏创新,教学内容不能适应社会、生产和经济快速发展的需要,教学方法和手段不能满足社会对复合型人才的需求,学科建设发展空间狭窄等现状,以农学专业为典型代表,探讨农学类专业面向21世纪的教育教学改革与学科建设的良性互动机制;构建了农学类专业科研、教学、推广复合型人才培养模式;形成了多层次、门类齐全的农学类优势学科群;采用点面结合法实践应用本项目的初步研究成果,产生了显著的教育教学改革与学科建设的良性互动效应;形成了由"专科专业—本科专业—硕士点—博士点—博士后流动站"组成的5级对应办学链条,大大增强了办学活力。

中国低酚棉品种资源群体特点及特异种质筛选

对１４５个国内外不同来源的低酚棉品种（系）的研究表明，中国低酚棉品种资源群体的基本特点是，皮棉产量的变异潜力较大；铃重、衣分、子指、衣指变异度较小，纤维品质性状的变异度表现相似。多数品种（系）的衣分偏低，子指较大；纤维强度低，细度中等，但纤维较长且整齐度好。在产量或品质性状方面，该资源群体含有一些特异种质；国内育成品种（系）在衣分、细度上可更好地提供优异的基因资源，而国外品种（系）在铃重、衣指、纤维强度方面具有较高的特异种质筛选率。

太行山区农业生态经济开发战略研究

针对目前山区开发治理中存在的生态建设与农业发展之间的矛盾,通过对河北省太行山区典型村镇的农业生态经济开发案例进行分析,总结出适合太行山区农业生态经济建设的六大开发模式:特色产业型发展模式、立体治山的开发模式、生态观光型发展模式、循环农业发展模式、多功能农业发展模式、生态文明村建设模式。以河北省保定市太行山区为研究对象,在分析保定山区生态经济发展现状的基础上,将保定山区分为了四大农业生态区,结合开发模式的分析,对不同农业生态区域提出了开发战略。