高产稳产型棉花品种鲁棉研28号选育及其栽培生理特性研究

本文在简要回顾鲁棉研28号选育过程的基础上,总结了鲁棉研28号的选育经验和体会,全面分析了鲁棉研28号的高产稳产特性及其生理学机制,旨在为后继优良棉花品种的选育和栽培提供参考。

短季棉花芽分化及分化进程中的生理特性研究

以短季棉品种鲁棉研19号和常规棉品种鲁棉研28号为材料,研究分析了短季棉品种与常规棉品种花芽分化进程的差异及花芽分化进程中的内源激素水平与碳氮代谢差异。结果表明,较早的花芽分化起始和更快的花芽分化进程是短季棉早熟性形成的形态基础,而花芽分化前期较高的碳氮比值和更高的GA3、ABA含量及GA3/IAA、ABA/IAA比值,是短季棉能更早地起始花芽分化和更快地完成花芽分化的生理基础。

论棉花轻简化栽培

论述了棉花轻简化栽培的主要技术内容,对其发展作了展望。棉花轻简化栽培是指简化管理工序、减少作业次数,良种良法配套、农机农艺融合,实现棉花生产轻便简捷、节本增效、可持续发展的栽培管理措施和方法,是我国棉花科技工作者立足中国国情,通过对传统植棉技术创新改造而创建的新型栽培技术体系,是我国棉花生产由传统劳动密集型向轻简节本快乐型转变的重要支撑技术。棉花轻简化栽培技术体系主要包括单粒精播壮苗技术、简化整枝或免整枝技术、一次性施肥技术或水肥协同管理技术以及优化成铃集中收获等关键技术。展望未来,应在深入研究轻简化植棉生理生态学机理的基础上,进一步优化种植模式,创新完善关键栽培技术,研制新型物质装备,促进农艺技术和物质装备高度融合,为轻简化植棉提供更加有力的理论和技术支撑,推动棉花生产健康可持续发展。

棉花叶形种质资源研究及应用进展

对棉花叶形在遗传育种及栽培生理方面的相关研究及应用进展进行了综述,对影响棉花高光效育种的问题进行了分析,旨在为棉花叶形的遗传理论研究及其在育种中的应用提供参考依据。

不同棉花品种适宜机采性状比较研究

针对棉花机械采收对品种的要求,选取13个山东及河北省近年审定棉花品种,研究评价其在生育进程、农艺性状、产量性状、纤维品质和脱叶特性诸方面的差异。结果表明:鲁杂311、鲁棉研36号5类性状全部符合机采棉要求;鲁棉研37号、鲁6269两品种有4类性状表现较优;鲁HB标杂-5、鲁棉研21号在3类性状方面表现较优;银兴棉4号、K836在2类性状方面符合机采要求。所以,本试验条件下,鲁杂311、鲁棉研36号、鲁棉研37号、鲁6269、鲁HB标杂-5、鲁棉研21号为较适宜机械采收的棉花品种。

棉花胞质不育恢复系花粉活力研究

以具有哈克尼西棉胞质遗传背景的骨干胞质不育系与育性恢复系为亲本,配制3个杂交组合,以杂交结铃率为评价指标,研究了不同处理下胞质育性恢复系花粉和花后不同时间不育系柱头的活力差异。结果表明,2℃低温保存可有效延长恢复系花粉活力的保持时间,但在低温条件下恢复系花粉活力受到抑制,离体室温放置过夜、离体室温放置过夜加短时适当高温(35℃)处理均可显著提高恢复系花粉活力。不育系开花次日上午柱头活力显著下降,但仍有10%左右的成铃率。胞质不育三系杂交制种可改只上午授粉的传统杂交制种方式为全天授粉制种。

棉花Bax inhibitor-1影响内质网胁迫介导的细胞死亡的研究

Bax inhibitor-1(BI-1)是调控内质网胁迫(endoplasmic reticulum stress,ER stress)介导的细胞死亡的关键因子,在植物耐逆中具有重要作用。目前,棉花BI-1(GhBI-1)的耐逆功能及其调控细胞死亡的相关报道较少。在本研究中,采用ER stress专一性诱导毒素——衣霉素(tunicamycin,TM)对棉花幼苗进行胁迫处理,实时定量PCR结果表明,GhBI-1的TM诱导表达具有组织特异性,根GhBI-1对TM的响应更加强烈。通过TM抗性试验及细胞死亡的分析发现,GhBI-1的表达提高了拟南芥的TM抗性,减缓了ER stress介导的细胞死亡。此外,未折叠蛋白反应信号通路中的bZip60转录因子基因的表达受GhBI-1的调控。

棉花重要生物学和栽培特性及其在丰产简化栽培中的应用

对棉花具有的子叶全出土、补偿调节能力强、无限生长、营养生长与生殖生长并进重叠,对不同种植密度和一穴多株的适应性强等生物学和栽培特性进行了分析,提出了充分利用这些特性实现棉花丰产简化栽培的策略和措施。

黄淮棉区棉花品种种子萌发期低温耐受性评价

【目的】通过对黄淮棉区不同时期38个代表性棉花品种在不同低温胁迫下萌发特性的研究,综合评价这些品种在萌发期对低温胁迫的耐受能力,为选育耐低温的棉花新品种提供理论依据和种质资源。【方法】利用方差分析、模糊隶属函数以及聚类分析等方法,分析38个品种在萌发期对低温耐受能力的差异。【结果】在低温胁迫条件下,随着温度降低,38个棉花品种的发芽率、发芽指数、活力指数均呈降低趋势,不同品种间存在显著差异。聚类分析将38个品种按种子低温萌发抗逆能力分为强抗品种、中抗品种和不抗品种3类。【结论】早期引进品种以及由早期引进品种系统选育的品种在应对低温胁迫时,明显弱于近期杂交选育品种,斯字棉与岱字棉品种抵御低温胁迫的能力最弱,而近期育成的转基因抗虫棉品种鲁棉研37号、鲁棉研36号在抵御低温胁迫方面表现出更强的优势。

多年连作土壤中棉花根际细菌群落结构及其动态

【目的】了解多年连作土壤中棉花根际细菌群落结构和动态。【方法】利用高通量测序技术对多年棉花连作土中陆地棉品种TM-1(Gossypium hirsutum L.)不同发育时期的根际细菌16S r DNA进行扩增、测序并分析。【结果】多年棉花连作土中,棉花根际细菌的主导菌门为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)。受棉花根系影响相对丰度变化较大的菌门为4个主导菌门以及厚壁菌门(Firmicutes),其中酸杆菌门、拟杆菌门、浮霉菌门的相对丰度受到棉花根系的促进,而厚壁菌门、变形菌门的相对丰度受到抑制。不同发育时期棉花根际细菌α-多样性没有显著差异,但是根际细菌群落结构间存在显著差异,且在棉花花期与蕾期的差异显著高于蕾期与苗期的差异。多年棉花连作土壤中的根际细菌群落α-多样性显著高于非根际土壤,根际与非根际土壤中细菌β-多样性在棉花花期最大。【结论】确定了多年棉花连作土中棉花根际细菌的群落结构及其动态,发现棉花在花期对根际细菌群落结构的影响较大。

棉花对淹水胁迫的适应机制

淹涝是造成棉花减产的重要灾害因素。在淹水胁迫下,棉花的生长发育会受到不利影响,中、重度持续淹水还会引起棉花减产甚至绝产。但是,棉株自身具有完整的适应保护机制,遭受淹水胁迫后通过启动逃避机制、静止适应机制和再生调节补偿机制,适应淹水胁迫、减少涝害损失。本文重点就棉花对淹水胁迫的3个适应机制进行了详细论述,就淹水胁迫对棉花生长发育、生理特性和产量性状的影响以及缓解棉花淹水伤害的主要措施与方法也作了简要评述。

棉花茎端发育长链非编码RNA的鉴定及功能预测

长链非编码RNA(Long non-codingRNA,lncRNA)是一类长度在200 nt以上的非编码RNA。它不具备蛋白质编码功能,但在生物体中以RNA分子的形式参与众多生物过程。利用实验室前期获得的陆地棉茎尖转录组数据,鉴定了8044条lncRNA,其中3691条分布于At亚组,2852条分布于Dt亚组;通过基因组共定位、碱基互补配对等生物信息学方法对其中2227条lncRNA进行功能注释,其中1875条位于编码基因上下游,可能通过与编码基因的顺式作用元件或3’UTR区结合,在转录或者转录后水平调控基因表达;317条反义lncRNA与正义链的mRNA存在互作,通过碱基互补配对调控基因沉默、转录及mRNA的稳定性;20条lncRNA预测为microRNA的前体;5条lncRNA注释到4个lncRNA家族。功能注释表明,这些lncRNA主要参与转录调节、代谢、激素应答和信号转导等生物过程。本研究为充分利用高通量测序数据研究棉花lncRNA提供了新思路。

内蒙古西部旱区盐碱地棉花出苗和苗期生长特性

利用盆栽结合大田试验研究了内蒙古西部地区中碱低盐土、高碱低盐土和低碱高盐土对棉花出苗和苗期生长的影响。结果表明,较之中碱低盐土,播种在高碱低盐土和低碱高盐土棉种发芽率显著降低,棉苗叶绿素含量、光合速率、株高和干物质质量也显著降低。低碱高盐土栽培棉苗的Na+含量显著高于其他两种盐碱土栽培的棉苗,而K+含量则显著低于其他两盐碱土栽培的棉苗,严重抑制棉苗的生长;高碱低盐土的高pH促进棉苗Na+向叶片转运并抑制K+吸收和转运,进而抑制了棉苗生长,但这种抑制作用随棉苗长大而减弱,叶片中K+/Na+比与中碱低盐土相当;中碱低盐土最适合棉花生长。在中碱低盐土的大田试验结果表明,4个棉花品种苗期生长发育正常并以当地主栽品种天元1号生长发育最快。

棉花抗虫杂交种——鲁H424

介绍了抗虫杂交棉鲁H424的选育过程、特征特性和栽培技术要点。

高产多抗适宜轻简化、机械化棉花新品种鲁棉338的选育

鲁棉338是山东棉花研究中心选育的高产稳产多抗转基因抗虫棉新品种。根据山东省区试和课题组多年多点试验结果及审定以来品种示范种植结果显示,鲁棉338具有结铃性强、衣分高、纤维品质优良、发育稳健、易管理、抗逆性强、吐絮好、烂铃轻等特点,因而适宜黄河流域棉区轻简化、机械化种植,具有广阔的推广应用前景。本文主要简述该品种的选育过程、特征特性及栽培技术要点。

利用WGCNA鉴定棉花抗黄萎病相关基因共表达网络

加权基因共表达网络分析(Weighted Gene Co-expression Network Analysis,WGCNA)作为一种典型的系统生物学方法,可用来鉴定协同表达的基因模块,探索模块与目标性状之间的生物学相关性,并挖掘网络中的核心基因。黄萎病(Verticillium wilt)可严重降低棉花(Gossypium spp.)的产量及品质,因此研究抗病基因及抗病机制,对于棉花抗病育种工作具有重要意义。本研究以黄萎病菌侵染不同时间点的海岛棉(Gossypium barbadense)幼苗根尖转录组数据为基础,分析其差异表达基因,并选取在不同样本之间表达水平变异最大的前50%基因(共35,647个)进行WGCNA。结果表明,在黄萎病菌侵染条件下,共有22,850个基因差异表达,其中4685个为所有侵染时间点共有的差异基因。共鉴定到18个基因共表达模块,其中5个为抗黄萎病相关特异性模块(black、mediumpurple3、darkolivegreen、plum3模块分别与侵染2 h、6 h、48 h、72 h时间点正相关;mediumpurple2与侵染2 h时间点负相关)。GO和KEGG富集分析表明,特异性模块可以富集到有生物学意义的富集结果,如刺激响应、钙离子结合、黄酮类化合物合成代谢等抗逆相关通路。通过计算模块内基因的连通性,挖掘出了网络中的核心基因,功能预测表明,这些基因可能在逆境胁迫响应中发挥重要作用。本研究为进一步理解棉花抗黄萎病的分子机制、选育棉花抗病新品种提供了理论指导。

抗虫短季棉新品种鲁棉241的选育与栽培技术要点

主要介绍了抗虫短季棉鲁棉241的选育过程、主要农艺性状、产量水平、纤维品质与抗性及栽培技术要点。

陆地棉遗传背景下海岛棉Chromsome7片段纤维品质性状的QTL定位

为消除遗传背景的干扰,深入剖析陆地棉遗传背景下渗入的海岛棉Chromsome 7(Chr.7)片段对优异纤维性状的遗传贡献,本研究从(鲁棉研22×鲁原343)重组自交系中选择携带海岛棉Chr.7染色体片段的优质次级渐渗系R472作亲本,与高产亲本鲁棉研22回交,构建了包含514个F2单株的次级定位群体。利用JoinMap构建Chr.7的遗传图谱,运用基于混合线性模型的QTLNetwork-2.2软件和基于多元回归模型的Windows QTL Cartographer 2.5软件对纤维品质性状进行QTL定位,结果显示,利用Windows QTL Cartographer 2.5检测到1个纤维强力QTL(qFS-C7-1),距离渐渗位点DC40182 8.1 cM,可解释表型变异率5.66%,增效等位基因来源于携带有海岛棉Chr.7染色体渐渗片段的R472;利用QTLNetwork-2.2检测到1个纤维强力QTL(qFS-C7-1)、1个纤维细度QTL(qFM-C7-1)。2个作图软件定位的纤维强力QTL位点基本一致,可认为是同一位点。

鲁棉研36号密植留叶枝效应研究

研究了适当密植留叶枝对鲁棉研36号生育进程、皮棉产量及纤维品质等的影响。结果表明,同密度留叶枝较去叶枝处理开花期推迟1～2 d,对吐絮期影响不大。随着密度增加,株高、果枝数、叶枝数均呈降低趋势;不同密度留叶枝处理平均单株有叶枝1.8～2.6个,株高较去叶枝矮1～2 cm。铃重随密度增加呈下降趋势,但留叶枝对铃重影响不明显。不同密度留叶枝处理皮棉和霜前皮棉产量均低于同密度去叶枝处理,减产幅度1.7%～8.1%;每公顷7.5万株(A2)和9.0万株(A3)无论去、留叶枝产量水平都较高,且留叶枝较去叶枝处理减产幅度较小;叶枝对产量的贡献率为3.8%～16.4%,密度越大贡献率越小。密植留叶枝对纤维品质无明显不利影响。本研究结果说明鲁棉研36号对密度的适应范围较宽,易管理,推行每公顷7.5万株至9.0万株留叶枝简化栽培、减少管理用工完全可行。

植物吸收转运硝态氮及其信号调控研究进展

硝态氮是植物吸收利用的主要氮源,其吸收利用是一个高度协调复杂的调控过程。植物为了在各种变化的环境中生存,进化出了适宜不同环境的硝态氮吸收利用机制。植物根系中存在不同类型的硝态氮受体,可以感受外界硝态氮浓度变化,并启用高亲和力或低亲和力硝态氮吸收系统,从而吸收硝态氮;硝态氮进入根系后,大部分被运输到地上部进行同化作用,合成大分子物质,以促进植物生长;如果地上部硝态氮含量过多,植物可把多余的硝态氮运送到液泡内储存,待需要时再从液泡转运至细胞质中利用。植物生长发育过程中,老叶和成熟叶片中的硝态氮可被转运到新生组织中,促进新生组织生长。硝态氮吸收利用过程中大量硝态氮吸收、转运、储存、同化和信号调控基因被有序激活并协调工作,促进植物高效吸收利用硝态氮。本文主要针对NRT1和NRT2硝态氮吸收转运相关基因及其功能,以及参与初级硝态氮反应的相关转录因子和小信号多肽在硝态氮信号传导和组织间的信号交流进行综述,以便深入理解植物吸收利用硝态氮的机理,为高效利用氮素的作物育种和栽培技术的创建提供新的思路。