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。

棉花铃期主要病害及其防治措施

棉花铃期病害是由多种病原菌在一定侵染条件下造成的复合病害,主要包括疫病、炭疽病、灰霉病、红腐病等,其中棉铃疫病在我国发生最为普遍且危害严重。本文通过分析棉花种植期间病害发生的规律,针对常见病害提出综合性防治对策及建议,以期减轻铃期病害对棉花造成的危害。

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。

陆地棉有色纤维基因遗传及其对产量和品质的影响

用５个不同来源的有色纤维陆地棉材料（３个棕色棉、２个绿色棉）与２个白色棉配制１０个杂交组合，分析其后代的纤维颜色遗传情况。试验表明，陆地棉有色纤维性状受不完全显性单基因控制。同时采用经测验具有良好等基因性的两对近等基因系，研究有色纤维基因对产量、品质等共１５个性状的影响。结果表明，有色纤维基因对皮棉产量、衣分、纤维长度、比强度、麦克隆值、抗病性有负效应，对子指有正效应，影响程度与遗传背景有关，对子棉产量、铃重、单株成铃、株高、果枝数等性状无明显不良反映。但结合有效选择，通过杂交、回交等方法对原有色棉亲本的产量。

杂交棉冀棉18号一代、二代的SOD和POD活性及生理生化机制研究

对冀棉18号F1和F2花铃期的SOD和POD活性及生理生化机制进行了研究。结果表明,冀棉18号F1和F2花铃期的同化量明显高于对照种中棉12,并且光合产物主要运输到蕾铃等生殖器官上;F1和F2的SOD活性差异不明显,并与亲本和对照相近;F1的POD活性略高于F2,二者均明显高于对照。

Bt基因在不同陆地棉基因型的表达研究

研究了Bt基因在陆地棉不同遗传背景下的表达差异。结果表明,(1)Bt基因在不同陆地棉基因型中均能充分表达,与常规(非抗虫)棉相比抗虫性极为显著。(2)不同陆地棉基因型品系(种)之间抗虫性比较,有差异且部分品系间达极显著水平。(3)Bt基因在不同陆地棉基因型的表达,前期(对二代棉铃虫的抗性)差异较大;中期(对三代棉铃虫的抗性)差异变小;后期(对四代棉铃虫的抗性)没有显著差异。(4)转Bt基因抗虫棉Bt基因的表达随棉花的生育进程呈逐渐降低趋势,即对二代棉铃虫的抗性>对三代棉铃虫的抗性>对四代棉铃虫的抗性。

河北省棉花育种的研究进展及发展思路

“九五”以来,河北省育成棉花品种29个,在产量潜力、纤维品质、抗病虫性、早熟性上都有较大提高,特别是转基因技术在棉花育种的应用成功,使抗棉铃虫育种有很大突破,率先育成了国内第1个通过审定的抗虫棉杂交种杂66F_1。随着国外优质原棉和高技术品种的竞争加剧以及河北省主产棉区病害日趋严重和水资源日益紧张,今后棉花育种目标应加强棉纤维品质育种,选育耐旱节水、兼抗多种病虫害、产量潜力大的品种和杂交种。提出了育种目标和棉花遗传改良关键技术。

抗棉铃虫杂交棉冀RH94-1

抗棉铃虫杂交棉冀ＲＨ９４－１耿军义李之树李延增刘存敬（河北省农林科学院棉花研究所石家庄０５００５１）抗棉铃虫杂交棉冀ＲＨ９４－１是河北省棉花研究所利用高新技术与常规育种相结合的技术途径，以高产、抗病、早熟、优质新品系９４－９８为母本，转基因（ＢＴ）抗...

国审抗病高产转基因抗虫棉冀棉958选育研究

根据冀棉958(参试名称冀1286)的亲本来源和选育过程,以2002～2004年全国两河流域棉花品种区域试验结果为依据,分析了棉花新杂交种冀棉958的遗传背景、育种方法和主要性状特征.结果表明,冀棉958具有海岛棉、陆地棉和野生棉的血统,遗传基础丰富;在现代生物技术和常规育种方法的基础上,采用混合系谱选择法,选育技术先进;多年多点比较鉴定,性状遗传稳定,产量突出,抗病性强,纤维品质优良;外源抗虫Bt基因表达充分,苗期、蕾期、花期和铃期棉叶中Bt杀虫蛋白表达量以及苗期抗性纯合度均高于抗虫CK品种中棉所41.

河北省棉花生产全程机械化管理技术

我国是世界上最大的棉花生产和消费国，棉花面积占种植业的3%，产值达10%。近10年来，我国棉花面积从8889万亩下降到不足7000万亩，下降趋势明显。特别是黄河流域，棉花面积从3864万亩减少至2918万亩，年均减少157万亩。下降的主要原因是棉花生产周期长、环节多、机械化水平低，用工多且作业环境艰苦。

不同简化整枝技术对抗虫棉主要经济性状的影响

研究了不同简化整枝方式对抗虫棉生育进程、产量及主要经济性状的影响。结果表明 :不同简化整枝方式对不同基因型抗虫棉的生育进程、产量及主要经济性状影响存在明显差异 ;河北地区适宜的简化整枝方式以留 2个营养枝处理效果最好。

中长绒陆地棉新品种冀棉22号的选育及应用

中长绒陆地棉新品种冀棉22号具有优质、丰产、抗病和农艺性状优异等特点,基本上实现了优质、高产、抗病的有机结合,并得到同步发展。纤维主体长度33mm,细度6300m/g,断裂长度24.5km,长度、细度和强力配套理想,可纺织60～80支纱,这是我国首次通过审定的中长绒陆地棉品种,填补了我国缺乏中长绒陆地棉品种的空白。目前已累计推广42.7万hm^2,创造了巨大经济效益和社会效益。

抗虫杂交棉选育研究进展

黄河流域棉区棉铃虫连年大发生,已对该区及全国棉花生产形成巨大威胁。如何经济有效地控制棉铃虫危害,已是棉花生产急待解决的最关键问题。黄河流域棉区及其它产棉区已开展了转基因抗虫棉研究,并取得一定进展。我省引种中国棉花研究所的抗虫棉品系(93R—1、—2、—3、—4、—5、—6等)已有一定种植面积。

不同基因型陆地棉异交亲合力及杂交铃主要性状分析

研究了人工授粉条件下 6个遗传背景差异较大、纯合度高的陆地棉亲本的异交亲合力及杂交铃主要性状差异。结果表明 ,不同基因型间的异交亲和力差异很大 ,杂交成铃率在41 4%～ 83 8%之间 ,平均杂交种产量 1 2 2 5 5～ 2 2 5 7 5kg/hm2 ;杂交铃与其母本自交铃相比 ,铃重降低幅度 1 61 %～ 2 0 75 % ;衣分降低 7 1 4%～ 1 0 62 % ;籽指提高 2 86%～8 33%。指出棉花杂交种筛选应在确保杂种优势的前提下 ,进一步加强亲本的异交亲和力及杂交铃主要性状选择 ,最大限度提高杂交制种产量和质量 ,降低制种成本。

引进前苏联陆地棉种质资源主要农艺及经济性状鉴定研究

针对国内棉花生产发展的需要，在石家庄地区自然条件下，我们对引进前苏联的１２９份和国内的７２份陆地棉种质资源的农艺性状、产量及产量因子和纤维品质等性状进行了系统的同步鉴定研究，结果表明：引进材料同国内材料相比，生育期相差不大，引进材料具有株高较矮、果枝节位较低，铃重较高，纤维较整齐，强度高，细度好的特点，而且，在果枝数、叶枝数、单株铃数、单铃重、衣分、子指、纤维整齐度、纤维伸长率等性状的变异潜力和变化幅度均大于国内种质资源。通过系统同步鉴定，筛选出早熟、矮秆、高衣分、高子指、长纤维、高强度和细度好等不同特性的优异材料４４份，改善了我国棉花种质资源缺乏的现状。

转Bt基因杂交棉主要性状优势率分布研究

分析了 73个转 Bt基因抗虫杂交组合 F1主要性状的杂种优势及优势率分布 ,认为 :1杂种一代的霜前皮棉产量、株高、铃重、衣分、霜前花率等性状具有明显的正向优势。 2 5 6%的组合霜前皮棉产量竞争优势 ( CH% )集中在 1 0 .1 %～ 35 %之间 ;子棉总产则以 0 .1～ 2 0 %居多 ;铃重、衣分、子指、霜前花率的 CH%主要分布在 0 .1 %～ 1 5 %之间 ;生育期、2 .5 %跨长为负优势 ,多在 - 5 %～ - 0 .1 %之间。 3与 F1相比 ,除子指、2 .5 %跨长外 ,F2主要性状杂种优势均不同程度下降 ,以子棉总产、霜前皮棉产量、霜前花率、单株铃数降幅较大 ;生育期变化较小 ;铃重、衣分、子指虽比 F1有所下降 。

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。