海陆杂交长绒棉棉铃、纤维品质性状及相关性分析

【目的】明确海陆杂交长绒棉的棉铃、纤维品质性状及相关性,为选育高产海陆杂交长绒棉提供参考依据。【方法】以自主选育的抗虫陆地棉种质系为母本、生产上推广应用的新疆长绒海岛棉品种为父本,配制海陆杂交棉新组合,分析23个海陆杂交棉组合F1代的棉铃、纤维品质性状以及相关性。【结果】23个海陆杂交棉组合F1代单铃重变幅为3.7~5.0 g,单铃重超过4.2 g的组合有12个,变异系数为9.0%;衣分变幅为20.1%~36.7%,衣分超过30.0%的组合有5个,变异系数为10.7%。不同组合F1代纤维长度变幅为34.5~38.5 mm,纤维长度在35.0 mm以上的组合有22个,变异系数为2.6%;纤维比强度变幅为34.8~41.8 cN/tex,纤维比强度超过39.0 cN/tex的组合有9个,变异系数为5.3%;马克隆值变幅为2.8~4.2,马克隆值A级的组合有10个,变异系数为11.8%。海陆杂交棉的单铃重与不孕籽率呈极显著负相关(r=-0.683**)、与每囊粒数呈极显著正相关(r=0.660**)、与每铃囊数呈显著正相关(r=0.495*);海陆杂交棉的纤维整齐度与纤维长度、纤维比强度呈极显著正相关(r=0.578**、r=0.639**),与伸长率呈显著正相关(r=0.506*);衣分与纤维长度呈显著负相关(r=-0.475*)。在23个海陆杂交棉组合中,W042×新海53号、W046×新海54号、W047×新海54号的棉铃性状与纤维品质性状已呈现同步改良。【结论】利用陆地棉与长绒海岛棉的杂交互补优势,可以实现长绒棉产量性状与纤维品质性状的同步改良。

乙烯利催熟对机采棉铃重和纤维品质的影响

催熟剂乙烯利的使用可实现机采棉提前吐絮和集中吐絮。本研究选择催熟剂敏感性和棉铃形态差异较大的18个棉花品种(材料),在棉铃发育不同阶段一次性喷施乙烯利,分析棉铃铃期缩短对棉花铃重和纤维品质的影响及其关系。结果表明,当棉铃铃期为47~69 d时,在棉铃铃龄40.5~49.7 d喷施乙烯利可使棉铃提前3.5~5.7 d吐絮。在乙烯利催熟下纤维完全发育成熟需64.1~69.7 d,棉籽则需54.8~60.5 d。棉铃吐絮时间提前1.5~6.2 d,铃重与纤维品质均降低的概率高达58.0%~76.5%。生产中可选择在棉铃铃龄34.8~44.1 d喷施乙烯利,此时棉株顶部棉铃铃重损失5%(损伤量<0.26g)、纤维品质损失1%(长度损伤量<0.28mm、断裂比强度损伤量<0.30cNtex–1),这是实现棉铃提前吐絮可接受的代价。此外,部分品种经催熟剂处理后棉铃铃期缩短但其铃重、纤维长度和断裂比强度均增加,此类情况的概率为9.5%~23.5%,说明部分机采棉品种适时使用乙烯利能够实现机采棉棉铃铃期缩短与提高铃重和纤维品质的协同。

不同生态棉区棉花单铃重的变化及与气象因子关系的研究

采用不同生态区育成的品种 ,在新疆的南、北疆棉区和河北棉区进行“双向异地种植” ,横向比较了不同生态棉区棉花产量库构成的变化。结果表明 ,新疆棉区产量库构成因素中单铃重增加幅度最大 ,南疆和北疆棉区单铃重分别为 5 .89g～6 .5 0 g、5 .4 3g～ 6 .12g ,较河北南宫棉花铃重提高 5 1.16 %～ 2 4 .2 3%。新疆棉区单株结铃数虽低 ,但因收获株数是河北南宫的1.5倍 ,所以单位面积总铃数高于河北。新疆棉花铃重高 ,表明在单位面积株数多的条件下个体生长仍较健壮 ,这主要是因为新疆棉区日照时数多、日温差大 ,光合产物生产与累积多 ,既有利于个体发育 ,又有利于光合产物在棉铃中的累积 ,最终单铃重高 ,这是新疆棉花获得高产的重要生理生态基础。

氮肥与缩节胺配合对Bt棉源库特征和铃重的影响

氮肥和缩节胺配合对 Bt棉的棉铃发育影响表明 ,提高 Bt棉的中部外围和上部铃重可促进整株铃重增加 ,进一步提高产量。其生理机制表现为各部位棉铃对位叶叶绿素、Ru BPase和 ATP含量提高 ,棉铃中 IAA含量增加 ,蔗糖转化酶活性以及纤维素合成能力增强 ,子棉积累量增多。即整株源库活性的协调 。

麦棉两熟棉铃铃重与铃期气象因子关系之研究

研究麦棉两熟棉铃铃重与铃期气象因子关系的结果表明,日照时数是影响麦棉两熟多类型、棉株多部位铃重的主要气象因子 ,温度对棉株上(7～9果枝 )、顶 (10以上果枝 )部铃铃重有重要作用 (尤其对两熟短季棉 )。铃重与铃期主要气象因子的相关存在二次曲线 (Y=A +BX2)和双曲线[Y=X/(B +AX)]两种类型。日照时数对铃重的作用因麦棉两熟和棉铃着生部位而异 ,作用重要部位在中部 (4～6果枝 )

陆地棉优异纤维品系的铃重和衣分的遗传及杂种优势分析(英文)

利用 5个具有不同纤维品质性状的品种 (系 )配制完全双列杂交组合 2 0个 ,通过亲本和 F1 的 2年随机区组试验发现产量性状的铃重和衣分与环境的互作效应小 ,不存在母体效应 ,并以加性遗传效应为主 ,分别占表型方差的 5 1.2 %和 6 5 .4 % ;显性遗传效应所占的比率也较高 ,分别为 32 .6 %和 16 .8%。铃重和衣分的群体平均优势较大 ,分别为 13.3%和 3.5 % ,达到了极显著 ;铃重的超亲优势为 2 .0 % ,不显著 ;衣分为显著的负值 (- 2 .1% )。遗传分析与杂种优势结果一致。具体表现在产量性状上 ,亲本相当配制的组合杂合显性较高 ,其超亲优势正向显著 ,而极值亲本 (差异较大 )所配组合没有超过高亲的。这表明亲本差异小、亲源关系较近的亲本中仍然存在足够的遗传变异或某种机制以创造变异使育种取得更大的进展。相关分析表明了仍然存在严重的品质与产量的负相关 。

不同生态棉区棉花单铃重构成因子的特征

为了解棉花单铃重及与其构成因子间在数量上的变化规律,阐明新疆棉花单铃重较高的内部原因,以不同生态棉区选育的棉花品种为试验材料,分别在新疆库尔勒、石河子和河北南宫市3地种植,分期播种,并在不同生育期对相应部位棉铃挂牌标记,吐絮收获后,对所标记棉铃统一考种,测定单铃重及短绒重、每粒种子着生纤维根数等构成因子。结果表明,棉花单铃重以南疆棉区最高,除短绒重和每粒种子着生纤维重在北疆棉区略高外,其他铃重构成因子均以南疆棉区最高,河北棉区最低。单铃重、单铃纤维重、每粒种子着生纤维总重及每粒种子着生纤维重均与其相应的构成因子显著正相关。除衣分和单铃种子数表现为北疆自育早熟品种略高于内地引进早中熟品种外,单铃重及其他单铃重构成因子均表现为内地引进早中熟品种高于北疆自育早熟品种。单铃重构成因子均以新疆2个棉区较高,除生态因素影响外,这是新疆棉区,特别是南疆棉区单铃重较高的主要内部因素。

转基因抗虫陆地棉与优质品系杂交铃重、衣分的遗传及其F1杂种优势分析

利用7个陆地棉抗虫常规品种(品系)为母本,5个优质不抗虫品系为父本,按NCII设计配制了35个组合,采用"加性-显性遗传模型"("A-D模型")对亲本及F1两年的铃重、衣分数据进行了分析。结果表明,铃重的遗传主要受到显性效应的控制,衣分主要受到加性效应的控制,显性效应对衣分也有重要影响。F1的铃重具有极显著的正向群体平均优势和正向超亲优势,而衣分则具有极显著的正向群体平均优势和负向群体超亲优势。铃重狭义遗传率为0,进行杂交育种时不宜在早代进行选择,但因其具有较高的杂种优势,可通过杂种优势利用途径提高棉花的铃重;衣分具有较高的狭义遗传率,适宜在早中世代选择。

高产棉花整株铃重的提高与棉铃内源激素GA_3及ZR的关系

对高产棉花棉株不同部位棉铃发育的系统研究表明 :棉株中部铃发育期赤霉素 (GA3 )含量与棉铃体积的增大密切相关 ,上部铃在内部充实期GA3 含量则对棉铃增重具有重要的诱导作用 ;不同部位棉铃中玉米素 (ZR)含量的高低则与整个棉铃发育期铃重的增长量呈显著正相关。说明整株棉铃的增重受棉铃内源激素GA3 和ZR含量水平的调节。

蕾期调亏灌溉对海岛棉棉铃发育及产量的影响

以新海24号、新海35号为材料,设置滴灌定额0 m3·hm-2（重度调亏,土壤含水量10%左右）、900 m3·hm-2（轻度调亏,土壤含水量16%左右）、1800 m3·hm-2（丰水,土壤含水量20%左右）3个处理,研究蕾期调亏灌溉对海岛棉棉铃发育及产量的影响。结果表明：0 m3·hm-2处理的铃直径、铃体积分别在花后10 d内、20 d内快速增大,铃重在花后30 d内增长速度较快;但铃直径、铃体积在开花后30 d,铃重在开花后50~60 d,均较900 m3·hm-2和1800 m3·hm-2处理显著下降。900 m3·hm-2处理的铃直径、铃体积及铃重均与1800 m3·hm-2处理无明显差异。皮棉产量以900 m3·hm-2处理最高,平均为2372.92 kg·hm-2,比1800 m3·hm-2和0 m3·hm-2分别高10.97%和41.78%。因此,海岛棉蕾期滴灌定额以900 m3·hm-2较为适宜。

棉铃对位叶生理特性的基因型差异及其与铃重形成的关系

在大田栽培条件下,研究了4个基因型棉铃对位叶花后碳氮比,可溶性蛋白含量及内源保护酶活性动态变化的基因型差异及其与铃重形成的关系。试验结果表明,棉铃对位叶花后N代谢活跃,内源保护酶活性高,叶片生理活性较强的基因型(如苏棉15和科棉1号),其铃重的快速增长期长,单铃棉纤维干重高,最终铃重较高;反之,棉铃对位叶生理活性弱、功能期短的基因型(如德夏棉1号),棉铃对位叶中C/N高,内源保护酶活性低或下降过快,造成铃重快速增长期缩短,单铃纤维干重降低,最终铃重较低;美棉33B棉铃对位叶中C/N和内源保护酶活性变化特征介于上述两种类型之间。由以上结果可以得出,在本试验条件下,棉铃对位叶生理特性的基因型差异是导致不同铃重形成的重要生理原因之一。

高品质陆地棉棉铃发育特点

以高品质棉杂交种科棉3号、常规种科棉4号为供试品种(常规品质棉苏棉5为对照),于2004—2005年测定棉铃的发育性状。结果表明,高品质棉与常规品质棉明显不同,前者铃较长、铃体积大、铃重高,棉铃最大直径与后者相似。科棉3号以花后10d内铃长增长快于常规品质棉、科棉4号则以花后10d、21～30d快于常规品质棉;高品质棉铃最大直径的增长持续期短于常规品质棉,且花后10d内增长慢;高品质棉在花后20d内铃体积的增大高于常规品质棉,尤其以花后11～20d增长更快;科棉3号在开花后10d后铃重增长快于常规品质棉,科棉4号则表现在开花后20d前快于常规品质棉。说明以铃长为重要指标进行高品质类型棉花品种选育、以棉铃体积和铃重提高为载体进行高产优质栽培调节是关键技术。

利用主基因+多基因混合遗传分析解析陆地棉铃重与铃壳率杂种优势的遗传基础

为明确棉花杂种F1铃重超亲优势的遗传基础,利用数量性状主基因+多基因混合遗传P1、P2、F1和F2群体联合分析方法,分析了铃重有超亲优势的3个组合L178×L029(Ⅰ)、L178×L057(Ⅱ)与L029×GP72(Ⅲ)的铃重与铃壳率。结果表明:3个组合F1铃重的超亲优势和铃壳率的负向中亲优势表现稳定。组合Ⅰ和ⅡF2群体的铃重与铃壳率呈极显著负相关。铃重和铃壳率均呈2对主基因+多基因遗传,但主基因作用方式在组合间有所不同。铃重超亲优势主要来自多基因显性效应,而组合Ⅲ的主基因显性×显性互作对铃重的超亲优势也有很大作用。组合Ⅰ和Ⅲ铃壳率的负向中亲优势主要来自于主基因显性效应,组合Ⅱ铃壳率的负向优势主要来自于多基因显性效应。因此,改良铃重和铃壳率时可通过轮回选择或修饰回交聚集增效基因来实现。

高产条件下与棉铃发育有关的养分流研究

通过在不同肥料和缩节安化控条件下对棉株不同部位铃重变化研究表明 ,与对照相比 ,高产棉株上部铃重得到了更大的提高。在养分分配机理上表现为上部铃对位果枝叶的氮磷钾积累增加 ,14 C光合产物输出加快 ,输入棉铃的全氮和可溶性糖流量及 14 C光合产物速度加快。而且输导结构也得到改善 ,这说明在长江下游棉区 ,通过合理栽培技术应用 ,能有效协调养分分配 ,促进上部铃增重 。

低温条件下外源生理活性物质对棉铃发育的影响

在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15 d和30 d涂抹外源生理活性物质:6%蔗糖和0.6%谷氨酰胺混合溶液(C+N)、2%蔗糖和0.2%谷氨酰胺混合溶液(1/3 C+1/3 N)及12%蔗糖和1.2%谷氨酰胺混合溶液(2 C+2 N),各浓度处理的C/N比值相同.统计正常播期铃龄50 d和纤维加厚发育期(铃龄25～50 d)日均温分别为28.5℃、28.1℃,晚播铃龄50 d和纤维加厚发育期日均温分别为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15 d C+N处理以及花后30 d 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0.40 g和0.58 g.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30 d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1.45 cN/tex.花后15 d以1/3 C+1/3 N处理对提高纤维比强度最有利,达2.10 cN/tex.

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.

海岛棉棉铃阶段性发育与产量品质的关系

运用包含环境互作效应的ADM发育遗传模型对3年海岛棉亲本及F1代不同发育时期单铃重及发育特点与产量、品质的关系研究表明,海岛棉各时期单铃重对最终单铃重、纤维品质性状选择效果较好;前期(10、20 d)单铃重大,会减少无效铃数,降低衣分;后期(60、70 d)单铃重大,会增加无效铃数,提高衣分。而中期(30、40、50 d)单铃重对最终单株产量有一定选择效果。棉铃体积膨大期(0~10 d、10~20 d)净增量较大,单铃重增加,其他产量性状降低;纤维长度、反射率、黄度等品质性状改善;棉铃内容物充实期(30~40、40~50、60~70 d)干重增量大,主要纤维品质性状变差。选择单铃重进入快增期较晚、生长速率较大而出现时间较晚的材料将提高单株产量。纤维形成过程中,同化物质较早进入棉铃,经历缓慢增长,使纤维逐渐成熟而形成优良的品质。棉铃发育受到明显的母体效应影响,因而选择合适的母本对改良纤维品质性状较为重要。

施肥和化控对高产棉田叶源活性和棉铃发育的调节

对高产条件下棉株各部位棉铃对位叶生理活性的研究表明 ,氮钾肥和 DPC化控的协调运用有效地增加了棉铃对位叶游离氨基酸、可溶性蛋白的含量 ,缩小了中上部、内外围棉铃对位叶 1 ,5 -二磷酸核酮糖羧化酶 ( Ru BPase)的含量间的差距 ,促进了棉铃对位叶光合速率的提高 ,增强了棉株叶源特别是“弱势部位”(棉株外围和上部 )叶源的生理活性 ,达到了促进棉株弱势部位铃重提高的目的 。

多环境下陆地棉(Gossypium hirsutum L.)重组自交系铃重与衣分性状的QTL分析

本研究利用以SGK9708为母本,0-153为父本构建的196个陆地棉重组自交系(F6:8)构建了包含186个标记,总长827.84cM,标记间平均距离4.45cM,覆盖棉花基因组18.6%的遗传连锁图谱,并对7个环境下的铃重和衣分性状进行QTL定位和上位性互作分析。利用两种分析软件(WinQTLcart2.5和QTLNetwork2.0)共同定位了多个环境下稳定表达的5个主效QTLs(qBW-1-1,qBW-1-2,qLP-2-1,qLP-2-2和qLP-4-2)。利用QTLNetwork2.0分别检测到4对铃重上位性互作QTLs和7对衣分上位性互作QTLs,以背景位点间的互作和加性效应位点与背景位点间的互作为主。除主效QTL外,上位性效应也是陆地棉铃重和衣分性状的重要遗传基础。本研究定位的5个主效QTLs为选择高铃重、高衣分品种的棉花分子标记辅助育种提供了重要依据。

花铃期渍水对棉铃对位叶蔗糖代谢及铃重的影响

试验以美棉33B为材料,于2007年和2009年在江苏南京(32o02′N,118o50′E)江苏省农业科学院防雨棚的水泥池中进行。以正常灌水(土壤相对含水量为75%±5%)为对照,于棉花中部(6～8)果枝开花时进行渍水7 d和14 d(保持地面2～3 cm的水层)处理。研究花铃期渍水对棉铃对位叶蔗糖代谢及铃重形成的影响。结果表明,花铃期渍水条件下棉铃对位叶可溶性糖、蔗糖、淀粉含量增加,蔗糖/淀粉比值下降,且随渍水持续期的延长变化幅度增大,表明花铃期渍水致使叶片蔗糖外运受阻且随渍水时间的延长外运受阻加重;棉铃对位叶蔗糖磷酸合酶、蔗糖合酶和酸性转化酶活性增强,且随渍水持续期的延长和果枝部位的上升而增大;棉铃对位叶可溶性糖、蔗糖和淀粉含量与蔗糖磷酸合酶、蔗糖合酶及酸性转化酶活性显著正相关(P<0.05),表明渍水条件下蔗糖代谢被激活但并未促进叶片蔗糖的外运,铃重随果枝部位上升和渍水持续期的延长下降幅度增大。这是渍水条件下铃重下降的重要原因。