低温对棉纤维比强度形成的生理机制影响

通过设置播期试验使棉纤维加厚发育过程（铃龄25，50d）处于不同的温度条件下，研究低温对棉花纤维比强度形成的内在生理机制影响，为采取调控措施解决目前棉花（Gossypium）生产中存在的晚熟劣质问题提供理论依据。两年试验结果表明：棉纤维加厚发育期24．0℃左右的日均温是高强纤维形成的最佳温度，其内在生理机制表现为棉纤维蔗糖合成酶活性最高，β-1，3-葡聚糖酶活性最低，纤维素的累积量和累积速率均明显高于其它低温条件，纤维超分子结构取向参数角较小，处于优化状态，最终表现为纤维比强度亦最大；低于21．0℃时即对棉纤维加厚发育相关酶活性产生明显影响，纤维比强度降低。当温度降到15．0℃左右时，棉纤维蔗糖合成酶活性显著降低，而β-1，3-葡聚糖酶活性显著升高，同时纤维素累积量和累积速率均显著降低，纤维超分子结构取向参数角明显宽化，棉纤维不能正常发育，不利于高强纤维的形成（铃重仅为3．22g，纤维比强度仅为15．73cN·tex^-1）。

棉花纤维素累积特性的基因型差异及与纤维比强度形成的关系

以14个纤维比强度差异明显的棉花品种为材料,研究了棉纤维素累积特性的基因型差异及与纤维比强度的关系。结果表明,棉株不同果枝部位棉铃的纤维素累积均符合Logistic曲线,棉纤维素累积的5个特征值(纤维素快速累积期的起始、终止时期,最大累积速率及其出现的时期,快速累积持续期)在品种间的变异均较大,与纤维比强度的相关系数存在大小和正负的差异。其中,纤维素最大累积速率和快速累积持续期的变异最大,前者与纤维比强度呈极显著负相关,后者与纤维比强度呈极显著正相关。进一步以纤维素最大累积速率和快速累积持续期为变量,在同样欧氏距离下,基于棉株上、中、下3个果枝部位数据的聚类结果不完全一致,但总体上14个品种可分为纤维素累积快、平缓、中等3种类型,德夏棉1号、科棉1号和美棉33B分别是其中心品种。同时以纤维比强度为变量的聚类分析表明,这3个品种又分别是低强纤维、高强纤维、中等强度纤维3种类型的中心品种。总之,在棉纤维发育过程中,纤维素累积特性存在明显的基因型差异,且高强纤维的形成是以纤维素平缓累积为基础,纤维素累积过快似乎不利于纤维比强度的形成。

棉纤维加厚发育生理特性的基因型差异及对纤维比强度的影响

选择3类棉纤维比强度差异明显的品种,于2004—2005年在江苏南京(长江流域下游棉区)研究棉纤维加厚发育过程中主要生理特性的基因型差异及对纤维比强度的影响,为探索改善棉纤维比强度的生理调控途径提供理论依据。结果表明,高纤维比强度基因型(科棉1号)棉纤维中可溶性糖转化多,进入纤维次生壁加厚发育期的β-1,3-葡聚糖含量峰值高,纤维素合成关键酶(蔗糖合成酶和β-1,3-葡聚糖酶)活性增强快、峰值高,纤维素累积速率平缓且快速累积期长;而较低纤维比强度基因型(苏棉15和德夏棉1号)的棉纤维加厚发育生理特征与此相反;中等棉纤维比强度基因型(美棉33B)则介于上述两者之间。与纤维素生物合成相关的物质和关键酶活性变化的基因型差异是造成纤维素累积速率及纤维比强度差异的主要生理原因之一。此外,β-1,3-葡聚糖含量的剧增可作为棉纤维进入次生壁加厚发育阶段的一个重要特征。

低温条件下相关关键酶活性对棉纤维比强度形成的影响

【目的】研究低温对纤维比强度形成的影响。【方法】通过设置大田分期播种试验,使相同果枝部位棉铃可以处于不同的温度条件下发育,研究低温对棉纤维发育关键酶活性及相关基因表达的影响。【结果】低温影响纤维素的累积速率并最终影响纤维比强度的形成,其原因是在不同水平上影响了纤维发育关键酶的活性。在生化水平上,低温(铃龄0～50d日均温<23.0℃,铃龄25～50d日均温<21.0℃)提高了纤维中β-1,3-葡聚糖酶的活性、降低了蔗糖合成酶的活性,且前者对温度更为敏感。在基因表达水平上,低温使Expansin、蔗糖合成酶基因的表达量增加,β-1,3-葡聚糖酶基因的表达与此相反,低温下Expansin到达表达峰值时间推后且维持高表达的时间延长,低温可导致15d铃龄纤维β-1,3-葡聚糖酶基因表达量显著降低,而蔗糖合成酶基因表达量显著升高。【结论】在纤维品质形成上,低温导致棉纤维伸长期及伸长高峰推后,低温下纤维素累积量、纤维比强度的变化特征与纤维蔗糖合成酶活性及β-1,3-葡聚糖酶基因表达的变化特征高度一致,与β-1,3-葡聚糖酶活性及蔗糖合成酶基因表达受低温影响的规律相反。

棉纤维加厚发育相关物质对纤维比强度的影响

以高、中、低纤维比强度棉花品种‘科棉1号’、‘美棉33B’、‘苏棉15号’和‘德夏棉1号’为材料,研究与棉纤维加厚发育密切相关的可溶性糖、蔗糖和β-1,3-葡聚糖含量动态变化特性及其对纤维比强度形成的影响.结果显示,与中、低强纤维品种相比,高强纤维品种棉花铃龄为10 d时纤维可溶性糖、蔗糖含量高,全铃期内其转化率高且转化彻底,铃龄为24～31 d期间蔗糖累积量高;纤维加厚发育起始期的β-1,3-葡聚糖含量峰值高,其中后期转化迅速而彻底.高强纤维品种棉纤维中可溶性糖、蔗糖和β-1,3-葡聚糖含量动态变化特性利于纤维素累积特性的优化,即快速累积期长、累积速率平缓,易形成高强纤维.研究表明,在物质变化水平上,可溶性糖、蔗糖和β-1,3-葡聚糖含量动态变化特性影响到棉纤维素累积特性,是导致棉纤维比强度品种差异的重要原因.

不同棉花品种纤维比强度形成的温度敏感性差异机理研究

【目的】研究纤维比强度形成存在温度敏感性差异的2个棉花品种纤维发育生理特性对低温的响应差异。【方法】选用纤维比强度形成存在温度敏感性差异的2个品种(科棉1号:温度弱敏感型品种,苏棉15:温度敏感型品种),通过分期播种,使相同果枝部位棉铃发育处于不同的温度条件,研究低温对棉花纤维发育相关物质含量和酶活性的影响。【结果】正常播期条件下,棉纤维发育期日均最低温为24.0和25.4℃,棉纤维中蔗糖合成酶活性高,β-1,3-葡聚糖酶活性低,蔗糖转化率和纤维素含量均较高,最终纤维比强度最高;晚播所致的低温(棉纤维发育期日均最低温低于21.1℃)则显著影响棉纤维发育,蔗糖转化率、纤维素含量、β-1,3-葡聚糖含量均下降,纤维发育相关酶活性中蔗糖合成酶活性下降、β-1,3-葡聚糖酶活性上升,导致纤维比强度降低。2个纤维比强度形成存在温度敏感性差异的棉花品种纤维发育生理特性对低温的响应存在差异,温度敏感型品种(苏棉15)的蔗糖转化率、纤维素含量及酶活性(蔗糖合成酶、β-1,3-葡聚糖酶)在因播期形成的不同温度间的变化幅度明显大于温度弱敏感型品种(科棉1号)。【结论】低于21.1℃的日均最低温影响棉纤维发育及纤维比强度形成,不同棉花品种纤维发育相关的物质含量、酶活性对低温的响应存在差异,这可能是导致纤维比强度存在温度敏感性差异的主要原因之一。

铃期温度对不同棉花品种棉铃发育过程及纤维比强度的影响

通过设置不同播期来营造不同的温度环境,研究不同温度条件下棉铃及纤维发育特点,以及温度对纤维比强度的影响机制。结果表明:随着播期的推迟,铃期日均温的降低,棉铃的体积增大幅度依次降低。棉铃干物质达到最大积累速率的时间提前,且快增期持续的时间缩短。纤维干物质达到最大积累速率的时间推迟,最大积累速率逐渐减小。随着铃期日均温的降低,吲哚乙酸氧化酶(IAAO)活性峰值大小表现出下降趋势。铃期影响纤维比强度的主要温度因子为日均温和日最高温。

棉纤维发育相关酶活性的基因型差异与纤维比强度的关系

【目的】以纤维比强度差异较大的不同基因型棉花为材料,研究它们纤维发育过程中相关酶活性的动态变化与纤维比强度的关系,为探索改善棉纤维比强度的生理调控途径提供理论依据。【方法】选择棉纤维比强度分属高(科棉1号)、中(美棉33B)、低(德夏棉1号和苏棉15号)3种类型,4个不同基因型的品种,在大田栽培条件下,研究棉纤维次生壁加厚过程中相关酶活性的动态变化、纤维素累积和纤维比强度形成的关系。【结果】β-1,3-葡聚糖酶活性在次生壁加厚发育过程中呈下降趋势,蔗糖合成酶、过氧化物酶和IAA氧化酶活性变化均呈单峰曲线,基因型间差异主要表现在酶活性的大小和峰值出现的时间。科棉1号属高强纤维基因型,棉纤维中与纤维发育相关的酶活性在整个次生壁加厚期高于中、低强纤维基因型,前者酶活的动态变化与纤维素累积快速增长期的协调性好,纤维素累积平缓,纤维比强度增强的幅度大;反之,如低强纤维品种德夏棉1号和苏棉15号,其纤维发育相关酶在次生壁加厚期活性低,纤维素累积快速增长期短,纤维比强度增强的幅度小;美棉33B棉纤维发育相关酶活性、纤维素累积和纤维比强度形成特征介于上述两种基因型之间。【结论】不同基因型棉花纤维中与纤维发育相关的酶活性存在显著差异,该差异可能是导致纤维素累积特性及纤维比强度形成基因型间差异的主要生理原因之一。

棉纤维发育过程中糖代谢生理特征对氮素的响应及其与纤维比强度形成的关系

【目的】研究棉纤维发育过程中的糖代谢生理特征对氮素的响应及其与纤维比强度形成的关系,探索改善棉纤维比强度的生理调控技术途径。【方法】以美棉33B(AC-33B)和科棉1号(KC-1)为材料,设置大田氮素水平0kg N·hm-2(缺氮)、240kg N·hm-2(适氮)和480kg N·hm-2(高氮)试验,研究3个氮素水平下棉纤维发育过程中糖代谢的重要物质(蔗糖和β-1,3-葡聚糖)含量变化、调节糖代谢的相关酶(蔗糖酶、蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶及β-1,3-葡聚糖酶)活性的动态变化和纤维比强度形成的关系。【结果】两年试验结果表明,在240kg N·hm-2水平下,棉纤维中的蔗糖酶活性最高,可长时间地为棉纤维发育提供一个充足的物质能量库,蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶活性最高,促使纤维发育过程中铃龄5～24d的蔗糖下降量及24～31d蔗糖增长量最大,并且全铃期内转化率高且转化彻底,β-1,3-葡聚糖酶活性高,使含量及峰值高的β-1,3-葡聚糖中后期转化彻底,因此,此水平下棉纤维发育过程中蔗糖和β-1,3-葡聚糖含量的上述动态变化,有利于纤维素平缓累积且累积期长,与高强纤维的形成需要的纤维素累积特征相吻合;而在0kg N·hm-2水平下,棉纤维发育过程的糖代谢生理特征与上述表现刚好相反,最终纤维素累积过快且累积期短,形成低强纤维;480kg N·hm-2水平则介于上述两者之间。【结论】棉纤维发育过程糖类物质代谢生理特征在0、240、480kgN·hm-2水平间存在明显差异,该差异是导致纤维最终比强度形成不同的重要因素。在240kg N·hm-2水平下,上述糖代谢相关酶活性变化及糖类物质供给更为优化,更有利于高强纤维的形成。

氮素对不同开花期棉铃纤维比强度形成的生理基础的影响

于2005年在江苏南京(长江流域下游棉区)和徐州(黄河流域黄淮棉区)棉田设置不同氮素水平(零氮:0kgN.hm-2,适氮:240kgN.hm-2,高氮:480kgN.hm-2)试验,研究氮素对不同开花期棉铃(伏前桃、伏桃和秋桃)纤维比强度形成生理基础的影响.结果表明:与适氮处理相比,零氮处理显著降低了棉铃对位叶氮浓度,增加了C/N,影响程度随开花期的推迟而加大,导致伏桃、秋桃对位叶制造和运输光合产物的能力在棉铃发育中后期大幅度下降,棉纤维的相对生长速率以及纤维发育关键酶蔗糖合成酶和β-1,3-葡聚糖酶活性降低,纤维素快速累积持续期缩短,纤维比强度显著降低;高氮处理显著增加了棉铃对位叶氮浓度,降低了C/N,影响程度随开花期的推迟而降低,其降低了伏前桃、伏桃发育过程中光合产物向纤维分配的比例、棉铃发育前中期的纤维发育关键酶活性及纤维素累积速率,导致其纤维比强度亦显著降低.综合分析认为,适宜的施氮量可以协调棉花的"源库"关系,有利于促进不同开花期棉铃高纤维比强度的形成.与适氮处理相比,零氮处理的伏前桃、伏桃和秋桃纤维比强度分别降低了1.8、5.8和13.0,高氮处理则分别降低了8.2、7.4和-2.4.

棉株生理年龄对纤维加厚发育及纤维比强度形成的影响

【目的】研究棉株生理年龄对棉纤维加厚发育及纤维比强度形成的影响。【方法】通过设置播期试验使位于棉株不同部位的棉花“三桃”(伏桃、早秋桃和晚秋桃)的棉纤维加厚发育期(铃龄25～50d)处于相同的温度条件下(统计伏桃、早秋桃和晚秋桃棉纤维加厚发育期日均温分别为22.0、19.4和15.3℃)。【结果】棉花“三桃”的棉纤维加厚发育及纤维比强度受温度和棉株生理年龄的双重影响,棉株生理年龄是影响伏桃、早秋桃棉纤维加厚发育的主要因子,对棉株上部果枝的伏桃和下部果枝的早秋桃棉纤维加厚发育具有显著影响,铃重、衣分和纤维比强度均明显低于其他部位;棉纤维加厚发育期低温则是影响晚秋桃棉纤维加厚发育及纤维比强度的首要因子。在本试验15.3℃的温度条件下,棉纤维蔗糖合成酶活性显著降低,β-1,3-葡聚糖酶活性显著升高,同时纤维素累积量和累积速率均显著降低,棉花铃重低于2g,纤维比强度低于20CN·tex-1。【结论】棉株生理年龄对伏桃、早秋桃和晚秋桃纤维比强度的影响作用依次增强。

不同棉花品种纤维比强度形成的时空差异及其与温度的关系

【目的】探讨不同遗传背景棉花品种纤维比强度形成的温度敏感性特征。【方法】采用SPPS(11.0)统计分析软件分析2001～2004年长江流域棉花品种区域试验纤维品质资料。【结果】在相同条件下,同一品种的纤维比强度的变异性较为稳定,即棉纤维比强度的变异性具有较强的遗传(品种)特性,不同品种其纤维比强度变异性存在显著差异,因此可根据纤维比强度变异性大小对品种进行类型划分。研究发现各品种不同果枝部位及"四桃"间纤维比强度的变异性均存在差异,根据不同果枝部位及"四桃"间纤维比强度的变异系数分别聚类,可将14个品种划分为纤维比强度形成对温度敏感型,中间型和非敏感型3个类群。【结论】纤维比强度变异性大小具有一定的稳定性和品种特性,不同品种纤维比强度的稳定性存在较大差异。棉纤维比强度的变异性主要来源于温度的变异性。不同品种棉花纤维比强度变异性的显著差异也可能主要来源于其对温度变化敏感性的差异。

两个棉花品种纤维发育关键酶活性变化特征及其与纤维比强度的关系

选择棉纤维比强度差异明显的2个品种,研究了棉纤维发育关键酶(蔗糖合成酶和β-1,3-葡聚糖酶)活性的变化特征及其与纤维比强度的关系。结果表明,棉纤维发育过程中蔗糖合酶、β-1,3-葡聚糖酶活性变化特征在生化和mRNA转录水平上均存在明显的差异,影响纤维素的沉积特性及纤维比强度。高强纤维品种(科棉1号,平均比强度为35cNtex-1)的蔗糖合酶和β-1,3-葡聚糖酶活性及其基因表达量和维持高表达时间均高于低强纤维品种(德夏棉1号,平均比强度为26cNtex-1)。其中,高强纤维品种蔗糖合酶的基因表达量铃龄25d时明显高于低强纤维品种,而β-1,3-葡聚糖酶的基因表达量则在铃龄10～25d高于低强纤维品种。在纤维素形成过程中,高强纤维品种的纤维素累积平缓且纤维素累积持续期长于低强纤维品种,品种间差异程度受棉株果枝部位影响。在棉纤维发育过程中,Expansin、β-1,4-葡聚糖酶的基因表达量随铃龄的增加呈下降趋势(铃龄20d时表达量显著下降),这与棉纤维形成过程(铃龄25d前伸长较快,随后趋于停止)一致,且高强纤维品种维持高表达时间长与其纤维伸长期较长相吻合。

棉株果枝部位、温光复合因子及施氮量对纤维比强度形成的影响

【目的】明确果枝部位、温光复合因子和施氮量对棉纤维比强度形成过程的定量关系及两者的补偿效应,探明棉纤维比强度形成的生态基础。【方法】以杂交棉(科棉1号)和常规棉(美棉33B)为材料,于2005年在江苏南京(118°50′E,32°02′N,长江流域下游棉区)和江苏徐州(117°11′E,34°15′N,黄河流域黄淮棉区)设置分期播种(4月25日、5月25日)和施氮量(0、240、480 kg N.hm-2)试验,研究棉株果枝部位、温光复合因子(用纤维加厚发育期的累积辐热积PTP表示)和施氮量对纤维比强度形成的影响。【结果】(1)棉株果枝部位显著影响纤维比强度的形成,并与温光复合因子存在协同效应。棉株中部果枝铃发育期温光条件适宜,其纤维比强度显著大于其它果枝部位铃;随温光条件变差,纤维比强度在果枝部位间的差异不明显。(2)棉纤维比强度随花后天数的增加可分为快速增加和稳定增加两个时期,PTP与纤维比强度快速增加期的日均增长速率(VRG)线性正相关、与快速增加持续期(TRG)线性负相关,与稳定增加期的日均增长速率(VSG)、持续期(TSG)及最终棉纤维比强度(Strobs)呈开口向下的抛物线关系。当PTP达到291 MJ.m-2左右时,纤维比强度Strobs最大(科棉1号、美棉33B分别为34.8、31.9 cN.tex-1),品种间差异主要源于纤维比强度稳定增加期(中科棉1号和美棉33B的VSG、TSG分别为0.32 cN.tex-1.d-1、21 d和0.18 cN.tex-1.d-1、24 d)。(3)纤维比强度达到最大值所需的PTP随施氮量增加而减小,施氮量可通过棉铃对位叶叶氮浓度(NA)影响纤维比强度的形成,棉花氮素营养对温光复合因子存在补偿效应,当PTP高于104 MJ.m-2时,240 kg N.hm-2下的NA更适宜于比强度的形成;PTP低于此值时,增加施氮量可对温光复合因子进行补偿,以利于高强纤维形成。【结论】棉株果枝部位显著影响纤维比强度的形成,且与温光复合因子存在互作效应;温光复合因子、施氮量均显著影响棉纤维比强度的形成,且后者对前者存在补偿效应;棉纤维比强度形成过程可分为快速增加和稳定增加两个阶段,后者是品种间纤维比强度形成差异的主要阶段。

陆地棉分子标记辅助轮回选择聚合育种研究——Ⅳ.纤维比强度选择效果及对其他品质性状的影响

为了改良现有陆地棉栽培品种的纤维品质 ,通过MASM2 、M1,表型选择P2 、P1,分子标记结合表型选择MP1、MP2群体和基础群体C0 ,经两年的研究比较发现 ,第二轮标记选择群体M2的比强度均高于其他群体 ,选择响应值达正值。在两轮选择中 ,均是标记选择高于表型选择。利用本实验室筛选的 2个与纤维比强度主效QTL位点连锁的分子标记对各群体进行MAS效果研究。证明 2个标记在选择群体达到显著或极显著水平时 ,可显著提高纤维比强度。SSR15 2 1标记纯合显性 (++) /纯合隐性 (- - )标记和RAPDUBC30 1标记显性 (+) /隐性 (- )标记平均纤维比强度达极显著水平 ,2个标记同时选择 ,显性 (+++) /隐性 (- - - )也达极显著水平 ,但差值比单个标记小。该两个标记在提高纤维比强度的同时对其他品质性状也有改善。其中对伸长率、麦克隆值有极显著的提高。

氮素对花铃期干旱再复水后棉花纤维比强度形成的影响

2005～2006年在南京农业大学卫岗试验站进行盆栽试验,设置正常灌水和棉花花铃期土壤短期干旱处理,每个处理再设置3个氮素水平(N 0、240、480 kg/hm^2),研究氮素对花铃期短期干旱再复水后棉花纤维比强度形成的影响。结果表明,干旱处理结束时,干旱处理棉花的纤维可溶性蛋白含量较正常灌水处理显著降低,而内源保护酶,即:超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性升高,丙二醛(MDA)含量增加;纤维加厚发育相关酶,即:蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶、β-1,3-葡聚糖酶和IAA氧化酶的活性均显著降低。在复水后第10 d,干旱处理棉花的纤维内源保护酶活性迅速恢复到正常灌水处理水平,MDA含量降低,但纤维发育相关酶的活性仍低于相应正常灌水处理,纤维比强度亦显著低于正常灌水处理。在棉花的纤维加厚发育期土壤短期干旱再复水条件下,以N 240 kg/hm^2最有利于形成高强纤维。干旱期间该处理棉花的纤维内源保护酶活性高,细胞膜脂过氧化程度最低,其纤维加厚发育相关酶活性均最高;复水后该处理的纤维内源保护酶活性迅速恢复,MDA含量最低,棉花的纤维加厚发育相关酶活性仍处于最高值,有利于纤维素的合成与累积,最终纤维比强度亦最大。施氮不足(N 0 kg/hm^2)或过量施氮(N 480 kg/hm^2)均表现出相反的趋势。

低温条件下外源物质对棉纤维比强度的影响

研究低温条件下外源物质对棉花纤维比强度的影响。结果表明:在低温条件下,花后15d3、0 d外施C+N+BA均能提高棉花铃重和衣分,且以花后30 d效果最好。花后30 d外施BA可增加铃重,但效果远低于外施C+N+BA;花后15 d外施BA对衣分的效果与C+N+BA大致相当。外施C+N、C+N+BA、BA均有利于优化棉纤维的螺旋角(φ)和取向分布角(ψ),提高纤维比强度,且花后15 d、30 d均以外施BA效果最佳。

花铃期渍水对棉纤维糖代谢的影响及其与纤维比强度的关系

以美棉33B为材料,2007年和2009年在江苏南京池栽条件下设置渍水试验,研究花铃期渍水对棉纤维糖代谢的影响及其与纤维比强度的关系。结果表明,渍水条件下花后17-38 d纤维蔗糖和β-1,3-葡聚糖含量均值分别降低24.86%-81.30%和8.59%-36.30%,纤维素最大累积速率在受渍害较轻条件下增加而受渍害较重条件下降低,但快速持续期缩短,成熟期纤维素含量降低,比强度下降3.57%-10.03%。受渍害较轻条件下,花后17-38 d纤维蔗糖合酶（SS）和蔗糖磷酸合酶（SPS）活性均值分别增加8.45%-24.59%和12.79%-18.20%,生成碳源用于维持生存代谢,而受渍害较重条件下分别降低7.06%-8.16%和11.40%-11.64%;蔗糖酶和β-1,3-葡聚糖酶活性在花后17 d后降低。因此,渍水条件下纤维加厚发育期碳源供应不足、碳代谢消耗增加或代谢被抑制是最终比强度下降的重要原因。

棉花季节桃纤维发育相关酶活性变化与纤维比强度形成的关系

选择纤维比强度差异明显的3类基因型4个棉花品种,研究季节桃纤维发育相关酶活性的动态变化及其与纤维比强度形成的关系。结果表明,棉花伏前桃、伏桃、早秋桃和晚秋桃纤维POD、IAAO活性的动态变化依次下降,蔗糖合成酶、β-1,3-葡聚糖酶活性与之相反。对于伏前桃和伏桃,纤维发育相关酶活性高,有利于纤维素累积特性的优化和高强纤维的形成;早秋桃纤维发育关键酶活性高于伏前桃,且纤维素累积特征较优,最终纤维强度较伏前桃高;随着日均温降到20℃以下,棉株的衰老,晚秋桃纤维发育相关酶活性峰值后移,纤维比强度增长幅度大幅降低。棉花季节桃纤维发育过程中相关酶活性动态变化的差异是导致纤维素的累积特性及纤维比强度差异形成的重要生理原因之一。

棉(Gossypium hirsutum L．)纤维发育相关酶和纤维比强度对棉铃对位叶氮浓度变化的响应研究

于2008～2009年在长江流域下游棉区,选用纤维比强度差异明显的德夏棉1号(平均比强度26.2 cN/tex)、科棉1号(平均比强度35 cN/tex)和美棉33B(平均比强度32 cN/tex)为试验材料,设置不同施氮量以形成不同的棉铃对位叶氮浓度,研究了棉铃对位叶氮浓度对纤维发育过程中关键酶(蔗糖酶、蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶、β-1,3-葡聚糖酶)活性及纤维比强度形成的影响。结果表明,棉铃对位叶氮浓度随施氮量的增加而上升,随花后天数的变化符合幂函数方程YN=αt-β[YN为棉铃对位叶氮浓度(%);t为花后天数(d);α、β为参数]。在花后同一时期,纤维发育关键酶活性和纤维比强度均随棉铃对位叶氮浓度的上升呈先升后降的趋势,可用抛物线方程Y=ax2+bx+c拟合[Y:酶活性或纤维比强度(cN/tex);x:叶片氮浓度(%);a、b、c为参数]。表明在纤维发育过程中,棉铃对位叶氮浓度显著影响纤维中相关酶活性和纤维比强度的形成,各指标所对应的最佳棉铃对位叶氮浓度差异较小;因此,通过调节对位叶氮浓度可调控相关酶活性达到最优以及棉花高强纤维的形成。在本试验条件下,中部棉纤维发育所需的最佳对位叶氮浓度动态变化方程分别为:NDexiamian1=7.2841t-0.2771(R2=0.9860**);NKemian1=7.1807t-0.2989(R2=0.9879**);NNuCOTN33B=7.1467t-0.2819(R2=0.9755**)。