新形势下区域农业科研机构发展的探索与实践——以山西省农业科学院棉花研究所为例

文章分析了山西省农业科学院棉花研究所的发展现状、存在的问题,并结合近10多年的探索与实践,提出了新形势下地方科研机构的转型发展思路:围绕省级农业发展战略调整功能定位,建设区域特色科研机构;建立人才和技术"蓄水池",培养复合型创新人才;依托传统专业技术优势,积极融入国家"一带一路"发展战略;强化科研基础设施建设,加强技术集群化示范;构建区域农业产业创新中心,服务乡村振兴战略等.

山西省棉区棉花促早熟集成避霜技术研究

试验研究棉花促早熟集成避霜技术结果表明 ,喷施壮早丰后棉花生育进程加快 ,吐絮期提早 2～ 4d ,单株铃数和铃重增加 ,皮棉比对照增产 12 2 3% ,且对棉花纤维品质无不良影响。并提出以壮早丰系统化学调控、地膜覆盖和增加棉花种植密度为关键技术 ,配合适期播种、选择早熟品种、水肥运筹、病虫害综合防治和乙烯利催熟等棉花系统促早熟集成避霜配套栽培技术措施 ,皮棉可增产 14 34%～ 2 4 5 8%。

山西省棉花铃病的主要种类、为害损失及其防治策略的研究

山西省棉花铃病的主要种类为疫病(Phytophthora boehmriae)、红腐病(Fusarium moniliforme)和红粉病(Cephalothecium roceum),其中以棉铃疫病为优势种,在不同栽培方式中地膜田铃病重于露地。Bayes决策分析结果,次生病烂铃群体中67.4～89.1％的病铃来源于初生病铃,尤其是疫病铃。根据显著性检验结果,烂铃在棉株不同果枝上的垂直分布,地膜田可划分为第1～4和第5～7果枝两个层次;露地田可分为第1～2和第3～6果枝两个层次。该项研究明确了初生病菌与次生病菌侵染之间的数量关系及防治上的主要对象和靶区,为铃病的综合防治提供了理论依据。

山西省棉花黄萎病菌致病力分化研究

选山西有代表性的棉花黄萎病菌19个菌系及3个对照菌种,各配成一定浓度的孢子悬浮液,于棉苗1～2叶期伤根接菌,在温室中对各代表菌系进行致病力测定。结果表明:各菌系致病力强弱差异明显,可分为致病力强的I型、致病力弱的II型和致病力中等的III型;并发现山西棉花黄萎病有落叶型菌系存在。

山西棉花耐旱育种研究进展

回顾了20余年来山西棉花耐旱新品种选育历程,总结了取得的成就:解决了前人提出的数十种棉花耐旱形态、生理、生化指标不能被育种家直接采用的难题,提出并完善了我国棉花耐旱育种体系。

棉花产量和纤维品质性状的遗传研究

采用8×8不完全双列杂交分析法,对棉花产量因素、纤维品质性状的遗传效应及其遗传相关进行了研究分析,并将遗传相关分解为加性相关和显性相关。结果表明,在棉花产量因素中,皮棉产量和单株结铃数的遗传分别以加性效应、显性效应为主,而加性效应、显性效应对铃重和衣分的控制同等重要。其中,衣分受环境变异的影响最小。所以,在F2～F3代进行选择的效果较好;在品质性状中,纤维长度、比强度及麦克隆值的遗传均以加性效应为主,受环境变异影响均较大。棉花产量因素与品质性状之间的相关普遍表现为遗传相关大于表型相关,各性状之间的表型相关、遗传相关及加性相关类似,而显性相关则不同。遗传相关特别是加性相关可以指导选择育种,而显性相关对杂种优势的利用至关重要。

利用PLFA方法研究转Bt基因棉花对土壤微生物群落结构变化的影响

在大田条件下,用3个转Bt基因棉花品种和一个常规品种,利用磷脂脂肪酸(PLFA)方法研究转Bt基因棉花对土壤微生物群落结构变化的影响。试验结果表明,转基因棉花增加了土壤微生物PLFA的含量。转基因棉花降低了棉田土壤格兰氏阳性细菌的比例,提高棉田土壤的真核生物、真菌和放线菌的比例;转基因棉花在蕾期提高了土壤原生动物比例,在吐絮期比例反而降低;转基因棉花在蕾期提高了棉田土壤格兰氏阴性细菌的比例,吐絮期则降低了格兰氏阴性细菌的比例。主成分分析和聚类分析表明,转Bt基因棉花对土壤微生物群落结构变化有明显影响。PLFA方法可作为转基因生态安全评价的一种方法。

GUS基因和NPTII基因表达的相关性及其在转基因棉花检测研究中的应用

利用农杆菌介导转化法,将含有35S启动子驱动NPTII基因和GUS基因以及棉纤维特异表达启动子E6驱动目的基因FB的植物表达载体转入到常规棉花R15中。重点分析了GUS基因和NPTII基因在愈伤诱导阶段、T0代及T1代转基因棉花中的表达情况。综合两个基因的表达来进行转基因棉花的阳性鉴定,可以为转基因棉花后代的纯合选育提供双重保障。7个转基因株系选育到T3代共获得株行51个,卡那霉素检测多数株行阳性率在90%以上,其中21个株行阳性率达100%。

转Bt-CpTI-GNA基因棉花的研究(英文)

采用农杆菌介导法将外源三价抗虫基因(Bt-CpTI-GNA)导入常规棉花品种中,获得转基因再生株,分子检测表明外源基因已在棉花体内表达,并遗传给后代材料。PCR分子检测与转化的标记基因和外源目的基因抗性三者极有规律性。其所携带的基因在转基因棉花中有分离现象,这可能是外源基因整合到受体棉株体内“基因沉默”而引起所致。

棉花纤维发育的分子机理及品质改良研究进展

棉花纤维细胞的分化与发育是一个复杂有序的过程,在不同的发育时期均有大量的基因表达,参与纤维细胞发育的调控。转录因子和植物激素在棉纤维细胞分化起始过程中起重要的作用。纤维细胞壁结构、细胞骨架和糖类、脂类代谢相关的基因以及激素信号分子与纤维细胞的伸长密切相关。棉纤维次生壁合成时期主要是纤维素的合成及沉积过程,蔗糖合成酶和纤维素合成酶等基因在这一时期起关键的调节作用。在棉纤维发育分子生物学研究的基础上,利用基因工程改良棉花纤维品质也取得了一些研究进展。

棉花遗传转化和植株再生的研究

利用农杆菌〔ＧＵＳ基因（β－葡萄糖苷酸酶基因）为标记基因，ＮＰＴⅡ为选择基因〕，用共培法对棉花下胚轴切段直接转化。在０．１ｍｇ／Ｌ２，４－Ｄ和０．１ｍｇ／ＬＫＴ的ＭＳ培养基上共培４８ｈ，转移到加头孢霉素５００ｍｇ／Ｌ和５０～１００ｍｇ／Ｌ卡那霉素的上述培养基中诱导和筛选抗性愈伤组织，７０～８０天计算愈伤组织的诱导频率，并用组织化学定位法检测ＧＵＳ基因的表达，统计转化频率。结果表明：平均出愈率为４０％左右，最高达６０％以上。愈伤组织转化率平均为３０％左右，最高达７０％。再生植株转化频率一般在３０％左右，最高达６０％。中国农科院生物技术中心和中国科学院遗传所对ＤＮＡ分子杂交检测结果，证实ＢＴ基因已整合到转化棉株的基因组中。

覆盖光降解地膜对土壤污染及棉花生育影响的研究

自１９８４年以来，对国内外３０种不同型号的可控制降解时间的光降解地膜，进行了棉花田间效应研究认为，光解膜在自然曝晒下在一定时间范围内能够自行降解，与普通地膜相比具有相同的土壤环境效应和相近的增产效果。降解产物对土壤的矿质元素含量无明显影响，也未发现有害物质产生。在棉田应用时，诱导期控制在６０天左右，此后，降解过程越短越好，最长不宜超过１２０天。

山西运城小麦和玉米苗期地下害虫调查与防控技术研究

为了解山西运城地下害虫对主要粮食作物小麦和玉米的危害并有效控制,调查了2011年山西南部运城市小麦和玉米的地下害虫发生情况,同时研究植物源农药苦参碱及常用的化学制剂吡虫啉和氟虫腈3种药剂拌种对小麦和玉米种子的出苗率、被害株率、防虫效果以及保苗效果的影响进行统计分析,并对拌种后幼苗的株高、根长及相关的抗氧化酶SOD、POD活性及膜脂过氧化产物MDA进行测定。结果表明,小麦和玉米的苗期地下害虫主要有金针虫、地老虎和蛴螬3种,害虫种类及为害程度因地块变化较为明显;苦参碱对小麦和玉米的种子萌发有一定促进作用,但效果不显著,而对地下害虫的防效和保苗效果相对低于吡虫啉和氟虫腈;幼苗的抗氧化酶SOD和POD活性相对提高,抗性增强,且植物源农药对环境友好,可以在农业生产中推广。

肌动蛋白基因在棉花纤维中的作用研究

运用农杆菌介导法将肌动蛋白RNAi表达载体PBI121-GhACT1转化棉花,经胚胎发生获得再生植株。非转化组培再生苗作为对照。以NPTII制备探针,Southern杂交结果表明,获得8个独立遗传转化系,其中3个系有2个拷贝插入;其余6个系为多拷贝。显微镜下观察开花后第5天的幼胚珠孔端,对照纤维长度约是RNAi载体转基因的3-5倍。成熟后绒长F测验结果表明,RNAi载体转化株与对照差异显著,RNAi转基因植株的绒长显著短于对照。说明GhACT1基因对纤维有延缓和抑制作用,并且主要作用于纤维发育早期。

棉花转凝集素基因的研究进展

棉花棉铃虫危害的问题已由转化外源 Bt、Cp TI基因解决 ,但蚜虫的危害还有待于新的外源凝集素基因来解决。菊芋凝集素 (H elanthustubero-sus agglutinin,HTA)

山西省棉花产业现状、需求与对策

通过对山西省棉花主产区的调研,明确了棉花种植方式、棉农组成、劳动力成本、种子市场状况、棉花的收购与加工等方面存在的阻碍棉花产业健康发展的因素;得出影响棉农植棉的主要因素依次是品种、虫害、病害、气候条件、栽培管理、草害。建议加强良种供应,推广机械化植棉技术,规范棉花收购加工体系,实施规模化、集约化经营,实现山西省棉花产业可持续发展。

山西省作物高产高效综合生产技术研究

分析了国内外作物高产高效生产技术的发展趋势及山西省作物生产现状,提出开展山西省作物高产高效综合技术研究(内容主要包括:粮食作物节水省肥综合技术研究与示范、棉田高效种植模式及开发、高效经济作物高产关键技术与开发、作物抗逆与环境友好技术研究及开发、农业成果转化扩散模式),并分析了该综合技术研究对山西省农业发展的提升作用。

山西省棉花品种资源现状、问题及对策

对棉花品种的重要性以及山西省棉花品种资源的分类、保存和利用现状进行了阐述,指出了山西省棉花品种资源存在的主要问题,并提出了相应的对策。

棉花雄性不育系网室蜜蜂授粉技术研究

旨在研究蜜蜂在棉花不育系上的传粉特征以及是否适宜棉花三系制种。本试验在网室内利用蜜蜂(Apis mellifera Ligustica Spinola)进行棉花不育系授粉,以人工授粉为对照,调查晴天与阴天蜜蜂在棉花保持系和不育系花朵上的造访频率和单花停留时间,并比较蜜蜂和人工授粉田间农艺性状、制种产量及成本。结果表明,晴天条件下,蜜蜂在棉花保持系的造访频率为60次/h,不育系为49.2次/h,差异达显著;阴天条件下,蜜蜂在保持系的造访频率为23.4次/h,不育系为13.8次/h,差异不显著。蜜蜂授粉和人工授粉单铃籽粒数有显著差异,而单株铃数和空果枝数差异达极显著,果枝数、铃重、衣分、子指、发芽率则无显著差异。蜜蜂授粉种子产量可达人工授粉的70%左右,但其制种成本远低于人工授粉,可节约费用三分之二。因此,合理利用蜜蜂授粉技术对棉花不育系制种具有重要的推动作用。

棉花农杆菌介导法转化机理及研究进展

在农杆菌中Ti质粒上的若干重要区域共同作用下 ,将经改造的含有目的基因的T -DNA片断导入植物基因组中 ,并得以表达。采用农杆菌介导法 ,山西省农业科学院棉花研究所已将多个外源基因导入棉花中 ,获得转化品种与品系。