转基因抗病棉花所转抗病基因(Chi+Glu)对棉花生物学特性的影响

此研究为国家转基因抗病棉环境安全评价技术的建立而设。以转入几丁质酶和葡聚糖酶双价抗病基因(Chi+Glu)的‘中棉所24’为试验观察品种,对应的受体‘中棉所24’和‘赣棉11号’非转抗病基因棉为两个对照品种,进行棉花生育性状、产量性状上生物学特性的表现对比,结果‘中棉所24’转入双价抗病基因后,生育期比受体对照延长11天,比非转基因的常规棉‘赣棉11号’延长3天;经LSD最小显著性差异测验,转双价抗病基因(Chi+Glu)对棉苗期株高生长变缓慢影响极显著,对蕾期株高生长缓慢影响显著,而花铃期时株高超速生长影响显著;对蕾花铃发育迟缓、第一果枝节位前移影响显著;对第一果枝高度降低、果枝节距拉大、籽棉和皮棉增产、发芽率提高效应(提高13个百分点)影响极显著;对棉花单铃重、单铃籽棉重、单铃皮棉重、衣分、籽指、衣指、单铃不孕籽粒数性状转好影响明显;对单铃壳重、单铃不孕籽重量变差也有明显影响;对棉花纤维上半部平均长度变短,整齐度指数增加,马克隆值升高,纤维伸长率下降,纤维纺纱均匀指数降低,纤维断裂比强度降低有明显影响。试验显示,所转双价抗病基因对棉花上述生物学特性有显著和极显著影响,尤其对产量性状变好影响极显著(增产籽棉1491.9kg/hm2)。

石河子棉花所自育棉花新品系比较试验总结

本试验参试品系7个。采用随机区组设计，四次重复，地膜栽培，用新陆早一号作对照。通过二年试验，现对7个参试品系在本区的早熟、高产、优质、抗耐病及纤维品质等方面做一评述。

加快建设农业强国/棉花强国的思考——走适度规模、质量兴棉和绿色兴棉的高质量可持续发展之路

比较我国和全球其他棉花大国、强国的皮棉单产、原棉品质、生产成本、人均棉花占有量和相关重要技术等,为加快建设棉花强国提供参考。采集我国和全球其他棉花生产大国、强国的皮棉单产、原棉品质、生产成本等系统性数据,用对比分析方法进行研究。结果发现,总体来说我国和巴西是全球棉花生产大国中单产较高的国家,2020/2021年度以来巴西棉花单产有超越我国的趋势。我国原棉品质位于全球中等偏上水平,明显差于美国和澳大利亚等原棉品质强国,国产高品质原棉短缺率高达58.5%。2000―2019年我国棉花年人均表观占有量平均为4.51 kg,仅为同期美国的37.6%。我国是全球棉花生产成本最高的国家之一。对标棉花强国提出以国产棉花年人均表观占有量不低于4.2 kg,底线面积333.3万hm^(2)和底线产量600万t作为建设棉花强国的基础指标。建设棉花强国要走适度规模、质量兴棉和绿色兴棉的高质量可持续发展之路。应进一步优化全国棉区布局,坚持走资源节约和高效利用之路,实现我国高品质棉花的自立自强。

2016―2022年新疆绿洲高品质棉花生产现状及加快建设高品质棉花种植带对策研究(Ⅰ)

采用统计分类方法,对新疆绿洲2016―2022年累计3595.8万t(15915.4万包)的公证检验(公检)原棉进行了逐包品质分析。结果如下:一是厘清了新疆绿洲棉花主要纤维指标的现状。7年平均,新疆原棉主要纤维品质指标结果为纤维上半部平均长度(长度)29.14 mm、断裂比强度(比强度)28.49 cN·tex^(-1)、马克隆值4.60;不同生态亚区存在明显差异。7年平均,南疆亚区原棉主要纤维品质指标为长度29.10 mm、比强度28.12 cN·tex^(-1)、马克隆值4.65;北疆亚区原棉主要纤维品质指标为长度29.20 mm、比强度28.93 cN·tex^(-1)、马克隆值4.54;东疆亚区原棉主要纤维品质指标为长度28.98 mm、比强度28.37 cN·tex^(-1)、马克隆值4.59。与南疆亚区的原棉主要纤维品质指标相比,北疆亚区的纤维长度长0.10 mm,比强度高0.81 cN·tex^(-1),马克隆值低0.11;东疆亚区的纤维长度短0.12 mm,比强度高0.25 cN·tex^(-1)。二是明确了新疆绿洲高品质棉花状况。7年间,新疆高品质原棉公检总量占比的加权平均值为24.5%,变幅为8.0%~33.3%;新疆机采高品质原棉占机采原棉总公检量比例的加权平均值为32.5%,变幅为8.7%~48.0%。各亚区高品质原棉加权占比,北疆为36.7%,南疆为13.6%,东疆为23.6%,由此可见新疆以南疆亚区高品质原棉的占比为最低,东疆次之,北疆最高。结果表明,新疆绿洲高品质原棉占比偏低,且变幅大,表明不同生态区之间的高品质原棉占比差异大,稳定性差,但提升潜力大。进一步分析,新冠肺炎疫情加快了机械化采收进程,但也对高品质原棉的生产有负面影响,2021年和2022年总体上品质呈现恢复态势,一些年份新疆生产建设兵团高品质原棉占比接近新冠肺炎疫情前水平和农业农村部《“十四五”全国种植业发展规划》提出的45%左右的目标。三是明确了高品质棉花主要影响因素。这些研究结果对发展棉花科技、提升高品质棉花生产供给能力和建设棉花强国有重要意义和参考价值。

噻苯隆复配植物生长延缓剂对棉花生长发育和产量的影响

为探究叶面喷施噻苯隆复配不同植物生长延缓剂对棉花生长发育和产量的调控效应,于2022年7—10月在新疆沙雅县海楼镇团结村进行大田试验,新陆中84号为供试棉花品种,以0.1%噻苯隆为主,分别复配缩节胺(W1)、调环酸钙(W2)、烯效唑(W3)、氟节胺(W4),以清水为CK,采用随机区组试验设计,在棉花化学打顶前后各喷施一次,分析其对棉花农艺性状、干物质积累与分配、叶面积指数、SPAD值和产量的影响。结果表明,各处理中W3处理各项调查指标总体最优。具体表现如下:吐絮期,W3处理棉花株高、株宽、第3果枝长、第7果枝长、叶枝长较CK分别降低1.23%、3.14%、10.96%、11.72%、18.92%;施药后30 d,SPAD值和蕾铃的干物质积累量较CK分别增加2.05%和9.98%,生殖器官干物质占比较CK提升7.61%,叶面积指数较CK提高10.85%;单株铃数较CK增加11.28%,籽棉产量较CK增加11.23%。综上,在化学打顶前后各喷施一次0.1%噻苯隆450 mL/hm^(2)+5%烯效唑75 g/hm^(2)能够抑制棉花无限生长,提高棉花叶面积指数和叶片SPAD值,促进棉株生殖生长,提高单株铃数,从而显著提高棉花产量。

早熟棉花品种湘棉早3号

湘棉早3号于2022年4月通过湖南省农作物品种审定委员会审定,2023年5月获得植物新品种权授权。该品种为非转基因早熟常规棉品种,2020年湖南省早熟棉生产试验中平均每666.7 m^(2)皮棉产量为93.3 kg,比对照省工棉2号增产3.9%。概述了湘棉早3号的选育经过、特征特性、适宜种植区域,并总结了其关键栽培技术。

温室条件下中棉113对不同地区棉花黄萎病菌的抗性评价

为明确中棉113对不同黄萎病菌株的抗性,采用源于新疆、河北和河南的11个不同致病型黄萎病菌株,在温室条件下采用蛭石沙土无底纸钵定量蘸菌液法对中棉113抗病性进行鉴定,分析中棉113对不同致病型菌株的抗性,以及发病情况与生物量指标的相关性。结果表明:播种后50 d,中棉113的病情指数为19.15~34.82,说明中棉113对这11个菌株均有较好的抗性,达到抗或耐水平。此外,不同致病型黄萎病菌株侵染中棉113对其生物量指标的影响不同,对棉花株高、地上部鲜物质质量和根冠比的影响不显著,而对根长、地下部鲜物质质量存在显著影响。相关分析表明,中棉113病情指数与地下部鲜物质质量、根冠比呈显著正相关关系,与地上部鲜物质质量呈显著负相关关系。将中棉113的黄萎病发生情况与生物量指标相结合可较好地评价其黄萎病抗性,这些结果可为中棉113适宜种植区域的划分提供参考。

湖南棉花-马铃薯轮作轻简化栽培技术规程

棉花-马铃薯轮作模式对提高棉田综合效益、缓解粮棉争地矛盾等都具有重要意义。根据湖南冬作马铃薯种植习惯,结合湖南棉花轻简栽培技术研究成果,提出了棉花-马铃薯轮作轻简化栽培技术规程。该规程符合省工节本、增产增效的农业发展方向,对棉花-马铃薯轮作标准化生产具有一定的指导作用。

棉花品种中棉所9A01选育及栽培技术

中棉所9A01于2022年通过国家农作物品种审定委员会审定,适宜黄河流域春播种植。其春播生育期为116 d,株型较松散,果枝较长,茎秆较粗壮,耐枯萎病,耐黄萎病,抗棉铃虫。2019―2020年黄河流域棉区中熟常规品种区域试验中,每666.7 m^(2)平均籽棉、皮棉和霜前皮棉产量分别比对照中棉所100增产3.4%、7.6%和7.3%。对中棉所9A01的选育过程、生物学特性、产量、纤维品质、抗病虫性和栽培管理技术要点进行了介绍。

棉花品种新垦M2061选育及栽培技术

新垦M2061于2023年11月通过国家农作物品种审定委员会审定。该品种长势较强,整齐度好,不早衰,吐絮畅且集中,纤维品质达到国家棉花品种审定Ⅱ型品种要求。2020―2021年西北内陆棉区联合体早熟常规棉花品种区域试验中,2年平均新垦M2061每666.7 m^(2)籽棉、皮棉和霜前皮棉产量分别为384.8 kg、161.4 kg和157.9 kg,分别比对照新陆早61号增产8.6%、7.8%和8.0%。对新垦M2061的选育过程、特征特性进行了简述,并对其栽培技术要点进行了总结,为该品种的推广应用提供参考。

棉花品种金垦1760的选育及栽培技术

金垦1760于2022年11月通过国家审定。该品种长势强,整齐度好,茎秆较粗壮,不早衰,吐絮畅且集中,含絮力适中,适于机械采收,纤维品质达到Ⅲ型品种标准。2019―2020年西北内陆棉区早熟常规机采棉花品种区域试验中,金垦1760平均每666.7 m^(2)皮棉和霜前皮棉产量均比对照增产6%以上。对金垦1760的选育过程、特征特性进行了概述,并对其栽培技术要点进行了总结,为该品种的推广应用提供参考。

靶向敲除棉花GhAGL16高效sgRNA的筛选

【目的】AGL16是棉花MADS-box基因家族中一个重要的转录负调控因子,在抵御干旱和盐胁迫过程中发挥着重要作用。利用病毒介导的基因编辑技术(virus-induced gene editing,VIGE)筛选靶向敲除棉花GhAGL16的sgRNAs,并验证这些sgRNAs的特异性,为定向创制棉花agl16突变体奠定重要基础。【方法】根据在棉花YZ-1中A亚组和D亚组上实际克隆GhAGL16的基因组序列,预测了3个能靶向敲除GhAGL16的sgRNAs;基于棉花叶皱缩病毒(cotton leaf crumple virus,CLCrV)介导的VIGE系统,构建3个CLCrV-AtU6-26::GhAGL16-sgRNAs表达载体;利用qPCR检测Cas9超表达(Cas9 over-expression,Cas9-OE)植株中Cas9的表达量,确定Cas9是否稳定遗传表达;将3个CLCrV-AtU6-26::GhAGL16-sgRNAs表达载体分别转化Cas9-OE棉花子叶,并通过PCR/RE方法检测3个靶点的突变情况;利用生物信息学方法分析3个GhAGL16-sgRNAs的二级结构;对突变植株进行Hi-TOM高通量测序,明确基因编辑效率。同时,对转化GhAGL16-sgRNA2的突变植株进行脱靶率鉴定,检测基因编辑的特异性。【结果】成功构建了3个能同时靶向敲除GhAGL16-A亚组和GhAGL16-D亚组序列的sgRNAs。对不同Cas9-OE植株中Cas9表达量检测结果表明,Cas9在不同Cas9-OE棉株中稳定表达。用3个CLCrV-AtU6-26::GhAGL16-sgRNAs表达载体转化Cas9-OE棉花子叶,PCR/RE突变检测结果表明,GhAGL16-sgRNA2可有效用于GhAGL16的靶向敲除,在棉花A亚组和D亚组靶位点上出现了不同碱基缺失的突变类型,而GhAGL16-sgRNA1和GhAGL16-sgRNA3是2个无效sgRNA。3个GhAGL16-sgRNAs的二级结构分析结果表明,GhAGL16-sgRNA1和GhAGL16-sgRNA3可能存在引导序列容易与其他序列发生配对并且不易解链的现象,干扰了引导序列对目标位点的识别,导致sgRNA无效。进一步量化GhAGL16-sgRNA2对GhAGL16的编辑效率,对每一株转化CLCrV-AtU6-26::GhAGL16-sgRNA2的Cas9-OE植株突变检测结果表明,在转化的9株Cas9-OE植株中有6株发生了突变,突变效率为66.67%。此外,Hi-TOM高通量测序结果表明,GhAGL16-sgRNA2对GhAGL16的编辑效率为13.69%—54.42%。脱靶率鉴定结果表明,预测的4个潜在脱靶位点都没有发现脱靶现象,说明GhAGL16-sgRNA2不仅具有高效的基因编辑效率,而且具有专一的基因编辑特异性。【结论】利用CLCrV介导的VIGE系统转化Cas9-OE棉花筛选获得1个能高效敲除GhAGL16的sgRNA,为定向创制棉花agl16突变体提供了理想的sgRNA。

2016―2022年新疆绿洲高品质棉花生产现状及加快建设高品质棉花种植带对策研究(Ⅱ)

采用统计分类方法,对新疆绿洲2016―2022年3 595.8万t(15 915.5万包)公证检验(公检)原棉进行逐包品质分析,按生态亚区细分的10个亚亚区(北疆东部亚亚区、北疆中部亚亚区、北疆西部一亚亚区、北疆西部二亚亚区,南疆西部亚亚区、南疆中部亚亚区、南疆东部亚亚区、南疆南部亚亚区,东疆吐鲁番盆地亚亚区和东疆哈密盆地亚亚区)归类统计,厘清各亚亚区高品质原棉占比的状况,为高品质棉花种植带规划、建设和承建单位的遴选提供决策依据。结果表明,7年加权平均,各亚亚区高品质原棉占比表现为北疆西部二亚亚区(62.1%)>北疆东部亚亚区(45.9%)>北疆中部亚亚区(35.8%)>东疆吐鲁番盆地亚亚区(31.6%)>北疆西部一亚亚区(22.8%)>东疆哈密盆地亚亚区(20.8%)>南疆中部亚亚区(18.8%)>南疆东部亚亚区(17.9%)>南疆南部亚亚区(16.2%)>南疆西部亚亚区(4.7%)。围绕提升高品质棉花的生产能力和稳定性,建议在北疆天山北麓大部、东疆亚区、南疆中部亚亚区、南疆东部亚亚区率先开展高品质棉花种植带建设,遴选这些产地的县(县级市、区)和新疆生产建设兵团的团场率先开展整建制高品质棉花种植带的示范性创建,预计高品质棉花产量潜力在400万t左右,可为完成农业农村部提出的“十四五”高品质棉占比45%左右和今后更高高品质棉占比目标,加快建设棉花强国奠定基础;并提出在南疆西部亚亚区开展中短绒陆地棉种植带建设,形成差异化的陆地棉品质类型和结构,预计中短绒棉花产量潜力为100万t左右,以满足市场新需求。最后,探讨了高品质棉花种植带生产链建设实施方案的主要措施。

植保无人机喷施棉花脱叶剂与配套助剂使用配比研究

为了进一步研究植保无人机喷施棉花脱叶剂关键技术,本文采用极飞P30四旋翼电动植保无人机(UAV)(以下简称极飞P30)喷施棉花脱叶剂“瑞脱龙”,研究了瑞脱龙与配套专用助剂4种配比处理对棉花的脱叶率、吐絮率以及产量和品质的影响。结果表明:无人机喷施瑞脱龙与专用助剂配比为1∶1时,20 d后棉花的脱叶效果和吐絮效果较其他处理最好。且与对照相比对棉花铃重、衣分及纤维品质等主要指标无不利影响。

缩节胺复配不同促进剂对棉花棉铃时空分布和光合特性的影响

【目的】运用缩节胺复配不同促进剂对棉花进行化学封顶试验,研究其对棉花成铃及光合特性的影响,为缩节胺复配促进剂对棉花棉铃调控和光合特性的研究应用提供科学依据。【方法】试验于2022年4~10月在新疆阿克苏地区沙雅县进行,供试棉花品种为新陆中84号,试验药剂以缩节胺和助剂为主,分别复配噻苯隆(0.1%,T_(1))、复硝酚钠(98%原药,T_(2))、胺鲜酯(8%制剂,T_(3))、14-羟基芸苔素(0.01%,T_(4))和萘乙酸(98%原药,T_(5)),以常规缩节胺封顶为对照(CK),共6个处理,分析缩节胺复配促进剂对棉花棉铃时空分布和光合特性的影响。【结果】各处理干物质积累达到最大积累速率的时间在药后20~30 d,净光合速率在药后20 d左右达到最大值,在药后20~30 d棉花进入生殖生长的关键时期,且各复配处理均能提高棉株上中下部内外围铃的坐桃率、净光合速率和干物质积累速率。【结论】T_(5)处理快速积累持续期较CK延长了5 d左右,且棉株中下部内外围铃坐桃率较CK差异显著,下部内外围铃坐桃率分别提高了15.00%和20.00%,中部内外围铃分别提高了24.00%和25.00%,伏桃增加了1.13个,单株结铃数显著增加了0.84个,较CK处理皮棉产量提高了15.48%,T_(5)复配类型化学封顶剂效果好。

棉花SOD基因家族生物信息学分析

研究基于镉胁迫下棉花幼苗根系的转录组测序数据,鉴定获得16个棉花SOD基因,并对其进行生物信息学分析。结果表明:16个棉花SOD基因编码的蛋白长度为127~333 aa,相对分子质量为13048.69~35974.31 Da,等电点为4.43~8.50,均为非分泌蛋白,且都无跨膜结构特征,表现为亲水性;其中75%属于酸性蛋白,69%属于稳定蛋白;大部分亚细胞定位在叶绿体;16个棉花SOD可分为Fe-SOD、Mn-SOD和Cu/Zn-SOD 3个亚家族,3个亚家族均含有各自的保守基序,其中Fe-SOD和Mn-SOD亚家族亲缘关系较近,推测两者功能更相似。棉花SOD家族基因的鉴定、分析对棉花SOD基因功能及镉响应机制研究具有借鉴意义,可为筛选耐镉棉花品种提供基因资源。

甲哌鎓复配生长促进剂对棉花株型及产量品质的影响

通过运用甲哌鎓复配促进剂对棉花进行化学封顶,促控结合,调控棉花生长发育,进一步挖掘化学封顶棉花的增产潜力,筛选出甲哌鎓复配促进剂对棉花化学封顶效果最佳的封顶剂组合。试验于2022年在新疆阿克苏地区沙雅县进行,试验棉花品种为新陆中84号,试验用药以甲哌鎓和助剂为主,分别复配噻苯隆(0.1%,T1)、复硝酚钠(98%原药,T2)、胺鲜酯(8%制剂,T3)、14-羟基芸薹素(0.01%,T4)和萘乙酸(98%原药,T5),以常规甲哌鎓封顶为对照(CK),共6个处理。在本研究中,各复配处理较CK均能够增加棉株的果枝台数和铃数,棉株株高范围最终控制在84 cm左右,与CK无显著差异,能够较好控制棉株的纵向生长,T5和T4处理棉株果枝台数较CK增加了7.96%,单株棉铃数较CK分别显著增加了15.19%和23.83%,较CK棉株株宽分别显著减少4.73、4.46 cm,能够抑制棉株中部和上部果枝的生长,对棉株的横向生长起到一定的抑制作用,其中T5处理较CK显著降低棉株果枝始节高度3.61 cm。T5处理较CK能显著提高棉花的叶面积指数和干物质积累量。T4和T5处理生殖器官干物质量占比分别达到65.04%和65.46%,较CK分别提高了3.40、3.82百分点。T5处理较CK单株结铃数显著增加了0.84个,T4和T5处理与CK籽棉产量差异显著,较CK籽棉产量分别增加了424.90、432.88 kg/hm^(2)。综上所述,T4和T5处理与常规甲哌鎓化学封顶相比获得的棉花产量更高,能够更好塑造棉花株型,促进棉花生殖生长,增加单株结铃数,较CK籽棉产量分别增加了424.90、432.88 kg/hm^(2),因此推荐使用T4和T5处理复配类型化学封顶剂对棉花进行化学封顶。

基于CRISPR/Cas9的棉花GhbHLH71基因编辑突变体的分析

碱性/螺旋-环-螺旋(basic/helix-loop-helix,bHLH)转录因子在植物的生长发育、次生代谢、信号转导、逆境胁迫等方面起重要的调控作用。棉花GhbHLH71基因c DNA全长996 bp,编码331个氨基酸残基,蛋白序列中含有保守的bHLH结构域,属于bHLH转录因子家族成员。实时荧光定量分析结果表明,GhbHLH71基因在棉花纤维快速伸长期3~12 DPA (days post anthesis,DPA)相对高表达,暗示其主要在棉花纤维发育过程中发挥作用。构建该基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体进行了棉花遗传转化,T_0代再生株经过Cas9基因的PCR检测以及靶位点突变情况检测分析,获得6个T_0代基因编辑突变体。T_1代不同突变株系在棉花生长发育期的表型性状与对照相比无明显差异,但成熟纤维的长度与对照相比皆明显变短。T_2代突变株系可以稳定遗传T_1代株系纤维变短的表型。其中4#和8#株系连续2代的纤维长度与对照相比缩短比率皆达20%以上,表明GhbHLH71基因的突变主要影响了棉花纤维细胞的伸长。本研究为深入了解棉花中bHLH转录因子的生物学功能以及棉花纤维发育的分子机制提供了一定的参考。

钾肥和氮肥配施对北疆棉花干物质积累分配及产量的影响

为探究不同钾肥用量对氮肥减量下棉花干物质积累分配及产量的影响,采用裂区试验设计,设置施钾量为主区,分别为0、120.0、240.0 kg/hm^(2)3个水平;施氮量为副区,分别为地方常规施氮(375.0 kg/hm^(2))、10%减量施氮(337.5 kg/hm^(2))、20%减量施氮(300.0 kg/hm^(2))、30%减量施氮(262.5 kg/hm^(2))和不施氮(0 kg/hm^(2))5个水平,共15个处理。于2023年在沙湾市大泉乡进行田间试验,研究分析了减氮增钾对棉花产量、净光合速率、SPAD、干物质积累及分配的影响。结果表明,施钾240.0 kg/hm^(2)、施氮337.5 kg/hm^(2)处理棉花产量达7704.51 kg/hm^(2),较常规施氮不施钾处理显著提高28.05%,减氮10%~20%、配施240.0 kg/hm^(2)钾肥较不施钾肥常规施氮处理显著提高了棉花的净光合速率、单株干物质积累量,营养器官干物质积累量、生殖器官干物质积累量,提高了单铃重和单株铃数。增施240.0 kg/hm^(2)钾肥和减施10%氮肥(337.5 kg/hm^(2))可实现减氮增产的效果。