河北省植棉区覆膜和无膜栽培对棉花产量性状及纤维品质的影响

棉花无膜栽培可从源头控制地膜使用,是有效解决棉田残膜污染的方法之一。通过覆膜和无膜栽培对不同生育期的6个棉花品种产量性状和纤维品质的影响研究表明,无膜栽培模式下棉花单株果枝数、单株结铃数、霜前花率和籽棉产量都有不同程度的降低;对棉花纤维品质的影响比较复杂,因品种而异。综合分析得出,无膜栽培对生育期在120~122 d的中早熟棉花品种影响最小,较适宜在河北植棉区无膜种植。研究结果可为棉花无膜栽培技术的推广提供依据。

2010-2023年河北省审定中熟转基因抗虫棉品种产量及相关性状演变分析

为了解河北省审定的中熟转基因抗虫棉品种主要农艺性状、产量性状、熟性、纤维品质性状在皮棉产量构成中的相对重要性,本研究以2010-2023年河北省审定的中熟转基因抗虫棉品种为供试材料,对皮棉产量、主要农艺性状、产量性状、熟性和纤维品质性状的演变情况、各主要性状之间的关系及对皮棉产量的促进作用进行分析。结果表明,2010-2023年河北省审定的中熟转基因抗虫棉品种的皮棉产量、主要农艺性状、产量性状、熟性和纤维品质性状的变异幅度总体不大,单株结铃数变异系数最大,为14.04%。相关分析结果显示,皮棉产量与衣分、铃重、马克隆值、霜前花率呈极显著正相关,与单株结铃数呈显著正相关,与纤维上半部平均长度呈极显著负相关。通过逐步回归分析明确了铃重、衣分、单株结铃数和霜前花率4个性状对皮棉产量有直接促进作用,且作用大小表现为铃重>衣分>单株结铃数>霜前花率。综合分析认为,铃重和衣分对皮棉产量的贡献效应最大。

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。

非生物胁迫诱导的棉花酵母双杂交文库构建及GhJAZ1互作蛋白筛选

非生物胁迫导致棉花生长发育受到抑制,严重影响棉花的产量和品质。为了深入探究棉花非生物逆境响应的分子作用机制并鉴定GhJAZ1的互作蛋白,本研究以陆地棉标准系TM-1为材料,采用Gateway重组技术构建了非生物胁迫诱导的陆地棉酵母双杂交cDNA文库,获得的初级文库总克隆数为1.2×10^(7)CFU,次级文库总克隆数为1.6×10^(7)CFU,重组阳性率100%,酵母文库滴度为5.0×10^(7)cells·mL^(-1),酵母克隆平均插入片段>1 000 bp,符合建库标准,可用于后续酵母双杂交筛选。以GhJAZ1为诱饵,构建pGBKT7-GhJAZ1诱饵蛋白表达载体,经毒性检测及自激活活性检测,明确了诱饵质粒在酵母系统中无毒性和自激活活性,可直接用于酵母文库筛选。利用酵母双杂交筛选构建的非生物胁迫诱导的酵母cDNA文库,得到72个初筛阳性克隆,经测序、序列比对和酵母回转验证,获得11个与GhJAZ1相互作用的候选蛋白。选取其中4个候选蛋白,利用酵母双杂交进一步确认了GhJAZ1与候选蛋白的相互作用关系。本研究结果为深入分析棉花非生物胁迫响应的调控网络奠定了良好的基础,为解析GhJAZ1低温应答分子机理提供了重要参考。

施肥方式对南疆棉花巴43541生长发育及产量和经济效益的影响

为研究不同施肥方式对南疆棉花生长发育及产量的影响,2021年在新疆巴音郭楞蒙古自治州库尔勒市、尉犁县和轮台县开展多点试验,以棉花品种巴43541为材料,设置缓释复合肥基施+滴灌肥减量追施+叶面肥喷施(C1)、常规肥料基施+滴灌肥减量追施+叶面肥喷施(C2)和当地农民惯用的施肥方法(C3)共3个处理,分析不同施肥处理对巴43541生育期、农艺性状、产量及其构成因素、植棉经济效益的影响。结果表明,C1处理的生育期较C3处理缩短2~7 d,较C2处理延长2~4 d。与C2和C3处理相比,C1处理下巴43541的单株果枝数(铃期)、单株结铃数和铃重明显提高,在3个试验点的籽棉单产均超过6500 kg·hm^(-2),化肥减施率为5.6%~37.0%,籽棉增产4.1%~8.3%,籽棉总收益扣除肥料总成本后的收益增加1718~6832元·hm^(-2)。因此,“缓释复合肥基施+滴灌肥减量追施+叶面肥喷施”为主体的施肥技术具有绿色、轻简、高效的特点,适合在南疆植棉区推广应用。

棉花油分含量与耐盐性协同改良技术研究

为了培育高油、耐盐棉花新品种,以遗传基础丰富的远缘杂交后代作为亲本,利用复式杂交育种群体规模控制抉选模型、综合性状评估参数、油分无损检测和世代梯次交叉逆境胁迫选择技术,实现棉花高产、优质、高油分、抗逆等性状优异基因的聚合,培育出适宜不同区域种植的高油、耐盐棉花新品种4个。这些育成品种目标性状突出,种仁油分含量高达33.6%~35.0%,全生育期耐盐指数1.15%~1.27%,实现了油分含量与耐盐性的协同提高。研究结果表明,创立的棉花油分含量与耐盐性协同改良技术效果明显,为同类作物新品种选育提供了技术参考。

棉花FLA基因家族的全基因组鉴定及GhFLA05在棉纤维发育中的功能分析

【背景】伴随着棉纺织工艺水平的提升和人们对高品质纺织品的追求,提升棉花纤维品质日益重要。类成束阿拉伯半乳糖蛋白(fasciclin-like arabinogalactan proteins,FLAs)在棉纤维起始发育、次生壁合成等过程中可能具有重要作用。【目的】通过对棉花FLA基因家族进行全面鉴定与分析,研究该家族成员的共性特征及特异性表达模式,为FLA在棉纤维发育中的功能研究提供参考。【方法】根据棉花全基因组数据,使用HMMER 3.0对棉花FLA基因家族成员进行鉴定,并通过Pfam、Smart等软件进一步确认。使用ExPASy、TMHMM分析蛋白理化性质及跨膜结构域,应用MEGA、MCScanX、GSDS、MEME、TBtools、Jalview等工具进行进化树构建、染色体定位、共线性分析和蛋白保守结构域序列比对等。通过转录组数据分析陆地棉FLA基因在不同组织中的表达情况。利用实时荧光定量聚合酶链式反应(quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)检测GhFLAs在不同纤维品质材料的胚珠及不同发育时期纤维中的表达差异。利用病毒诱导的基因沉默(virus induced gene silencing,VIGS)技术验证GhFLA05的功能。【结果】在陆地棉、海岛棉、亚洲棉和雷蒙德氏棉全基因组中分别鉴定出41、40、20和21个FLA家族成员,系统进化树显示,棉花FLA蛋白可以分为4个群组。进一步对陆地棉FLA家族蛋白进行分析,41个成员均具有1—2个AGP-like糖基化区域和1—2个类成束蛋白结构域(fasciclin-like domain,FAS),其中,37个含有信号肽(signal peptide,SP),25个含有糖基化磷脂酰肌醇(glycosylphosphatidy linositol anchored protein,GPI)锚定信号,基因结构和基序组成在各组中相对保守。亚细胞定位显示,GhFLA05_D可能定位在细胞质的内质网,呈聚集状颗粒,GhFLA18_A和GhFLA22在细胞膜/壁、细胞质和细胞核中均有表达。转录组测序结果表明,Group A和Group B中的FLA蛋白主要在纤维中高表达,可能参与了棉纤维发育伸长和次生壁加厚等过程。在纤维品质差异显著的2个材料中,Group A和Group B成员具有相似的表达模式,并主要在纤维次生壁发育阶段、尤其是20—25 DPA时期优势表达;其中,GhFLA05在次生壁增厚期表现出特异性表达,两材料间存在显著差异,在高比强的RIL229的次生壁阶段更早达到最大值,推测GhFLA05可能在调控纤维比强度差异形成中发挥作用。利用VIGS技术沉默GhFLA05后,使棉纤维断裂比强度降低。【结论】在陆地棉、海岛棉、亚洲棉和雷蒙德氏棉中鉴定出122个FLA家族成员,可分为4个群组,不同群组成员间具有较高的结构和功能相似性,并从中鉴定了Group A和Group B成员,可能是主要与棉纤维发育相关的基因。明确家族中GhFLA05是次生壁合成阶段优势表达基因,并与陆地棉不同材料纤维比强度差异形成密切相关。

环渤海棉田土壤盐碱障碍消减技术研究进展

环渤海盐碱地区土地资源丰富、交通便利,在环渤海盐碱地发展棉花生产是缓解粮棉争地矛盾,保障粮食安全的重要途径。土壤盐碱胁迫是制约环渤海盐碱地棉花生产的主要障碍因子。总结了环渤海盐碱棉田土壤水盐动态变化规律,对环渤海地区采用的苦咸水时空调配利用技术、“池-田”蓄引水立体生态改良模式和耕层调墒控盐技术等盐碱棉田改良技术模式进行了分类评述,归纳总结了基于“苦咸水-土壤水-降水”水资源立体生态调配利用的环渤海棉田土壤盐碱障碍综合消减技术研究进展,并指出环渤海地区棉田盐碱障碍消减过程中应当注意的问题,对其发展方向进行了展望。对环渤海地区调整农业生产结构,实现粮棉种植面积相对稳定具有重要技术参考价值。

种植密度对适宜机采棉花品系农艺和产量品质性状的影响

【目的】研究不同种植密度对适宜机采棉花品系冀JC4系和冀JC7系生长发育及产量、品质、抗病性的影响,分析在河北棉区的适宜种植密度。【方法】设置4个不同种植密度水平(4.5×10^(4)、9.0×10^(4)、13.5×10^(4)和18.0×10^(4)株/hm^(2)),研究棉花农艺性状、产量、品质和抗病性,综合分析棉花新品系冀JC4系和冀JC7系的最适种植密度。【结果】随着种植密度的增加,冀JC4系和冀JC7系株高降低,果枝始节位高度增高,全生育期延长。种植密度越大,冀JC4系的皮棉产量越高,且差异明显;冀JC7系密度对皮棉产量的影响不大。不同种植密度对冀JC4系马克隆值有一定影响,对冀JC7系的伸长率有一定影响,对其他棉花纤维品质指标无显著影响。种植密度增加,冀JC4系和冀JC7系黄萎病病指越低,黄萎病抗性越强,且差异明显。【结论】冀JC4系和冀JC7系在河北棉区的适宜种植密度均为13.5×10^(4)株/hm^(2)。

有机肥替代部分化肥对棉田土壤养分含量与棉花产量收益的影响

【目的】研究河北省中南部旱薄沙壤区有机肥替代部分化肥后棉田土壤养分状况、棉花产量性状与肥料投入收益情况,为有机肥替代减施化肥提供理论支持。【方法】设置不施肥对照、单施化肥与增施有机肥配合减施10%、30%、50%化肥共5个处理,采用随机区组设计,定位3 a后,测定不同处理土壤有机质、全氮、速效磷与速效钾含量,调查棉花产量性状,分析肥料投入收益情况。【结果】定位3 a后,增施有机肥可显著提升土壤有机质含量,各处理土壤全氮含量变化不明显,增施有机肥后,随着化肥减量增加,土壤速效磷和速效钾均呈降低趋势,但减施10%、30%化肥后土壤速效磷和速效钾与单施化肥差异不显著,减施50%化肥后显著下降;增施有机肥减施化肥后,通过影响棉花单株铃数影响棉花产量,减施10%与30%化肥后籽棉产量与单施化肥差异不显著,而减施50%化肥后籽棉产量显著降低;肥料投入收益以增施有机肥减施化肥10%与30%2个处理显著高于其它处理。【结论】在河北省中南部旱薄沙壤棉区,增施有机肥1500 kg/hm^(2),减少化肥用量30%,可提高棉田土壤有机质,稳定棉花产量,实现肥料投入收益最大化。

80份棉花种质资源的育种应用价值评价

旨在客观、准确评价引种棉花种质资源的应用价值,为棉花新品种培育提供优异亲本,本研究以80份新引进种质资源为材料,以产量、纤维品质、抗病性3方面的10个性状为指标,进行主成分分析和系统聚类分析。结果表明:前4个主成分特征值均大于1,累积贡献率达到76.893%,第1主成分主要与纤维品质有关,第2主成分主要与棉花产量有关,第3主成分主要与抗病性有关,第4主成分主要与纤维伸长率有关。卡方距离为2.15时,供试材料可分为6类,第Ⅰ、第Ⅱ类群综合性状优良,与主成分分析散点图的第Ⅰ类群特点相同,均属于相对高产、优质类群。最终,将聚类分析的第Ⅰ、第Ⅱ类群和主成分分析散点图的第I类群取交集,获得25份高产、优质资源材料,扩充了河北省农林科学院棉花研究所的育种资源圃。

河北省高品质棉产业现状及发展对策

我国棉花产不足需,特别是高品质棉严重缺乏,对进口棉依赖程度较高。河北省是植棉大省和主要优质棉产区,同时也是传统纺织大省。从河北省高品质棉产需情况、河北省审定品种纤维品质情况、河北省新体制棉花公证检验数量和质量情况等方面对河北省高品质棉产业现状进行了分析,并对河北省高品质棉产业的可持续发展提出建议。

磷肥用量定位6年对土壤和棉株磷素吸收及棉花产量的影响

【目的】研究磷肥不同用量定位施用6 a后对土壤速效磷积累及棉株磷素吸收、棉花产量性状的影响。【方法】设置8个磷肥用量梯度处理,采用随机区组设计,定位6 a后,测定不同处理土壤速效磷含量,棉株叶片、茎秆与籽棉磷素积累,棉花产量性状。【结果】定位6 a后,随着磷肥用量的增加,0~20 cm土层速效磷含量形成了从3.1~65.4 mg/kg的由低到高的梯度,磷肥用量90.0 kg/hm^(2)可保持土壤速效磷含量基本平衡。随着磷肥用量的增加,叶片中磷素含量先升高后趋于稳定,磷肥用量超过90.0 kg/hm^(2)后,叶片中磷素含量增加不再明显,秸秆中磷素含量不施磷肥对照显著低于施磷处理,但不同施用量之间差异不显著,籽棉中磷素含量随施磷量增加先升高,后趋于稳定。叶片、秸秆、籽棉P2O5田间携出量均随磷肥用量增加先升高,后趋于稳定,籽棉P2O5田间携出量在51.8~61.7 kg/hm^(2)变动。籽棉产量不同磷肥用量较不施磷肥对照提高4.9%~8.2%,差异达显著水平,但不同磷肥用量之间差异不显著。【结论】在冀中南棉区,棉花磷肥用量范围控制在60.0~90.0 kg/hm^(2)土壤磷素平衡与棉花产量稳定。

兼抗枯黄萎病、高产棉花新品种冀棉315

概述了冀棉315的选育过程、生物学特性、产量、纤维品质、抗病性及主要栽培技术。

冀中南棉花无膜栽培技术

为了治理冀中南棉田地膜污染,河北省农林科学院高效复种课题组经过多年研究与实践,总结出一套适合冀中南棉花无膜栽培的技术方案。本文从棉田备播、栽培技术要点等方面介绍了该技术,概述了其在当地的良好示范表现,为当地棉花绿色高效生产提供参考。

陆地棉矮小突变体df31表型鉴定及遗传分析

矮小型棉花具有抗倒伏、适合密植等特点,利于塑造棉花的理想株型,优化群体结构,提高光合生产率,增加单位面积产量。本课题组在远缘杂交品系N31中发现了一个株型矮小突变体,经过连续多代自交,获得了稳定遗传的纯合体并命名为df31。表型鉴定结果表明:突变体df31株高矮、果枝夹角小、节间距短、生育期长,与N31呈极显著差异。遗传学分析表明:df31与N31杂交,F_(2)分离群体中突变表型与正常表型符合1∶3分离,矮小突变由隐性单基因控制。细胞学观察结果表明:与N31相比,df31叶柄、下胚轴和茎的单位面积薄壁细胞数量增加,维管束较多,形成层欠发达。随着营养生长,df31中赤霉素、油菜素类固醇呈明显下降趋势,生长素含量稳定,生长速度缓慢。本研究分析了矮小突变体的综合表型和遗传基础,并从细胞和生理水平分析了矮小突变体的变化,为进一步突变基因定位、克隆奠定基础。

棉种引发的研究进展

引发技术是促进棉花种子萌发、幼苗生长与抗逆性的重要手段。总结了近年来,种子引发在提高棉花耐旱性、耐寒性、耐盐性与抗病性等抗逆性以及促进棉花产量方面的应用效果,并从形态、生理以及分子角度分析归纳了不同引发技术对棉种的作用机制,最后对棉种引发的发展进行了讨论与展望。

我国棉田残膜污染危害与治理措施研究进展

地膜覆盖技术的应用为我国棉花产量提升做出重大贡献。但随着聚乙烯地膜的长期使用,土壤残膜污染问题日益突出,影响棉田土壤环境和棉花可持续发展。综述了我国棉田地膜残留现状、分布特征及其对棉花生长的危害,从土壤结构变化、水分迁移状况、有害物质释放、土壤物质代谢、微生物种群结构等方面系统总结了棉田残膜污染的危害机制,归纳了现阶段我国棉田残膜污染防控技术的研究进展及优势与不足,并对残膜污染防控策略及发展趋势进行了展望,为我国棉田残膜污染治理技术的研究提供科学参考。

314份陆地棉种质资源农艺性状与品质性状的遗传多样性分析

本研究对314份陆地棉种质资源的7个农艺性状和5个纤维品质性状进行遗传多样分析,以筛选出不同类型的优异棉花种质资源,为棉花新品种选育及其亲本选配提供一定的理论参考。结果表明,314份陆地棉种质资源具有丰富的遗传多样性,12个性状的变异系数从大到小依次为首果节长度(21.6%)>第一果枝节位高度(18.8%)>第一果枝节位(13.8%)>断裂比强度(11.9%)>株高(10.7%)>单铃重(10.2%)>子指(10.1%)>马克隆值(9.1%)>衣分(8.1%)>上半部平均长度(6.3%)>整齐度指数(2.4%)>伸长率(1.0%)。相关分析表明,上半部平均长度与整齐度指数、断裂比强度、伸长率呈极显著正相关,与马克隆值呈极显著负相关;衣分与子指、上半部平均长度、断裂比强度、伸长率呈极显著负相关,与马克隆值呈极显著正相关。主成分分析表明,前4个主成分累计贡献率达到68.39%,其中第1主成分为棉花纤维品质因子,第2主成分为植株性状因子,第3主成分为棉花产量因子。聚类分析将314份陆地棉种质资源在遗传距离3.5处划分为6大类群,第Ⅵ类群为优质材料,其中新陆中35等可用作改良棉花纤维品质的杂交亲本与高衣分材料进行杂交,新陆中10号等可与高马克隆值材料杂交改良马克隆值;第Ⅴ类群中,SJB095系、V4007系等材料如果在合理时间节点利用适宜浓度缩节胺控制株高,可实现机械化采收;第Ⅳ类群中,SJB094、ZH2015等材料可与优质材料杂交,实现品质和衣分的同步改良;第Ⅱ类群中,冀1498系等可用于改良棉花的强度;第Ⅰ类群材料可与植株高、株型紧凑的资源材料(第Ⅴ类群)进行杂交,改良棉花株型。

陆地棉高品质分离群体中纤维产量和品质性状遗传多样性分析

为了进一步揭示高产优质棉花品种的纤维产量和品质性状之间的遗传关系,筛选高产优质的陆地棉新品系,以纤维品质优异的中棉所127与高产的中棉所60杂交并自交构建的F2、F2∶3分离群体和重组自交系F6∶8群体为材料,运用简单相关分析、多元逐步回归分析和通径分析对纤维产量与品质性状进行分析评价。简单相关分析结果表明,纤维上半部平均长度在3个群体中均与衣分呈极显著负相关,断裂比强度在2个低世代群体中均与衣分呈极显著负相关,纤维上半部平均长度在3个群体中均和断裂比强度呈极显著正相关,铃重与其他各性状在3个群体中的相关性差异较大。在多元逐步回归分析中,F2和F2∶3群体断裂比强度均与衣分呈负相关关系。通径分析结果表明,在F2群体中,断裂比强度对衣分的直接负效应最大;F2∶3群体中纤维上半部平均长度、断裂比强度和马克隆值对衣分的直接效应均为负,其中纤维上半部平均长度的直接效应最大。综合简单相关分析、多元逐步回归分析和通径分析的结果认为,主要的品质性状纤维上半部平均长度和断裂比强度与产量性状衣分存在负相关关系。进一步通过对重组自交系F6∶8群体和F2、F2∶3分离群体的表型数据分析,筛选出8个从低世代分离群体到重组自交系群体均表现稳定,衣分较高,纤维上半部平均长度在29.10 mm以上、断裂比强度在29.80 cN·tex-1以上的优质品系,为高产优质棉花新品种的选育及基础研究提供了资源材料。