本研究以棉花秸秆资源合理利用为背景，旨在探讨等碳量条件下添加秸秆和秸秆炭对土壤理化性质及养分转化酶活性的影响，以期为干旱区滴灌棉田土壤培肥和农业可持续发展提供一定的理论依据和参考价值。试验设置3个处理：无还田(CK)、棉花秸秆还田(ST，6 t/hm²)和秸秆炭还田(BC，3.7 t/hm²)。结果表明：较无还田相比，棉花秸秆和秸秆炭均增加了显著增加土壤大团聚体占比，显著提高团聚体平均质量直径和几何平均直径，增强了团聚体的稳定性，增加了土壤孔隙度和含水量，其中，大团聚体占比和含水量分别增加了107.7%和58.5%、42.1%和28.5%，但显著降低土壤容重。较无还田相比，棉花秸秆和秸秆炭显著增加土壤阳离子交换量、有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾含量，阳离子交换量分别增加了4%和12%，其中，秸秆炭还田对阳离子交换量、有机质、碳氮比、速效磷和速效钾含量增效大于棉花秸秆还田，而对于土壤全氮和碱解氮含量的增效小于棉花秸秆还田。棉花秸秆和秸秆炭显著增加土壤蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素酶、脱氢酶和碱性磷酸酶活性；此外，棉花秸秆还田显著增加土壤脲酶和碱性蛋白酶活性，而秸秆炭还田则降低土壤脲酶和碱性蛋白酶活性。相关性分析表明，土壤全氮和碱解氮是促进蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素酶、脱氢酶和碱性磷酸酶活性的主要因子，土壤pH和容重是抑制蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素酶、脲酶、脱氢酶和碱性磷酸酶活性的主要因子。棉花秸秆和秸秆炭还田显著提高棉花氮素、磷素和钾素的吸收量，从而促进棉花的生长发育有利于籽棉产量显著增加，增幅分别为12.6%和10.2%。棉花秸秆和秸秆炭还田提高了大团聚体的占比，增加土壤孔隙度和含水量，降低土壤容重，改善了土壤物理结构，同时有效提升了土壤养分含量和养分转化相关酶活性，有利于促进棉花养分吸收，进而提升棉花籽棉产量。

通过分析新疆南疆壤土条件下不同土壤含水量的棉田“干播湿出”滴施不同频率出苗水，对棉田出苗率、农艺性状和根系分布的影响，探索壤土条件下“干播湿出”适宜出苗水频率，为新疆南疆棉花“一播全苗”提供理论支撑。以陆地棉‘J8031’为供试材料，在土壤含水量10%~15%、15%~20%、20%~25%条件下，分别设置滴1、2、3次出苗水。结果显示，随着滴出苗水频率的增加，土壤紧实度下降，土壤EC值逐渐降低，同一土壤深度下种穴的土壤EC值小于膜边位置，同一种穴或膜边位置下土壤深度5 cm土壤EC值小于10 cm处；出苗率表现为滴2次出苗水时最大，滴1次出苗水时最小，且有“断头苗”和“卡脖子苗”现象出现；株高、茎粗、地上干物质积累量均表现为随着出苗水频率的增加呈逐渐增加趋势；高频率出苗水与根系生长发育有密切关系，出苗水滴水频率的增加和侧根系的向水特性，使根重密度、根长密度、根表面积、根体积逐渐增加，但根直径在滴3次出苗水时最小。分析结果表明，壤土条件下，在土壤含水量10%~15%、15%~20%、20%~25%时，棉花“干播湿出”滴2次出苗水可以满足棉种萌发、出苗，且在苗期农艺性状和根部形态表现较好。

本研究旨在改进一种既能有效增温保墒又能防治残膜渗透与土壤污染的改性生物降解聚乙烯地膜。运用试验法与对照法，对比了普通地膜和改性生物降解聚乙烯地膜在实验室条件下的性能差异，并进行了为期72 h的紫外老化处理及红外表征分析，结果显示，改性生物降解聚乙烯地膜几乎全部降解，而普通地膜几乎无变化。此外，在相同厚度和测试条件下，2种类型地膜表现出相似的物理特性。进一步地，在山东省德州市棉花农田中进行大田试验，结果显示可降解地膜的保墒性能与普通地膜相当，优于裸地，地膜的降解效果符合设计目标。本研究采用的地膜在性能上与普通地膜相当，具有较好的降解能力，为防治残膜渗透与土壤污染提供一种新产品。

本研究旨在揭示不同农田管理方式下极端脆弱区盐碱地温室气体的排放规律，阐明其影响因素及作用机理，从而为减轻气候变化影响下的中国温室气体减排提供理论依据。实验采用电导率为9.35 mS/cm和pH 8.38的极端盐渍土壤进行室内培养试验。设置不同的温度梯度（15、25、35℃）、施氮肥水平（0、120、240 kg N/hm²）以及生物炭施用量（0、5、10 t/hm²），所有处理均控制在田间持水量60%，培养周期为45 d。研究结果表明，增温与施用氮肥显著提高了CO₂和N₂O的排放量，而短期施用生物炭能够降低N₂O的排放。具体来看：（1）在相同温度和生物炭条件下，氮肥的施用显著增加了温室气体的排放量。当施氮量为120 kg N/hm²时，CO₂和N₂O累积排放量分别是对照的2.02倍和1.28倍；而当施氮肥量提高到240 kg N/hm²时，CO₂和N₂O累积排放量达到最大，分别是对照的2.22倍和1.64倍。（2）在相同温度和氮肥条件下，生物炭的施用显著降低了N₂O的排放。与未施用生物炭的对照相比，当生物炭施用量为5 t/hm²时，N₂O的排放量减少了7%；而当生物炭施用量增至10 t/hm²时，N₂O排放量进一步减少了13%。（3）温度对温室气体排放的影响也十分显著。与15℃相比，25℃条件下的CO₂和N₂O累积排放量分别增加11.34 g C/kg和39.69 mg N/kg；而在35℃条件下，CO₂和N₂O累积排放量最大，分别增加了48.17 g C/kg和69.69 mg N/kg。综上所述，本研究表明，在极端盐碱地农田管理中，合理的温度控制、氮肥施用策略以及生物炭的使用对于调控温室气体排放具有重要意义。

在干旱、半干旱地区利用微咸水进行灌溉可以缓解淡水资源供需矛盾，但其灌溉效果与土壤质地是否相关有待研究。该研究旨在探讨灌水矿化度对不同土壤质地滴灌棉花生长发育和籽棉产量、纤维品质的影响。2022年进行桶栽试验，设置2种玛纳斯河流域常见的棉田土壤质地（砂壤土T1、砂土T2）和4个灌水矿化度（0.85(S0)、2.00(S1)、5.00(S2)、8.00g/L(S3)），共8个试验处理，研究不同处理下棉花光合指标、株高、茎粗、产量及品质。结果表明：随灌水矿化度增大，在砂土中棉花苗期后株高、茎粗、净光合速率、蒸腾速率、单铃质量、单株铃数、产量、灌溉水利用效率和断裂比强度均呈现减小趋势，S3处理的蒸腾速率在蕾期较S0降低10.61%；而在砂壤土条件下，各指标呈先增后减趋势，S1处理净光合速率较S0增加8.40%。随灌水矿化度升高，2种土壤质地下棉花的最大荧光呈现减小趋势，非光化学淬灭呈现增加趋势。通过回归分析可知，砂土棉田棉花产量与灌水矿化度呈负相关关系，而在砂壤土棉田中，用小于3.69 g/L的灌溉水不会降低棉花产量。利用通径分析可知，在砂壤土条件下，棉花茎粗、蒸腾速率是影响产量的主要因素，株高是影响马克隆值的主要因素。在砂土条件下，非光化学淬灭系数、蒸腾速率是影响产量的主要因素，株高、蒸腾速率是影响马克隆值的主要因素。该研究可为玛纳斯河流域不同土质棉田合理利用微咸水资源提供理论依据与技术支撑。

为明确不同株型海岛棉对种植密度的响应，于2022年4月—2023年11月在新疆昌吉溢达纺织有限公司育种试验地开展试验，以株型松散的‘元龙28号’、‘元龙61号’和株型紧凑的‘新海45号’为材料，设置D1（15万株/hm²）、D2（21万株/hm²）、D3（27万株/hm²）和D4（33万株/hm²）4个密度处理，研究4个种植密度下不同株型海岛棉农艺、品质及产量性状的变化。结果表明：松散型和紧凑型材料都随种植密度的增加，株高、株宽、单株成铃、单铃重、子指、马克隆值、上半部平均长度、断裂比强度、长度整齐度和纤维成熟度呈下降的趋势，中下部果枝成铃占比升高；花铃期的株高、株宽及单株成铃数在各密度间呈显著性差异。研究发现，松散型材料‘元龙28号’在D3密度时产量最高，‘元龙61号’在D2密度时产量最高，紧凑型材料‘新海45号’在D1密度时产量最高。株型松散的材料果枝长、长势稳，适应性好，适宜的种植密度在21.0万~27.0万株/hm²；株型紧凑的材料具有果枝短，长势快、旺盛，结铃性强的特征，对营养物质的需求高，应根据实际长势调整栽培手段，使长势优势转变为产量优势，进一步提升产量。研究旨在为不同株型的海岛棉品种高产示范推广提供理论支撑和栽培技术措施。

为全面了解国审棉花新品种‘聊棉15号’的生产性能，利用2016—2018年黄河流域棉区中熟常规品种区域试验和生产试验数据，通过产量、高稳系数、增产点率、品种离优度和产量构成因素，对‘聊棉15号’的丰产性、稳定性、适应性及其产量构成因素进行了评价。结果表明：2016—2018年‘聊棉15号’平均皮棉产量1712 kg/hm²，较对照‘石抗126’增产16.77%，三年50个试验点次有49个点次增产。通径分析表明，总成铃数、铃重和衣分对‘聊棉15号’皮棉单产均具有直接的正向效应，对皮棉单产直接贡献大小表现为总成铃数>衣分>铃重。‘聊棉15号’是适合黄河流域棉区大面积推广的优良品种，生产中要在保证总成铃数的基础上，协调好三因素之间的关系，最大程度发挥品种的生产潜力，为保障国家棉花生产安全做贡献。

本研究以新疆主栽棉花品种‘新陆早61号’为材料，旨在探讨抗坏血酸（AsA）浸种对提高棉花种子萌发期耐盐性的效果及其生理机制。通过分析不同类型盐胁迫（NaCl、Na₂SO₄和Na₂CO₃+NaHCO₃）下，抗坏血酸(AsA)浸种对棉花种子（棉种）主要发芽特性和生理指标的影响。结果表明，棉种的萌发随盐胁迫浓度升高而下降；但在AsA浸种处理后，棉种萌发特性显著增强，其中发芽率分别比对照提高了55.32%、56.10%和44.0%。最佳AsA浸种浓度分别为0.10 mmol/L（NaCl和Na₂SO₄）和0.15 mmol/L（Na₂CO₃+NaHCO₃）。此外，盐胁迫萌发过程中AsA浸种提高了棉种SOD、POD、CAT抗氧化酶的活性，增强了可溶性蛋白和可溶性糖的含量，同时降低了MDA和H₂O₂的水平。研究表明，AsA浸种通过增强抗氧化酶活性、增加渗透物质含量和减少膜脂过氧化，有效提升了棉花种子的耐盐性。

【目的】分析不同带状间作模式对棉花生物量积累与分配、光合性能及产量的影响，探究不同带状间作模式下棉花增产增效潜在机制，提出适宜长江流域的最优棉田带状间作种植模式。【方法】通过2点田间试验，以棉花单作（MC）为对照，设置棉花-甘薯（CS）、棉花-菜豆（CB）和棉花-甜瓜（CM）3种间作模式，2种带状配置分别为3﹕3和4﹕2，分析不同带状间作模式对棉株生物量积累、各器官分配、光合性能和产量的影响，并计算比较各带状间作模式下的棉花偏土地当量比和经济效益。【结果】2点田间试验带状间作模式下的平均籽棉产量和皮棉产量较MC均显著提高，其中，与棉花间作甘薯和棉花间作甜瓜相比，棉花间作菜豆产量优势最为显著，且2点田间试验CB 3﹕3模式籽棉产量较MC分别提高23.20%和32.46%，皮棉产量较MC分别提高26.43%和32.53%，其主要原因是单株成铃数分别为26.58和24.43个，较MC分别显著提高22.21%和28.85%。而衡阳棉花间作甘薯CS 4﹕2模式铃重较MC显著降低3.01%。盛铃期，带状间作模式下棉株生物量积累总量均大于MC，生殖器官分配比例较茎秆和叶片显著提高，且衡阳各间作模式下生殖器官占比均达50%以上。从盛蕾期到吐絮期，各种植模式叶面积指数均呈现先上升后下降的趋势，与MC相比，盛铃期各间作模式下棉株相对叶绿素含量和净光合速率均显著提高，其中，2点田间试验棉花间作菜豆最具优势，净光合速率较MC分别提高6.25%—6.29%和2.85%—2.90%，能够有效改善棉株光合性能，最终实现增产。在不同带状间作模式下，2点田间试验棉田总经济效益较MC增幅分别为1.24—2.70倍和1.42—3.09倍。从棉花的偏土地当量比来看，除长沙CS 4﹕2模式外，2点田间试验其余带状间作模式均表现出间作产量优势。【结论】不同带状间作模式产量的提高主要是通过生物量积累、同化物分配和光合性能的改善来实现的。表现最佳的是棉花间作甘薯CS 3﹕3模式，能够确保较高产量和间作优势，适宜在长江流域推广种植。

本文研究了高温干旱胁迫下甲哌鎓（DPC）对Bt棉Cry1Ac蛋白含量的影响，以期为Bt棉育种和高产高效栽培提供理论参考。于2020年和2021年在扬州大学农牧场进行，以“泗抗3号”为材料，采用盆栽栽培。供试材料在人工气候室高温和干旱胁迫后，进行喷施20 mg L^-1 DPC和清水（CK）处理。处理7d后，测定Cry1Ac蛋白含量、α-酮戊二酸含量、丙酮酸含量、谷氨酸合成酶活性、谷氨酸草酰乙酸转氨酶活性、可溶性蛋白含量和氨基酸含量，并进行转录组测序。结果表明，与CK相比，DPC处理Cry1Ac蛋白含量增加了4.7%-11.9%，α-酮戊二酸含量、丙酮酸含量、谷氨酸合成酶活性、谷氨酸草酰乙酸转氨酶活性、可溶性蛋白含量和氨基酸含量均有所增加。转录组分析显示，DPC处理7542个基因上调，10449个基因下调。进一步分析表明，差异表达基因主要涉及氨基酸代谢和碳代谢等过程。其中编码6-磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶、谷氨酸丙酮酸转氨酶、丙酮酸脱氢酶、柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、2-氧代戊二酸脱氢酶的基因显著上调，谷氨酸合成酶、1-吡咯啉-5-羧酸脱氢酶、谷氨酸草酰乙酸转氨酶、N-乙酰谷氨酸合成酶和乙酰鸟氨酸脱乙酰酶也显著上调。说明DPC提高糖酵解途径、柠檬酸循环的运行速率，增加了丙酮酸、α-酮戊二酸和草酰乙酸。DPC处理还显著上了调谷氨酸合成酶和吡咯烷-5-羧酸脱氢酶的编码基因，下调谷氨酰胺合成酶的编码基因，上调谷氨酸草酰乙酸转氨酶和N-乙酰谷氨酸合成酶的编码基因。综上，DPC处理通过调节高温干旱胁迫后Bt棉自身碳和氨基酸代谢能力，增强天门冬氨酸、谷氨酸、丙酮酸和精氨酸含量，进而为Cry1Ac蛋白合成提供充足原料，并提高其含量。

本研究以一对棉花近等基因系中棉所12有腺体和中棉所12无腺体为材料，通过转录组测序确定与棉酚生物合成相关的潜在基因和代谢途径。我们发现了超过2.35亿个clean reads和1184个差异表达基因（differentially expressed genes，DEGs）。随后，我们进行了加权基因共表达网络分析，发现含有GhTPS（GH_D09G0090）和GhCYP（GH_D05G2016）枢纽基因的白色和黄色模块与棉酚含量有很强的相关性。使用RT-qPCR、病毒诱导的基因沉默（virus-induced gene silencing，VIGS）和靶代谢产物分析证明了GhTPS和GhCYP基因的重要性。与野生型相比，这些基因的沉默导致感染两周后叶片和茎上的腺体减少。此外，通过靶向代谢物分析共鉴定出152种代谢物。差异代谢产物筛选显示，与对照组相比，TRV:GhTPS和TRV:GhCYP植株中分别有12种和18种显著不同的代谢产物；与对照组比较，代谢产物的积累减少。靶代谢产物分析表明，棉酚生物合成的最终产物半棉酚的含量也降低了，这表明这些基因在棉酚生物合成途径中发挥了作用。此外，记录到有腺体和无腺体品系之间棉酚含量存在显著差异。本研究的结果揭示了棉酚含量与GhTPS和GhCYP枢纽基因之间的密切联系，表明它们在棉酚生物合成途径中的作用是减少半棉酚的积累，这可能为棉花棉酚生物合成通路的调控检查点提供新的理解。

棉花黄萎病使棉花生产受到重大损失。为了揭示棉花响应黄萎病的防御机制，本研究利用棉花品系M138（抗黄萎病）和P2（感黄萎病）进行了转录组分析。结果显示，在M138和P2中分别有11076个和6640个差异表达基因响应黄萎病菌的侵染。利用加权基因共表达网络分析方法对4633个差异表达转录因子进行共表达分析发现，一个与黄萎病菌的抗性反应密切相关的“MEblue”模块，该模块包含654个转录因子。并在这些差异表达转录因子中，发现了参与黄萎病防御反应的关键基因乙烯转录因子GhERF91。进一步，通过病毒诱导的基因沉默实验和外源乙烯利处理分析发现，GhERF91受乙烯诱导表达，并正调控棉花对黄萎病菌的响应。本研究提供了棉花响应黄萎病侵染的转录组数据，同时鉴定了与黄萎病抗性相关的关键基因GhERF91，为选育抗黄萎病的棉花品种提供了的遗传资源。

果胶是植物细胞壁的主要组成成分之一。果胶酸裂解酶通过β-消除作用随机切割 α 1,4-糖苷键，产生不饱和的4,5-低聚半乳糖醛酸，导致同聚半乳糖醛酸解聚。然而，有关锦葵科植物中果胶酸裂解酶基因家族的进化与比较分析的研究十分有限。本研究从10个锦葵科植物中鉴定到了597个非冗余的PEL基因家族成员。系统发育树和保守基序分析结果显示，PEL基因家族可分为六个亚家族，分别是：Clade I、II、III、IV、Va和Vb。其中，亚家族Clade I和II中的成员数量最多，分别为237和222个成员。Clade Va和Vb亚家族的PEL基因只包含四到五个Motif，比其他亚家族要少得多。棉花中PEL家族成员主要通过片段复制事件进行扩增。陆地棉和海岛棉中，Clade I、IV、Va和Vb亚家族成员在棉纤维伸长阶段具有较高的表达水平，Clade II和III亚家族中几乎所有PEL成员在本研究中检测的所有纤维发育阶段都没有表达量。在陆地棉和海岛棉群体中通过单基因关联分析，鉴定到14个与纤维长度和强度性状显著相关的GbPELs，而在陆地棉群体中，仅鉴定到8个GhPEL基因与纤维品质性状显著关联。本研究对PEL基因进行全基因组鉴定和比较分析，为该基因在棉纤维品质改良中的潜在利用价值提供了重要支撑。

黄萎病（Verticillium wilt, VW）可导致棉花产量大幅下降，提高植物对黄萎病的抗性是一个世界性难题。在作物生长过程中，需要有效地分配有限的能量资源以平衡生长和防御。目前，鲜有特异性对大丽轮枝菌作出响应的转录因子及其分子机制被报道。本研究发现，与其他类型的MYB转录因子相比，棉花中大部分R2R3型MYB转录因子在受到V. dahliae侵染后发生显著的表达变化。其中，一种新的R2R3-MYB转录因子GhMYB3D5特异性响应V. dahliae的侵染。在没有V. dahliae存在的情况下，GhMYB3D5在15种棉花组织中均不表达；在植株被V. dahliae侵染下，该基因被显著诱导表达。本研究明确了GhMYB3D5正向调控棉花黄萎病的功能及其抗性机制：在植株感染V. dahliae后，上调表达的GhMYB3D5转录因子结合GhADH1基因的启动子，并激活GhADH1基因的表达；并且GhMYB3D5转录因子与GhADH1蛋白可发生物理相互作用，从而进一步增强了GhMYB3D5对其靶基因GhADH1的转录激活强度。进一步发现转录调控模块GhMYB3D5-GhADH1通过提高植株木质素生物合成相关基因（GhPAL、GhC4H、Gh4CL和GhPOD/ GhLAC）的转录水平促进木质素积累，从而增强植株对VW的抗性。综上所述，本研究结果表明GhMYB3D5促进了防御诱导的木质素的积累，该调控方式认为是协调植物免疫和生长的有效方式。

棉花不仅是重要的天然纺织纤维作物，也是一种重要的食用油来源。棉籽油中约含14%的油酸和59%的亚油酸。提高油酸含量有助于增强棉籽油的氧化稳定性和营养价值。磷脂酰胆碱:二酰基甘油胆碱磷酸转移酶(PDCT)是调控磷脂酰胆碱与二酰基甘油转化的关键酶。本研究克隆了四个棉花PDCT同源基因，分别命名为GhPDCT1-4。发现GhPDCT3和GhPDCT4几乎不表达，而GhPDCT1在棉籽油分积累时期显著上调。利用CRISPR/Cas9系统同时敲除序列高度相似的GhPDCT1和GhPDCT2基因后，ghpdct突变体种子中油酸含量从野生型的14.46%增加到16.49%，而亚油酸含量从59.98%减少到52.83%。此外，ghpdct种子中的棕榈酸和硬脂酸含量也有所增加。本研究获得了油酸含量提高的新型棉籽油种质，有望提升棉花作为油料作物的经济和营养价值，推动棉花产业的升级。

培育早熟棉品种是提高我国复种指数、缓解粮棉争地矛盾的有效途径。本研究旨在挖掘与棉花早熟性状相关的数量性状位点（QTL）和候选基因，包括全生育期（WGP）、开花时间（FT）、第一结果枝节位（NFFB）、第一果枝节位高度（HNFFB）和株高（PH）。以早熟棉品种中棉所50和晚熟棉品种国欣棉11为亲本分别在2020年和2021年构建得到两个F₂分离群体，用于BSA-seq和QTL定位。在2020年，基于F2分离群体的表型数据，构建极端混池进行BSA-seq测序，分析发现早熟相关性状的候选区间位于D03染色体上。为进一步缩小候选区间，我们开发得到22个多态性InDel标记，在2020年和2021年群体中分别检测到5个和4个早熟性状相关的QTL位点，这些QTL位于两个候选区域内（InDel_G286-InDel_G144和InDel_G24-InDel_G43）。两个候选区间内，三个基因（GH_D03G0451、GH_D03GO649和GH_D03G1180）的外显子在两个亲本中存在非同义突变，一个基因（GH_D03G0450）的上游序列在两个亲本中存在SNP变异。上述四个基因在花器官中均具有较高的表达。在花芽分化阶段，GH_D03G0451、GH_D03GO649和GH_D03G1180在中棉所50中的表达量显著高于国欣棉11，而GH_D03G0450则表现出相反的趋势。对GH_D03G0451的进一步功能验证显示沉默GH_D03GO451的植株表现出开花延迟。本研究将为棉花早熟分子改良提供理论支撑和基因资源。

灌根法施用外源褪黑素是提高作物抗旱能力的有效途径。然而，灌根法施用褪黑素的最佳浓度以及其诱导棉花（Gossypium hirsutum L.）耐旱性的生理机制仍不清楚。本研究旨在确定灌根法施用褪黑素的最佳浓度，并探讨褪黑素对棉花根系的保护作用。结果表明，50 μmol·L^-1的褪黑素效果最佳，能显著减轻干旱对棉花幼苗生长的抑制作用。外源褪黑素显著增加棉花根系的长度、投影面积、表面积、体积、直径和生物量，从而促进干旱胁迫下棉花根系的发育。褪黑激素还可以提高干旱胁迫下的光合能力，并通过调节激素合成基因的表达调控内源激素含量。褪黑素提高了干旱胁迫下抗氧化酶的活力和非酶抗氧化物的含量，降低活性氧和丙二醛的积累，从而减少了干旱胁迫对棉花根系的损害（如线粒体损伤）。此外，褪黑激素缓解了干旱胁迫造成的产量和纤维长度的下降。总之，上述结果阐明了灌根施用外源褪黑素通过促进根系发育和减少干旱胁迫造成的根系损伤来提高棉花产量。综上所述，本研究为通过灌根法在大田中应用褪黑素提供了基础。

根系结构在植物获取水分和养分方面发挥着至关重要的作用，同时在植物适应各种环境胁迫方面扮演关键的角色。本研究利用242份陆地棉材料，研究了棉花幼苗期的6个根系形态特征，包括主根长（MRL）、根系鲜重（RFW）、总根长（TRL）、根表面积（RSA）、根体积（RV）和根平均直径（AvgD）。相关性分析表明，TRL与RSA、RV与RSA和AvgD呈正相关，而TRL与AvgD呈显著负相关。利用实验室前期鉴定的该套材料含56，010个单核苷酸多态性（SNPs）位点的基因型数据，结合根表型数据进行了全基因组关联分析（GWAS）。共鉴定出41个数量性状位点（QTLs），其中与MRL相关的QTL 9个、RFW 6个、TRL 9个、RSA 12个、RV 12个、AvgD 2个。有8个QTLs在两个或多个性状上被重复检测到。结合转录组数据分析，在这些QTLs区间筛选到17个在根组织中高表达（TPM值≥ 30）的候选基因。进一步对一个编码包含WPP结构域、具有调节根系发育功能的候选基因GH_D05G2106进行了功能验证，病毒诱导基因沉默（VIGS）试验表明，降低GH_D05G2106的表达显著抑制棉花根系发育，表明其在根系形态建成中具有正调节作用。研究结果为棉花根系发育生物学和根系相关育种研究提供了理论依据和候选基因。

果胶甲酯酶(PME)和果胶甲酯酶抑制子(PMEI)通过拮抗方式调控果胶甲酯化程度，在种子萌发中发挥了重要作用，但其中的具体调控机制尚不明晰。我们的研究表明，棉花GhPMEI53的过表达导致PME活性降低，果胶甲酯化程度增加，进而使种子细胞壁软化，最终促进了种子的萌发。GhPMEI53在拟南芥中的同源基因AtPMEI19在种子萌发过程中具有相似的作用，这说明PMEI在种子萌发中的功能和调控机制具有一定的保守性。进一步研究表明GhPMEI53和AtPMEI19促使细胞壁变软，降低其机械强度，从而直接促进胚根突破和种子萌发。通过转录组测序发现，转基因材料中ABA和GA的信号通路发生了显著变化，表明GhPMEI53和AtPMEI19介导的果胶甲酯化过程影响了种子萌发中的激素信号转导。综上所述，GhPMEI53及其同源基因AtPMEI19不仅通过调控果胶甲酯化程度改变细胞壁的力学特性影响胚根突破胚乳和种皮的过程，还通过调控激素信号通路(如ABA, GA)影响种子萌发。这些结果丰富了我们对果胶甲酯化在植物细胞形态动力学和激素信号转导中的认识，也有助于对植物PME/PMEI超基因家族作用机制的全面了解。

结铃期棉铃杀虫蛋白表达量最低、不同器官抗虫性的显著差异给防治棉铃虫带来了挑战。为此，2020-2021年棉花生长期，设计了蛋白质合成增强和降解减弱的协同调节试验研究。以两个陆地棉品种（Bt棉抗虫杂交种泗抗3号和常规种泗抗1号）为试验材料，设置了于盛花期喷施的3个处理：CK（对照，清水）、T1（氨基酸）和T2（氨基酸和EDTA）。结果表明，与CK相比，T1和T2处理显著增加了棉铃及其对位叶Bt蛋白含量，棉铃最大增幅达67.5%，叶片达21.7%。此外，棉铃与其对位叶间Bt蛋白含量差异减少了31.2%。相关分析推断与蛋白质合成提高、蛋白质分解减弱从而增强Bt蛋白含量的主要生理机制与Bt基因表达水平无关。逐步回归和通径分析揭示了：提高的可溶性蛋白含量和转氨酶活性、降低的蛋白质分解酶活性是Bt蛋白含量提高的主要原因。因此，氨基酸和EDTA的协同应用可成为能够提高Bt棉花整株抗虫性并降低棉铃和叶片间Bt毒素表达时空差异的一种调节手段。

EPSPS是莽草酸合成途径中的关键基因，已被广泛用于培育抗除草剂作物。然而，它在调节细胞伸长中的作用却知之甚少。通过过表达EPSPS基因，我们产生了对草甘膦有抗性的品系，表现出意想不到的矮化表型。代表性品系DHR1在其整个生长期表现出稳定的矮化表型。除株高外，DHR1的其他农艺性状与其转基因外植体ZM24相似。石蜡切片实验表明，由于节间细胞的伸长和分裂减少，导致DHR1节间缩短。外源激素恢复实验证实DHR1不是典型的BR或GA相关的矮化突变体。杂交分析和精细定位证实了EPSPS基因是矮化的因果基因，并且该表型可以在不同的基因型中遗传。转录组和代谢组分析显示，与ZM24相比，苯丙烷合成途径相关的基因在DHR1中富集。类黄酮代谢物在DHR1中富集，而木质素代谢物减少。黄酮类化合物的增加可能导致生长素信号通路基因的差异表达，并改变生长素反应，从而影响细胞伸长。这项研究提供了一种新的矮化策略，并将加速棉花栽培的轻型化和机械化收获的改进。

棉花纤维品质决定着种植效益和棉纺织品的质量，因此受到人们的持续关注。 然而，纤维品质检测仪器的局限性阻碍了对一些重要纤维特性（如纤维成熟度、细度和棉结）的准确评价，进而影响了对棉花纤维的遗传改良和工业化利用。本研究使用高级纤维信息系统仪(AFIS)对383个陆地棉 (Gossypium hirsutum L.) 品种的12个单纤维品质性状进行了检测。此外，还通过高容量仪器 (HVI) 检测了8种传统纤维品质性状。为了发掘纤维品质性状优异位点及其候选基因，我们相继开展了全基因组关联研究（GWAS）、连锁不平衡（LD）区块基因分型和功能鉴定。结果显示，控制纤维长度相关性状的多效性位点FL_D11在本研究中再次被鉴定到。更重要的是，基于AFIS性状我们鉴定到了调节纤维成熟度、细度和棉结的三个新的多效性位点（FM_A03、FF_A05、FN_A07）。联合 RNA-seq和qRT-PCR 分析，我们筛选出多个纤维品质候选基因，包括已经报道的纤维长度基因GhKRP6、新鉴定的成熟度候选基因GhMAP8 和细度候选基因GhDFR。多效性位点的起源和进化分析表明，随着育种时期的临近，FL_D11、FM_A03和FF_A05的选择压力将增大，而FM_A03和FF_A05可能来源于棉花地方品种。本文研究结果不仅揭示了纤维品质的遗传基础，而且为陆地棉纤维品质的遗传改良和纺织利用提供了新的视角。

棉花叶片是光合作用和有机物质合成的主要场所。叶形对光合效率和冠层形成具有重要影响，进而影响棉花产量。研究表明LMI1是调控叶形的关键基因。本研究利用35S启动子构建LMI1基因过表达载体，转化至棉花并获得了LMI1过表达植株。对过表达T₁和T₂代植株田间性状统计分析，发现过表达植株叶片显著增大、茎变粗和干重显著增加。叶脉和叶柄的徒手切片观察发现过表达植株细胞数量显著增加。此外，转录组分析发现赤霉素合成通路和NAC基因家族相关的基因差异表达，推测LMI1参与了细胞壁形成和细胞增殖，进而促进了茎变粗。GO富集分析在钙离子结合条目，KEGG富集分析在脂肪酸降解、磷脂酰肌醇信号转导系统和cAMP信号途径通路。结果表明，LMI1过表达植株响应赤霉素信号，通过第二信使信号（cAMP，CA²⁺），进而增强功能，促进植物营养生长。本研究为探究LMI1促进棉花营养生长，进而提高产量提供理论基础。

为明确在新疆巴州地区不同主栽棉花品种对化学打顶剂的响应机制，以4种当地主栽棉花品种为研究对象，分析化学打顶剂增效DPC处理对不同棉花品种的株高、叶面积指数(LAI)、地上生物量累积以及产量、品质的影响。研究结果表明，打顶30 d后，化学打顶处理的棉花的株高显著高于人工打顶4.09%~7.54%(P<0.05)，‘巴43541’提高最少；2种打顶方式下不同品种棉花的LAI为2.96~4.03，相比于打顶前，‘巴43541’的LAI在化学打顶方式下增加最多；2种打顶方式处理后，不同棉花品种叶片、茎秆、蕾铃以及总干物质量的变化不同，但2种方式下干物质量的变化差异不显著(P>0.05)；与人工打顶相比，化学打顶对不同棉花品种的纤维长度、整齐度、比强度、马克隆值以及伸长率影响不大；相比于人工打顶，在化学打顶方式下不同棉花品种的籽棉产量有所增加，增幅为0.35%~2.49%，其中‘巴43541’增产最高，为163.15 kg/hm²，其次依次为‘新陆中71号’、‘新陆中78号’和‘新陆中81号’。巴州地区主栽棉花品种‘巴43541’对化学打顶剂的响应最为明显，化学封顶效果最佳，且具有增产潜力。

为明确Aquacrop模型在北疆棉田膜下滴灌和地下滴灌方式下生长和生产模拟的适用性，并探究棉田生育期最优灌溉洗盐制度，该研究以2020和2021年的田间试验数据对模型参数进行校正和验证，并用校正好的模型揭示3种灌溉水平（100%ETc、80%ETc、60%ETc，其中ETc为作物需水量）、3种淋洗总定额（0、120和240 mm）、3种灌水频率（5、7和10 d/次）和3种降水年型（湿润年、平水年、干旱年）对棉花产量和灌溉水生产力的影响。结果表明，2021年所有处理的冠层覆盖度、地上生物量归一化均方根误差（normalized root mean square error, NRMSE）不大于20.998%，一致性指数d≥0.967，决定系数R~2≥0.914，产量均方根误差（root mean square error, RMSE）、NRMSE、d和R~2分别为0.389 t/hm~2、6.797%、0.836和0.754，模型整体模拟效果良好。基于58 a气象数据的模型模拟表明：灌溉水平、淋洗定额、降水年型对棉花产量和灌溉水生产力的影响显著，灌水频率的影响不显著；在平均土壤含盐量范围为12～18 g/kg的植棉区域，综合考虑产量、灌溉水生产力及实际生产情况，湿润年推荐80%ETc+120 mm的灌溉淋洗总定额，平水年和干旱年推荐100%ETc+120 mm的灌溉淋洗总定额；推荐延长灌水频率至10 d/次以减少灌水次数，节约成本。研究可以为Aquacrop模型在棉田中的应用积累经验，为农业水资源高效利用提供理论指导与技术支撑。

【目的】挖掘控制棉籽大小性状相关的遗传位点和相关基因，为研究棉籽大小性状形成的分子机理奠定基础。【方法】以陆地棉构建的含有300个家系的重组自交系（recombinant inbred line，RIL）群体为研究对象，对4个环境的棉籽籽指、面积、周长、长度、宽度、长宽比、圆度7个性状进行表型鉴定，利用液相芯片对RIL群体进行基因分型，得到的高质量单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）位点和表型数据进行全基因组关联分析（genome-wide association study，GWAS），挖掘控制棉籽大小相关性状的数量性状遗传位点（quantitative trait nucleotides，QTN），对数量性状遗传位点进行遗传效应分析，筛选候选基因。【结果】7个棉籽大小相关性状在4个环境中均表现为连续正态分布，且具有明显的表型变异，变异系数的范围为1.82%-10.70%，性状的影响基本表现为基因型>环境>基因型×环境，适用于GWAS分析。相关分析表明，籽指与面积、周长、长度、宽度显著相关，长宽比与圆度显著相关，表明可能存在一因多效位点。利用3VmrMLM模型进行全基因组关联分析，共定位到47个与棉籽大小性状相关的数量遗传位点。A07染色体上共定位到11个数量遗传位点，其中，A07：71993462、A07：72067994和A07：72198802的位点物理位置接近，在4个环境中稳定存在，与棉籽籽指、面积、周长、长度和宽度关。这3个数量遗传位点位于A07染色体71.99-72.87 Mb区间，标记间R²的平均值>0.8（P<0.001），呈现较大的连锁不平衡。遗传效应分析发现，该区段存在2种单倍型，在棉籽大小的相关性状中，单倍型Ⅱ与单倍型Ⅰ差异性显著，表明该位点直接影响棉籽大小性状，可用于分子标记辅助选择。利用TM-1转录组数据对区间内的基因进行表达模式分析，发现Gh_A07G1767在棉籽发育阶段优势表达，Gh_A07G1766在棉籽发育阶段特异性表达，推测其在棉籽生长发育过程中发挥重要的作用。【结论】鉴定了47个QTN，筛选了2个与棉籽发育相关的候选基因。

山东省德州市棉花种植历史悠久，是国内重要的棉花种植产区之一。随着近年来棉花种植结构调整与气候环境变化，当地棉花种植中病虫害发生逐渐加重，严重影响棉花的品质与产量。为降低病虫害对棉花生长造成的不良影响，该文总结了立枯病、轮纹斑病、棉铃红粉病、棉铃疫病等当地常见病害，以及棉蚜、棉铃虫、棉盲蝽等当地常见虫害的发生特征与防控，为当地棉花病虫害防治提供参考。

随着信息技术的快速发展，现代化农业生产也在向数字化、智能化方向迈进。棉花种植病虫害是影响棉花产量和品质的主要因素之一，因此病虫害防治是保证棉花高产、高质的重要手段。该文深入探讨农业信息化技术在棉花种植病虫害防治管理中的应用。分析了棉花种植病虫害的种类和危害；指出信息化技术在棉花种植病虫害防治中的相关技术，并分析了其具体应用；提出应用带来的挑战和解决对策，旨在为相关领域的研究和实践提供有益的参考。

山东博兴县是棉花种植大县，而棉花种植的过程中受到气候变化、生态环境污染、棉花品种等多种因素的影响，棉花病虫害日益严重，为种植户带来较大经济损失。因此，该文主要针对棉花病虫害飞防中植保无人机的应用展开了研究，旨在提高棉花种植产量和品质，进一步推动棉花种植产业健康、持续发展。

膜下滴灌是当前国内外棉花种植比较先进的栽培技术，不但可以减少病害、提升产量，还可以协调农业和环境之间的关系，实现经济效益与环境效益的双重目标。为促进棉花高产栽培，该文结合山东当地实际情况，从播前准备、早期管理、水肥管理、病虫害防治等方面，总结了棉花膜下滴灌高产栽培技术，供以相关研究人员参考。

随着山东菏泽郓城县棉花种植面积逐渐扩大，棉铃虫呈逐年高发态势。该文阐述了棉铃虫的分布情况、形态特征与生活习性，并结合郓城县棉花生产情况，总结了棉铃虫在当地的发生时间与危害，提出农业防治、物理防治、化学防治等防控方法，以期确保当地棉花种植安全。

该文根据新疆库车市棉花生产实际工作经验，总结了机械化整地、机械化覆膜播种、放苗、间苗定苗、灌溉施肥、打顶、病虫害防治等棉花全程机械化栽培管理技术要点，以期有效提高棉花种植效益，可为相关工作者提供参考。

植保无人机在农业生产病虫害防治中发挥着重要的作用。为提升棉花病虫害防治的效果，该文以植保无人机飞防技术为主要研究对象，结合棉花种植的具体情况，在简单介绍植保无人机飞防作业基本要求的基础上，对其中应用的植保无人机飞防技术进行了研究和分析，重点结合案例区域植保无人机飞防技术应用的实际情况，探讨植保无人机飞防技术的应用要点，旨在提供病虫害防治工作的借鉴经验，从而保证相关地区棉花种植的产量和质量。

棉花高密度免整枝栽培是一种新型的棉花种植技术，改变以往传统的棉花种植方式，去除整枝环节，通过增加种植密度，以提高棉花产量。同时配合应用棉花智能打顶技术，利用机器视觉、图像处理和人工智能等，自动识别棉花的生长状态和位置，确定需要打顶的棉株，实现精准定位打顶，降低人工成本和劳动强度。通过对棉花高密度免整枝栽培及智能打顶技术深入研究，有助于满足市场对高质量棉花的需求，提升中国棉花产业的国际竞争力。

根据沿海盐碱地饲草—短季棉连作种植模式的特点,设计一款新型的基于北斗导航的棉花智能播种机。该机具可一次完成北斗导航无人驾驶、播种带清整、种下分层施肥、种肥隔离、智能精量播种、种肥隔离、覆土镇压、地表塑形等工序。利用该机具进行田间试验,结果表明:作业后的衔接行准确,播行端直,提高了衔接行的精准度和播行的直线度,播深平均为2.8 cm;播深合格率为92.5%;衔接行间距精度为1.2 cm;播种行直线度为0.8 cm,土地利用率提高5%。为后续田间标准化作业奠定基础,实现播种施肥精准控制,节种节肥。

棉花是全球最重要的经济作物之一，而黄萎病是世界主要棉花生产区的第一大病害，黄萎病病原菌通过感染棉花的根部使叶片萎蔫、褪色以致脱落，导致棉花质量和产量严重下降。国家标准将患黄萎病叶片划分为5个等级，传统检测方法主要依赖人工，存在主观、低效、重复性差等问题，因此提出一种以VFNet-Improved、Deep Sort和撞线匹配机制为主要算法框架的棉花黄萎病病情分级方法，实现在旋转视频输入情况下对患病叶片的数量统计和病情等级的划分。研究首先基于VFNet目标检测网络，融合多尺度训练、动态卷积等优化方法，实现对旋转视频中患病叶片的精准定位；然后采用Deep Sort跟踪器实现前后帧同一叶片的相互关联，并针对跟踪过程ID跳变问题设计了掩膜撞线匹配机制；最后使用OpenCV对经过掩膜线的叶片进行特征提取与患病分级的划分。试验结果表明，VFNet-Improved可以有效改善棉花患病叶片识别精度，mAP_(75)达到0.906,较改进前VFNet模型提升了0.012,帧率FPS为12.9帧/s; Deep Sort跟踪器跟踪效果MOTA为0.835,对患病叶片数量统计结果R~2、RMSE、MAE与MAPE分别为0.890、5.138、4.300和14.967%,与人工统计值具有较高一致性。本研究为棉花黄萎病病情精准、高效鉴定提供一种新的科学工具，对棉花抗病品种筛选和遗传机制解析具有重要意义。