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棉花
棉花,是锦葵科(Malvaceae)棉属(Gossypium)植物的种籽纤维,原产于亚热带。植株灌木状,在热带地区栽培可长到6m高,一般为1~2m。棉花产量最高的国家有中国、美国、印度等。 棉花是世界上重要的经济作物之一,在中国及世界经济发展中占有重要地位。 我国已形成了长江流域、黄河流域和以新疆为主的西北内陆三大棉区。 新疆因其独特的自然生态条件和资源禀赋, 已成为了我国最大的商品棉基地、国内唯一的长绒棉生产基地和世界重要的棉产地。
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  • 丁国华, 肖光辉, 竺丽萍
    中国农业科学. 2023, 56(19): 3723-3746. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2023.19.003

    【目的】全基因组范围内探究棉花NLP转录因子的结构特点及进化特征,深入了解棉花NLP转录因子表达模式,为后续NLP的功能研究和利用奠定基础。【方法】采用BLASTP和HMMsearch 2种策略进行搜索,鉴定亚洲棉、雷蒙德氏棉、海岛棉、陆地棉4种棉花全基因组范围内的NLP转录因子家族成员。对确认后的棉花NLP家族成员进一步展开生物信息学分析,利用在线软件Expasy对分子量、理论等电点等理化性质进行预测;使用MEGA 7软件构建系统进化树;通过网站MEME进行蛋白保守基序分析;运用在线软件GSDS 2.0分析基因结构;TBtools进行染色体定位绘制;McscanX进行棉花NLP家族复制基因分析;利用PlantCARE网站预测棉花NLP基因家族启动子元件;通过TBtools绘制不同组织及非生物胁迫下棉花NLP基因表达热图,分析组织表达特性和响应非生物胁迫的特征。通过RT-qPCR分析缺氮和复氮处理后棉花NLP基因的表达情况。【结果】从亚洲棉、雷蒙德氏棉、海岛棉、陆地棉蛋白数据库中分别筛选出11、11、21和22个NLP转录因子成员,家族蛋白序列长度为693—996个氨基酸,相对分子质量为76.92—110.02 kDa,理论等电点为5.13—7.77,亚细胞定位几乎均定位于细胞核中,NLP基因启动子区发现大量激素响应和逆境响应顺式作用元件。系统进化分析将棉花NLP蛋白分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组,基因复制分析发现片段复制是NLP基因在棉花中扩张的主要方式。Ka/Ks均小于1显示棉花中NLP基因进化主要经历纯化选择。表达分析结果也证实棉花GHNLPs响应氮饥饿和复氮过程。【结论】从亚洲棉、雷蒙德氏棉、海岛棉、陆地棉中分别鉴定获得11、11、21和22个NLP转录因子成员,它们之间具有较高的保守性,又有一定程度的差异。陆地棉GHNLPs在缺氮及复氮处理过程中表达量发生显著变化,可能在棉花响应硝酸盐过程中具有一定作用。

  • 岳弘辰, 马征, 冯自力, 冯鸿杰, 赵丽红, 张亚林, 魏锋, 朱荷琴
    中国棉花. 2021, 48(11): 10-14. https://doi.org/10.11963/cc20210184
    选用鲁棉研21号为供试材料,分别开展室内发芽试验和田间小区试验,以评估有效成分质量分数为0.2%的咯菌腈·精甲霜·噻呋种子处理悬浮剂(FS)药液浸种对棉花苗期病害和黄萎病的防治效果。室内发芽试验结果表明,该药剂浸种处理能够促进种子萌发,并提高种子活力。播种第4天发芽势达73.33%,播种第7天发芽率和发芽指数分别为91.33%和31.29,均显著高于清水浸种处理和空白对照。田间小区试验结果显示,播种前使用该药剂浸种能够提高出苗率,对苗期病害的防治效果达62.46%;播种后第90天和第105天对黄萎病的防效分别为37.21%和23.23%,均显著高于清水浸种处理。本研究初步表明,使用0.2%咯菌腈·精甲霜·噻呋FS药液浸种处理对棉花种子安全,能够促进种子萌发,并可有效防治棉花苗期病害和黄萎病。
  • 冯璐,董合忠
    棉花学报. 2022, 34(5): 458-470. https://doi.org/10.11963/cs20210056

    熟性是作物生长发育快慢和成熟收获早晚的综合表现,通常用播种到成熟收获的生育期或生命周期来表示,是品种生态适应性的重要标志。选用熟性适宜的棉花品种是实现棉花正常成熟、高产优质和及时收获的重要前提和保障,而准确判断和评价棉花熟性则是棉花栽培管理和遗传改良的重要依据。棉花具有无限生长习性,其熟性判断和评价较为复杂,迄今仍存争议。讨论明确了熟性的概念及其主要影响因素(遗传因素、环境因素和栽培措施),总结评述了基于生长特征(第一果枝节位、果枝发生速率和开花间隔、霜前花率等)、生育进程(生育时期、生理终止期、铃未吐絮的上部果枝数、早熟性指数等)以及综合分数的棉花熟性评价指标和方法,提出了创新完善熟性指标、建立健全熟性评价体系和创立创新熟性评价信息采集系统的意见和建议,以期为棉花轻简化机械化生产提供理论和技术支持。

  • 臧新山, 王康文, 张先亮, 王雪平, 王军, 梁雨, 裴小雨, 任翔, 吕宇龙, 高宇, 王星星, 彭云玲, 马雄风
    中国农业科学. 2023, 56(23): 4635-4647. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.006

    图位克隆是鉴定特定表型变异遗传基础的经典有效策略。棉花功能基因图位克隆,对育种工作者创新利用种质资源、培育和定向设计新品种、提高育种效率有重要指导作用。近年来,随着雷蒙德氏棉、亚洲棉、陆地棉和海岛棉等基因组测序的完成和不断完善,基因的物理位置信息已知,省去了筛选基因组文库和构建候选区段物理图谱的过程,棉花功能基因图位克隆研究进入快速发展期。2016年,利用正向遗传学方法首次图位克隆了陆地棉显性无腺体Gl2eGoPGF),目前已有20个质量性状基因和5个数量性状基因通过图位克隆策略鉴定。本文从基因符号、名称、染色体定位、候选基因等方面系统综述棉花纤维、腺体、蜜腺、叶型、株型、植株颜色、育性等性状相关图位克隆基因;并从图位克隆作图群体和集团分离分析法测序(bulked segregate analysis-sequencing,BSA-seq)应用等方面系统综述图位克隆策略。随着基因组测序技术的升级、测序成本的降低、BSA-seq等新方法的应用,图位克隆发展更加快速准确。利用转基因和基因组编辑技术对基因功能开展全面系统的鉴定评价,将为棉花分子设计育种提供理论基础和基因资源,加快棉花遗传改良进程。

  • 邢羽桐, 滕永康, 吴天凡, 刘媛媛, 陈源, 陈媛, 陈德华, 张祥
    中国农业科学. 2023, 56(8): 1471-1483. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2023.08.004

    【目的】探讨高温干旱胁迫下缩节胺(mepiquat chloride,DPC)调控BtBacillus thuringiensis)棉杀虫蛋白含量的生理机制,为高抗虫性Bt棉品种选育及高产高效栽培提供理论依据。【方法】2020—2021年以转Bt抗虫基因抗虫棉品种泗抗3号为材料,采用盆栽法,在人工气候室进行高温干旱胁迫,胁迫开始后立即用20 mg·L-1 DPC和清水(对照)喷施。7 d后测定铃壳杀虫蛋白含量、α-酮戊二酸含量、丙酮酸含量以及谷氨酸合酶活性、谷氨酸草酰乙酸转氨酶活性、可溶性蛋白含量、游离氨基酸含量。并进行转录组测序,利用DESeq进行差异基因分析,通过GO富集和KEGG Pathway数据库注释参与DPC调节杀虫蛋白含量的差异表达基因。【结果】与清水对照相比,DPC可显著提高高温干旱条件下Bt棉铃壳中杀虫蛋白含量,提高幅度达4.7%—11.9%。在碳代谢方面,α-酮戊二酸含量、丙酮酸含量提高46%—57%和25%—29%;在氨基酸代谢方面,谷氨酸合酶活性、谷氨酸草酰乙酸转氨酶活性、可溶性蛋白含量、游离氨基酸含量分别提高32%—44%、30%—40%、28%和22%—27%。转录组分析结果表明,DPC处理后上调基因7 542条,下调基因10 449条。GO和KEGG结果显示,差异基因主要涉及氨基酸代谢、碳代谢等生物过程。其中编码6-磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶、谷氨酸丙酮酸转氨酶、丙酮酸脱氢酶、柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶、谷氨酸合酶、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、乙酰鸟氨酸脱乙酰酶基因表达显著上调。【结论】高温干旱下,DPC通过调节碳、氨基酸代谢增加丙氨酸、α-酮戊二酸含量,提高天冬氨酸、谷氨酸、丙酮酸和精氨酸合成能力,进而提高Bt棉杀虫蛋白含量。

  • 王一琪, 张文太, 田长彦, 买文选
    中国农学通报. 2024, 40(3): 62-65. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.2023-0152

    棉花是新疆最重要的经济作物,而南疆又是新疆棉花的主产区,产量占全疆的80%。长期以来,南疆棉区普遍采用“湿播干出”的种植模式,即除了在棉花生育期进行常规灌溉外,还需要进行冬灌和春灌,起到压盐、提高播种期土壤墒情和改善土壤水分的作用。随着耕地面积的不断扩大和水资源的日益短缺,南疆棉区开始尝试采用北疆“干播湿出”的栽培方式种植棉花,但整体效果不甚理想。通过文献综述,探讨造成南疆推行“干播湿出”栽培方式不力的原因,在此基础上提出可能的解决策略。

  • 唐丽媛, 蔡肖, 王海涛, 李兴河, 张素君, 刘存敬, 张建宏
    中国农业科学. 2023, 56(23): 4602-4620. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.004

    【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。

  • 尤春源, 唐秉晖, 任贺丽, 聂新辉
    中国棉花. 2022, 49(1): 30-31. https://doi.org/10.11963/cc20220003
    2020年和2021年新陆早79号在北疆早熟植棉区示范推广中早熟性突出,结铃性强,吐絮集中,含絮好,适宜机采,表现出较高的增产潜力。概述了新陆早79号的选育过程、品种特征特性、栽培管理技术要点及其高产创建实践。
  • 李天义, 曹娟, 张朝晖, 李军华, 田西京, 余智斌
    中国棉花. 2022, 49(7): 30-32. https://doi.org/10.11963/cc20220078
    介绍了陆地棉品种塔河2号在新疆南疆种植的产量和品质表现,并从选择土地、播期、合理密植、适量调控、不同生育时期田间管理等方面介绍了栽培技术要点,为其推广和应用提供技术支撑。
  • 代帅, 张先亮, 冯克云, 梅峥, 任翔, 孟永明, 马雄风
    中国棉花. 2022, 49(2): 34-36. https://doi.org/10.11963/cc20210181
    中棉113于2019年引种到北疆,在昌吉回族自治州和博尔塔拉蒙古自治州等地示范种植,平均666.7 m2籽棉产量达到400 kg甚至更高,机采条件下多地多年的纤维上半部平均长度超过30 mm,断裂比强度超过30 cN·tex-1。介绍了中棉113作为机采棉在北疆引种示范以来的特征特性表现及高产优质栽培技术要点,为新疆棉花的高产高效提供技术指导。
  • 党媛玥, 马建江, 杨书贤, 宋吉坤, 贾冰, 冯盼, 陈全家, 于霁雯
    中国农业科学. 2023, 56(23): 4585-4601. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.003

    【目的】β-微管蛋白是棉纤维细胞形态建成的基本结构单位,在纤维发育过程中具有重要作用。通过鉴定棉花β-tubulin基因家族成员,并进行生物信息学和表达模式分析,为深入探究β-tubulin基因在棉花纤维发育中的作用提供理论依据。【方法】利用BLAST方法,在4个棉种基因组中鉴定β-tubulin基因家族成员,并结合ProtParam tool分析理化性质、MEGA7.0构建系统进化树、Mapchart2.2绘制染色体定位图、MEME分析保守基序、PlantCARE分析启动子顺式作用元件;根据39个材料发育纤维转录组数据分析陆地棉β-tubulin基因家族的表达水平,并利用Spearman相关性分析鉴定影响纤维品质性状形成的β-tubulin基因。【结果】在陆地棉(Gossypium hirsutum,AD1)、海岛棉(Gossypium barbadense,AD2)、亚洲棉(Gossypium arboretum,A2)和雷蒙德氏棉(Gossypium raimondii,D5)基因组中分别鉴定到36、37、19和18个β-tubulin基因,且在四倍体棉种中的数目约是二倍体棉种数目的二倍,系统进化将其分为ClusterⅠ—ClusterⅤ共5个亚组。系统进化与共线性分析发现,与陆地棉β-tubulin基因家族相比,海岛棉与二倍体亚洲棉和雷蒙德氏棉亲缘关系更近。保守结构域均具有典型的Tubulin和Tubulin-C。理化性质分析表明,该家族基因编码的氨基酸数目为421—508,等电点为4.68—5.09。启动子顺式作用元件分析获得生长发育响应相关元件、激素响应相关元件和胁迫响应相关元件等,表明β-tubulin基因参与细胞的生长调节。利用TM-1转录组数据对36个陆地棉β-tubulin基因表达模式进行聚类分析,发现有42%基因在纤维中优势表达;此外,利用海陆群体动态纤维转录组数据筛选到1、6和11个β-tubulin基因分别与纤维马克隆值、比强度和纤维长度显著相关,其中4个基因同时影响纤维长度和比强度性状。【结论】4个棉种中共鉴定出110个β-tubulin基因家族成员,氨基酸理化性质和序列高度保守而启动子序列调控元件多样;筛选出陆地棉纤维优势表达的β-tubulin基因家族成员,并发掘潜在调控纤维发育的候选基因。

  • 娄善伟, 田立文, 罗宏海, 杜明伟, 林涛, 杨涛, 张鹏忠
    中国农业科学. 2023, 56(14): 2673-2685. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2023.14.004

    新疆棉花虽实现优质高产,但其技术引领与影响力仍不足。通过对新疆棉花高质量生产的关键技术进行分析,全面客观反映新疆棉花生产技术特征,以便其他棉区了解新疆棉花生产技术和向世界展示新疆棉花生产水平,并总结经验,加强先进技术的普及和进一步熟化,提高应用效率,促进新疆棉花生产技术向其他棉区推广。本文基于作者多年试验数据和研究结果,以及“新疆棉花产业化轻简高效关键技术创新与应用”“新疆棉花精量播种棉田保苗方法”等奖励、专利成果,结合文献查阅、学术交流、走访调研等,按照与棉花生育进程相对应的技术措施顺序和紧密性展开,总结出包括:精量播种及配套保苗技术、棉田全程矮、密、早群体调控技术、水肥一体化技术、管收全程机械化及其配套技术、病虫害防治技术等一系列关键技术,这些关键技术的改进、优化、熟化、创新与应用,构建了较为完善的新疆棉花生产技术体系,使新疆棉花生产技术水平大幅提升,促成新疆以全球占比不足9%的植棉面积,收获占比超全球20%的棉花,且单产水平世界领先,品质在世界中上水平,连续28年保持总产、单产、商品调拨量全国第一。对新疆棉花生产技术的创新、优化和实用性的深入剖析,可以使各棉区更好地理解新疆棉花高产优质的必然性和先进性,实践也证明,新疆棉花在这一系列技术的支撑下已经实现高质量生产,成为全国棉花单产和机械化程度最高的地区,其技术可以指导生产实践,并推广应用。

  • 周雪慧, 高二林, 王钰静, 李焱龙, 袁道军, 朱龙付
    棉花学报. 2022, 34(2): 79-92. https://doi.org/10.11963/cs20210047

    【目的】 克隆抗病相关基因GhROP6,解析其作用机制,为开展棉花抗病分子育种提供理论基础。【方法】 利用生物信息学方法系统分析了陆地棉Rho鸟苷三磷酸酶基因(Rho-related guanosine triphosphatase from plants, ROP)家族成员在染色体上的分布及组织表达模式。克隆了GhROP6 Gh_A01G1392.1)基因,通过实时荧光定量聚合酶链式反应、病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing, VIGS)技术、拟南芥遗传转化技术及代谢物测定等对该基因进行功能分析。【结果】 在陆地棉中鉴定到28个ROP,其编码的多肽均含有ROP结构,包括4个GTP/GDP结合域、与下游靶蛋白结合的效应结构域和C末端的可变区域。染色体定位分析发现陆地棉ROP家族中24个基因对称分布在A亚基因组和D亚基因组中,另有3个基因分布在D亚基因组。实时荧光定量聚合酶链式反应分析发现,GhROP6在棉花不同器官表达量不同,在花瓣、柱头、开花后10 d的纤维中表达量较高,并受茉莉酸甲酯诱导上调表达。抑制GhROP6表达会降低茉莉酸生物合成相关基因GhLOX1GhOPR3-1GhOPR3-3GhAOC1GhAOS和茉莉酸信号通路相关基因GhMYC2的表达水平,削弱木质素合成相关基因GhCCR-1GhF5H-1GhCCoAOMT-2GhCCoAOMT-3的表达,从而降低棉花对黄萎病的抗性;超表达组成型激活的GhROP6能增加转基因拟南芥茉莉酸-异亮氨酸含量和木质素含量,增强其对黄萎病菌抗性。【结论】 GhROP6可能通过茉莉酸合成和信号通路以及木质素合成代谢参与棉花抗黄萎病反应。

  • 庞立根, 陈杰, 贾朋东, 郭明捷, 王智, 熊万光
    中国棉花. 2022, 49(7): 18-20. https://doi.org/10.11963/cc20220010
    创棉513于2021年通过国家农作物品种审定委员会审定。从选育过程与方法、生物学特性、产量表现、纤维品质和抗病性等方面对其进行了介绍,并总结了主要的栽培技术措施。创棉513在西北内陆早熟棉区生育期124 d,株型较紧凑,Ⅱ式果枝,株高70.1 cm,霜前花率100%,抗枯萎病、耐黄萎病,纤维品质达到国家棉花品种审定标准Ⅱ型品种要求。2020年生产试验中,创棉513的666.7 m2籽棉、皮棉产量分别为394.9 kg、185.1 kg。
  • CHONG Zhi-li, WEI Yun-xiao, LI Kai-li, Muhammad Aneeq Ur Rahman, LIANG Cheng-zhen, MENG Zhi-gang, WANG Yuan, GUO San-dui, HE Liang-rong, ZHANG Rui
    Journal of Integrative Agriculture. 2024, 23(10): 0. https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.05.037

    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T1T2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(cAMPCA2+),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。

  • 宋勇, 陈兵, 王琼, 王刚, 王静, 刘海建, 郑登科, 李金霞, 陈子杰, 孙乐鑫
    棉花学报. 2023, 35(2): 87-100. https://doi.org/10.11963/cs20220053

    【目的】通过无人机多光谱影像监测棉田黄萎病发病情况,为棉花黄萎病的精准防控提供理论指导。【方法】通过分析黄萎病发病棉田冠层的光谱特征,筛选无人机多光谱影像识别棉花黄萎病的最佳植被指数、最佳波段组合及最佳时相,并基于筛选的最佳时相建立黄萎病不同发病程度的棉田影像图,利用平行六面体法、最大似然法及支持向量机径向基函数分类法对影像图进行分类对比和精度评价。【结果】结果表明,在710~760 nm波段,不同发病程度的棉株冠层光谱反射率均随着波长的增加明显增加;在760~950 nm波段,棉株冠层光谱反射率随着黄萎病的加重明显减小。随着黄萎病加重发生,棉株的叶片叶绿素含量、地上部鲜物质质量、地上部干物质质量、植株含水量以及叶面积指数均降低。无人机多光谱遥感识别棉花黄萎病的最佳植被指数和最佳波段组合分别是差值植被指数(difference vegetation index, DVI)和B3-5-8(对应的波长分别为550 nm、656 nm和800 nm)。8月中下旬为无人机多光谱遥感识别棉花黄萎病发生程度的最佳时相。支持向量机径向基函数分类法结合最佳波段组合B3-5-8与DVI综合影像对棉田黄萎病病情的分类精度最高(分类精度为96.64%,Kappa系数为95.61%)。棉田黄萎病发病程度的分类结果与棉株冠层光谱反射率和棉株农学参数的变化相对应,并与实地调查结果一致。【结论】利用支持向量机径向基函数分类法、最佳波段组合B3-5-8与DVI综合影像对棉田黄萎病发病情况进行分类是可行的,研究结果可为利用遥感技术监测作物类似病虫害提供理论依据。

  • 白冰楠, 乔丹, 葛群, 栾玉娟, 刘小芳, 卢全伟, 牛皓, 龚举武, 巩万奎, ELAMEER ELSAMMAN, 闫浩亮, 李俊文, 刘爱英, 石玉真, 王海泽, 袁有禄
    中国农业科学. 2024, 57(15): 2901-2913. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2024.15.001

    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。

  • 梁亚军, 龚照龙, 王俊铎, 郑巨云, 钱帅帅, 郭江平, 李雪源
    中国棉花. 2023, 50(8): 4-8. https://doi.org/10.11963/cc20230057
    对2022年新疆棉花生产、籽棉销售、加工销售、皮棉价格、棉花补贴等情况进行了汇总,归纳和分析了2022年度新疆棉花产业突出问题,并提出了相应建议,助力新疆棉花产业发展。
  • 董琰钰, 徐碧玉, 董泽宇, 汪露瑶, 陈锦文, 方磊
    中国农业科学. 2023, 56(23): 4621-4634. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.005

    【目的】当前四倍体棉花的主栽品种是陆地棉与海岛棉,陆地棉产量高且适应性好,海岛棉纤维品质优异但产量一般。EXO70是胞外分泌体(exocyst complex)中的关键亚基,在植物生长发育、胁迫响应等方面发挥重要作用。通过全基因组水平鉴定和分析陆地棉与海岛棉EXO70基因家族成员,并研究其在纤维发育、环境适应等方面的功能,有助于揭示陆地棉与海岛棉种间性状差异形成的分子基础。【方法】从拟南芥数据库(TAIR)获取EXO70家族蛋白序列作为参考序列,采用HMMER、ExPASy、MEME、TBtools等分析工具对陆地棉TM-1和海岛棉Hai7124基因组中EXO70家族成员进行鉴定与分析,系统比较该家族在基因表达模式、重要农艺性状的相关性、逆境响应等方面的异同点。【结果】通过对陆地棉和海岛棉的基因组水平分析,均鉴定出54个EXO70家族成员,根据系统进化发育可将其分为8个分支。陆地棉和海岛棉同源基因可一一对应,分布在陆地棉与海岛棉的20条染色体上,绝大多数成员为单外显子,但是两者间有12对同源基因在阅读框序列上存在较大差异。陆地棉与海岛棉大部分同源基因表达模式类似,但在同一纤维发育时期表达量存在差异,如分支A中的GH_A04G1208与同源基因GB_A04G1253。重要农艺性状关联分析中发现,海岛棉有16个EXO70基因与纤维品质性状显著相关,多于陆地棉;陆地棉有13个基因与产量性状衣分显著相关,多于海岛棉。发现部分性状关联的差异可能由海陆种间的基因结构差异造成,如GH_A11G3714GB_A11G3791。在不同逆境胁迫下,陆地棉中有25个基因受诱导,显著多于海岛棉中10个受诱导基因。【结论】在棉花四倍体形成、分化与驯化过程中,陆地棉与海岛棉EXO70家族基因序列结构相对保守,基因表达模式也保持较高的一致性。海岛棉有更多的EXO70基因与纤维品质性状相关,陆地棉有更多的基因与产量性状相关且对环境逆境更为敏感。

  • 庞立根, 陈杰, 贾朋东, 郭明捷, 熊万光, 王智
    中国棉花. 2022, 49(8): 33-35. https://doi.org/10.11963/cc20220012
    创棉518于2021年通过国家农作物品种审定委员会审定。简要介绍了该品种的选育过程、农艺性状、产量表现、纤维品质及主要栽培技术措施。创棉518在西北内陆棉区春播生育期118 d,株型紧凑,株高73.05 cm,第一果枝节位5.1;抗枯萎病,耐黄萎病;2020年生产试验中,创棉518每666.7 m2平均籽棉产量、皮棉产量和霜前皮棉产量分别为394.5 kg、186.2 kg、176.7 kg。纤维品质达国家棉花品种审定标准Ⅱ型品种要求。
  • 吴建飞, 刘茜, 李璇, 温天旺, 杨文亭, 汤飞宇
    棉花学报. 2023, 35(5): 353-364. https://doi.org/10.11963/cs20220049

    【目的】 研究棉花幼苗施用缩节胺(1,1-dimethyl piperidinium chloride, DPC)和一氧化氮供体硝普钠(sodium nitroprusside, SNP)后根际土壤酶活性及细菌群落的变化,探讨与棉花幼苗生长相关的根际生物学指标。 【方法】 采用陆地棉品系A201进行穴盘育苗试验。于棉花1叶1心期分别在叶片均匀涂抹50 mg·L-1 DPC、500 μmol·L-1 SNP,以涂抹去离子水为对照。于3叶1心期取根际土壤分析蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性,采用16S rRNA测序技术分析根际细菌多样性。【结果】 DPC和SNP处理显著促进棉花根系生长,显著提高茎粗和植株干物质质量。DPC处理显著提高土壤脲酶和蔗糖酶的活性,SNP处理显著提高土壤蔗糖酶活性但显著降低脲酶的活性,但是DPC和SNP处理均未显著影响过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性。DPC处理显著提高髌骨菌门(Patescibacteria)的相对丰度和土壤细菌群落的辛普森多样性指数(Simpson's diversity index),显著降低了绿弯菌门(Chloroflexi)和酸杆菌门(Acidobacteria)的相对丰度以及土壤细菌群落的香农-维纳多样性指数(Shannon Wiener’s diversity index)。冗余分析显示,DPC处理组的酵母菌科(Saccharimonadaceae)、TM7a属细菌的相对丰度比SNP处理组和对照组高;SNP处理组的纤维弧菌属(Cellvibrionaceae)细菌相对丰度高于DPC处理组和对照组;DPC和SNP处理组的根瘤菌科(Rhizobiaceae)细菌的相对丰度高于对照组,硝化螺旋菌科(Nitrospiraceae)和硝化螺旋菌属(Nitrospira)细菌的相对丰度低于对照组。脲酶活性与酵母菌科、TM7a属细菌的相对丰度呈显著正相关关系。【结论】 DPC和SNP能够促进棉花幼苗根系及植株生长,并影响棉苗根际的土壤酶活性及细菌群落结构。

  • 蒋家乐, 李容望, 马学花, 李明华, 刘扬, 芦阳, 马富裕
    棉花学报. 2022, 34(6): 508-522. https://doi.org/10.11963/cs20220032
    【目的】利用无人机图像数据的颜色特征和形态特征构建滴灌棉花苗期株数估算模型,为棉花田间精准管理提供理论依据。【方法】于2020―2021年开展试验,以鲁棉研24号为供试品种,设置3个不同种植密度,分别为:低密度(D1,6.9×104株·hm-2)、中密度(D2,13.8×104株·hm-2)、高密度(D3,24×104株·hm-2)。对出苗后25 d的无人机图像提取基于红绿蓝(red, green, and blue, RGB)的植被指数和目标形态特征,构建棉花株数估算特征集合;在自变量间的相关性分析的基础上,利用逐步多元回归的方法构建棉苗株数的估算模型,并进行验证。【结果】(1)三角绿度指数(triangular greenness index,TGI)、超绿指数(excess green index,ExG)、绿-蓝差值+修正超绿指数(green-blue difference + modified excess green index,GBDI + MExG)均对图像有较好的分割效果,其中TGI对棉花目标的分割完整度最高。(2)对比2种特征参数构建的棉花株数估算模型,基于目标形态特征的苗期棉花估算模型的拟合优度(R2=0.935 5)要高于基于RGB植被指数的株数估算模型(R2= 0.903 6)。(3)基于RGB植被指数的株数估算模型在D1、D2、D3密度下估算精度分别为96.77%、99.55%和95.95%,整体估算精度为98.47%;基于目标形态特征的株数估算模型在D1、D2和D3密度下估算精度分别为99.98%、99.21%和97.92%,整体估算精度为99.21%。基于目标形态特征的株数估算模型的估算精度略高于基于RGB植被指数的株数估算模型,但2个模型在不同种植密度下均具有较好的估算效果。【结论】利用集成高分辨率传感器的低空无人机遥感平台,通过颜色特征和目标形态特征构建的滴灌棉花苗期株数估算模型均能有效、精准识别膜下滴灌棉花株数,可为后续棉花田间精准管理提供技术支撑。
  • 梁成真, 臧有义, 孟志刚, 王远, MUBASHIRAbbas, 何海焱, 周琪, 魏云晓, 张锐, 郭三堆
    中国农业科学. 2023, 56(17): 3251-3260. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2023.17.002
    【目的】 明确转基因耐除草剂棉花GGK2的遗传稳定性和营养品质等性状,为其产业化应用提供数据基础和技术支撑。 【方法】 针对实验室培育的新型耐除草剂棉花GGK2,选取其T3、T4、T5代开展试验研究。利用特异性PCR和Southern blot开展基因组整合稳定性分析;利用实时荧光定量PCR、ELISA和胶体金试纸条开展表达稳定性分析;通过田间喷施草甘膦测试其除草剂耐受稳定性,以及依据相关国际或国内行业标准进行棉籽营养成分分析等。 【结果】 抗除草剂基因GR79 EPSPSGAT,以及筛选标记基因NPTⅡ以单拷贝形式整合到棉花GGK2基因组D10染色体,且能够在T3、T4、T5代转基因棉花中稳定遗传,同时发现基因组中不含有遗传转化载体的骨架片段。表达分析发现GR79 EPSPSGATNPTⅡ 3个基因在棉花GGK2的不同时期、不同组织部位均有表达,其中,叶片中的表达量相对较高。四叶期、盛花期、吐絮期3个蛋白在叶片中表达量分别介于128.7—192.4 µg·g-1、24.4—35.0 µg·g-1和17.0—23.9 µg·g-1鲜重,利用GR79 EPSPS单克隆抗体制备的胶体金试纸条可以对田间棉花GGK2叶片实现快速鉴定。除草剂耐受性分析结果显示,转基因棉花GGK2可耐受4倍生产使用剂量的草甘膦除草剂。T3—T5不同世代棉花喷施除草剂后均未发现受害症状,而且整个生育期的生长发育未受影响。棉籽营养成分分析表明,来源于新疆、河北和河南种植的GGK2棉籽中,水分、灰分、蛋白质、脂肪、粗纤维、维生素及脂肪酸含量与非转基因对照之间无显著差异,各指标的含量水平均位于ILSI数据库报道的范围内。 【结论】 转基因棉花新种质GGK2的耐除草剂性状遗传稳定性好、除草剂耐受能力强、籽粒营养成分与非转基因对照之间无显著差异,在耐除草剂棉花生物育种具有重要的应用价值且产业化前景好。
  • 王静, 刘超子, 王铭, 连素梅, 高欣
    中国棉花. 2023, 50(12): 42-46. https://doi.org/10.11963/cc20230077
    棉花的品质受产地环境条件影响较大,且不同产地棉花的进口关税存在差异,致使我国进口原棉产地欺诈现象屡见不鲜。为了维护国家及进出口企业利益,亟待寻找合适的方法对棉花产地进行鉴别。目前农产品的多种产地溯源技术较为成熟,然而在棉花原产地溯源中的实际应用还较少。对同位素质谱分析技术、近红外光谱分析技术、化学计量学分析等目前国内外产地溯源主流技术的原理、特点及其在棉花产地溯源中的应用进行了分析,以期为棉花产地鉴别技术的发展提供思路。
  • 雷建峰, 尤扬子, 张锦恩, 代培红, 于莉, 杜正阳, 李月, 刘晓东
    中国农业科学. 2024, 57(6): 1023-1033. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2024.06.001

    【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。

  • 刘永明, 关淑仙, 王文静, 任茂智, 李付广
    中国棉花. 2023, 50(9): 35-41. https://doi.org/10.11963/cc20230076
    棉籽是棉花的重要副产品,具有丰富的营养成分和较高的产量,是重要的饲料资源。棉籽富含蛋白质、脂肪和纤维素等多种营养成分,能够为动物提供所需的能量和营养,也能提高畜禽的生产性能和健康水平。然而,棉籽含有棉酚等抗营养物质,需要采取脱毒措施后才能用作非反刍动物的饲料。对棉籽营养价值、脱毒方法以及饲料应用的研究进行了汇总分析,旨在为棉花的高效利用和畜牧业的发展提供参考。
  • 郑曙峰
    中国棉花. 2022, 49(1): 7-9. https://doi.org/10.11963/cc20210195
    棉花集“棉、粮、油、饲、肥、药、(建)材、能(源)”于一身,耐旱、耐盐碱、耐瘠薄,还可以在重金属污染的农田里替代粮食作物种植,修复土壤。论述了棉花的多功能利用,主要包括:服装家纺、油脂佳肴、化工军工、美容医药、造纸造币、饲料菌料、建材原料、燃料肥料、美景花艺,并总结了其综合利用效益。
  • 王舜
    中国棉花. 2023, 50(8): 39-41. https://doi.org/10.11963/cc20230031
    以棉花为主体,套种其他高产高效作物,能大幅增加农民收入。棉花套种花生、蔬菜模式,田间生态互补性强,技术成熟,操作方便,机械化程度高,综合效益好,是近年来商丘新发展的种植模式。介绍了豫东棉花套种花生、蔬菜(生菜)种植模式的田间配置方式、种植时间及田间管理技术等,以期通过该模式实现当地棉田一年多收和绿色高产优质高效。
  • 李博, 张梦, 张学贤, 郭立平, 戚廷香, 唐会妮, 王瑞杰, 王海林, 乔秀琴, 吴建勇, 邢朝柱
    棉花学报. 2023, 35(5): 429-438. https://doi.org/10.11963/cs20230022

    棉花具有明显的杂种优势,具体表现在产量、纤维品质、抗病虫等性状上。杂交种子生产是棉花杂种优势利用中非常重要的一环。近年来,由于人工杂交制种成本逐年提高,简化、高效、低成本的制种技术已经成为未来杂交棉发展的必然趋势。生产实践表明,利用细胞质雄性不育系不仅能简化制种方法还可以节约劳动力成本,目前已成为作物杂种优势利用领域的研究热点。然而,不育细胞质对棉花形态建成、花药发育、产量形成和纤维发育等均有一定影响,并且存在不利于棉花生长发育的负效应,从而限制了“三系”(不育系、保持系和恢复系)杂交棉的进一步推广利用。为此,综述了细胞质雄性不育对棉花主要性状的影响及其负效应产生的分子基础,并初步探讨了克服棉花不育细胞质负效应的潜在途径,以期为生产上选育和改良棉花细胞质雄性不育恢复系和强优势“三系”杂交种提供新思路。

  • 石浩磊, 曹红霞, 张伟杰, 朱珊, 何子建, 张泽
    中国农业科学. 2024, 57(1): 80-95. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2024.01.007

    【目的】叶面积指数(leaf area index,LAI)是表征作物长势、光合、蒸腾的重要指标。论文旨在研究不同生育期、多生育期无人机多光谱数据棉花LAI估测模型,明确不同生育期间棉花LAI估测模型变化规律,为实时掌握棉花长势并因地制宜进行田间科学管理提供依据。【方法】利用大疆精灵4多光谱无人机获取棉花现蕾期、初花期、结铃期、吐絮期多光谱图像和RGB图像。选用归一化差植被指数(NDVI)、绿度归一化差植被指数(GNDVI)、归一化差红边指数(NDRE)、叶片叶绿素指数(LCI)、优化的土壤调节植被指数(OSAVI)5种多光谱指数和修正红绿植被指数(MGRVI)、红绿植被指数(GRVI)、绿叶指数(GLA)、超红指数(EXR)、大气阻抗植被指数(VARI)5种颜色指数分别建立棉花各生育期及棉花生长多生育期数据集合,结合打孔法获取地面LAI实测数据,使用机器学习算法中偏最小二乘(PLSR)、岭回归(RR)、随机森林(RF)、支持向量机(SVM)、神经网络(BP)构建棉花LAI预测模型。【结果】覆膜棉花LAI随着生育期的变化呈现先增长后下降的趋势,现蕾期、初花期、结铃期内侧棉花叶面积指数均值均显著大于外侧(P<0.05);选择的指数在各时期彼此间均呈显著相关(P<0.05),总体而言,多光谱指数与颜色指数间的相关性随着生育期的进行而呈现下降趋势,选择的指数在各时期均与棉花LAI相关性显著(P<0.05),多光谱指数相关系数介于0.35—0.85,颜色指数相关系数介于0.49—0.71,相关系数绝对值较大的指数多为多光谱指数,颜色指数与棉花LAI的相关系数绝对值较小;估测模型性能结果显示棉花各生育期模型中多光谱指数优于颜色指数,且各指数模型预测性能随着生育期的变化呈现一定规律性,NDVI是预测棉花LAI的最优指数。从模型结果上看,RF模型和BP模型在各生育期下获得了较高的估计精度。初花期LAI反演模型精度最高,最优模型验证集R2为0.809,MAE为0.288,NRMSE为0.120。多生育期最优模型验证集R2为0.386,MAE为0.700,NRMSE为0.198。【结论】棉花内外侧LAI在现蕾期、初花期、结铃期存在显著差异。在各生育期中,RF和BP模型是预测棉花LAI较优模型。NDVI在各指数中表现最好,是预测棉花LAI的最优指数。多生育期模型效果较单生育期明显下降,最优指数为GNDVI,最优模型为BP。本研究中预测棉花LAI的最优窗口期是初花期。研究结果可为无人机遥感监测棉花LAI提供理论依据和技术支持。

  • 徐勤青, 秦都林, 张杰, 王丹凤, 魏学文, 孙玮琪, 张晓冬, 于谦林
    中国棉花. 2023, 50(4): 4-5. https://doi.org/10.11963/cc20230054
    根据2023年初对山东省8个主产棉市的调查,2023年山东省棉花种植意向面积呈持平态势。对山东省2022年棉花生产情况和2023年植棉意向面积持平的原因进行了分析,并对促进山东棉花稳定恢复发展提出了建议。
  • 李付广
    中国农业科学. 2023, 56(23): 4561-4564. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.001
  • 郭燕云, 王雪姣, 王森, 火勋国, 胡启瑞, 吉春容
    中国农学通报. 2022, 38(18): 113-121. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0812

    为了研究气候变化背景下棉花物候的变化规律,对棉花生长模型COSIM进行参数调校,验证实现本地化,利用数理统计及作物模型模拟的方法,分析了棉花物候期对气候变化的响应及其敏感性。结果表明:1980—2019年,新疆棉区棉花出苗期、现蕾期、开花期分别提前0.5~7.0 d/10a、0.1~5.8 d/10a、0.3~3.9 d/10a,吐絮期推迟0.1~4.7 d/10a。COSIM模型模拟棉花物候变化趋势结果与实际较一致,出苗期、现蕾期、开花期、吐絮期实际值与模拟值的RMSE分别为0.9、0.7、0.6、0.7天。以1981—2010年气候条件为基准,增温0.5℃、1℃、1.5℃、2℃,各棉区棉花出苗期、现蕾期、开花期和吐絮期分别提前0~2天、1~9天、2~12天和3~31天,营养生长、生殖生长分别缩短0~6天、2~22天。在气候变暖的趋势下,通过选择生育期较长的品种、调整播期等措施,可充分利用热量资源,实现棉花优质高产。

  • 李欣欣, 赵强, 张特, 李广维, 布阿依姆·阿布都热依木, 穆妮热·阿卜杜艾尼
    中国棉花. 2023, 50(3): 13-17. https://doi.org/10.11963/cc20220060
    2020年在新疆维吾尔自治区沙湾县四道河子镇进行田间试验,研究叶面喷施锌肥、硅肥和硅锌复配肥对棉花农艺性状、产量及棉纤维品质的影响。供试品种为新陆早60号,设置3个叶面肥喷施处理:硫酸锌750 g·hm-2(锌肥处理)、硅酸钾750 g·hm-2(硅肥处理)、硅酸钾750 g·hm-2+硫酸锌750 g·hm-2(硅锌肥复配处理),以清水处理为对照,测定其对棉花农艺性状、不同器官干物质质量、产量和纤维品质的影响。结果表明,与对照相比,盛花期锌肥处理导致株高显著下降,锌肥、硅肥和硅锌肥复配处理均导致吐絮期的第1果枝长度显著降低,而其他性状均与对照无显著差异。不同施肥处理可显著影响盛花期和吐絮期叶片、茎秆和生殖器官的干物质质量。其中,锌肥、硅锌肥复配处理盛花期及硅肥处理吐絮期的生殖器官干物质质量均显著高于对照。虽然各处理理论皮棉产量差异不显著,但锌肥、硅肥和硅锌肥复配处理的理论皮棉产量分别较对照增加8.08%、5.09%和4.63%。硅锌肥复配处理的综合纤维品质优于其他处理。相关研究结果可为硅肥和锌肥在当地棉田的施用提供一定的参考。
  • 王宛如, 曹跃芬, 盛况, 陈进红, 赵天伦, 祝水金
    中国农业科学. 2023, 56(17): 3261-3276. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2023.17.003
    【目的】 棉田杂草是限制棉花生长的因素之一,与棉花争夺营养、水分和光照,不仅影响棉花的生长发育,还影响棉花的产量和品质。通过基因工程途径培育高耐草甘膦优异棉花种质,实现棉田间化学除草,提高植棉的经济效益。 【方法】 将来源于耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans)的EPSPS基因1174AALdico-2连接叶绿体转运肽,以35S为启动子,将2个目的基因串联后构建棉花转化载体。运用农杆菌活体转化技术,将目的基因导入棉花品种中棉所49,获得阳性转化体植株。以受体材料中棉所49和转化体自交分离得到的非转基因NON为对照,对转化体植株进行分子特征检测、草甘膦耐受性鉴定、农艺性状和经济性状等综合评价,以筛选出优良的转基因耐草甘膦棉花材料。 【结果】 通过农杆菌活体转化方法获得138个阳性转化体,对转化体植株进行目的基因PCR检测、Southern blot、Western blot分析和ELISA检测,从中筛选出17个分子特征明确、外源基因表达量高的阳性转化体。Southern blot和核苷酸测序结果表明,转化体插入位点和拷贝数各不相同,其中,ZD131、ZD185和ZD207等3个转化体为单拷贝插入位点,外源基因插入位点分别位于棉花D亚组第7染色体、D亚组第13染色体和A亚组第12染色体。草甘膦耐受性鉴定结果表明,17个阳性转化体均高耐草甘膦,其中ZD131、ZD185和ZD207等3个转化体的耐受性在3个世代之间稳定遗传,可耐4倍的田间草甘膦推荐剂量。农艺性状和经济性状评估结果表明,ZD131、ZD185和ZD207等3个转化体植株生长发育正常,表现出铃大、衣分高、结铃性强等特点,皮棉产量超过对照,纤维品质达到优质棉水平。【结论】 将来源于耐辐射奇球菌的EPSPS基因1174AALdico-2与叶绿体转运肽连接,多基因串联后构建转化载体,农杆菌活体转化技术转入中棉所49,通过一系列筛选后获得3份优良的转基因耐草甘膦材料ZD131、ZD185和ZD207,该方法在提高棉花耐草甘膦水平的同时,也提高了转基因材料的农艺和经济性状。
  • 党雯雯, 刘冰, 褚栋, 陆宴辉
    中国农业科学. 2023, 56(17): 3347-3357. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2023.17.009
    【目的】 蓟马是新疆棉田一类主要害虫,明确棉田蓟马的优势捕食性天敌种类及其控害功能,可为发展棉田蓟马的生物防治技术提供科学依据。【方法】 于2021—2022年采用目测法,通过对田间不同小区进行五点取样,系统调查南疆库尔勒棉田蓟马及捕食性天敌的种群消长动态。同时对棉田不同生育期采集的捕食性天敌样本进行分子检测,先提取整头天敌的DNA,再利用烟蓟马(Thrips tabaci)、花蓟马(Frankliniella intonsa)特异性引物进行PCR扩增,获取各种天敌体内的蓟马物种信息,据此组建捕食性天敌-蓟马定量食物网,比较棉花不同生育期相关食物网结构的差异。并利用捕食者-猎物功能反应模型,针对不同天敌(包括成虫及幼体),分别设置50、100、200、300和400头/皿的花蓟马猎物密度,室内评价不同天敌对蓟马的捕食功能。【结果】 棉花苗期和蕾期田间蓟马发生量偏低,花铃期蓟马密度较高,种群高峰期出现在7月下旬至8月初。从田间种群动态来看,多异瓢虫(Hippodamia variegata)在苗期、蕾期和花铃期均为棉田优势捕食性天敌,异须微刺盲蝽(Campylomma diversicornis)在花铃期后期为主要天敌。分子检测表明,棉花各生育期多异瓢虫个体中蓟马DNA检出率均较高,苗期-蕾期十一星瓢虫(Coccinella undecimpunctata)、花铃期后期异须微刺盲蝽中也有较高检出率。室内捕食功能反应表明,不同天敌对花蓟马的捕食能力均随猎物密度的增加而增加,多异瓢虫幼虫、异须微刺盲蝽若虫、普通草蛉(Chrysoperla carnea)幼虫对花蓟马的捕食功能均符合Holling-Ⅱ模型,而多异瓢虫成虫、异须微刺盲蝽成虫对花蓟马的捕食功能符合Holling-Ⅲ模型,在高猎物密度(400头/皿)下,多异瓢虫成虫的捕食量显著高于其幼虫、异须微刺盲蝽成虫和若虫、以及普通草蛉幼虫。【结论】 多异瓢虫在整个生育期均为棉田蓟马的优势捕食性天敌,异须微刺盲蝽为花铃期后期主要捕食性天敌。研究结果可为保育利用捕食性天敌防治新疆棉田蓟马提供科学依据。
  • 贾文明, 魏建华, 王路, 王立志, 王占彪, 孟永明
    中国棉花. 2022, 49(9): 47-51. https://doi.org/10.11963/cc20220083
    新疆昌吉回族自治州(昌吉州)是我国主要的优质棉产地,推动昌吉州棉花产业快速有序发展对我国优质棉花产业的发展具有重要的意义。分析昌吉州的水资源匮乏、植棉成本偏高、棉花品种良莠不齐、棉花产业发展模式不适应当前高质量发展需求等困境,提出通过培育和规范种植优质棉种、加强优质棉集成技术攻关与推广应用、强化科技和社会服务支持、积极探索昌吉州棉花产业发展新模式、提升优质棉基地创建水平、加大财政投入和人才队伍建设等方面,打造棉花全产业链,实现棉花产业高质量发展。
  • 梁成真, 金双侠
    中国农业科学. 2023, 56(17): 3247-3250. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2023.17.001
  • 上官小霞,曹俊峰,杨琴莉,吴霞
    棉花学报. 2022, 34(1): 33-47. https://doi.org/10.11963/cs20210076

    棉纤维不仅是最重要的纺织工业原料,也是研究植物细胞分化、伸长以及细胞壁合成的理想模型。棉纤维细胞的分化和发育受复杂的、相互关联的调控网络所控制。转录因子、功能基因、植物激素、非编码RNA以及表观遗传修饰在棉纤维发育过程中皆起重要的调控作用。随着不同棉花基因组的组装和重测序及关联分析工作的展开,越来越多的调控棉纤维发育的关键因子被挖掘,对进一步解析棉花纤维发育的分子调控机制及助力棉花生物育种具有重要的意义。

  • 刘艳珍, 单莹, 沈丹, 朱鹤, 李越, 王子胜
    中国棉花. 2023, 50(1): 33-35. https://doi.org/10.11963/cc20220154
    辽棉54在辽宁特早熟植棉区春播生育期为127 d;植株较紧凑,呈塔形;铃卵圆形;出苗好,后期不早衰;结铃性好,吐絮畅且集中,含絮力适中,适宜机采;高抗枯萎病,抗黄萎病。2019―2020年在辽宁省棉花品种区域试验中,该品种平均666.7 m2籽棉、皮棉和霜前皮棉产量分别为199.405 kg、82.185 kg和77.370 kg。介绍了辽棉54的选育过程、特征特性、适宜种植区域及栽培技术要点。

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