随着棉花基因组学、转录组学等重要学科的快速发展，针对候选基因进行序列多样性分析，开发基于候选基因的分子标记，将能够极大推进棉花分子育种研究。本研究利用高通量的测序技术对耐盐陆地棉品种Miscott 7913-83和盐敏感品种苏棉12盐胁迫前后根、叶总RNA的混样进行了转录组测序，对不同盐处理时期Miscott 7913-83和苏12根和叶分别进行表达谱分析。获得3232条盐胁迫下差异表达基因；基于差异表达基因利用生物信息学手段大规模开发了SSR以及InDel等分子标记；随机选择了部分SSR及InDel引物进行验证，进一步证实了分子标记的准确性。本研究为快速开发陆地棉品种间多态性分子标记提供了高效可行的分析方法，通过开发陆地棉耐盐相关功能标记，以期用于分子标记辅助育种改良陆地棉耐盐性。

为了揭示棉花腺体发育的分子机制，本研究利用RNA-Seq对棉花无腺体性状近等基因系Z12/Z12YW的幼嫩叶片进行转录组测序，寻找差异表达基因。转录组测序结果表明，与有腺体棉Z12相比，无腺体棉Z12YW中共有306个基因表达发生变化，其中282个基因下调，24个基因上调。差异表达基因GO（Gene ontology）功能注释显示，细胞组分、胞外基质组分的功能变化以及细胞杀伤生物学过程在腺体形成过程中发挥重要作用；COG（Cluster of orthologous groups）功能和KEGG（Kyoto encyclopedia of genes and genomes）通路显著性富集发现，棉酚等萜烯物质的合成主要受甲羟戊酸途径上游基因的表达调控。此外，本研究共筛选到13个差异表达转录因子，可能在腺体发育和棉酚合成过程中发挥关键作用。

以新疆截止2012年审定的23份新彩棉品种为材料，利用SSR标记进行DNA指纹图谱的构建和遗传多样性分析。从5000对SSR引物中，挑选出多态性高、稳定性好、均匀分布在棉花26条染色体上的52对引物，在23份新彩棉品种中筛选出核心引物47对，SSR扩增检测到多态性基因型位点数共计162个，每个标记检测到的基因型位点数在2～7之间，平均为3.45个；引物多态信息量（PIC）值介于0.4537～0.8686之间，平均值为0.7096。结果显示：在23份新彩棉品种中，14份品种采用特异或特征引物可以一次性区分开，其余9份品种需要采用引物组合来实现区别该品种与其他品种。最少选用18对特异引物及组合引物就可以完全区分开新彩棉1～23号品种。利用18对SSR标记构建了新彩棉1号至23号品种的指纹图谱。利用NTSYS-pcV2.10 软件聚类分析表明：23个新彩棉品种遗传相似系数变化范围是0.3781～0.9298，平均为0.5511，表明新彩棉品种之间存在着丰富的遗传多样性。

TCP基因家族是植物中特有的一类转录因子家族，涉及了植物的多种生长途径以及各种生理生化反应的信号传导。为了更好地了解TCP基因家族在雷蒙德氏棉和亚洲棉基因组中的数量和分布情况等，通过生物信息学方法，在雷蒙德氏棉(D5)和亚洲棉(A2)全基因组中分别鉴定出37个TCP基因家族成员，并对TCP家族成员进行基因结构、染色体定位、保守域、进化关系等分析。结果表明，雷蒙德氏棉和亚洲棉全基因组分别编码37个TCP转录因子成员。雷蒙德氏棉30个成员基因分布在10条染色体上，亚洲棉37个成员基因分布在13条染色体上；内含子/外显子结构分析表明，TCP基因结构较为简单，大部分不含内含子；功能结构域分析，发现所有TCP转录因子具有高度保守的TCP结构域；根据结构域差异和系统发育分析的结果，将TCP基因家族分成2个亚族，进一步划分为PCF、CIN、CYC/TB1三个亚类。以上结果为进一步研究棉花TCP基因家族各成员的功能奠定一定的理论基础。

利用有代表性的材料进行SNP位点的全基因组扫描分析与综合评估，基于KASP技术开发1套适用于我国棉花杂交种纯度高通量检测的核心SNP组合。从63K的棉花全基因组芯片中筛选获得具有单拷贝特性的SNP标记分别为5474个(中棉所TM-1基因组版本)和1850个(南京农大TM-1基因组版本)。根据芯片扫描分析结果，权衡考虑位点多态性、分型效果、纯合率与杂合率等因素，最终从每条染色体上优选1个杂交种杂合率高且分型效果理想的核心SNP位点，合计26个。采用Kraken^TM软件将SNP位点转化成KASP标记，利用SNPline平台进行SNP分型检测，实现了对大量样品的高通量基因分型，尤其适用于品种纯度快速检测，为SNP标记技术在棉花品种鉴定及指纹数据库构建等方面的应用奠定基础。

ZF-HD（Zinc finger-homeodomain）蛋白属于同源异型盒蛋白家族,在动植物发育过程中起重要的作用。利用生物信息学的手段,研究陆地棉标准系TM-1基因组中ZF-HD蛋白的数目、亚细胞定位、染色体分布、基序、进化关系和组织表达情况。TM-1中共有35个GhZHD蛋白成员,且大部分成员定位到细胞核内;分布在20条染色体和2条Scaffold上,且具有11对直系同源基因;进化树分析表明,TM-1基因组中的ZF-HD蛋白大致分为6个小组,每个小组成员间具有类似的基序类型和排列顺序;大部分GhZHD基因在胚珠和纤维组织中表达,还有部分基因在根、茎、花、蕾和分生区中表达,在叶和愈伤组织中表达的基因最少。

【目的】旨在明确寄主植物挥发物在牧草盲蝽成虫化学通讯中的作用，以及油菜作为诱集植物对棉田牧草盲蝽的诱集和控制效果，为该虫植物源引诱剂的研发和生态调控提供基础资料。【方法】采用固相微萃取技术和气-质联用技术分析鉴定寄主植物挥发物成分；利用触角电位（electroantennography, EAG）仪和四臂嗅觉仪测定牧草盲蝽成虫对所选挥发物的EAG 反应和趋向行为反应，同时在棉田种植油菜诱集带，调查分析诱集带及其临近棉田和对照田（未种植油菜的棉田）牧草盲蝽的种群数量。【结果】在5种牧草盲蝽寄主植物中共鉴定出挥发物25种，其中油菜9种、灰绿藜9种、棉花11种、龙葵10种、马齿苋6种；牧草盲蝽雌虫对苯乙醛的EAG 反应相对值最高，趋向行为反应中苯乙醛、异硫氰酸仲丁酯对牧草盲蝽雌虫的吸引力分别达到了极显著和显著水平；直接测定法试验证明油菜较其他寄主植物对牧草盲蝽更具有吸引力；棉田油菜诱集带对牧草盲蝽有很好的诱集作用，棉田牧草盲蝽的发生量明显减少。【结论】苯乙醛和异硫氰酸仲丁酯对牧草盲蝽雌虫的吸引力达到了极显著或显著水平，可以作为潜在的引诱剂候选组分；油菜诱集带对牧草盲蝽有很好的诱集效果，是一种较理想的牧草盲蝽诱集植物。

【目的】从陆地棉全基因组范围内鉴定糖基磷脂酰肌醇锚定的脂质转运蛋白（glycosylphosphatidylinositol-anchored lipid transfer protein, LTPG）基因，为后续研究提供支撑。【方法】利用生物信息学方法从陆地棉TM-1基因组中筛选鉴定LTPG基因家族成员，并对其编码蛋白的理化性质、系统进化关系、基因复制、基因结构和启动子区的顺式作用元件等进行预测分析。利用转录组数据结合实时定量聚合酶链式反应（quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR）分析LTPG基因在不同组织器官和非生物胁迫下的表达模式。在烟草叶片中采用瞬时转化法检测目标蛋白的亚细胞定位情况。【结果】在陆地棉基因组中共鉴定到95个GhLTPG基因，系统发育分析将这些GhLTPG蛋白聚为5类。片段复制是GhLTPG基因家族扩张的主要原因。K_a/K_s分析表明GhLTPG基因经历了强烈的纯化选择。转录组数据分析表明，部分GhLTPG基因响应低温、高温、盐和干旱胁迫。表达分析结果显示，GhLTPG11/14/52/62基因响应低温、高温、盐及干旱胁迫，GhLTPG24/56响应低温、盐及干旱胁迫。亚细胞定位试验表明，GhLTPG24和GhLTPG62蛋白均定位于细胞膜。【结论】在陆地棉中鉴定到95个GhLTPG基因，部分GhLTPG基因响应低温、高温、盐和干旱等非生物胁迫，为深入解析GhLTPG基因功能奠定了基础。

【目的】明确主效数量性状位点（quantitative trait loci, QTL）在陆海渐渗系群体中的分子标记辅助选择效应以及QTL聚合对纤维长度和纤维强度的影响。【方法】以陆地棉中棉所45与海岛棉海1的优质渐渗系MBI7561（BC₄F_3:5）为母本，与其轮回亲本中棉所45构建次级分离群体BC₅F₂和BC₅F_2:3，选择单株继续与轮回亲本杂交后自交，获得BC₆F₂及BC₆F_2:3共2个世代群体材料。利用16号染色体上与已知的3个纤维长度主效QTL（qFL-16-1、qFL-16-4、qFL-16-5）和3个纤维强度主效QTL（qFS-16-1、qFS-16-4和qFS-16-5）连锁的4个简单重复序列标记（CGR6894a、PGML02608、NAU5408和NAU3594）进行检测，评价关联QTL对纤维长度和强度的影响。【结果】qFL-16-1、qFL-16-4、qFL-16-5、qFS-16-1、qFS-16-4和qFS-16-5在陆海渐渗系群体2个世代中均具有显著的遗传效应，4个连锁标记的辅助选择效应明显。3个QTL两两聚合均能表现出显著的累加效应；并筛选出同时聚合到2个以上QTL的纤维品质优良单株。【结论】选择的16号染色体纤维长度与强度相关的QTL在陆海渐渗系群体2个世代中均具有显著的遗传效应，聚合效应显著。该研究为纤维长度及强度的分子标记辅助选择聚合育种奠定了重要基础。

【目的】Na₂SO₄胁迫作为新疆棉田主要的盐胁迫类型，严重制约新疆棉花生产。本研究旨在探究Na₂SO₄胁迫对棉花代谢的影响，研究棉花耐受Na₂SO₄胁迫的代谢机制。【方法】设置对照（CK）和硫酸盐胁迫（SS）2个处理，通过代谢组学分析硫酸盐胁迫下棉花根和叶中代谢物含量的变化并鉴定相应的代谢通路。【结果】中度硫酸盐胁迫显著抑制棉花生长，与CK相比，SS处理的叶、茎、根生物量和总生物量分别降低46.9%、50.9%、43.0%和47.9%。硫酸盐胁迫下根中有机酸42种上调、10种下调，氨基酸及其衍生物32种上调、16种下调，糖类有23种上调、1种下调；叶中有机酸有37种上调、7种下调；氨基酸及其衍生物16种上调、17种下调；糖类16种上调、4种下调。在根中共筛选出30条差异代谢通路，主要包括9条氨基酸代谢通路、7条有机酸代谢通路和7条糖类代谢通路；在叶中共筛选出17条差异代谢通路，主要包括7条氨基酸代谢通路、4条有机酸代谢通路和3条糖类代谢通路。【结论】在盐胁迫下，棉花的根和叶中积累有机酸、糖类和醇类等小分子有机物；同时，叶片中的柠檬酸、琥珀酸、丙酮酸和亚油酸等上调说明三羧酸循环和β-氧化途径代谢增强，根中柠檬酸、琥珀酸和丙酮酸等上调说明三羧酸循环增强。研究揭示了棉花对Na₂SO₄胁迫的反应机制，为提高新疆棉花在盐胁迫条件下的栽培技术提供一定的理论基础。

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。

【目的】研究黄河流域棉区机采模式下麦棉配置方式对麦棉产量和棉花早熟性的影响，为麦棉配置方式下的全程机械化管理提供技术支撑。【方法】在76 cm机采棉标准行距的麦棉两熟制下，在河南安阳开展了2年田间试验（2017/2018和2018/2019年度），采用中棉所79和中棉所50，设置W2C1（2行小麦1行棉花）、W3C1（3行小麦1行棉花）和W6C2（6行小麦2行棉花）3种麦棉配置方式，比较和分析了小麦和棉花产量及其构成因素、小麦边行效应，以及棉花生物量，伏前桃、伏桃、秋桃比例，霜前花率和纤维品质主要指标等。【结果】W3C1的小麦产量显著高于W2C1和W6C2，分别高16.2%~43.3%和28.4%~52.3%；有效穗数分别高出29.2%~47.5%和34.9%~53.6%，差异达到显著水平；但W3C1小麦边行与内行的产量（2019年）、单位面积有效穗数（2018年）等指标的差异均显著低于W6C2。不同配置方式间棉花纤维长度、断裂比强度和马克隆值等指标差异均不显著。2年试验中，中棉所50的籽棉产量和收获指数在3种配置方式间均无显著差异，但中棉所79在W3C1下收获指数低于W6C2和W2C1。W3C1配置下，中棉所50较中棉所79节枝比低，生殖生长快，伏桃占比高，壳铃比低，收获指数高，霜前花率高出38.7~54.2百分点；该配置的土地当量比达1.689~1.697，显著高于其他配置方式。【结论】黄河流域麦棉两熟模式下采用W3C1配置与短季棉中棉所50搭配，麦棉系统的土地当量比高，棉花霜前花率高，小麦群体一致性好，增产显著；该配置方式有助于提高麦棉机械化管理水平和种植效益。

以优异的海岛棉染色体片段渐渗系MBI7455和MBI7358为亲本，构建F₂分离群体。利用SSR（Simple sequence repeat）标记对亲本的基因型及F₂群体产量和纤维品质的QTL(Quantitative trait locus)进行分析，结果表明母本MBI7455恢复到轮回亲本中棉所45背景的比例为96.70%，共渐渗12个海岛棉片段；父本MBI7358恢复到轮回亲本中棉所45背景的比例为95.60%，共渐渗16个海岛棉片段；F₂群体平均背景恢复率为96.44%，渐渗海岛棉片段平均值为13.42个，纯合片段平均值为3.90个。QTL定位分析，在F₂群体中共检测到26个QTL，其中与纤维品质相关的有19个，表型贡献率为2.52%～13.11%；与产量相关的有7个，表型贡献率为2.93%～11.40%。本研究利用染色体片段渐渗系定位与产量和纤维品质相关的QTL，为棉花分子标记辅助育种奠定了基础。

为了研究GhVP基因在棉花中的表达特性和功能，克隆了棉花GhVP基因，构建pBI121-GhVP∷GFP荧光表达载体，采用基因枪技术转化洋葱内表皮细胞，结果显示GhVP基因编码蛋白定位于细胞质膜上。将构建的pBI121-GhVP∷GFP荧光表达载体转化棉花花粉，花粉荧光明显增强，说明该基因可以在棉花中表达，为GhVP基因可以在棉花中表达提供了依据，为培育棉花耐盐新材料奠定了基础。

通过RT-PCR结合RACE技术，从新疆陆地棉品种新陆早33中克隆到一个FT类似基因，命名为GhFTL1基因(登录号：HM631972)。该基因ORF（Open Reading Frame）全长为525 bp，可编码174个氨基酸，与其它植物中克隆的FT同源蛋白高度相似，含有FT蛋白亚家族两个关键的氨基酸残基及保守氨基酸基序。该基因在根、茎、花、叶片、纤维和胚珠中均有表达，且在叶片和胚珠中的表达要稍高于其它组织。系统进化分析表明GhFTL1属于FT亚家族成员。在18个已经证明可以促进植物开花的FT同源基因中，GhFTL1同苹果的MdFT1的遗传距离最接近。在拟南芥中过量表达GhFTL1，T₁转基因植株要比野生型明显提早开花。表明GhFTL1可能属于开花途径中的重要作用因子之一。

为了探究棉花的耐盐机制，以中棉所49、中棉所35和中51504为材料，研究了盐胁迫对棉花幼苗的生长及K⁺/Na⁺平衡生理的影响。结果表明，150 mmol·L^－1 NaCl处理对幼苗的生长具有明显抑制作用，降低了叶片的光合速率(P_n)、PSⅡ实际光量子产额(Φ_PSII)和电子传递速率(ETR)，增加了非光化学荧光猝灭系数(qN)。与中棉所49和中棉所35相比，中51504的干物质累积受盐胁迫影响最小，且保持较高的P_n、Φ_PSII、ETR和 qN值及较低的ETR/Pn值。盐胁迫提高了棉花组织中Na⁺的浓度，降低了K⁺的浓度；但中51504组织中保持了相对较低的Na⁺浓度和较高的K⁺浓度，维持了较高的K⁺/Na⁺比；通过非损伤微测技术(NMT)测定的离子流结果也表明，中51504的根系对Na⁺有较强的外排能力，而对K⁺有较强的保留和向地上部转运能力。能够有效地调节Na⁺和K⁺的跨膜转运进而维持K⁺/Na⁺平衡是棉花耐盐的重要生理机制之一。

【目的】研究“以肥调水”缓解干旱对南疆无膜滴灌棉花生理生长的调控作用，提高水资源限制条件下棉花产量。【方法】以中棉619为供试材料，设置亏缺灌溉（W1：45 mm）和充分灌溉（W2：54 mm）2种灌水定额，低氮（F1：150 kg·hm^-2）、中氮（F2：225 kg·hm^-2）和高氮（F3：300 kg·hm^-2）3个施氮量，分析不同灌水定额和施氮量对棉花生理生长指标和籽棉产量的影响。【结果】灌水定额的增加促进了棉花生长，提高了棉花2年平均叶面积指数（leaf area index, LAI）、叶绿素相对含量（soil and plant analyzer development, SPAD值）和净光合速率（net photosynthetic rate, P_n），降低了棉花超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）、过氧化氢酶（catalase，CAT）、过氧化物酶（peroxidase, POD）活性和丙二醛（malondialdehyde, MDA）含量。随着施氮量的增加，棉花2年平均LAI、SPAD值、抗氧化酶活性和P_n随之增加，MDA含量减少，棉花受水分亏缺的影响减轻。W1处理下施氮量的增加提高了棉花产量，W2处理下随着施氮量的增加棉花产量呈先增后减趋势，在水氮交互作用下，W2F2处理下2年平均产量最高（6 821.86 kg·hm^-2），其次是W1F3处理（6 717.72 kg·hm^-2）。在优劣解距离法（technique for order preference by similarity to ideal solution, TOPSIS）分析中，W1F3和W2F2处理的综合评分较为接近，分别为0.57和0.56，并且W1F3和W2F2处理下籽棉产量差异不显著。【结论】亏缺灌溉下增加施氮量可有效缓解干旱对棉花生理性状和籽棉产量的不利影响。推荐南疆无膜滴灌棉田45 mm灌水定额（生育期灌水10次）搭配300 kg·hm^-2施氮量作为灌溉和施肥策略，以保障在水资源限制条件下的棉花产量。

【目的】为了研究不同株行距配置对机采棉花冠层结构指标及产量的影响。【方法】在田间条件下,选用棉花杂交种鲁棉研24号和常规品种新陆早60号为供试材料,设置适宜机采的1膜3行等行距（76 cm+76 cm+76 cm）低密度、1膜6行宽窄行（66 cm+10 cm）高密度及1膜3行等行距（76 cm+76 cm+76 cm）双株高密度3种配置方式进行试验。【结果】等行距低密度下,棉花生育前期生长旺盛,叶面积指数与光吸收率迅速增加至最高值;生育后期,叶面积指数及光吸收率下降幅度分别为10.4%~13.6%、3.7%~4.2%,低于其他两种处理,且干物质积累量较高。等行距低密度下杂交棉产量最高。【结论】等行距低密度下杂交棉实现高产的生理基础主要是：生育前期叶面积指数及光吸收率增长迅速,干物质积累较快;生育后期叶面积指数及光吸收率下降缓慢,能维持较高水平,光合生产能力较高,干物质积累量最大。

由大丽轮枝菌引起的棉花黄萎病已成为当前我国棉花可持续生产的主要障碍之一。该病害为土传种传维管束病害，具有病原菌寄主范围广，防治困难的特点。本文综述了近年来国内外有关其病原菌的致病力分化、全基因组测序与致病机制、微菌核形成与萌发机制，寄主的抗病分子机制以及病害防治措施等方面的最新研究进展。

【目的】筛选具有抗旱或耐盐潜力的陆地棉-异常棉异附加系，并明确体现其抗旱耐盐性的关键生理生化指标，旨在为棉花抗旱耐盐育种提供理论与材料基础。【方法】利用异常棉每条染色体特异的简单重复序列（simple sequence repeat, SSR）标记鉴定陆地棉-异常棉异附加系的基因型；通过表型观察和相关指标测定，筛选出具有抗旱或耐盐潜力的异附加系，并测定其生理生化指标，包括过氧化氢（H₂O₂）、丙二醛（malondialdehyde, MDA）、脯氨酸（proline, PRO）的含量、SPAD（soil and plant analyzer development）值及过氧化物酶（peroxidase, POD）、过氧化氢酶（catalase, CAT）和超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）的活性。【结果】陆地棉-异常棉异附加系的传递率为34.66%~51.50%；MAAL_1B、MAAL_5B、MAAL_7B、MAAL_8B、MAAL_11B和MAAL_12B具有抗旱潜力，MAAL_4B、MAAL_6B、MAAL_8B、MAAL_9B和MAAL_10B具有耐盐潜力。干旱或盐胁迫下轮回亲本陆地棉苏棉8289和具有抗旱或耐盐潜力的异附加系叶片中的MDA、H₂O₂和PRO的含量与干旱前或清水对照相比均有不同程度地增加，且轮回亲本的MDA和H₂O₂含量更高。干旱处理后10 d，与轮回亲本相比，MAAL_1B中CAT和SOD的活性、MAAL_5B中CAT和SOD的活性及PRO含量、MAAL_7B中SOD的活性、MAAL_8B中POD、CAT和SOD的活性及SPAD值、MAAL_11B中POD和CAT的活性以及MAAL_12B中CAT活性及SPAD值显著或极显著提高；350 mmol·L^-1 NaCl处理后3 d，与轮回亲本相比，MAAL_6B中POD和SOD的活性及SPAD值、MAAL_8B中CAT活性、MAAL_9B中POD和SOD的活性以及MAAL_10B中SOD活性和SPAD值均显著或极显著提高。【结论】部分陆地棉-异常棉异附加系具有抗旱或耐盐潜力，且可能通过不同的生理生化过程应答干旱或高盐胁迫。

目的 定位徐州142无絮（XZ142w）突变体的短绒控制基因n₂。方法 以陆地棉（Gossypium hirsutum L.）徐州142(XZ142)×XZ142w的F₂群体为研究对象,利用108个简单重复序列(Simple sequence repeat, SSR)标记对n₂进行初步定位,再根据2个亲本材料中有单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphic, SNP)的差异基因设计50对SNP引物,用高分辨率熔解曲线(High resolution melting, HRM)技术从中筛选在亲本间有多态性的SNP引物,并用于后代的基因分型。结果 利用108个SSR标记将n₂初步定位在26号染色体的20.2 cM的遗传区间内;用HRM技术筛选到9对亲本间有多态性的SNP引物,成功实现基因分型;并结合以SSR构建的连锁图谱,将n₂的遗传区间缩小为19.5 cM,n₂与最近的SNP标记Cricaas20158遗传距离为5.5 cM,且遗传图谱上的标记与四倍体陆地棉测序物理图谱基本一致。结论 HRM技术可用于棉花中的SNP检测和n₂基因的定位。

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。

【目的】通过分析棉花枯萎病菌的遗传多样性，探究新疆棉花枯萎病菌株的分群及其演化。【方法】2022年在新疆不同植棉区共分离出22株棉花枯萎病菌株，对延伸因子1α（elongation factor-1α, EF-1α）和β微管蛋白基因进行扩增、测序，并从美国国立生物技术信息中心（National Center for Biotechnology Information, NCBI）数据库获取36个棉花枯萎病菌株的相关基因序列信息。基于上述基因序列分别进行系统进化分析和单倍型分析。【结果】基于57条EF-1α基因序列的进化树分析表明，棉花枯萎病菌可分为3大群，第1大群包含来自新疆、河北和澳大利亚的共31个枯萎病菌株，该大群可分成4个亚群；第2大群包含25个枯萎病菌株，构成比较复杂，可分成3个亚群；第3大群仅包含美国菌株LA140。基于28条β微管蛋白基因序列的进化树分析表明，本次分离的新疆棉花枯萎病菌株与棉花枯萎病菌7号和8号生理小种不同。根据EF-1α基因序列构建的单倍型网络将棉花枯萎病菌株分为19个单倍型，新疆21个棉花枯萎病菌株归属于有共同起源的5种单倍型。【结论】本研究分离的新疆棉花枯萎病菌株与已报道的棉花枯萎病菌1~8号生理小种均不相同，但与河北菌株的亲缘关系较近。EF-1α单倍型分析表明，本研究中的所有棉花枯萎病菌均从1号生理小种演化而来。

【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B_3-5-8（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B_3-5-8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B_3-5-8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。

【目的】阐明田埂甘草（Glycyrrhiza uralensis）种植带对棉田多异瓢虫（Hippodamia variegata）种群发生与控害能力的影响，为合理利用甘草带促进棉田蚜虫生物防治提供理论基础。【方法】在新疆库尔勒采用田间种群系统调查法研究甘草带及对照棉田（无甘草带）和距甘草带不同距离（1 m、5 m、10 m、20 m）棉花上蚜虫和多异瓢虫的种群动态，通过罩笼评估法评价甘草带对棉田蚜虫种群相对增长倍数和多异瓢虫控蚜功能的影响。【结果】6月上中旬，田埂甘草带上高密度的棉黑蚜（Aphis atrata）能够保育大量的多异瓢虫，是邻近棉田多异瓢虫种群的重要源库。6月下旬至7月中旬，多异瓢虫在棉田大量发生；6月中旬至7月下旬，距甘草带1 m、5 m、10 m、20 m的棉田中多异瓢虫与蚜虫的益害比均不同程度地高于对照棉田，其中6月17日距甘草带1 m处棉田益害比最高为2.502 9。罩笼天敌隔离处理研究发现，罩笼后7 d和14 d罩笼组棉花上蚜虫种群相对增长倍数均显著高于对应的非罩笼组；罩笼后14 d，田埂有甘草带棉田多异瓢虫对棉蚜的控害指数显著高于无甘草带棉田。【结论】田埂甘草带能有效增加棉田多异瓢虫种群数量并提高益害比，对棉田多异瓢虫的控蚜功能具有重要的调控作用。

以转基因抗虫棉(Gossypium hirsutum L.)中棉所45为材料，通过水培试验研究了冠菌素对盐胁迫下棉花萌发出苗和幼苗生长的影响。结果表明，盐胁迫严重抑制棉花种子萌发和幼苗生长，且对地上部的抑制程度大于对根系的抑制。盐胁迫对棉花萌发出苗和幼苗生长的抑制程度能被0.01 μmol·L^-1 的冠菌素缓解。苗期盐胁迫21 d内，冠菌素处理的棉花根、茎和叶的生物积累量较未施加冠菌素的盐处理增加1倍；活体组织化学原位检测结果显示，低浓度冠菌素处理降低盐胁迫诱导的主根H₂O₂含量。上述研究结果说明低浓度的冠菌素能提高棉花萌发出苗和苗期的耐盐性。

【目的】镉（cadmium, Cd）是严重的环境污染物之一，Cd胁迫影响种子萌发。褪黑素（melatonin, MT）作为1种抗氧化剂，能够促进种子萌发。本研究通过分析外源MT对Cd胁迫下棉花种子萌发性状、抗氧化酶活性以及渗透调节物质含量的影响，明确MT对Cd胁迫下棉花种子萌发的调控效应。【方法】试验以转基因抗虫棉农大棉601种子为材料，筛选出Cd胁迫浓度（100 μmol·L^-1）以及MT浓度（50 μmol·L^-1），设置4个处理CK（纯水对照）、MT（褪黑素）、Cd（镉胁迫）、CM（镉胁迫+褪黑素），研究了不同处理下棉花种子的发芽势、发芽率、幼苗生物量以及抗氧化酶活性、渗透调节物质含量。【结果】100 μmol·L^-1 Cd胁迫下棉花种子的发芽势、发芽率、胚根和胚芽长度以及胚根生物量显著降低，但对胚芽生物量没有显著影响；Cd胁迫下棉花种子中超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）、过氧化物酶（peroxidase, POD）、过氧化氢酶（catalase, CAT）活性降低，可溶性蛋白含量降低，脯氨酸、可溶性糖含量、丙二醛含量升高。施用50 μmol·L^-1 MT提高了Cd胁迫下棉花种子的发芽势和发芽率，提高了种子中SOD、POD、CAT活性，提高了可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸含量，降低了丙二醛含量，显著提高了胚根和胚芽长度以及胚根的生物量。【结论】施加50 μmol·L^-1 MT能够有效缓解100 μmol·L^-1 Cd胁迫对棉花种子萌发的抑制作用。

为监测滨海盐土棉田棉花的水、盐状况，对盐碱地植棉提供理论依据。本研究运用软件工程的思维，耦合了基于地面遥感手段构建的棉花功能叶水、盐状况监测模型和土壤介电常数模型，开发了具有监测滨海盐土棉田棉花和土壤水、盐状况功能的遥感监测系统。系统以光谱反射率和土壤介电常数数据为基本输入，对棉花功能叶和棉田土壤水、盐状况进行了预测计算，运行结果以表格和图形的形式输出。应用结果表明，该系统操作简单、运行稳定，监测结果准确，可为农业生产者、管理人员和科技人员提供棉作数字化和科学化的决策支持。

【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GhLOX1、GhOPR3-1、GhOPR3-3、GhAOC1、GhAOS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-1、GhF5H-1、GhCCoAOMT-2和GhCCoAOMT-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。

【目的】利用无人机多光谱技术监测棉花冠层叶片的叶绿素含量。【方法】通过无人机获取新疆南疆地区棉花冠层的多光谱图像，选取7种植被指数，利用7种不同的反演方法估算棉花关键生育时期花铃期的叶绿素含量，包括基于线性回归（linear regression, LR）的一元线性回归、偏最小二乘回归（partial least squares regression, PLSR）、岭回归（ridge regression, RR）、最小绝对值收敛和选择算子（least absolute shrinkage and selection operator, LASSO）回归，以及支持向量回归（support vector regression, SVR）、K近邻回归（K nearest neighbors regression, KNNR）、随机森林回归（random forest regression, RFR）。【结果】与线性回归模型相比，RFR、SVR和KNNR算法提高了棉花冠层叶绿素含量估算模型精度，尤其是RFR算法，其模型验证集的决定系数为0.742，均方根误差为1.158 mg·L^-1，相对分析误差为1.969。【结论】利用RFR机器学习方法构建的基于无人机多光谱影像的棉花冠层叶片叶绿素含量估算模型可及时、准确地判断棉花的生长状况，为棉田精准管理提供技术支撑。

【目的】在长江流域棉区夏直播种植模式下，研究不同棉花品种的成铃时间及其与产量的关系，明确该模式下棉花的最佳成铃时间及适宜的品种，为夏直播模式的推广提供理论依据。【方法】选用3个南方品种（晶华棉116、ZD2040和华棉3097）和2个北方品种（中棉425和中棉619），采用随机区组设计，于2019―2020年在华中农业大学试验农场开展大田试验，采用株式图记录成铃过程，考察不同棉花品种的生育时期、棉铃时间分布、干物质累积动态、产量及其构成因素。【结果】在夏直播种植模式下，2019年棉花生育期在90 d左右，出苗后44~63 d为现蕾高峰期，出苗后63~82 d为成铃高峰期，出苗后92~118 d为棉铃吐絮高峰期；由于降水量较大和低温的影响，2020年棉花生育期较2019年延长了23~40 d，棉蕾、花、吐絮棉铃数量快速增长期的平均起始时间分别推迟了19 d、17 d、34 d，籽棉产量和皮棉产量均明显降低。2年平均来看，南方品种华棉3097拔秆期库器官干物质积累量和棉株干物质积累量较其他品种分别高9.6%~43.0%和14.7%~54.3%，皮棉产量较其他品种高12.5%~22.6%。相关性分析表明，皮棉产量与棉铃数量快速增长期及库器官干物质快速累积期的起始时间和持续时间均呈显著正相关关系。【结论】在夏直播种植模式下，晚伏桃占比最大，其次为早秋桃。此外，南方品种华棉3097在不同气象条件下的产量均表现较好，更适合在长江流域棉区种植。

【目的】窄卷苞叶可以减少棉花苞叶碎屑的附着，有助于降低机采棉含杂率。对棉花窄卷苞叶基因fg进行精细定位，为该基因的图位克隆和育种利用提供参考。【方法】以陆地棉T582为母本，分别与父本陆地棉TM-1、海岛棉3-79杂交构建2个F₂分离群体；其中群体1（T582×TM-1）包含370个单株，群体2（T582×3-79）包含2 667个单株。根据TM-1和3-79参考基因组数据，利用开发的插入缺失（insertion-deletion, Indel）标记对fg进行精细定位。利用棉花功能基因组学和多组学数据，对定位区间内的基因进行功能注释及表达模式分析。【结果】遗传分析结果表明，棉花窄卷苞叶由隐性单基因控制。在前人对fg基因初定位的基础上，进一步将窄卷苞叶基因fg定位在A03染色体分子标记M3与M4之间，区间大小为188 kb。预测定位区间内有14个注释的功能基因。其中，Gh_A03G021700、Gh_A03G021900 、Gh_A03G022600和Gh_A03G022700基因在花萼、副萼中的表达量较高。【结论】棉花窄卷苞叶fg基因被精细定位在A03染色体188 kb区间内，并初步分析了定位区间内的14个候选基因，为该基因的图位克隆奠定了基础。

目的 通过系统研究黄萎病抗病鉴定的关键技术和评价标准,解决现有棉花品种黄萎病抗性评价标准中存在的问题,建立新的田间棉花黄萎病分级标准和评价标准。方法 以14个2014年国家主推棉花品种为试验材料,从接种量、可靠样本量、病情分级和评价方法4个方面系统研究黄萎病抗性鉴定的关键技术和评价标准。结果 确定了小区接种和行沟接种的最佳接菌量分别为60 g·m^-2和10 g·m^-1,小区调查最低样本量为50株;制定了新的分级标准为0级（0%）、1级（1%~33%）、2级（34%~66%）、3级（67%~99%）和4级（100%）。连续2年利用相对病程发病面积和发病高峰期的相对病情指数2种评价方法判定品种抗病性,前者作为抗病性评价的依据更为科学可靠,一致率达到100%。结论 本试验为完善抗病鉴定技术操作规程,规范抗性评价方法,促进棉花抗病品种的选育、审定和推广提供了科学依据。

转录因子在棉纤维细胞分化发育过程中起重要的调节作用。近年来已经有多个与棉纤维发育相关的转录因子被研究报道，主要包括MYB、HD-ZIP、MADS、TCP等家族成员,其中研究最为广泛的为MYB类转录因子。GL1类的MYB转录因子和MIXTA类的MYB转录因子通过不同的调控方式参与对棉纤维细胞发育的调控。对这些转录因子的深入研究，对于揭示棉纤维细胞分化发育的分子机理具有重要的意义。本文就这方面的研究进展作一简要概述。

目的在于探明1株新的草甘膦抗性棉花突变体是否能用于发掘新的草甘膦抗性基因以及在农业生产中作为抗草甘膦种质的选育和利用的潜在价值。本文采用PCR的方法，在基因组和转录水平上排除了CP4-EPSPS基因对该突变棉株的污染；通过测定莽草酸含量，鉴定了该突变体草甘膦抗性的典型生理特征；通过盆栽试验研究了该突变体苗期对草甘膦抗性的表型。结果显示：不论草甘膦处理与否，突变棉株莽草酸的含量都没有显著的积累，在生理水平上显示出草甘膦抗性植株的显著特点；2叶期时草甘膦处理结果显示，突变棉株的草甘膦抗性表型同孟山都的品种对草甘膦的抗性表型基本一致。在基因组和转录水平的PCR检测结果都排除了突变棉株草甘膦抗性的获得是CP4-EPSPS基因污染造成的。结合对其他已报道的草甘膦抗性基因的类似排除，说明该抗性突变存在着自身特有的分子机理。

【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。

棉花可以通过乙酰—丙二酸途径、乙酰—甲羟戊酸途径和莽草酸途径合成一系列具有抗虫活性的次生物质，从而对害虫有不同程度的抗性。本文评述了棉花次生代谢物质的种类、抗虫活性、合成途径和影响因素，提出了充分利用次生代谢物质防御棉花害虫侵害的策略。

【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。