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。

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。

【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】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。

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。

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。

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。

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。

【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。

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。

【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。

【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。

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。

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】 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。

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】 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】 研究长江流域棉区麦棉两熟种植制度下,不同种植模式对棉花产量、种植效益及氮素利用率的影响,为棉花高产高效生产提供依据。【方法】 采用裂区设计,研究麦后棉花不同种植方式（育苗移栽和直播）、品种（中熟和早熟）和氮肥运筹（不施氮和适宜氮肥运筹）对其生育进程、生物量累积与分配、产量、种植效益与氮素利用率的影响。【结果】 与育苗移栽方式相比,直播棉花生育进程快,尤其苗期缩短10~17 d;直播棉花生育中后期生物量和氮素累积量较高,且经济系数均以早熟品种较高。适宜氮肥运筹下,直播早熟品种与移栽中熟品种霜前皮棉产量均较高,且两者间差异不显著。适宜氮肥运筹下,移栽棉花的籽棉产值是直播方式的1.0~1.2倍,总成本是直播方式的1.8~2.0倍,收益仅为直播方式的23.0%~43.1%。氮素效率的结果表明,种植方式对农学利用率和氮素表观利用率的影响大于品种和氮肥运筹,直播方式的氮素农学利用率和表观利用率分别比移栽方式提高40.0%和76.4%（2017年）;品种对氮素生产效率的影响大于种植方式与氮肥运筹,早熟品种的氮素生产效率比中熟品种提高45.3%（2017年）。【结论】 长江流域棉区,适宜氮肥运筹下早熟品种麦后直播有利于实现棉花高产稳产、生产总成本低而效益高;其氮素农学利用率、表观利用率和生产效率均较高,是该棉区麦后棉高产高效生产模式。

【目的】建立不同棉籽形态的棉籽油分快速无损近红外检测方法，以应用于棉花高油分遗传改良和棉籽综合利用。【方法】通过索氏提取法分别对棉籽仁、光籽和毛籽样品进行棉籽油分含量测定，并分别采集3种棉籽形态的光谱信息。通过不同的数学处理和散射处理对光谱数据进行处理，结合改进偏最小二乘法建立定标模型，并选取验证集对定标模型进行外部验证。【结果】建立的棉籽仁、光籽和毛籽的棉籽油分含量最佳定标模型的外部验证决定系数R²分别为0.95、0.94和0.93，残差预测偏差（residual prediction deviation, RPD）分别为4.09、3.47和3.15，表明3种模型具有优异的精准度和稳定性。【结论】本研究构建的棉籽仁、光籽以及毛籽油分含量近红外光谱检测模型满足了不同棉籽形态检测需求，可以替代传统检测方法，解决了传统棉籽油分检测方法存在的操作烦琐、种子破损等问题，为提升棉花综合利用价值以及棉籽油分品种改良等提供技术支撑。

【目的】筛选棉花苗期适宜的氮浓度并研究其对棉花幼苗生长、养分吸收及氮素利用效率的影响。【方法】以华棉3097为材料，设置6个氮浓度0、0.04、0.4、1、4、8 mmol·L^-1 Ca（NO₃）₂，分别记为N0、N0.04、N0.4、N1、N4、N8，在培养液中培养21 d。测定棉花幼苗根系和地上部形态、干物质质量和主要营养元素吸收量及其分配、光合能力、氮素吸收效率及利用效率等指标。【结果】随着氮浓度的增加，棉花幼苗根系及地上部的生长、干物质质量、营养元素累积量、光合能力等均呈先增加后降低的趋势，4 mmol·L^-1 Ca（NO₃）₂是棉花苗期最适宜的氮浓度，其生长最旺盛。棉花幼苗单株氮、磷、钾、钙的最大积累量分别为34.4 mg、6.3 mg、41.6 mg和16.5 mg，比例约为1∶0.2∶1.2∶0.5。氮素吸收效率和利用效率均与根冠比正相关，还与根干物质分配比例、根平均直径、根养分分配比例等变化规律一致，均随氮浓度的增加而降低。在0~4 mmol·L^-1 Ca（NO₃）₂范围内，植株氮钾钙含量、叶片干物质质量和地上部养分分配比例均随氮浓度的增加而提高。【结论】4 mmol·L^-1 Ca（NO₃）₂是棉花苗期最适宜的氮浓度，可显著促进棉花幼苗对氮、磷、钾、钙的吸收。1 mmol·L^-1 Ca（NO₃）₂能提高根系养分分配比例，促进根系伸长与增殖，提高氮素吸收及利用效率。

【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。

【目的】明确农田景观格局对棉田牧草盲蝽（Lygus pratensis）种群动态的影响，为牧草盲蝽的生态调控提供理论基础。【方法】2019―2021年在新疆阿拉尔垦区共选取20个棉田作为试验点，采用网捕法和性诱剂结合黄板诱捕的方法调查牧草盲蝽成虫种群发生动态，并调查了中心棉田半径2 000 m范围内的土地使用情况，拟合500 m、1 000 m、1 500 m、2 000 m 尺度下农田景观格局的景观参数与棉田牧草盲蝽第2、3世代成虫种群数量的线性混合模型。【结果】牧草盲蝽在阿拉尔垦区1年发生4代，棉田种群以第2世代和第3世代为主。在4个尺度范围内面积占比较大的为寄主作物生境（64.14%~69.85%），其次是棉花生境（51.21%~55.26%），而林带-荒滩生境、灌木生境、建筑用地生境、小宗作物生境和水体生境的面积占比较小。模型拟合的结果显示，随着尺度增大，景观变量对棉田牧草盲蝽第2代成虫种群数量的控制作用逐渐减弱。棉田第2代牧草盲蝽成虫种群数量与建筑用地生境面积占比（500 m尺度）和林带-荒滩生境面积占比（1 500 m尺度）极显著或显著正相关，与寄主作物生境面积占比（1 000 m尺度）存在较强的极显著负相关关系。第3代牧草盲蝽成虫种群数量与建筑用地生境面积占比（500 m尺度）存在较强的极显著正相关关系，与寄主作物生境面积占比（1 000 m尺度）、小宗作物生境面积占比（1 000 m尺度）和水体生境面积占比（1 000 m尺度）极显著或显著负相关，在1 500 m和2 000 m尺度下与周长面积比显著或极显著正相关。【结论】农田景观格局对棉田牧草盲蝽成虫种群数量存在明显的调控作用。农田景观中寄主作物生境、小宗作物生境和水体生境的面积占比增加对棉田牧草盲蝽成虫种群数量有一定控制作用；林带-荒滩生境、建筑用地生境面积占比增大可促进牧草盲蝽在棉田的发生。

【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。

以杂交棉中棉所63及其亲本为材料，在棉铃发育时期对棉铃对位叶的生理和光合性能指标进行测定，探索中棉所63获得高产的杂种优势形成机理。结果表明：1)中棉所63产量优势显著。单株结铃数比两亲本分别高21.52%，43.28%，铃重高2.42%，19.31%，叶面积载铃量高22.39%，22.30%。2)中棉所63在棉铃发育后期棉铃对位叶生理指标表现出显著的杂种优势。棉铃对位叶叶面积分别比亲本高26.60%，59.41%，并且中棉所63棉铃对位叶保持较高水平的SOD活性，使其生理代谢明显提高；与此同时，中棉所63的MDA含量显著低于亲本，细胞膜受损较轻，延缓了对位叶的衰老。3)中棉所63在棉铃发育后期棉铃对位叶光合指标表现出显著的杂种优势。在棉铃发育后期，中棉所63叶绿素含量、SPS活性的高水平，能够维持高效率的光合作用，积累更多的光合产物，从而使中棉所63获得较高的单株结铃数和铃重，最终获得高产。

水培条件下，以彩棉品种中棉所51号（浅棕）、中棉所81号（深棕）、中棉所82号（深绿）和普通白棉品种国欣棉3号为材料，研究3个不同的磷素（KH₂P₂O₅）水平：缺磷（0 mmol·L^－1）、低磷（0.5 mmol·L^－1）和适磷（1 mmol·L^－1）对棉花苗期根系形态、根冠比、叶片光合特性的影响。结果表明：低磷极显著提高了棉花总根长和根表面积；缺磷严重抑制了棉花根系的生长，但是随着处理时间的延长，棉花根系生长得以自我调节，减轻了胁迫的影响。低磷处理后10 d，总根长、根表面积、根体积、根冠比均以白棉提高的最多；处理后20 d则以浅棕棉提高的最多。缺磷胁迫下，白棉和深棕棉在处理后20 d根系生长受到的抑制程度相比于处理后10 d加重，而其他品种则随着胁迫时间的延长，抑制程度减轻。不同品种的光饱和点和最大光合速率差异的表现均是浅棕棉＞白棉＞深棕棉＞深绿棉。随着磷素供应水平的降低，白棉的光饱和点和最大光合速率也逐渐降低，而两个棕色棉的光饱和点则表现为低磷＞缺磷＞适磷。表明白棉能耐短期的磷素胁迫，浅棕棉和深绿棉能耐较长期的磷素胁迫，深棕棉对磷素胁迫较钝感。

以全国农业技术推广服务中心发布的历年棉花品种推广面积为依据，将年推广应用面积在主产棉区中列首位的品种，或最大年推广面积在33.3万hm²以上且列主产棉区前3位的品种定义为大品种，分析大品种的累计推广面积、单年最大推广面积、列前3名的年限及推广面积占比的变化趋势。近40年来，黄河流域棉区有16个、长江流域棉区有15个和西北内陆棉区有14个棉花大品种，其中鲁棉研15号为黄河流域和长江流域棉区共同的大品种。分析发现我国棉花生产上推广应用的品种数量逐年上升，其中1981―2000年品种数量增幅较小，2001―2020年增幅较大。各年份大品种种植面积占各主产棉区总面积的比例呈现出明显的时代变化特征，其中，1981-1995年期间大品种的面积占比相对稳定，黄河流域、长江流域和西北内陆棉区大品种的面积占比分别稳定在61%、36%和83%左右；1996―2006年为大品种面积占比的剧烈下滑期，三大棉区大品种的面积占比平均下降到20%左右；2007―2020年为缓慢下降期，到2020年占比总体下降到15%左右。棉花大品种在我国植棉史上做出过重要贡献，但为适应种业和市场发展的多样化需求，当前和未来棉花育种的目标功能和区域定位将更加细化。

病毒诱导的基因沉默（Virus induced gene silencing，VIGS）是一种转录后基因沉默现象，是植物体内普遍存在的遗传免疫机制，现已被开发为快速、高效、高通量的反向遗传学技术，在植物基因功能研究中得到广泛应用。近年，利用VIGS技术进行棉花基因功能研究也取得了一定进展。本文对VIGS技术的发展、操作技术的优化进行了综述，尤其总结了VIGS技术在棉花抗病、品质改良、生长发育等基因鉴定和功能研究中的应用进展，并对其应用前景进行了展望。

【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。

【目的】在苗期筛选提高棉花耐高温能力的植物生长调节剂及其适宜浓度，并明确其在棉花花铃期对高温胁迫的缓解效应。【方法】以中棉425为供试品种，设置常温（平均温度为28 ℃，最高温、最低温分别为32 ℃、24 ℃）和高温（平均温度为38 ℃，最高温、最低温分别为42 ℃、34 ℃）2种温度处理；苗期设置清水对照，200、400、600 μmol·L^-1 1-甲基环丙烯（1-methylcyclopropene, 1-MCP），0.01、0.02、0.05 μmol·L^-1冠菌素（coronatine, COR）和0.5、1.0、2.0 μmol·L^-1 2, 4-表油菜素内酯（2, 4-epibrassinolide, EBR）喷施处理；花铃期设置清水对照和400 μmol·L^-1 1-MCP喷施处理。探究常温和高温处理下，不同生长调节剂对棉花干物质质量、叶片光合特性、叶绿素含量、抗氧化酶活性、产量及纤维品质等的影响。【结果】适宜浓度的3种植物生长调节剂均能在一定程度上提高棉花的耐高温能力。苗期高温胁迫下，与清水处理相比，喷施400 μmol·L^-1 1-MCP可显著提高棉花地上部及地下部的干物质质量，提高新展开叶的净光合速率、叶绿素a和叶绿素b的含量、抗氧化酶（超氧化物歧化酶、过氧化物酶、谷胱甘肽过氧化物酶和抗坏血酸过氧化物酶）活性，降低丙二醛含量。主成分分析表明400 μmol·L^-1 1-MCP可有效提高棉花的耐高温能力。此外，花铃期高温胁迫下，与喷施清水相比，喷施400 μmol·L^-1 1-MCP能显著提高棉铃对位叶的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率，提高棉花单株结铃数、铃重、单株籽棉产量及纤维品质。【结论】400 μmol·L^-1 1-MCP能通过提高棉花叶片叶绿素含量、光合能力和抗氧化酶活性，减少丙二醛等有害物质的积累，从而增强棉花耐高温能力，在一定程度上提高棉花产量和纤维品质。

【目的】 探讨外源茉莉酸甲酯（methyl jasmonate, MeJA）对花铃期棉花耐高温能力的影响。【方法】 以自育品系ZS08为试验材料，在人工高温胁迫（昼温38.0 ℃/夜温30.0 ℃，持续3 d）和自然高温胁迫（昼平均气温35.2~37.5 ℃，夜平均气温26.4~27.2 ℃，持续10 d）下，比较200 μmol·L^-1、400 μmol·L^-1和600 μmol·L^-1 MeJA和清水（对照）喷施处理后的花铃期棉花的花粉活力、光合效率相关指标、抗氧化酶活性、丙二醛（malondialdehyde, MDA）含量、产量和纤维品质。【结果】 在人工高温胁迫下棉株花粉活力降低。与对照相比，3种浓度的MeJA处理的花粉活力受高温胁迫影响的程度均减弱；高温胁迫2~3 d，400 μmol·L^-1、600 μmol·L^-1 MeJA处理的主茎倒四叶的净光合速率（net photosynthetic rate, P_n）、蒸腾速率（transpiration rate, T_r）和气孔导度（stomatal conductivity, G_s）较对照均有不同程度提高，增幅分别为1.6%~3.7%、7.2%~15.7%和44.4%~53.4%。高温胁迫下2~3 d，400 μmol·L^-1、600 μmol·L^-1 MeJA处理的主茎倒二叶超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）活性和过氧化物酶（peroxidase, POD）活性比对照分别提高3.1%~7.2%和5.7%~20.0%，同时 MDA含量较对照降低10.9%~17.9%。在自然高温胁迫下，不同浓度的MeJA处理下棉花成铃率、铃重较对照有不同程度的提高，皮棉产量较对照显著提高9.0%~18.3%。【结论】 在花铃期遭遇高温胁迫，施用MeJA可以增加高温胁迫下叶片的P_n、SOD活性和POD活性，降低叶片受伤害程度，提高花粉活力，从而增强棉花的耐高温性能，减轻高温胁迫对成铃率和铃重造成的影响，减少产量损失。

通过网室抗性鉴定和室内观察，研究了不同棉花品种（系）对绿盲蝽的抗性水平及棉花叶片茸毛数量和色素腺密度与绿盲蝽抗性的关系，为抗棉盲蝽棉花品种选育和制定棉盲蝽防治技术策略提供依据。结果表明，不同棉花品种对绿盲蝽的抗性水平存在明显的差异；不同棉花品种（系）叶片茸毛、色素腺点在不同生长期均存在显著差异；棉花叶面、叶背和叶片茸毛总数在苗期与绿盲蝽抗性存在显著负相关，茸毛稀少品种对绿盲蝽的危害具有一定的抗性；叶面叶脉、叶背叶脉及整叶色素腺点数在花铃期与绿盲蝽抗性存在显著正相关。

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】建立棉花毛籽蛋白质和油分含量的近红外检测校正模型。【方法】检测样本的蛋白质含量和油分含量，根据光谱-理化值共生距离算法（sample set partitioning based on joint X-Y distance sampling, SPXY）按照3∶1的比例将426个样本划分为包含320个样本的校正集和106个样本的预测集，结合多元散射校正和一阶导数等光谱预处理方法对模型进行优化，并采用线性偏最小二乘法（partial least square method, PLS）、支持向量机（support vector machine, SVM）和随机森林（random forest, RF）3种方法对比分析建立棉花毛籽蛋白质和油分含量的近红外快速测定模型，以决定系数、均方根误差和剩余预测偏差作为模型的评价指标。【结果】SVM模型和PLS模型在校正集的拟合效果较好，决定系数均大于0.8，但对预测集的拟合决定系数不到0.8，说明模型均存在过拟合现象；而RF模型在校正集和预测集的拟合效果都非常好，决定系数均大于0.9，其中蛋白质含量预测模型的决定系数、预测均方根误差和剩余预测偏差分别为0.945 9、0.935 2和4.539 1，油分含量预测模型的决定系数、预测均方根误差和剩余预测偏差分别为0.909 7、0.770 4和3.489 1。【结论】基于RF方法建立的预测模型能较好地应用于基于近红外光谱的棉花毛籽的蛋白质含量和油分含量检测，并可代替化学测定方法。研究结果不仅为棉花种子品质育种、棉籽加工生产和销售中棉籽营养品质的快速、无损评价奠定了基础，并可为其他作物种子的无损分析提供技术借鉴。

【目的】探究水氮运筹对新疆无膜滴灌棉田棉花生长发育、水氮利用效率及土壤温室气体排放的影响。【方法】设置2个灌水定额（W1：450 m³·hm^-2，W2：540 m³·hm^-2）和3个施氮量（150、225、300 kg·hm^-2纯氮），分析不同水氮条件下土壤和植株全氮含量、棉花株高与茎粗、籽棉产量、水分与氮素利用效率及土壤温室气体排放的差异。【结果】225 kg·hm^-2和300 kg·hm^-2施氮量下，不同生育时期W1的0~80 cm土层平均全氮含量高于W2处理。同一施氮量水平下，W1处理的土壤CO₂、CH₄、N₂O累积排放量，全球增温潜势（global warming potential, GWP），土壤温室气体排放强度（greenhouse gas emission intensity, GHGI）及水分利用效率均高于W2处理。W1灌溉水平下，苗期和蕾期0~80 cm土层平均全氮含量、不同生育时期棉花的株高与茎粗、籽棉产量、水分利用效率均随施氮量的增加而增加，土壤CO₂和CH₄累积排放量、GWP、GHGI和氮肥偏生产力均随施氮量的增加而降低，而植株全氮含量随施氮量的增加呈现先升高后降低的趋势。W2灌溉水平下，植株全氮含量、籽棉产量和水分利用效率均随施氮量的增加呈先升高后降低的趋势，土壤CO₂及CH₄累积排放量、GWP和氮肥偏生产力均施氮量的增加而降低，而棉花茎粗和株高随施氮量的增加而增加。通过拟合分析发现，W1与W2处理的籽棉产量拟合曲线在施氮量为278.07 kg·hm^-2时相交。【结论】在水资源短缺的新疆南疆地区，450 m³·hm^-2灌水定额和300 kg·hm^-2施氮量是无膜滴灌棉花节水、增产、减排的高效水氮施用模式。

【目的】探究陆地棉S-腺苷甲硫氨酸合成酶（S-adenosylmethionine synthetase, SAMS）基因在棉花对棉铃虫抗性响应中的功能。【方法】利用实时荧光定量聚合酶链式反应（real-time quantitative polymerase chain reaction, qRT-PCR）分析GhSAMS基因在棉铃虫取食下的表达模式。利用病毒诱导的基因沉默（virus-induced gene silencing, VIGS）技术抑制GhSAMS基因的表达，通过分析棉铃虫的生长发育（体重和体长的变化量）、取食偏好性以及棉花叶片受害等级等，初步探究GhSAMS基因的抗虫功能。【结果】qRT-PCR结果表明，棉花叶片中的GhSAMS基因在棉铃虫取食后表达量增加。利用VIGS技术获得了pTRV2::GhSAMS沉默棉株。与饲喂野生型棉花叶片的棉铃虫相比，饲喂pTRV2::GhSAMS棉花叶片的棉铃虫生长发育更快；棉铃虫对pTRV2::GhSAMS棉花叶片表现出更强的取食偏好；二氨基联苯胺（3,3’-diaminobenzidine, DAB）染色结果分析表明，与野生型棉花相比，沉默GhSAMS基因的棉花叶片细胞中H₂O₂的累积量增多。【结论】抑制GhSAMS基因表达降低了陆地棉对棉铃虫的抗性，GhSAMS可作为提高棉花对棉铃虫抗性的候选基因。

长链非编码RNA (Long non-coding RNA，lncRNA)是一类长度在200 nt以上的非编码RNA。它不具备蛋白质编码功能，但在生物体中以RNA分子的形式参与众多生物过程。利用实验室前期获得的陆地棉茎尖转录组数据，鉴定了8044条lncRNA，其中3691条分布于At亚组，2852条分布于Dt亚组；通过基因组共定位、碱基互补配对等生物信息学方法对其中2227条lncRNA进行功能注释，其中1875条位于编码基因上下游，可能通过与编码基因的顺式作用元件或3’UTR区结合，在转录或者转录后水平调控基因表达；317条反义lncRNA与正义链的mRNA存在互作，通过碱基互补配对调控基因沉默、转录及mRNA的稳定性；20条lncRNA预测为microRNA的前体；5条lncRNA注释到4个lncRNA家族。功能注释表明，这些lncRNA主要参与转录调节、代谢、激素应答和信号转导等生物过程。本研究为充分利用高通量测序数据研究棉花lncRNA提供了新思路。