科研产出
多次微量滴水控盐增温成苗新技术在南疆盐碱地棉田的应用效果
《江苏农业科学 》 2024 北大核心
摘要：为重点解决南疆盐碱地植棉出苗保苗难、灌水量大和产量低的问题，在盐碱性沙壤土条件下，以新陆中87号为研究对象，设置播种至苗期9个多次微量滴水控盐增温的不同灌溉次数（1～3次）和灌水量（每次150、300、450 m~3/hm~2）处理（1-10、1-20、1-30、2-10、2-20、2-30、3-10、3-20、3-30）,以常规春季大水灌溉压盐为对照（CK）,分析不同处理对棉花出苗率、根系指标、棉花农艺性状、叶面积指数、干物质量及产量的影响，筛选出最优多次微量滴水处理。结果表明，与CK相比，播种至苗期2次滴水效果最好，其中2-10处理保苗率可达80.3%,籽棉产量和皮棉产量分别达6 119.81、2 766.57 kg/hm~2,灌溉水生产效率达1.07 kg/m~3,其他各项生长指标综合表现最好，2-30处理次之，2-20处理再次；1次滴水效果其次，其中1-30处理在3个滴水量处理中生长指标综合表现最好，籽棉产量在所有处理中最高，达6 169.20 kg/hm~2,1-20处理次之，1-10处理再次；3次滴水效果最差，3-10、3-20、3-30处理的出苗率、保苗率、生长指标及产量均较CK差，其中3-10、3-20处理灌溉水生产效率略高于CK。在盐碱性沙壤土条件下，棉花多次微量滴水1～2次，滴水量300～900 m~3/hm~2,综合效果均较好。其中，滴水2次时，每次灌水量150 m~3/hm~2最好，每次滴水300、450 m~3/hm~2次之；滴水1次时，滴水量450 m~3/hm~2最好，可根据水情选择适合的灌水方式进行大面积推广。
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不同棉花品种种子萌发期耐旱性综合评价
《山东农业科学 》 2023 北大核心
摘要：本试验选用45个黄淮棉区不同时期的代表性棉花品种为材料，采用15%PEG-6000溶液模拟干旱胁迫，测定各品种的种子发芽势、发芽率、发芽指数和单株干重、幼苗长度，计算5个萌发指标的相对值，分析各品种萌发指标的差异，并利用模糊隶属函数、相关分析等方法对45个棉花品种萌发期的耐旱性进行综合评价，为萌发期抗旱种质筛选及抗旱棉花新品种选育提供理论依据。结果表明，干旱胁迫抑制45个棉花品种萌发，品种间存在显著差异；相关分析显示，耐旱评价值与5个鉴定指标均呈正相关关系，与相对发芽势、相对发芽率、相对发芽指数呈极显著正相关；依据耐旱评价值将45个棉花品种分为高抗旱、抗旱、耐旱、不耐旱4个等级，其中高抗旱品种1个、抗旱品种7个、耐旱品种30个、不耐旱品种7个。说明过去或当前主栽棉花品种萌发期高抗旱及抗旱品种较少，为应对当前旱情加剧趋势，今后棉花育种需加强对萌发期抗旱品种的筛选。
关键词： 棉花 种子萌发 干旱胁迫 相对指标 耐旱性评价 模糊隶属函数
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陆地棉钾转运体基因GhHAK5启动子的克隆与功能分析
《作物学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：KUP/HAK/KT钾转运体基因的转录调控是植物响应低钾胁迫的一项重要机制。克隆和分析棉花钾转运体基因的启动子,不仅有助于了解其表达模式及调控机制,对于改良棉花的钾吸收特性也具有重要意义。陆地棉钾转运体基因GhHAK5是一个在根中特异性高表达的基因,其表达受低钾胁迫诱导,目前关于该基因启动子的功能还不清楚。本研究以陆地棉品种百棉1号为材料,通过PCR方法对GhHAK5上游2000bp启动子片段(pGhHAK5)进行克隆,并通过转化拟南芥、GUS组织定位和低钾诱导表达特性分析来研究其功能。结果表明, pGhHAK5除具有TATA-box和CAAT-box等基本顺式作用元件外,还含有多个响应于光、逆境胁迫、植物激素和生物钟等的顺式作用元件。pGhHAK5与雷蒙德氏棉pGrHAK5在重要调控元件的数量和位置分布上具有较高的一致性,均具有5个参与根特异性表达调控的元件(ATAAAAT)和1个参与低钾条件下转录调控的ARF转录因子结合位点(TGTCNN)。GUS组织化学染色结果显示,转基因拟南芥幼苗的叶脉和胚轴维管束组织染色较深,根系染色较浅;成熟期转基因拟南芥植株的根、叶脉和花萼维管束组织染色较深,茎和荚皮染色较浅,表明pGhHAK5驱动的GUS主要在拟南芥成熟的根和地上部维管束组织中表达。进一步低钾诱导表达特性分析表明, PGhHAK5驱动的GUS在拟南芥幼苗幼嫩根中的表达很弱,且其表达不受低钾胁迫诱导而增强,表明PGhHAK5可能是一个主要在成熟根中具有功能的低钾诱导型启动子。转录组分析和荧光定量PCR结果表明, GhHAK5主要在成熟的根中表达,且其表达受发育时期的影响,该结果与pGhHAK5驱动的GUS在拟南芥根中的表达结果一致。本研究结果有助于深入了解GhHAK5表达调控的分子机制,并为棉花钾吸收效率的提高及钾高效棉花品种的培育提供理论依据。
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陆地棉亚鸡脚叶种质耐干旱胁迫分析
《分子植物育种 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：为系统研究亚鸡脚叶种质的耐干旱能力,评价其在棉花遗传改良中的应用价值,本研究用聚乙二醇6000(PEG6000)模拟干旱胁迫,测定了干旱胁迫下亚鸡脚叶和常态叶材料幼苗形态、光合参数、叶绿素含量及叶绿素荧光最大光化学效率(Fv/Fm)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)过氧化氢酶(CAT)及抗坏血酸(APX)等抗氧化酶的活性及可溶性糖、脯氨酸、丙二醛(MDA)含量的差异.结果表明在15%PEG胁迫下,亚鸡脚叶和常态叶材料的差异最明显,亚鸡脚叶材料的蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、净光合速率(Pn)、细胞间隙二氧化碳浓度(Ci)、叶绿素含量及Fv/Fm在胁迫及复水后均优于常态叶材料.亚鸡脚叶材料的SOD、POD、CAT及APX抗氧化酶活性及调节渗透物质(可溶性糖和脯氨酸)在胁迫过程中均高于常态叶材料.这说明无论是光合生理特性,还是干旱胁迫生理响应,亚鸡脚叶材料都优于常态叶材料,表现出更好的耐旱性,这为棉花耐旱新品种选育和遗传改良提供了材料支撑.
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不同施氮水平下棉花叶片最大羧化速率的高光谱估测
《农业工程学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：植物叶片最大羧化速率(Maximum Carboxylation Rate,V_(cmax))是表征植被光合能力的重要参数之一,研究叶片V_(cmax)对氮素的响应对预测植被光合作用和未来植被生产力具有重要意义。该研究以国欣棉9号为试验材料,设置4个施氮水平,测定棉花不同生育时期叶片生理参数和叶片反射光谱,探究V_(cmax)与生理参数及光谱指数的关系,建立叶片V_(cmax)最优反演模型。结果显示,棉花叶片V_(cmax)在苗期至蕾期不受施氮水平的影响,随着生育进程的推进,氮素逐渐成为影响叶片V_(cmax)高低的主要因素之一。此外,叶片V_(cmax)与含氮量的相关程度最高,远高于叶片V_(cmax)与叶绿素、比叶重的关系。对叶片V_(cmax)与光谱指数进行回归分析发现,由蓝光和红边波段组合的光谱指数能较好的预测叶片V_(cmax),其中表现最好的为归一化差值植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI697,445)和比值植被指数(Ratio Vegetation Index,RVI445,694),决定系数(R~2)均大于0.75。最后,以生理参数和光谱指数为基础,采用一般线性回归和多元逐步回归构建棉花叶片V_(cmax)估算模型,结果表明,由RVI445,694、光化学植被指数(Photochemical Vegetation Index,PRI)、修正型归一化差值植被指数(Modified Normalized Difference Vegetation Index,m ND705)所构建的多元逐步回归模型精度最高(R~2=0.809, RMSE=16.93μmol/(m~2·s)),叶片含氮量和叶绿素所构建的多元逐步回归模型次之(R~2=0.801,RMSE=17.01μmol/(m~2·s)),高于其他单变量线性回归模型。研究表明,利用高光谱指数可以有效地估测棉花叶片最大羧化速率,结果可为叶片V_(cmax)准确反演和评估光合能力提供支撑。
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利用WGCNA鉴定棉花抗黄萎病相关基因共表达网络
《作物学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：加权基因共表达网络分析(Weighted Gene Co-expression Network Analysis, WGCNA)作为一种典型的系统生物学方法,可用来鉴定协同表达的基因模块,探索模块与目标性状之间的生物学相关性,并挖掘网络中的核心基因。黄萎病(Verticilliumwilt)可严重降低棉花(Gossypiumspp.)的产量及品质,因此研究抗病基因及抗病机制,对于棉花抗病育种工作具有重要意义。本研究以黄萎病菌侵染不同时间点的海岛棉(Gossypium barbadense)幼苗根尖转录组数据为基础,分析其差异表达基因,并选取在不同样本之间表达水平变异最大的前50%基因(共35,647个)进行WGCNA。结果表明,在黄萎病菌侵染条件下,共有22,850个基因差异表达,其中4685个为所有侵染时间点共有的差异基因。共鉴定到18个基因共表达模块,其中5个为抗黄萎病相关特异性模块(black、mediumpurple3、darkolivegreen、plum3模块分别与侵染2 h、6 h、48 h、72 h时间点正相关; mediumpurple2与侵染2 h时间点负相关)。GO和KEGG富集分析表明,特异性模块可以富集到有生物学意义的富集结果,如刺激响应、钙离子结合、黄酮类化合物合成代谢等抗逆相关通路。通过计算模块内基因的连通性,挖掘出了网络中的核心基因,功能预测表明,这些基因可能在逆境胁迫响应中发挥重要作用。本研究为进一步理解棉花抗黄萎病的分子机制、选育棉花抗病新品种提供了理论指导。
关键词： 棉花 黄萎病 加权基因共表达网络分析 核心基因
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3MDZ-4型自走式棉花打顶喷药联合作业机设计
《农业工程学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对现有棉田打顶机打顶率低,打顶和喷药环节独立作业造成拖拉机动力浪费的问题,集成精准打顶与变量喷药技术,设计了3MDZ-4型自走式棉花打顶喷药联合作业机,可一次完成棉花分禾收拢、扶禾、打顶、喷药作业。对机具关键部件分-扶禾装置、高度检测系统、打顶系统、喷药系统进行设计分析,确定了分禾宽度为470mm、高度检测范围为0～320 mm、圆盘刀轴最小转速716 r/min、平行四连杆机构长度等参数,在设计分析的基础上进行田间试验。田间试验结果表明:当该机工作速度为2.5 km/h时,棉花打顶率为91%,打顶前后棉花高度相关系数为0.81,相关性强;喷药系统可根据作业速度调节喷药量,实际流量与理论流量相对误差在5%以内。同时,触屏显示器能够实时显示作业速度、作业面积等参数,当药液低于设定值时发出声光报警,提高了棉花打顶喷药机械的智能化水平。该研究可为棉花打顶喷药机械的设计提供理论参考。
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论棉花轻简化栽培
《棉花学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：论述了棉花轻简化栽培的主要技术内容,对其发展作了展望。棉花轻简化栽培是指简化管理工序、减少作业次数,良种良法配套、农机农艺融合,实现棉花生产轻便简捷、节本增效、可持续发展的栽培管理措施和方法,是我国棉花科技工作者立足中国国情,通过对传统植棉技术创新改造而创建的新型栽培技术体系,是我国棉花生产由传统劳动密集型向轻简节本快乐型转变的重要支撑技术。棉花轻简化栽培技术体系主要包括单粒精播壮苗技术、简化整枝或免整枝技术、一次性施肥技术或水肥协同管理技术以及优化成铃集中收获等关键技术。展望未来,应在深入研究轻简化植棉生理生态学机理的基础上,进一步优化种植模式,创新完善关键栽培技术,研制新型物质装备,促进农艺技术和物质装备高度融合,为轻简化植棉提供更加有力的理论和技术支撑,推动棉花生产健康可持续发展。
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我国棉花形态标记性状应用研究进展
《江苏农业科学 》 2019 北大核心
摘要：本文综述棉花主要形态标记性状的相关应用研究进展,旨在为形态标记性状在棉花遗传育种和分子育种中的应用提供参考.通过对我国目前具备形态标记性状的审定棉花品种进行分类和统计发现,芽黄标记主要被用于与不育基因连锁实现不育系在苗期的早期鉴定选择,有助于提高棉花杂交制种产量和效益,育成品种1个.鸡脚叶标记棉具有良好的冠层结构及光合生理特性,因此具有一定的早熟性、耐旱性和较好的抗病虫性,在三系杂交棉生产上也有较好的应用前景,育成品种3个.红花标记作为非常直观的形态性状标记,可用于简便高效地鉴别真假杂种,其中山东棉花研究中心培育审定了4个红花标记新品种.腺体标记除了是直观的形态性状标记以外,还具有低酚少腺体的特点,山东棉花研究中心培育审定2个低酚标记的抗虫杂交棉新品种,邯郸市农业科学院与河北农业大学审定了3个抗虫低酚棉品种.其他形态标记如窄卷苞叶性状、红叶性状等在杂种优势利用方面也有较好的生产应用潜力.以上各类形态性状标记在棉花生产上均具有广泛的应用前景,需进一步提高标记利用率,加强其应用基础研究.
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陆地棉NAC转录因子基因GhSNAC1的克隆及其抗旱耐盐分析
《农业生物技术学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：NAC (NAM/ATAF/CUC)家族是植物中特有的一类转录因子,其功能涉及植物生长发育调控、激素信号转导、逆境胁迫响应等重要生理过程。本研究利用反转录PCR (reverse transcription PCR, RT-PCR)技术从陆地棉(Gossypium hirsutum)中克隆了1个逆境胁迫响应(stress-responsive) NAC类转录因子基因,命名为GhSNAC1 (GenBank No. KU759894)。该基因长度为1 104 bp,预测编码蛋白含有299个氨基酸,分子量为33.9 kD,等电点为6.18。蛋白序列分析表明,GhSNAC1具有典型的NAC转录因子特征,N端含有保守的NAC结构域。进化分析表明,GhSNAC1与拟南芥(Arabidopsis thaliana) ATAF1 (Arabidopsis transcription activation factor 1)高度相似。qRT-PCR结果显示,GhSNAC1受到干旱、高盐、低温和黄萎病菌(Verticillium dahliae)胁迫诱导,提示该基因可能参与生物和非生物胁迫响应。在烟草(Nicotiana tabacum)中过表达GhSNAC1,分析干旱或盐胁迫条件下转基因和野生型烟草株系种子的萌发率和幼苗生长差异,实验结果显示,在100 mmol/L NaCl或200 mmol/L甘露醇胁迫下,野生型烟草的种子萌发受到明显抑制,萌发率低于50%,而转基因株系显著优于野生型,其种子萌发率均在80%以上;野生型烟草幼苗弱小,而转基因株系长势强,其单株鲜重和根长分别是野生型的2倍和1.5倍以上。上述结果表明,过表达GhSNAC1可显著提高转基因烟草的抗旱耐盐能力。本研究为深入探究GhSNAC1抗旱耐盐的分子机制提供了基础资料。
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