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作者：周静远山东师范大学

学位级别：硕士

棉花(Gossypium hirsutum L)是劳动密集型的大田经济作物,种植管理繁琐。大播量播种,出苗后人工间苗和定苗是黄河流域棉区普遍采用的栽培管理方式,但费工费时。随着我国城市化进程加快,农村劳动力数量减少、质量降低,给传统精耕细作的... 详细信息

棉花(Gossypium hirsutum L)是劳动密集型的大田经济作物,种植管理繁琐。大播量播种,出苗后人工间苗和定苗是黄河流域棉区普遍采用的栽培管理方式,但费工费时。随着我国城市化进程加快,农村劳动力数量减少、质量降低,给传统精耕细作的棉花生产方式带来了严峻挑战。本实验室前期研究表明,单穴播种量(粒数)通过改变顶土压力和棉苗乙烯含量,诱导弯钩形成相关基因表达,影响种子出苗成苗。其中,单粒穴播的棉花种子在顶土出苗时,受到的机械压力大,诱导乙烯合成基因Gh ACO1表达,产生足量乙烯,上调顶端弯钩发育关键基因Gh HLS1表达,引起生长素不对称分布,促进弯钩建成,有利于成苗壮苗。但是参与生长素不对称分布和作用于HLS1下游的调控因子尚不清楚;机械单粒穴播会导致缺苗降密或一穴多株,这种情况是否会引起减产也不明确。为此我们开展了三个方面的研究:一是关于单穴播种量(粒数)通过调控生长素代谢相关基因调控生长素在弯钩内外侧不对称分布的研究。克隆了2个在弯钩内外侧差异表达的生长素代谢相关基因Gh GH3.17和Gh YUCCA8,探究它们调控弯钩内外侧生长素不对称分布的机理。二是单穴播种量(粒数)对棉花生长发育与产量形成的探究。于2020～2021年在大田设置单粒穴播不间苗定苗、多粒穴播出苗后留1株2个处理,比较了不同处理条件下棉花关键生育时期的株高、叶面积、蕾花铃数、干物重、光合参数及光合产物分配,以揭示单穴播种量对棉花生长发育与产量形成的调控机理。三是研究了单穴留苗数对叶枝生长和棉花产量形成的影响。设置1穴1株和1穴2株(密度相同)2个处理,比较研究了2个处理的叶枝生长发育和产量表现,并对不同处理棉花的叶枝顶进行了转录组分析,揭示其作用机制。主要结果和结论如下:1.下胚轴顶端弯钩内外侧生长素代谢相关基因差异表达和生长素差异分布是弯钩形成的主要原因。利用VIGS技术分别沉默Gh YUCCA8和Gh GH3.17基因后,下胚轴顶端弯钩内外侧生长素梯度降低,不同程度地抑制了弯钩形成。与VIGS-GFP对照相比,VIGS-YUCCA8和VIGS-GH3.17沉默幼苗的顶端弯钩曲率分别增加53.1%和50.5%;顶端弯钩内侧细胞大小分别增加了72.8%和68.7%。利用液相色谱检测弯钩内外侧IAA及IAA-Glu的含量发现,与VIGS-GFP对照相比,VIGS-YUCCA8沉默苗顶端钩短弯钩内侧的IAA含量降低了29.9%,而弯钩外侧的IAA含量仅降低了7.9%;VIGS-GH3.17沉默幼苗顶端钩短弯钩外侧的IAA-Glu含量降低了31.0%,而弯钩内侧的IAA-Glu含量仅降低了6.7%,导致幼苗顶端弯钩内外侧之间活性IAA的不对称梯度降低。Gh HLS1通过Gh YUCCA8和Gh GH3.17基因调控顶端钩短弯钩的形成。与VIGS-GFP对照相比,在VIGS-HLS1沉默的幼苗中,Gh YCCA8在顶端弯钩内侧和外侧的表达均降低,而Gh GH3.17表达均上升;相反,在VIGS-YUCCA8和VIGS-GH3.17沉默幼苗中,顶端弯钩内外侧Gh HLS1的表达没有改变。因此Gh HLS1基因通过促进Gh YUCCA8基因表达、抑制Gh GH3.17基因表达,顶端弯钩形成生长素梯度,促进弯钩形成。2.单粒穴播的实收密度低于多粒穴播,但两者最终籽棉产量没有显著差异。单粒穴播显著降低了棉花发病死苗率和带壳出苗率,其出苗率和壮苗率分别为79.4%和69.3%,多粒穴播的出苗率和壮苗率分别78.7%和54.2%,显示两者出苗率相当,但壮苗率以单粒精播占优。多粒穴播1穴1株定苗后实收密度为114000株/hm,单粒穴播因有缺苗穴,实收密度较多粒穴播降低了24.2%。在生育前期单粒穴播群体光合速率比多粒穴播低32.8%和16.7%,但在生育中后期(铃期至始絮)却显著高于多粒穴播,其中在始絮期较多粒穴播提高了42.8%,向光合产物向叶枝和叶枝铃的分配分别提高了1.4和2倍。单粒穴播与多粒穴播的籽棉产量相当,这与单粒穴播中后期光合生产能力强,棉花的叶枝生长发育旺盛,叶枝结铃多,弥补了缺苗降密带来的产量损失。3.1穴2株显著抑制了棉花叶枝的生长发育,相关基因的差异表达是叶枝生长发育受抑的重要原因。相同密度下1穴2株较1穴1株显著抑制棉花叶枝生长发育,1穴2株的棉花叶枝数目及叶枝干重与总干物质重的比值分别减少了57.3%和72.1%。不同留苗方式并没有显著影响棉花籽棉产量,但改变了产量构成。与1穴1株相比,1穴2株棉花叶枝贡献的产量减少了54.5%,叶枝产量占产量的比值减少了55.3%。1穴2株棉花的总铃数降低,但铃重增加。对不同留苗方式下的棉花叶枝顶进行转录组测序,获得了2155个差异表达基因,其中1274个上调表达,881个下调表达。KEGG分析通路表

关键词：棉花播种量留苗数顶端弯钩生长素

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新型高粱SBX的再生与能值特性研究

新型高粱SBX的再生与能值特性研究

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作者：游敏四川农业大学

学位级别：硕士

本文以新型高粱SBX为供试材料,采用二因素二次通用旋转组合和三因素随机区组设计,分别研究了前季栽培措施(不同种植密度和施肥)对SBX的生物产量、热值和再生季栽培措施(不同留桩高度、氮肥用量和留苗数)对SBX的性状特征、生物产量、品... 详细信息

本文以新型高粱SBX为供试材料,采用二因素二次通用旋转组合和三因素随机区组设计,分别研究了前季栽培措施(不同种植密度和施肥)对SBX的生物产量、热值和再生季栽培措施(不同留桩高度、氮肥用量和留苗数)对SBX的性状特征、生物产量、品质和热值的影响。其结果主要如下:1.前季栽培技术密度和氮肥对再生季生物产量的影响都达到了极显著水平,其中密度对产量的影响最大。总体趋势是:产量随着密度的增加而增加,但达到一个峰值后出现随着密度增加,产量下降的趋势;氮肥方面,产量随施氮量的增加而增加。通过方案寻优,获得生物产量在18012.97kg/hm以上产量的最佳实施方案为:种植密度33.885～38.958万株/hm,施氮量:283.95kg/hm～324.375kg/hm。 2.前季栽培技术密度和氮肥对热值的影响都达到了极显著水平,其中密度对热值的影响比氮肥大。试验结果表明:热值随着密度和施氮量的增加而增加。通过方案寻优,得到在SBX栽培措施中种植密度、氮肥处理条件下获得20863.8526j/g以上热值的最佳实施方案为:种植密度36.525～40.185万株/hm,施氮量:270.9kg/hm～309.9kg/hm。试验还表明总能量随着密度和氮肥的增加而增加。当密度和氮肥都为1.414水平时,总能量最大,为92616920.26 kj/hm,当密度和氮肥水平都为-1.414水平时,总能量最小,仅为41722852.38 kj/hm。因此,想要得到较大的能量总产出,就应该尽量密植SBX,同时多施氮肥。 ***的再生能力很强,出苗率达到100%,留桩高度对出苗时间的影响达极显著,低留桩出苗时间为5天,高留桩出苗时间为7天。留桩高度和氮肥对再生苗数的影响都达极显著,氮肥的影响最大。低留桩的再生苗数要多于高留桩,氮肥三水平间差异也达极显著,再生苗数随着氮肥施用量的增加而增加。并且低留桩高氮处理下,再生苗长势粗壮、整齐。三因素对株高的影响都达到极显著,影响最大的为氮肥,最小的为留苗数。对叶片数的影响,三因素也达极显著,留桩高度的影响最大,影响最小的为氮肥。三因素各水平间对株高和叶片数的影响差异也达极显著,试验结果为低留桩＞高留桩,高氮＞中氮＞低氮,留1苗＞留2苗＞留全苗。留桩高度对穗数的影响最大,达极显著水平,并且各水平间差异也达极显著,低留桩处理的小区穗数明显小于高留桩出来的小区。氮肥和留苗数对穗数影响达极显著。氮肥的影响顺序为:高氮＞中氮＞低氮;留苗数影响顺序为:留全苗＞留2苗＞留1苗。对植株鲜重和于重的影响中,三因素都达极显著水平,影响顺序为氮肥＞留苗数＞留桩高度。对主效的多重比较可以看出:低留桩＞高留桩,高氮＞中氮＞低氮,留1苗＞留2苗＞留全苗。 4.本试验三个因素对生物产量的影响都达到了极显著水平,其中影响最大的是氮肥,留桩高度次之,留苗数影响最小。三因素各水平间差异也达极显著水平:低留桩＞高留桩,高氮＞中氮＞低氮,留全苗＞留2苗＞留1苗。除环境因素外,栽培措施方面应选择低留桩、高氮和全留苗的处理组合。本试验的最优组合为ABC,生物产量为17000 kg/hm。 5.留桩高度对茎叶主要品质的影响不显著;氮肥对茎叶中的粗蛋白含量的影响分别达极显著和显著水平,对茎叶中粗脂肪含量影响显著,对总糖的含量影响不显著;留苗数对茎叶中的粗蛋白和粗脂肪含量达显著水平,对总糖的含量影响不显著。粗蛋白和粗脂肪含量随着氮肥施用量的增加而增加,随着留苗数的增加而降低。 6.留桩高度对茎的热值有极显著影响,而氮肥和留苗数对其影响不显著。低留桩的茎热值要高于高留桩。而三个因素中,只有氮肥对叶的热值的影响达显著水平,热值随着施氮量的增加而增加,到达一极限后,随施氮量的增加而降低。茎热值的均值为19282j/g。叶的热值的均值为20464j/g。叶的热值明显大于茎的热值。

关键词： SBX 留桩高度氮肥留苗数农艺性状产量品质热值

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