高品質(zhì)陸地棉纖維發(fā)育的生理特點研究.pdf

1、試驗于2006-2007年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)科技示范園大田內(nèi)進(jìn)行。選用高品質(zhì)陸地棉魯324(由山東省農(nóng)科院原子能所選育,纖維比強度26.5cN/tex,ICC標(biāo)準(zhǔn))和渝棉1號(由西南農(nóng)大育成,纖維比強度25.7cN/tex,ICC標(biāo)準(zhǔn)),普通陸地棉品種為魯棉研18號(纖維強度在23.2cN/tex,ICC標(biāo)準(zhǔn))為材料。主要對高品質(zhì)陸地棉和普通陸地棉品種葉片生理特性與棉鈴和棉纖維發(fā)育特性進(jìn)行了研究,旨在揭示高品質(zhì)陸地棉纖維品質(zhì)形成機理,為提高

2、棉花品質(zhì)和高強纖維品種選育提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下： 1.高品質(zhì)陸地棉葉片生理特性 高品質(zhì)陸地棉與普通陸地棉主莖葉、果枝葉光合速率均隨葉齡增加逐漸下降。普通陸地棉L18上部主莖葉光合速率顯著高于324和YM-1;下部主莖葉光合速率顯著高于324,與YM-1差異不顯著。高品質(zhì)陸地棉324、YM-1上部果枝葉的光合速率葉齡15天時高于L18,其余葉齡期均低于L18;下部果枝葉的光合速率各時期均低于L18。 3

3、品種下部主莖葉與果枝葉ETR和ψPS II均表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢,上部表現(xiàn)為逐漸下降的趨勢。高品質(zhì)陸地棉ETR明顯高于L18,說明高品質(zhì)陸地棉減少了葉片非輻射能量的耗散,使葉片把所捕獲的光能較充分地用于光合作用。下部主莖葉葉齡15天時ψPS II表現(xiàn)為YM-1>L18>324,葉齡達(dá)30天時3品種差異不大,葉齡30天后高品質(zhì)陸地棉高于L18。上部主莖葉ψPS Ⅱ在葉齡15天時3品種差異不大,15天后高品質(zhì)陸地棉324和YM-1ψPS

4、 Ⅱ高于普通陸地棉L18。果枝葉ψPS Ⅱ總體變化趨勢與主莖葉相似。chla、chlb和chl(a+b)含量普通陸地棉L18均明顯高于高品質(zhì)陸地棉324和YM-1。L18葉片光合速率高,與其有較高光合色素含量相對應(yīng)。 主莖葉與果枝葉中可溶性總糖、蔗糖含量以324最高,YM-1次之,L18最低。高品質(zhì)陸地棉主莖葉和果枝葉蔗糖含量迅速升高與纖維素快速累積階段時期一致,說明在纖維素迅速累積階段,葉片可為纖維素的合成提供充足的初始底物。

5、高品質(zhì)陸地棉主莖葉和果枝葉蔗糖磷酸合成酶(Sucrose Phosphate Synthetase,SPS)活性均高于普通陸地棉,說明其蔗糖合成能力強。 高品質(zhì)陸地棉主莖葉與果枝葉SOD活性隨著葉齡增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢；普通陸地棉L18主莖葉SOD活性表現(xiàn)為先下降,后升高,再下降的趨勢,而果枝葉呈一直下降的趨勢。高品質(zhì)陸地棉POD活性以324為最高,YM-1次之,L18最低。3品種主莖葉中MDA含量隨著葉齡的增大不斷增加。

6、主莖葉MDA含量表現(xiàn)為324>L18>YM-1。上、下部主莖葉MDA含量變化趨勢一致。果枝葉中MDA含量葉齡15天時3品種差異不大,30天后MDA含量表現(xiàn)為L18>324>YM-1,上、下部果枝葉MDA含量變化趨勢表現(xiàn)一致。 2.高品質(zhì)陸地棉單鈴重及其構(gòu)成因子 高品質(zhì)陸地棉單鈴重、單鈴棉籽重、單鈴鈴殼重、單鈴纖維重、單粒棉籽纖維重均高于普通陸地棉,表現(xiàn)為YM-1>324>L18。而最終單根纖維重量表現(xiàn)為L18>YM-1>

7、324。 3.高品質(zhì)陸地棉纖維發(fā)育相關(guān)物質(zhì)和有關(guān)酶活性 在棉鈴發(fā)育過程中,鈴殼可溶性總糖、蔗糖含量均呈先下降后上升再下降的趨勢變化,最高峰值都出現(xiàn)在鈴齡14天,第二個峰值出現(xiàn)時間不同,下部鈴殼出現(xiàn)在鈴齡35天,上部鈴殼出現(xiàn)在42天。3品種比較,上、下部鈴殼中可溶性總糖含量均以324為最高,L18次之,YM-1最低。鈴齡35天左右是纖維次生壁加厚發(fā)育的關(guān)鍵時期,上部鈴殼在此時期可溶性總糖、蔗糖含量較低,可能是其纖維品質(zhì)值低

8、的原因之一。 高品質(zhì)陸地棉324、YM-1纖維中的可溶性總糖含量,在鈴齡14天時大于L18,21天后低于L18,上、下部棉鈴棉纖維表現(xiàn)趨勢一致。棉纖維中蔗糖含量在棉纖維發(fā)育14天時達(dá)到高峰,而后隨纖維素的大量合成,蔗糖含量迅速降低。高品質(zhì)陸地棉在棉纖維發(fā)育14天內(nèi)蔗糖含量高于普通陸地棉,28天后其蔗糖含量又低于普通陸地棉,說明在纖維發(fā)育前期,高品質(zhì)陸地棉蔗糖貯存較多,為以后的次生壁發(fā)育提供了充足的初始底物。 Logist

9、ic 方程模擬表明,高品質(zhì)陸地棉纖維素快速累積期長,累積速率平緩,最終纖維素含量高。高品質(zhì)陸地棉纖維次生壁加厚發(fā)育時期蔗糖合成酶(Sucrose Synthetase,SS)活性高,蔗糖降解能力強,大量蔗糖被降解用于合成纖維素的直接底物尿苷二磷酸葡萄糖(UridineDiphosphate Glucose, UDPG),且酶活性迅速增加時期與纖維素快速累積期相吻合。普通陸地棉品種L18 SS活性較低,限制了棉纖維次生壁加厚過程中纖維素的

10、合成,進(jìn)而影響棉纖維品質(zhì)。鈴齡21天前,棉纖維SPS活性呈下降趨勢,可能受纖維發(fā)育前期較高蔗糖含量的反饋抑制：鈴齡21天后,纖維蔗糖含量已處于較低水平,而此期SPS活性開始上升,合成的蔗糖被用于纖維素的合成。高品質(zhì)陸地棉棉纖維SPS活性,在鈴齡35天前高于普通陸地棉,而后低于L18,這可能是造成品種間棉纖維品質(zhì)差異的重要原因。 324和YM-1纖維保持著較高的IAA含量,有利于促進(jìn)纖維的發(fā)生和伸長,為獲得較高的纖維重量和長度奠定

11、基礎(chǔ)。普通陸地棉L18 ABA含量的第一個峰值比高品質(zhì)陸地棉峰值出現(xiàn)時間有所提前,這可能與L18纖維次生壁加厚發(fā)育較早有關(guān)。324和YM-1的ABA含量相對較高對實現(xiàn)初生壁到次生壁發(fā)育的轉(zhuǎn)變具有促進(jìn)作用。324與YM-1的GA3含量在鈴齡7-14天時均大于L18,而鈴齡21-35天兩品種GA3含量卻與此相反,GA3含量高有利于棉鈴體積的增大。3品種上、下部棉鈴ZR含量均呈單峰曲線變化,峰值出現(xiàn)在鈴齡35天。除鈴齡35天外,高品質(zhì)陸地棉上

12、、下部棉鈴ZR含量均高于普通陸地棉。YM-1和324比較,下部棉鈴棉纖維324>YM-1,而上部則相反。以上結(jié)果說明,纖維中激素含量影響了棉纖維伸長和加厚的生理活性,從而影響了纖維品質(zhì)性狀。 4.高品質(zhì)陸地棉纖維品質(zhì)形成特點 高品質(zhì)陸地棉棉纖維長度、強度、馬克隆值和成熟度的形成特征與普通陸地棉有較大的差異。高品質(zhì)陸地棉324和YM-1棉纖維快速伸長期延長,最大棉纖維長度大于普通陸地棉；3.2mm隔距比強度顯著大于普通陸地

13、棉；最終馬克隆值與成熟度均顯著低于普通陸地棉。上部棉鈴棉纖維最終長度、強度、馬克隆值和成熟度均低于下部棉鈴。 5.高品質(zhì)陸地棉籽仁成分研究 棉籽仁可溶性總糖、蔗糖含量在鈴齡28-42天時迅速降低,到鈴齡49天時,略有回升,隨后又下降。普通陸地棉L18可溶性總糖、蔗糖含量高于高品質(zhì)陸地棉,324與YM-1之間差異不大。不同果枝部位間表現(xiàn)趨勢基本一致。高品質(zhì)陸地棉324與YM-1棉籽仁可溶性總糖與蔗糖含量低,說明其成熟較好。