鈴期溫度影響棉花纖維發(fā)育的生理機(jī)制研究.pdf

1、棉纖維發(fā)育過程決定棉纖維的最終品質(zhì)，研究棉纖維發(fā)育的生理機(jī)制是調(diào)控棉纖維發(fā)育、形成高品質(zhì)棉纖維的重要基礎(chǔ)。溫度是影響棉纖維發(fā)育的重要因素，研究溫度影響棉纖維發(fā)育的生理基礎(chǔ)，可為調(diào)控棉纖維發(fā)育、探索改善纖維品質(zhì)提供理論依據(jù)。
　　 本研究以高強(qiáng)纖維品種（科棉1號，平均比強(qiáng)度為35 cN·tex-1）和中強(qiáng)纖維品種（美棉33B，平均比強(qiáng)度為32 cN·tex-1）為材料，采用大田方法，于2005-2006年在江蘇南京（118°50′

2、E，32°02′N，長江流域下游棉區(qū)）和江蘇徐州(117°11′E，34°15′N，黃河流域黃淮棉區(qū))進(jìn)行播期（4月25日和5月25日）試驗，研究了:(1)溫度對棉鈴發(fā)育及主要纖維品質(zhì)性狀形成的影響;(2)溫度對棉纖維蔗糖代謝的影響及其與纖維素累積特性和主要纖維品質(zhì)形成的關(guān)系;(3)溫度對棉鈴對位葉C、N代謝的影響及其與鈴重和主要纖維品質(zhì)性狀的關(guān)系;(4)溫度對加厚發(fā)育期棉纖維內(nèi)源保護(hù)酶活性、纖維素累積及其品質(zhì)形成的影響;(5)溫度對棉

3、鈴對位葉內(nèi)源保護(hù)酶活性及棉鈴發(fā)育的影響等。
　　 主要研究結(jié)果如下:
　　 1.溫度對棉鈴發(fā)育及主要纖維品質(zhì)性狀形成的影響
　　 鈴期溫度影響鈴重、棉籽、纖維和鈴殼等棉鈴各組分的發(fā)育，而棉纖維長度、比強(qiáng)度、麥克隆值與鈴重、鈴重平均增重速率、纖維重、纖維率、纖維平均增重速率、棉籽重、棉籽率及鈴殼物質(zhì)轉(zhuǎn)移率均成正相關(guān)。鈴期日均溫下降，鈴重、棉纖維、棉籽快速增重的起止時間推遲、快速增重期延長、平均增重速率下降，低溫(≤

4、20.4℃)下棉鈴和棉籽快速增重的起止時間提前，快速增重期縮短;棉籽與棉纖維存在異速生長關(guān)系;隨鈴期日均溫降低棉纖維快速伸長的起止時間推遲、持續(xù)時間縮短;不同鈴期日均溫下纖維比強(qiáng)度形成速度存在差異，高溫(≥25.3℃)下24 d前纖維比強(qiáng)度增速快、45 d后基本停止，低溫(≤20.5℃)下24 d前纖維比強(qiáng)度增速慢、45 d后仍保持較快增速，適宜溫度(23.1℃～23.2℃)下24 d前纖維比強(qiáng)度增速快、45 d后仍然保持一定速度。麥克

5、隆值隨鈴期日均溫下降而降低。
　　 2.鈴期溫度對棉纖維內(nèi)糖代謝的影響及其與纖維品質(zhì)形成的關(guān)系
　　 23.1℃～23.2℃是高強(qiáng)纖維形成的適宜溫度，23.1℃～25.3℃是纖維長度形成的適宜溫度。適宜的鈴期均溫條件下:伸長發(fā)育期（5～17d）纖維中蔗糖酶、β-1，3-葡聚糖酶活性與纖維伸長關(guān)系密切，此時兩酶活性較高，可促進(jìn)蔗糖水解，纖維素累積速度平穩(wěn)，纖維細(xì)胞壁延展性好，有利于纖維期伸長;纖維加厚發(fā)育期（鈴齡17d后）

6、蔗糖合成酶和磷酸蔗糖合成酶活性與纖維比強(qiáng)度和馬克隆值關(guān)系密切，此時酶活性上升速度快、活性高，蔗糖酶和β-1，3-葡聚糖酶活性下降速度快，促進(jìn)蔗糖轉(zhuǎn)化為UDPG，從而促進(jìn)纖維素的累積，提高纖維品質(zhì)。蔗糖合成酶和磷酸蔗糖酶活性高，蔗糖酶和β-1，3-葡聚糖酶活性下降速度快、水平低，蔗糖轉(zhuǎn)化率高、纖維素累積期較長，累積速度平穩(wěn)，棉纖維比強(qiáng)度高、馬克隆值適宜。高品質(zhì)棉科棉1號棉鈴發(fā)育前期蔗糖酶、β-1，3-葡聚糖酶活性以及中后期蔗糖合成酶、磷酸

7、蔗糖合成酶活性均較美棉33B高。
　　 3.加厚發(fā)育期溫度對棉纖維中內(nèi)源保護(hù)酶活性的影響及其與纖維素累積和纖維品質(zhì)的關(guān)系
　　 棉纖維生理活性受纖維加厚發(fā)育期日平均溫度的顯著影響，其生理活性又影響棉纖維蔗糖轉(zhuǎn)化和纖維素累積，最終影響纖維品質(zhì)。正常溫度條件下，棉纖維中可溶性蛋白含量較低，SOD、POD、CAT活性隨鈴齡增加上升速度較慢、峰值維持時間長，且加厚發(fā)育后28 d后仍保持較高水平，MDA含量上升速度慢、含量低，纖維

8、素前期累積速率平穩(wěn)上升、峰值時間長、后期平穩(wěn)下降，其纖維長度和比強(qiáng)度最大，馬克隆值較適宜;日均溫≤19.5℃，SOD、POD和CAT活性上升速度慢、后期下降快、活性低，丙二醛含量顯著增加，纖維素合成速度慢、纖維品質(zhì)降低;日均溫≥24.9℃時棉纖維可溶性蛋白含量低，隨鈴齡增加棉纖維中SOD、POD、CAT活性上升速度快，且后期下降速度快、活性低，MDA含量明顯上升，纖維素最大累積速率雖高，但纖維素快速累積持續(xù)期短、纖維品質(zhì)也下降。棉纖維加

9、厚發(fā)育期高強(qiáng)纖維品種科棉1號棉纖維生理活性較美棉33B高，蔗糖轉(zhuǎn)化率也高、纖維素快速累積持續(xù)期較長，最終纖維品質(zhì)優(yōu)于美棉33B。
　　 4.鈴期溫度對棉鈴對位葉C、N代謝的影響及其與棉鈴發(fā)育和纖維品質(zhì)的關(guān)系
　　 C/N與棉纖維長度、比強(qiáng)度和馬克隆值的形成關(guān)系密切，不同鈴期日均溫下棉鈴對位葉的可溶性糖、氨基酸含量及C/N存在顯著(P＜0.05)差異。鈴期日均溫在23.1℃～26.1℃范圍內(nèi)棉鈴對位葉C、N代謝協(xié)調(diào)，C/N

10、適宜，棉鈴增重快、快速增重期長，鈴重、棉纖維長度和比強(qiáng)度均較高，馬克隆值較適宜。鈴期日均溫低，棉鈴對位葉的可溶性糖含量在棉鈴發(fā)育前期低、中期升高、后期下降，而氨基酸含量一直保持較高水平，C/N降低，棉鈴快速增重的起止時間推遲、增重期延長、增重速度下降，鈴重、纖維長度、比強(qiáng)度和馬克隆值均下降。因此，鈴期日均溫23.1℃～26.1℃是棉花鈴重和優(yōu)質(zhì)棉纖維形成的適宜溫度，其中25.3℃～26.1℃適于形成大鈴，23.1℃～25.3℃適于增加纖

11、維長度，23.1℃～23.2℃適于提高比強(qiáng)度且馬克隆值較適宜。優(yōu)質(zhì)棉纖維形成的棉鈴對位葉C/N平均值存在地區(qū)差異，南京和徐州分別為5.6、9.4。
　　 5.鈴期溫度對棉鈴對住葉內(nèi)源保護(hù)酶活性的影響及其與棉鈴發(fā)育的關(guān)系
　　 棉鈴發(fā)育期日均溫在23.1℃～25.3℃時棉鈴對位葉的可溶性蛋白含量和內(nèi)源保護(hù)酶活性較高，膜脂過氧化程度輕，棉鈴對位葉生理活性高，C、N代謝活躍，C/N協(xié)調(diào)，棉鈴平均增重速度較快，棉鈴快速增重期延長

12、，易形成大鈴;≥27.0℃時可溶性蛋白含量和內(nèi)源保護(hù)酶活性較低、膜脂過氧化程度嚴(yán)重，C代謝活躍，N生理活性較弱、C/N高，棉鈴平均增重速度雖快，但快速增重期短，不利于棉鈴發(fā)育和提高鈴重;≤20.7℃時可溶性蛋白含量下降快，內(nèi)源保護(hù)酶活性下降時間早、速度快，膜脂過氧化程度嚴(yán)重，棉鈴對位葉生理活性低，對位葉可溶性糖轉(zhuǎn)運(yùn)率低，N生理活性高，C/N低，棉鈴快速增重期雖長，但平均增重速率低，最終鈴重下降。低溫下科棉1號的對位葉生理活性比美棉33B