天然彩色棉品種生長生理特征及其調(diào)節(jié)研究.pdf

1、本文以天然綠色棉品種皖棉39號、棕色棉品種湘彩棉2號為材料，并以普通白色陸地棉品種蘇棉9號作為對照，探討了2個不同色彩棉品種的棉株生長發(fā)育特點(diǎn)、碳氮代謝的生理特征；并從棉鈴、纖維品質(zhì)性狀與色素形成入手，研究了天然彩色棉的棉鈴、纖維品質(zhì)性狀、纖維色素的形成特征及其密度、氮肥、生長物質(zhì)和源庫等調(diào)節(jié)。主要研究結(jié)果如下： 1、生長發(fā)育特征與普通白色棉不同。2個不同色彩棉品種在營養(yǎng)生長方面表現(xiàn)為株高均高于普通白棉。在生殖發(fā)育方面則表現(xiàn)為，

2、總果節(jié)量雖較大，但脫落率較高，棕色棉比普通白棉高21.7％，綠色棉比普通白棉高17.1％；成鈴強(qiáng)度低，如在優(yōu)質(zhì)桃形成期(7/20—8/30)，棕色棉品種、綠色棉品種成鈴強(qiáng)度分別為0.37個·株-1·d-1和0.49個·株-1·d-1，均低于普通白棉的0.94個·株-1·d-1；生殖器官干重、生殖器官與營養(yǎng)器官干重比例較低。在棉鈴發(fā)育上，天然彩色棉棉鈴鈴長、最大直徑、鈴體積、鈴殼重均表現(xiàn)為低于普通白棉，且鈴重增長持續(xù)期也短于蘇棉9號。

3、 2、碳代謝能力弱，中后期氮代謝旺盛。在氮代謝方面，2個不同色彩棉品種的葉片硝酸還原酶(NR)活性、丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶(GPT)活性、游離氨基酸、全氮含量、可溶性蛋白含量表現(xiàn)為在生育前期(7/20)低于蘇棉9號，而中后期(8/15)高于蘇棉9號。如：吐絮期(8/30)，綠色棉和棕色棉功能葉中全氮含量分別比普通白色陸地棉高7.2、10.3個百分點(diǎn)。在碳代謝方面，天然彩色棉整個生育期功能葉中葉綠素含量、可溶性糖含量、蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性、凈光合速率

4、均低于對照白棉品種蘇棉9號。如：吐絮期(8/30)，綠色棉和棕色棉功能葉中可溶性糖含量分別比普通白棉低9.9、26.4個百分點(diǎn)。此外，2個不同色彩的天然彩色棉品種在整個生育期功能葉碳氮比均低于普通白棉品種，如盛花期(7/20)，綠色棉和棕色棉分別比對照蘇棉9號降低了48.2％、19.9％。 3、棉纖維品質(zhì)性狀形成速度慢、纖維細(xì)胞相關(guān)生理活性低。棕色棉纖維長度、比強(qiáng)度、馬克隆值、成熟度系數(shù)分別只有蘇棉9號的95.5％、88.4％、

5、89.2％、95.9％：綠色棉僅為蘇棉9號的92.4％、77.4％、87.5％、92.5％。由纖維品質(zhì)性狀形成動態(tài)進(jìn)一步表明，湘彩棉2號和皖棉39號花后10-30 d纖維長度增長速率分別為0.89 mm/d、0.85 mm/d，低于對照蘇棉9號的0.98mm/d；馬克隆值、成熟度系數(shù)一直低于白棉，且差異主要在花后30 d內(nèi)。由Richard方程模擬參數(shù)揭示：天然綠棉色、棕色棉纖維長度、馬克隆值、成熟度系數(shù)形成的初值參數(shù)(b)、累積速率參

6、數(shù)(K)均明顯低于普通白棉，而且差異主要發(fā)生于纖維發(fā)育的前中期。纖維細(xì)胞發(fā)育過程中相關(guān)生理活性表明，與普通白色棉蘇棉9號相比，2個不同色彩的天然彩色棉品種棉鈴對位葉葉綠素含量(SPAD值)低，且花后30qO天葉綠素下降速率快；棉鈴對位葉中蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性、鈴殼和纖維中ATP酶活性、纖維中SS活性、UDPG焦磷酸化酶活性均較低，如花后20天，綠色棉葉片蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性、纖維中ATP酶分別僅為普通白棉的89.2％、42.2％。 4、與棕

7、色棉湘彩棉2號相比，綠色棉皖棉39號營養(yǎng)生長和生殖發(fā)育更不平衡，碳氮生理代謝協(xié)調(diào)程度更低。在氮代謝方面，綠色棉皖棉39號開花后功能葉中GPT活性、全氮含量、可溶性蛋白含量一直低于棕色棉。如：盛花期(7/20)，綠色棉全氮含量比棕色棉低4.1個百分點(diǎn)。在碳代謝方面，綠色棉開花后功能葉中葉綠素含量、可溶性糖含量、葉片凈光合速率均低于棕色棉。如：盛花期(7/20)綠色棉可溶性糖含量比棕色棉低14.1％。由碳氮比進(jìn)一步表明，綠色棉皖棉39號在初

8、花期(7/5)、盛花期(7/20)、始絮期(8/30)功能葉中C/N低于棕色棉湘彩棉2號，綠色棉分別為8.03、13.45、15.30；棕色棉分別為12.42、15.02、18.21。 5、綠色棉色素含量低于棕色棉，并與內(nèi)源激素ABA、GA3誘導(dǎo)、色素合成相關(guān)物質(zhì)及酶活性密切相關(guān)。測定表明，吐絮時，棕色棉湘彩棉2號每0.1g纖維中提取液吸光度為0.418，綠色棉皖棉39號僅為0.385。在整株纖維的色素分布上，也是綠色素的色素形

9、成慢，含量低，如棕色棉中部內(nèi)、外圍纖維中色素含量分別比綠色棉高4.60、4.56個百分點(diǎn)。且綠色棉色素不穩(wěn)定，容易分解，如綠色棉色素提取液在陽光暴曬5h后，色素吸光度下降了0.221，而棕色棉僅下降0.113。天然棕色棉花后40天纖維中ABA、GA3含量明顯高于綠色棉，如棕色棉纖維中ABA含量比綠色棉高46.77 ng·g-1·fw-1，GA3含量比綠色棉高137.2 ng·g-1·fw-1，與色素含量表現(xiàn)一致。相關(guān)分析表明，花后40天

10、纖維中ABA、GA3含量分別與成熟期纖維中色素含量呈顯著和極顯著線性正相關(guān)(r=0.6668*、r=0.7993**)，對纖維中單寧、PAL活性測定表明，天然綠色棉一直低于棕色棉，如花后10天，皖棉39號纖維中PAt，活性比湘彩棉2號低30.8單位·g-1·fw-1·h-1。這與纖維中色素含量表現(xiàn)一致。 6、密度37500株/hm2、施氮量為225 kg/hm2條件，有利于天然棕色棉合理群體的形成，提高產(chǎn)量和纖維品質(zhì)。如該密肥條

11、件，能有效地調(diào)節(jié)棕色棉株高和LAI增長，最終株高控制在100cm左右，最大LAI(盛鈴期8/15)分別為4.17；在生殖生長方面有利于天然彩色棉棉株個體生殖器官干重的積累，促進(jìn)鈴數(shù)的形成，提高成鈴強(qiáng)度、成鈴率、鈴重及衣分并可降低脫落率，如湘彩棉2號在此密肥水平下，脫落率為48.2％，分別比密度37500株/hm2、施氮量0 kg/hm2，密度37500株/hm2、施氮量375 kg/hm2水平低29.8％、23.0％；產(chǎn)量分別增加了24

12、.6％、1.8％。此外，該密肥水平最有利于棕色棉湘彩棉2號纖維品質(zhì)的形成及整株纖維品質(zhì)的提高。如該密肥水平棉株中部纖維長度、比強(qiáng)度、馬克隆值、成熟度系數(shù)分別比密度37500株/hm2、施氮量為0 kg/hm2條件下提高了3.8％、15.8％、16.9％、15.7％：比強(qiáng)度、馬克隆值、成熟度系數(shù)比密度37500株/hd、施氮量為375 kg/hffl2條件下提高了6.4％、5.4％、1.3％。 7、生長物質(zhì)DPC、DTA-6、GA

13、,能有效協(xié)調(diào)碳氮代謝，促進(jìn)棉鈴發(fā)育，提高彩色棉生理活性，改善纖維品質(zhì)。GA3處理、DTA-6處理均顯著的提高了天然綠色棉皖棉39號和棕色棉湘彩棉2號的棉鈴體積、單鈴重。如GA3使得綠色棉體積增加4.9 cm3、棕色棉體積增加3.5 cm3；GA3使得綠色棉單鈴重增加0.78 g、DTA-6使得棕色棉單鈴重增加0.58 g。DPC、DTA-6、GA3處理均明顯提高了綠色棉和棕色棉纖維長度、比強(qiáng)度、馬克隆值、成熟度系數(shù)并且可以縮小整株纖維品

14、質(zhì)性狀的差異。如皖棉39號在施用GA。后纖維長度、比強(qiáng)度、馬克隆值、成熟度系數(shù)分別比對照增加了2.2、26.7、5.0、8.1個百分點(diǎn)；棕色棉分別比對照增加了6.0、5.5、13.9、9.4個百分點(diǎn)。研究結(jié)果進(jìn)一步表明，3種生長物質(zhì)處理后棉鈴對位葉葉綠素含量、蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性、纖維腺苷三磷酸(ATP)酶活性、SS酶活性、UDPG焦磷酸化酶活性及相關(guān)激素含量明顯提高。如：花后20天，綠色棉D(zhuǎn)PC、DTA-6、GA3處理后纖維中ATP酶活性，

15、分別比對照提高了3.10 umol·gfw-1·h-1、3.96 umol·gfw-1·h-1、6.34 umol·gfw-1·h-1。 8、適當(dāng)去蕾有利于天然彩色棉棉鈴發(fā)育、纖維品質(zhì)性狀改善及生理活性提高。如：綠色皖棉39號棉去除整株1/2、1/4蕾量處理單鈴重分別比對照增加了1.346g、1.051g；棕色棉湘彩棉2號比對照增加了0.622g、0.313g。去蕾使得纖維品質(zhì)性狀改善，纖維長度、比強(qiáng)度、馬克隆值、成熟度系數(shù)都明

16、顯增加，且以綠色棉增加幅度較大。如吐絮時，綠色棉去除整株1/2蕾量處理纖維長度、比強(qiáng)度、馬克隆值、成熟度系數(shù)分別比對照增加了14.9、11.0、18.7、16.2個百分點(diǎn)；棕色棉則分別比對照增加了8.6、6.5、11.4、11.8個百分點(diǎn)。且去蕾后，棉鈴對位葉葉綠素含量、蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性、纖維腺苷三磷酸(ATP)酶活性、SS酶活性、UDPG焦磷酸化酶活性及相關(guān)激素含量明顯提高。如：花后10天，皖棉39號去除整株1/2和1/4蕾量后棉鈴對位

17、葉中蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性分別比對照提高了36.6％、15.1％，湘彩棉2號分別比對照提高了76.1％、56.7％。 9、DPC、GA3和DTA-6、去蕾及輕度遮光均可提高天然彩色棉纖維中色素、單寧含量及PAL活性。如與各自對照相比，綠色棉、棕色棉噴施GA3處理后成熟時纖維中色素含量分別提高了23.9和6.5個百分點(diǎn)；去除整株蕾數(shù)的1/2處理分別提高了54.3％和9.8％；輕度遮光處理分別提高了9.5和4.3個百分點(diǎn)。 10、施

18、用FeCl3可以有效增強(qiáng)2個不同顏色天然彩色棉品種纖維中色素的光穩(wěn)定性。盛花期噴施FeCl3，可促進(jìn)天然彩色棉色素含量的增加。如吐絮時，綠色棉皖棉39號、棕色棉湘彩棉2號處理分別比各自對照提高了4.4％、3.6N：此外FeCl3處理后，天然彩色棉纖維中色素穩(wěn)定性有了較大幅度的提高，下降速度減慢。如在太陽光照射5h后，綠色棉皖棉39號、棕色棉湘彩棉2號纖維中色素吸光度分別下降0.061和0.062，2品種各自對照分別下降0.221和0.1