麦棉两熟种植模式影响棉籽产量品质形成的生理机制研究

摘要

麦棉两熟种植模式作为我国长江流域和黄河流域的主要种植制度，有效提高了土地的复种指数和经济效益，缓解了粮棉争地矛盾。棉籽作为棉花生产的主要副产品，在各领域具有重要的用途，而且对棉籽的需求日益增长。通过研究麦棉两熟种植模式下棉籽产量品质形成的生理基础，为我国麦棉两熟棉区在稳定棉花生产的同时提高棉籽产量品质提供理论依据。试验于2012和2013年在江苏省大丰市稻麦原种场(33°20′N，120°46′E)进行，以泗杂3号（中晚熟品种）和中棉所50（早熟品种）棉花品种为材料，以单作棉为对照(MC)，设置不同种植模式:麦套移栽棉(IC)、麦后移栽棉(TC)和麦后直播棉(DC)，研究麦棉两熟不同种植模式对棉籽生长发育、棉籽产量品质差异、棉仁蔗糖代谢、脂肪及蛋白质代谢的影响。主要研究结果如下:
　　1.麦棉两熟种植模式下棉籽产量降低
　　麦棉种植模式显著影响了棉籽生长发育，两熟棉生育期较单作棉延后，且麦后直播棉棉铃生育期显著延长14-20 d;两熟棉棉籽体积较单作棉下降，麦后直播棉显著降低17.9％-19.0％;麦棉种植模式显著影响棉籽生物量动态累积及分配，套作棉和麦后移栽棉籽指和棉籽种仁率均较单作棉提高，而麦后直播显著降低。棉籽产量和品质指标也显著受麦棉种植模式影响，两熟棉棉籽产量和棉仁产量均较单作棉降低，其中铃数的减少为主要限制因子;两熟棉棉仁脂肪含量也较单作棉降低，套作棉和麦后移栽棉蛋白质和氨基酸含量均高于单作棉，麦后直播棉则降低。品种间比较表明，中晚熟品种泗杂3号具有较好的棉籽产量优势，而早熟品种中棉所50具有较好的棉籽品质优势。
　　2.麦棉两熟种植模式下棉仁可溶性糖和蔗糖含量均降低
　　麦棉两熟种植模式显著影响棉仁蔗糖代谢物质累积及关键酶活性的影响。两熟棉棉仁可溶性糖和蔗糖含量均较单作棉降低，表现为单作棉＞套作棉＞麦后移栽棉＞麦后直播棉;麦后直播棉相比单作棉提高淀粉含量，而套作棉和麦后移栽棉则降低。蔗糖代谢关键酶活性同样显著受麦棉两熟种植模式影响，两熟棉棉仁磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性较单作棉降低，酸性、碱性转化酶(Inv)较单作棉提高，从而不利于可溶性糖和蔗糖的累积;套作棉和麦后移栽棉棉仁蔗糖合成酶(SuSy)均较单作棉有所降低，而麦后直播棉显著提高，从而有利于淀粉的累积。相关性分析表明，棉仁蔗糖合成酶与淀粉含量呈极显著的正相关;磷酸蔗糖合成酶活性与可溶性糖和蔗糖含量呈极显著正相关，而酸性、碱性转化酶呈极显著或显著负相关。因此，麦棉两熟不利于棉仁蔗糖代谢可溶性糖和蔗糖含量的累积，而麦后直播棉有利于提高棉仁淀粉含量。
　　3.两熟棉棉仁脂肪含量降低而套作棉和麦后移栽棉棉仁蛋白质含量提高
　　麦棉两熟种植模式显著影响棉仁脂肪及蛋白质累积，其对脂肪及蛋白质快速累积期各特征值尤其是累积量的影响，是导致最终棉籽品质差异的重要原因。两熟棉棉仁脂肪含量较单作棉低，呈麦套移栽棉、麦后移栽棉、麦后直播棉逐渐下降的趋势;麦套棉和麦后移栽棉棉仁蛋白质含量皆高于单作棉，麦后直播棉低于单作棉。两熟棉棉仁磷脂酸磷酸酯酶(PPase)和6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G6PDH)活性低于单作棉，丙酮酸羧化酶(PEPC)活性高于单作棉，限制了棉仁脂肪含量的提高;麦套移栽棉、麦后移栽棉较单作棉具有较高的谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)活性，有利于棉仁蛋白质含量的提高。品种间比较发现，早熟品种中棉所50棉仁相比中晚熟品种泗杂3号具有较高的脂肪和蛋白质含量。总之，在我国麦棉两熟棉区选择应用中熟棉花品种、麦套移栽方式可以在稳定棉花产量品质的基础上提高棉籽品质。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1 麦棉两熟种植模式

1．1 麦棉两熟种植模式原理及现状

1．2 麦棉两熟种植模式对棉花生长发育的影响

2 棉籽生长发育及利用价值相关研究

2．1 棉籽生长发育

2．2 棉籽利用价值及品质指标相关研究

3 影响棉籽产量与品质的主要因素

3．1 遗传因素的影响

3．2 环境条件的影响

3．3 栽培条件的影响

4 影响棉籽产量与品质的关键酶

4．1 糖代谢关键酶

4．2 脂肪及蛋白质代谢关键酶

5 研究目的与意义和技术路线

5．1 研究目的与意义

5．2 技术路线

参考文献

第二章 麦棉两熟种植模式对棉籽产量品质形成的影响

1 材料与方法

1．1 试验设计

1．2 测定内容与方法

1．3 数据统计与分析方法

2 结果与分析

2．1 麦棉两熟种植模式对棉籽生长发育的影响

2．2 麦棉两熟种植模式对棉籽生物量累积的影响

2．3 麦棉两熟种植模式对棉籽产量品质的影响

3 结论

参考文献

第三章 麦棉两熟种植模式对棉仁蔗糖代谢的影响

1 材料与方法

1．1 试验设计

1．2 测定内容与方法

1．3 数据统计与分析方法

2 结果与分析

2．1 麦棉两熟种植模式对棉仁蔗糖代谢关键物质的影响

2．2 麦棉种植模式对棉仁蔗糖代谢关键酶活性的影响

2．3 棉仁蔗糖代谢物质与其关键酶活性的关系

3 结论

参考文献

第四章 麦棉两熟种植模式对棉仁脂肪及蛋白质代谢的影响

1 材料与方法

1．1 试验设计

1．2 测定内容及与方法

1．3 数据统计与分析方法

2 结果与分析

2．1 不同种植模式对棉仁脂肪及蛋白质累积的影响

2．2 种植模式对棉仁脂肪及蛋白质代谢关键酶活性的影晌

2．3 棉仁脂肪和蛋白质含量与其代谢关键酶活性的关系

3 结论

参考文献

第五章 讨论与结论

1 讨论

1．1 麦棉两熟种植模式对棉籽产量品质的影响

1．2 麦棉两熟种植模式对棉仁蔗糖代谢的影响

1．3 麦棉两熟种植模式对棉仁脂肪及蛋白质代谢的影响

2 结论

3 本研究的创新之处

4 研究的不足与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表、已录用和投稿论文