棉铃对位叶氮浓度影响纤维比强度形成的生理机制研究

摘要

棉纤维次生壁加厚发育期是纤维比强度形成的关键时期。棉铃发育所需的养分主要来自其对位果枝叶，决定棉花产量品质形成能力的果枝叶氮浓度是氮肥施用量、土壤含氮量和棉株吸氮量有效性的最终表现，研究棉铃对位叶氮浓度变化特征与棉纤维次生壁加厚发育期比强度形成的关系，可为调控棉花生产中氮肥定量施用、棉纤维比强度的改善提供理论依据。本研究于2007-2008年在江苏南京（长江流域下游棉区），设置氮素处理(0kgN·hm-2、120kgN·hm-2、240kgN.hm-2、360kgN·hm-2和480kgN.hm-2)试验，以德夏棉1号(Dexiamian1)、美棉33B(NuCOTN)和科棉1号(Kemianl)为材料进行大田栽培试验，研究了：(1)棉铃对位叶氮浓度对纤维加厚发育相关物质及纤维比强度形成的影响；(2)棉铃对位叶氮浓度对纤维加厚发育相关酶活性变化及纤维比强度形成的影响。主要研究结果如下：
　　 1.棉纤维加厚发育中棉铃对位叶氮浓度对纤维中相关物质（蔗糖、β-1,3-葡聚糖和纤维素）及纤维比强度形成的影响.
　　 分析棉纤维加厚发育过程中棉铃对位叶氮浓度对纤维糖类物质含量变化和纤维比强度形成的影响发现：棉铃对位叶氮浓度随铃龄的变化符合幂函数曲线YN=αtβ(YN：棉铃对位叶氮浓度(％);t：铃龄(d)，α、β：参数）；在棉纤维加厚发育过程中，纤维中蔗糖、β-1,3-葡聚糖和纤维素含量随棉铃对位叶氮浓度的增加呈抛物线型变化，蔗糖、纤维素累积与纤维比强度形成的最佳棉铃对位叶氮浓度变化曲线相吻合，β-1,3-葡聚糖含量与纤维比强度形成的最佳对位叶氮浓度差异较大。棉铃对位叶氮浓度反映了棉铃发育的氮营养状况，在棉纤维加厚发育过程中，均存在一个有利于蔗糖、β-1,3-葡聚糖、纤维素累积及高强纤维形成的最佳对位叶氮浓度。棉纤维中较高的蔗糖和纤维素含量有利于纤维比强度的形成；棉纤维加厚发育前期较高的β-1,3-葡聚糖含量有利于纤维比强度的形成，后期则对纤维比强度形成的作用降低。不同品种纤维比强度形成的对位叶适宜氮浓度差异较大，进一步说明对位叶氮浓度显著影响棉花纤维加厚发育纤维中糖类物质的变化，进而影响纤维比强度的形成。
　　 2.棉纤维加厚发育中棉铃对位叶氮浓度对纤维发育关键酶（蔗糖酶、蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶、β-1,3-葡聚糖酶）及纤维比强度形成的影响
　　 分析棉纤维加厚发育过程中棉铃对位叶氮浓度对棉纤维加厚发育过程中关键酶（蔗糖酶、蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶、β-1，3-葡聚糖酶）活性变化的影响及纤维比强度形成的影响发现：棉纤维发育关键酶活性均受棉铃对位叶氮浓度的影响，在棉纤维发育各铃龄期，纤维中蔗糖酶、蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶、β-1,3-葡聚糖酶、纤维素随棉铃对位叶氮浓度增加呈抛物线形变化，棉铃对位叶中均存在一个有利于蔗糖酶、蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶、β-1,3-葡聚糖酶的最佳对位叶氮浓度。棉铃对位叶氮浓度通过调控纤维发育关键酶活性变化来影响纤维素的累积，进而影响纤维比强度的形成。在纤维发育各龄期，蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶与纤维素累积及纤维比强形成的最佳叶氮浓度变化曲线相吻合，说明蔗糖合成酶和磷酸蔗糖合成酶活性与纤维比强的形成高度正相关；蔗糖酶、β-1,3-葡聚糖酶与纤维素累积及纤维比强度形成的最佳棉铃对位叶氮浓度差异较大，在棉纤维发育前期较高的蔗糖酶有利于纤维比强度的形成，后期则对纤维比强度形成的作用降低。β-1，3-葡聚糖酶的作用与其相反，在发育后期，β-1,3-葡聚糖酶对纤维比强度形成的作用增加。在铃龄24d、31d、38d、45d、52d，德夏棉1号、科棉1号和美棉33B的纤维比强度形成的最佳对位叶氮浓度范围分别为3.06％、2.73％、2.65％、2.43％左右，2.74％、2.51％、2.40％、2.28％、2.16％左右和2.94％、2.65％、2.52％、2.44％、2.28％左右。

目录

文摘

英文文摘

第一章 文献综述

1 棉纤维的发育过程

2 棉纤维加厚发育与纤维比强度形成

2.1 棉纤维加厚发育过程中物质代谢

2.2 棉纤维加厚发育过程中相关酶的变化

3 影响棉纤维比强度形成的主要因素

3.1 基因型

3.2 生态因素

3.3 栽培措施

4 研究的目的与意义

参考文献

Liteature Review

第二章 棉铃对位叶氮浓度对纤维糖类物质和纤维比强度形成的影响

1 材料与方法

1.1 试验设计

1.2 测定内容与方法

1.3 统计数据分析

2 结果与分析

2.1 棉铃对位叶氮浓度对氮素的响应

2.2 棉纤维中蔗糖含量与棉铃对位叶氮浓度的关系

2.3 棉纤维中β-1,3-葡聚糖含量与棉铃对位叶氮浓度的关系

2.4 棉纤维素含量与棉铃对位叶氮浓度的关系

2.5 棉纤维比强度与棉铃对位叶氮浓度的关系

2.6 棉纤维中糖类物质与纤维比强度达到最大值时所对应的棉铃对位叶氮浓度的比较

3 结论

参考文献

Effects of Subtending Leaf Nitrogen Concentration on the Saccharidc Compounds Content and Strength Formation Cotton (Gossypium hirsutum L)Fiber

第三章 棉铃对位叶氮浓度对纤维发育关键酶及纤维比强度形成的影响

1 材料与方法

1.1 试验设计

1.2 测定内容与测定方法

2 结果与分析

2.1 棉铃对位叶氮浓度与纤维中蔗糖酶活性的关系

2.2 棉铃对位叶氮浓度与纤维中蔗糖合成酶活性的关系

2.3 棉铃对位叶氮浓度与纤维中磷酸蔗糖合成酶活性的关系

2.5 不同铃龄棉铃对位叶氮浓度与棉纤维素含量的关系

2.6 不同铃龄棉铃对位叶氮浓度与棉纤维比强度的关系

2.7 棉纤维加厚发育关键酶活性与纤维素及纤维比强度达到最大值所对应的对位叶氮浓度曲线的比较

3 小结

参考文献

Effects of the Subtending Leaf Nitrogen Concentration on the activities of related enzymes involved in cotton fiber development and Strength Formation in Cotton(Gossypium hirsutum L.)Fiber

第四章 讨论与结论

1 讨论

1.1 棉铃对位叶氮浓度与棉纤维发育中相关糖类物质含量变化的关系

1.2 棉铃对位叶氮浓度与棉纤维发育中相关酶活性动态变化的关系

1.3 棉铃对位叶氮浓度与棉纤维发育中糖代谢及纤维比强度形成的关系

2 结论

3 本研究创新之处

4 研究展望

参考文献

Diseussion and Conclusion

攻读硕士学位期间发表、已录用和已投稿论文

致谢