陸地棉矮稈品種陸矮1號的矮化形態(tài)與機理及其遺傳特性研究.pdf

1、棉花是我國最重要的經(jīng)濟作物之一。在棉花生產(chǎn)中，棉花株高不僅是重要的農(nóng)藝性狀，而且還是大田群體構(gòu)成和棉田生態(tài)結(jié)構(gòu)的主要影響因子。通過對棉花株高的調(diào)控來塑造理想株型和構(gòu)建合理的群體結(jié)構(gòu)，是棉花栽培和品種改良的重要任務(wù)。但當(dāng)前棉花生產(chǎn)中往往只注重通過化學(xué)調(diào)節(jié)劑和人工調(diào)節(jié)等栽培措施來控制棉花株高，而忽略了品種的改良，尤其忽略了矮稈品種的選育。隨著社會和環(huán)境的和諧發(fā)展，對棉花無公害、高效、節(jié)本生產(chǎn)的要求越來越突出，因而在不借助化學(xué)或人工調(diào)控措施的

2、前提下，通過品種改良，培育矮稈或半矮稈的棉花新品種以構(gòu)建合理的群體結(jié)構(gòu)，提高光熱資源利用率和棉花生產(chǎn)潛力，達到既能節(jié)本省工，又避免因施用化學(xué)調(diào)節(jié)劑而引起的環(huán)境污染，還可防止對化學(xué)調(diào)控技術(shù)和品種特性缺乏正確認(rèn)識，或人工調(diào)控措施不恰當(dāng)而造成的減產(chǎn)和品質(zhì)下降均具有十分重要的意義。 本文通過對陸地棉矮稈品種陸矮1號(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所選育)的形態(tài)特征、矮化機理、生理生化特點和遺傳特性的比較研究，揭示了棉花株高的主要控制因素和形成的原

3、因，可為棉花株型育種和栽培調(diào)控提供參考依據(jù)。 主要研究結(jié)果如下： (1) 陸矮1號是一個典型的矮稈品種，吐絮期株高比對照遺傳標(biāo)準(zhǔn)系TM-1和97004H分別矮91.0％和72.5％，矮稈性狀穩(wěn)定，且中上部葉片較小，果枝較短，縱橫比例較為協(xié)調(diào)，成鈴集中，單株成鈴12-18個，表現(xiàn)早熟。 (2) 導(dǎo)致陸矮1號株高矮化的時期是生長的中后期。陸矮1號苗期主莖生長速度及節(jié)間分化速度與對照品種基本一致，現(xiàn)蕾后陸矮1號株高增長

4、速度減慢，停止生長時間早。盛花期后伸長節(jié)間基本固定，表現(xiàn)為有限生長習(xí)性。 (3) 不同品種主莖形態(tài)比較研究發(fā)現(xiàn)，陸矮1號株高極顯著低于對照是由節(jié)數(shù)減少和節(jié)間縮短共同引起，但以節(jié)間縮短影響更大，尤其是主莖中上部節(jié)間縮短特別明顯。陸矮1號主莖節(jié)間總數(shù)比正常株高品種TM-1和97004H分別少21.2％和14.4％，而主莖節(jié)間的平均長度分別縮短57.6％和50.7％。 (4) 形態(tài)解剖和顯微觀察表明，陸矮1號主莖節(jié)間較短主要是

5、由于細(xì)胞數(shù)量減少所引起的。陸矮1號花鈴期主莖倒1-倒6各節(jié)間皮層及髓部薄壁細(xì)胞均較對照TM-1排列疏松，節(jié)間縱向總細(xì)胞數(shù)明顯少于對照，而皮層和髓部細(xì)胞大小均無顯著差異。 (5)形態(tài)解剖和顯微觀察顯示陸矮1號主莖次生生長開始早，次生木質(zhì)部和次生韌皮部、木栓形成層的發(fā)生均比TM-1早，且節(jié)間維管系統(tǒng)發(fā)育進度較對照快，各節(jié)間皮層及髓部細(xì)胞開始快速伸長和停止伸長的部位也較對照離頂端更近。一般陸矮1號主莖節(jié)間發(fā)育進度約比對照TM-1早1-

6、2個節(jié)間。說明次生生長的過早過快發(fā)育對主莖頂端分生組織的生長分化有顯著的影響，而這種影響導(dǎo)致了陸矮1號節(jié)數(shù)的增多和各節(jié)內(nèi)細(xì)胞數(shù)目的減少，進而使得株高的增長受到限制。 (6)對陸矮1號頂芽激素含量分析表明，促進生長的激素含量較少，而抑制生長的激素含量相對較多，從而抑制了陸矮1號株高的增長。陸矮1號在株高建成的主要時期，同時也是陸矮1號株高與對照出現(xiàn)差異的時期，頂芽的GA<,3>和IAA含量均低于對照TM-1及(TM-1×陸矮1號)

7、F<,1>，特別是株高增長最快的盛蕾期，分別只有TM-1和F<,1>頂芽GA<,3>含量的28.37％和31.04％，初蕾期也只有TM-1的68.4％。盛蕾期以后雖然陸矮1號頂芽的ABA含量與其它品種一樣急劇減少，但與TM-1和F<,1>相比仍相對較高，盛蕾期、初花期、盛花期分別比TM-1高26.7％、32.4％、132.5％，比F<,1>高129.1％、87.5％、37.4％。 (7)以激素對株高增長的促進率[(激素處理株高增

8、加量-對照株高增加量)/對照株高增加量×100％]為指標(biāo)來判斷陸矮1號對激素的敏感性。陸矮1號對外源赤霉素的反應(yīng)敏感性顯著強于高稈品種TM-1及其雜種F<,1>，在100mg/g濃度時，外源赤霉素對陸矮1號株高的促進率達到102.1％。ABA顯著抑制陸矮1號、TM-1、F1株高的增長，尤其是較高濃度(40mg/L)ABA，抑制率(負(fù)向促進率)達到極顯著水平。IAA和KT對陸矮1號和高稈對照及其雜種F1的株高的增長表現(xiàn)為低濃度促進，高濃度

9、抑制。幾種外源激素混合使用時，ABA能大幅度抵消GA<,3>的促進作用，而IAA、KT的影響效果均不顯著。從試驗結(jié)果分析，可初步認(rèn)為陸矮1號為GA<,3>敏感型。 (8)陸矮1號功能葉總?cè)~綠素含量與97004H及TM-1無顯著差異，但其光合速率卻顯著低于97004H及TM-1；可溶性糖、淀含量都低于97004H及TM-1。陸矮1號葉片光合速率和可溶性糖及淀粉含量較低是矮稈基因作用使棉株體內(nèi)激素失衡導(dǎo)致的結(jié)果，而不是導(dǎo)致矮稈的原因