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(gè)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(gè)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(gè)·株-1·d-1和0.49個(gè)·株-1·d-1，均低于普通白棉的0.94個(gè)·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(gè)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(gè)百分點(diǎn)。在碳代謝方面，天然彩色棉整個(gè)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(gè)百分點(diǎn)。此外，2個(gè)不同色彩的天然彩色棉品種在整個(gè)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(gè)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(gè)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(shí)，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(gè)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(gè)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(gè)百分點(diǎn)；棕色棉分別比對照增加了6.0、5.5、13.9、9.4個(gè)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(shí)，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(gè)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(gè)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(shí)纖維中色素含量分別提高了23.9和6.5個(gè)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(gè)百分點(diǎn)。 10、施

18、用FeCl3可以有效增強(qiáng)2個(gè)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(shí)，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