不同时间段高温胁迫影响棉纤维品质形成的生理机制研究
：随着全球温室化效应加剧及花铃期短期极端高温气象条件爆发日趋频繁，短期高温胁迫势将成为影响我国棉花高产、稳产、优质的重要自然灾害之一。棉纤维发育对温度反应极为敏感，而棉纤维发育不同时期对高温胁迫的响应不同。本研究以温度敏感性不同的两个棉花品种为材料(温度弱敏感性品种：美国品种PHY370WR；温度敏感性品种：苏棉15。下同)，于2014年在大学进行盆栽试验，通过人工气候室模拟自然温度周期设置高温(34oC[38/30oC]，HT下同)和对照(26oC[30/22oC]，CK下同)两个温度处理，研究花后10天，15天，20天高温处理5天条件下，棉花主要品质指标变化以及棉纤维发育相关生理指标响应不同时段高温胁迫的变化。结果表明：与对照相比，在花后10天，15天，20天三个不同起始时间日均温34.0oC持续处理5天条件下，温度敏感性品种纤维长度变短，纤维比强度上升，马克隆值下降；纤维中的蔗糖含量呈先降低后增加变化趋势，胼胝质含量上升，纤维素含量下降，蔗糖合成酶(分解方向)活性、磷酸蔗糖合成酶活性、β-1,3-葡聚糖酶活性均呈先升后降趋势，酸性蔗糖酶活性降低，其中以花后10天进行高温处时上述指标变化幅度最大。温度弱敏感型品种的上述棉纤维发育相关酶活性与敏感性品种苏棉15变化趋势一致，仅变化幅度相对较小。综上所述，不同时间段高温胁迫对棉纤维发育相关生理指标具有显著影响，是导致纤维品质变差的内在生理因素。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words2
引言2
1材料与方法3
1.1 试验设计 3
1.2测定内容和方法3
2结果与分析3
2.1不同起始时间短期高温胁迫对棉花纤维品质的影响3
2.2不同起始时间短期高温胁迫对纤维素含量的影响4
2.3不同起始时间短期高温胁迫对蔗糖含量的影响5
2.4不同起始时间短期高温胁迫对蔗糖合成酶活性的影响5
2.5不同起始时间短期高温胁迫对酸性蔗糖酶活性的影响6
2.6不同起始时间短期高温胁迫对磷酸蔗糖合成酶活性的影响7
2.7不同起始时间短期高温胁迫对胼胝质含量的影响8
2.8
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
不同起始时间短期高温胁迫对β13葡聚糖酶活性的影响8
3讨论 9
3．1不同时间段高温胁迫对棉花纤维的品质指标的影响 9
3．2不同时间段高温胁迫对棉花纤维中物质含量的影响 10
3．3不同时间段高温胁迫对棉花纤维中的关键酶活性的影响 10
3．4不同时间段高温胁迫对不同温度敏感性棉花品种的影响 10
4结论 11
致谢11
参考文献12
不同时间段高温胁迫影响棉纤维品质形成的生理机制研究
引言
随着温室效应的加剧，我国长江中下游棉区近50年来日最高气温基本为38～40 oC，且高温持续天数在20天以上[1]。同时，我国西北内陆棉区气温亦呈上升趋势，上升幅度为0.33 oC /10年，高于全国平均水平，其中北疆增温幅度大于其他地区。棉花虽然起源于热带干旱地区、性喜温，但因棉纤维发育关键期（花铃期）为一年中最热的季节，因此生产上仍常受高温胁迫的影响，导致棉纤维产量品质严重下降。随着温室化效应的日趋加剧，极端气候，特别是夏季高温，发生将更为频繁，棉花花铃期短期高温胁迫势将成为影响我国棉花优质高产的重要自然灾害之一。
关于温度对棉纤维品质形成的影响研究表明,棉花地上部发育的最适日平均温度为26 oC、最适平均昼温为30 oC、最适平均夜温为22 oC；日均温超过 30 oC、日最高温超过35 oC时棉株即受到显著高温胁迫，32 oC被认为是适宜纤维发育及纤维品质形成的温度上限[2]。持续的高温会导致棉花产量，品质下降，一般白天温度超过30.5~32 oC时不利于棉铃及棉纤维发育，日均温在26 oC以下时，各纤维品质指标随温度变化不断优化，超过26 oC则逐步变劣。
大部分研究表明，适宜的温度有利于纤维细胞中纤维素的积累，温度的变化会影响纤维素合成相关的多个物质指标，从而影响纤维素的合成。有研究表明棉纤维中的蔗糖含量对温度极为敏感，在一定范围内，随着温度的降低，纤维中的蔗糖含量升高，而纤维中的蔗糖转换率却是降低的[3]。另外，胼胝质的沉积与降解对于次生壁的建成质量有重要作用，正常温度环境下的棉纤维中胼胝质含量在峰值前后要明显高于低温环境下的，而到次生壁加厚后期时要明显低于低温环境下，这说明正常温度下胼胝质的沉积与降解要优于低温环境下，其次生壁的建成也要优于低温环境。棉纤维发育过程中温度的变化导致蔗糖含量，胼胝质含量等对温度敏感的指标发生变化，进而导致纤维素合成受阻，导致纤维素含量的下降，最终影响纤维品质的形成[4]。
关于温度变化对棉纤维发育相关酶活性的研究目前还较少，但是有部分实验证明了温度的变化会导致蔗糖合成酶，磷酸蔗糖合成酶等多个纤维素合成相关的酶活性发生变化，进而导致蔗糖和胼胝质的分解受到抑制，纤维素合成所需的UDPG的不足，从而导致纤维素合成的降低并且最终导致纤维品质的变劣。
前人的研究大多是围绕棉花纤维发育在低温胁迫条件下进行的，缺少高温胁迫下棉纤维发育中纤维素合成相关物质和酶等生理指标变化的研究，并且，以往的研究侧重于不同温度的胁迫，未考虑棉花纤维生长不同时间段应对温度胁迫的规律[5]。因此，研究不同时间段高温胁迫对这些生理指标产生的影响，并找出变化规律,可为棉花抗逆栽培技术的形成提供理论依据。
1 材料与方法
1．1 试验设计
试验于2014年在江苏南京（118o50′E，32o02′N）大学试验点进行选择两个存在温度敏感性差异的棉花品种[温度敏感性品种：苏棉15（Sumian 15）；温度弱敏感性品种：PHY370WR(美国选育品种)]，于4月15日进行棉花营养钵育，5月10日选生长一致棉苗移入盆中，在自然环境条件下生长至棉株中部 6—8果枝第 1、2果节棉铃开花后进行挂花标记，并分别于花后10、15、20天3个时间点分批次将一定数量的棉花转入人工控温气候室各处理5天，处理完后移回自然环境中生长至吐絮成熟。每一批放入气候室处理的棉花分别在高温处理前、高温处理3天、高温处理5天、高温处理结束后3天、高温处理结束后6天时取生长发育一致的棉铃 8～10 个（每天 9:00—10:00 am点取样）。将纤维与种子分离后，一部分纤维样品混匀后在40℃下烘干供测定物质含量用，另一部分纤维样品先于液氮中速冻之后于40℃冰箱中保存供测定酶活性用[6]。
高温处理的设置：本试验利用人工气候室设置两个不同温度：高温处理(high temperature (HT), 34 oC [38/30 oC])和对照处理(CK, 26 oC [30/22 oC])，温度控制模拟自然温度[如 26 oC (30 oC，22 oC)设置温度控制循环为：2:00(24 oC)—4:00(23 oC)—6:00(22 oC)—8:00(24 oC)—10:00(27 oC)—12:00(29 oC)—14:00(30 oC)—16:00(29 oC)—18:00(28 oC)—20:00(27 oC)—22:00(27.5 oC)—24:00(26 oC)]，24 h连续运转，气候室光照模拟自然条件，6:00—20:00为有光照时间，其余时间为无光照时间。整个试验过程中棉花田间管理措施以高产栽培要求进行[7]。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words2
引言2
1材料与方法3
1.1 试验设计 3
1.2测定内容和方法3
2结果与分析3
2.1不同起始时间短期高温胁迫对棉花纤维品质的影响3
2.2不同起始时间短期高温胁迫对纤维素含量的影响4
2.3不同起始时间短期高温胁迫对蔗糖含量的影响5
2.4不同起始时间短期高温胁迫对蔗糖合成酶活性的影响5
2.5不同起始时间短期高温胁迫对酸性蔗糖酶活性的影响6
2.6不同起始时间短期高温胁迫对磷酸蔗糖合成酶活性的影响7
2.7不同起始时间短期高温胁迫对胼胝质含量的影响8
2.8
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
不同起始时间短期高温胁迫对β13葡聚糖酶活性的影响8
3讨论 9
3．1不同时间段高温胁迫对棉花纤维的品质指标的影响 9
3．2不同时间段高温胁迫对棉花纤维中物质含量的影响 10
3．3不同时间段高温胁迫对棉花纤维中的关键酶活性的影响 10
3．4不同时间段高温胁迫对不同温度敏感性棉花品种的影响 10
4结论 11
致谢11
参考文献12
不同时间段高温胁迫影响棉纤维品质形成的生理机制研究
引言
随着温室效应的加剧，我国长江中下游棉区近50年来日最高气温基本为38～40 oC，且高温持续天数在20天以上[1]。同时，我国西北内陆棉区气温亦呈上升趋势，上升幅度为0.33 oC /10年，高于全国平均水平，其中北疆增温幅度大于其他地区。棉花虽然起源于热带干旱地区、性喜温，但因棉纤维发育关键期（花铃期）为一年中最热的季节，因此生产上仍常受高温胁迫的影响，导致棉纤维产量品质严重下降。随着温室化效应的日趋加剧，极端气候，特别是夏季高温，发生将更为频繁，棉花花铃期短期高温胁迫势将成为影响我国棉花优质高产的重要自然灾害之一。
关于温度对棉纤维品质形成的影响研究表明,棉花地上部发育的最适日平均温度为26 oC、最适平均昼温为30 oC、最适平均夜温为22 oC；日均温超过 30 oC、日最高温超过35 oC时棉株即受到显著高温胁迫，32 oC被认为是适宜纤维发育及纤维品质形成的温度上限[2]。持续的高温会导致棉花产量，品质下降，一般白天温度超过30.5~32 oC时不利于棉铃及棉纤维发育，日均温在26 oC以下时，各纤维品质指标随温度变化不断优化，超过26 oC则逐步变劣。
大部分研究表明，适宜的温度有利于纤维细胞中纤维素的积累，温度的变化会影响纤维素合成相关的多个物质指标，从而影响纤维素的合成。有研究表明棉纤维中的蔗糖含量对温度极为敏感，在一定范围内，随着温度的降低，纤维中的蔗糖含量升高，而纤维中的蔗糖转换率却是降低的[3]。另外，胼胝质的沉积与降解对于次生壁的建成质量有重要作用，正常温度环境下的棉纤维中胼胝质含量在峰值前后要明显高于低温环境下的，而到次生壁加厚后期时要明显低于低温环境下，这说明正常温度下胼胝质的沉积与降解要优于低温环境下，其次生壁的建成也要优于低温环境。棉纤维发育过程中温度的变化导致蔗糖含量，胼胝质含量等对温度敏感的指标发生变化，进而导致纤维素合成受阻，导致纤维素含量的下降，最终影响纤维品质的形成[4]。
关于温度变化对棉纤维发育相关酶活性的研究目前还较少，但是有部分实验证明了温度的变化会导致蔗糖合成酶，磷酸蔗糖合成酶等多个纤维素合成相关的酶活性发生变化，进而导致蔗糖和胼胝质的分解受到抑制，纤维素合成所需的UDPG的不足，从而导致纤维素合成的降低并且最终导致纤维品质的变劣。
前人的研究大多是围绕棉花纤维发育在低温胁迫条件下进行的，缺少高温胁迫下棉纤维发育中纤维素合成相关物质和酶等生理指标变化的研究，并且，以往的研究侧重于不同温度的胁迫，未考虑棉花纤维生长不同时间段应对温度胁迫的规律[5]。因此，研究不同时间段高温胁迫对这些生理指标产生的影响，并找出变化规律,可为棉花抗逆栽培技术的形成提供理论依据。
1 材料与方法
1．1 试验设计
试验于2014年在江苏南京（118o50′E，32o02′N）大学试验点进行选择两个存在温度敏感性差异的棉花品种[温度敏感性品种：苏棉15（Sumian 15）；温度弱敏感性品种：PHY370WR(美国选育品种)]，于4月15日进行棉花营养钵育，5月10日选生长一致棉苗移入盆中，在自然环境条件下生长至棉株中部 6—8果枝第 1、2果节棉铃开花后进行挂花标记，并分别于花后10、15、20天3个时间点分批次将一定数量的棉花转入人工控温气候室各处理5天，处理完后移回自然环境中生长至吐絮成熟。每一批放入气候室处理的棉花分别在高温处理前、高温处理3天、高温处理5天、高温处理结束后3天、高温处理结束后6天时取生长发育一致的棉铃 8～10 个（每天 9:00—10:00 am点取样）。将纤维与种子分离后，一部分纤维样品混匀后在40℃下烘干供测定物质含量用，另一部分纤维样品先于液氮中速冻之后于40℃冰箱中保存供测定酶活性用[6]。
高温处理的设置：本试验利用人工气候室设置两个不同温度：高温处理(high temperature (HT), 34 oC [38/30 oC])和对照处理(CK, 26 oC [30/22 oC])，温度控制模拟自然温度[如 26 oC (30 oC，22 oC)设置温度控制循环为：2:00(24 oC)—4:00(23 oC)—6:00(22 oC)—8:00(24 oC)—10:00(27 oC)—12:00(29 oC)—14:00(30 oC)—16:00(29 oC)—18:00(28 oC)—20:00(27 oC)—22:00(27.5 oC)—24:00(26 oC)]，24 h连续运转，气候室光照模拟自然条件，6:00—20:00为有光照时间，其余时间为无光照时间。整个试验过程中棉花田间管理措施以高产栽培要求进行[7]。
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