不同时长高温胁迫影响棉纤维品质形成的生理机制研究
：为探究不同时长高温胁迫对纤维品质及纤维发育相关生理指标变化的影响，选取温度敏感性品种苏棉15和温度弱敏感型品种PHY370WR（美国品种），于棉花中部果枝开花后10天移入大学人工气候室进行高温(34 oC [38/30 oC]用HT表示)和常温处理(26 oC [30/22 oC]用CK表示)，分别处理2、3、4、5、6天后移回自然环境中生长，取样分析棉纤维品质形成相关物质含量及酶活性的变化。结果表明，不同时长持续高温处理下，温度敏感性品种，纤维长度变短，纤维比强度下降，马克隆值下降，纤维品质发生变化。纤维中的蔗糖含量相对常温条件下呈先降低后增加变化趋势。蔗糖合成酶活性、β-1,3-葡聚糖酶活性呈持续降低趋势，磷酸蔗糖合成酶活性呈先上升后降低的变化趋势，其中以6天高温胁迫时长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，在同等时长高温胁迫条件下，纤维品质更优，且在不同时长高温胁迫条件下，抗逆性、稳定性更好。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words2
引言2
1材料与方法2
1．1试验设计2
1．2测定内容与方法3
2结果与分析3
2．1不同时长高温胁迫对棉花纤维品质的影响3
2．2不同时长高温胁迫对棉纤维发育过程中纤维物质的影响4
2.2.1蔗糖4
2.2.2纤维素5
2．3不同时长高温胁迫对棉花纤维中的关键酶活性的影响5
2.3.1β13葡聚糖酶5
2.3.2磷酸蔗糖酶5
2.3.3蔗糖合成酶6
3讨论6
3．1不同时长高温胁迫对棉花纤维的品质指标的影响6
3．2不同时长高温胁迫对棉花纤维中物质含量的影响 7
3．3不同时长高温胁迫对棉花纤维中的关键酶活性的影响 7
3．4不同时长高温胁迫对不同温度敏感性棉花品种的影响 8
4结论 8
致谢9
参考文献10
不同时长高温胁迫影响棉纤维品质形成的生理机
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
制研究
引言
引言
棉花是纺织与服装加工最基本的原材料，对于我们日常生活有着重要的作用。我国是发展中的农业大国，是世界上最大的棉花生产国和消费国、世界纺织品及服装加工中心、世界上最大的纺织品及服装生产国和出口国[1]。棉花是除粮食以外最重要的农产品和战略物资[2]。因此保障国内棉花产量，提高棉花品质对我国有重要的战略意义。
棉花起源于热带干旱地区、性喜温，但因棉花品质形成关键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，已有研究表明高温胁迫易导致棉花产量品质下降。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生产的重要自然灾害之一。
决定纤维品质优劣的最关键因素是纤维素的的合成，纤维素的合成过程涉及到许多关键物质和酶。温度是影响纤维品质的重要环境因素，其影响主要通过影响纤维素合成过程来完成。有关温度影响纤维素合成相关物质、相关酶和棉纤维品质形成的研究表明，温度的变化会对蔗糖酶、蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶（SPS）和βl,3葡聚糖酶的活性产生不同的影响。温度升高，蔗糖酶活性下降，蔗糖酶与SS对纤维细胞内蔗糖的竞争减少，β1,3葡聚糖酶活性下降，减少了β1,3葡聚糖酶利用UDPG合成胼胝质,间接了促进了纤维素的沉积；温度升高，蔗糖酶活性升高，与蔗糖合成酶争夺蔗糖进而影响纤维素合成。故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。当白天温度超过30.5～32 oC，不利于棉铃及棉纤维发育，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。
综上，目前研究多侧重于温度绝对值对纤维品质形成及纤维发育的影响研究，然而，高温对棉花产量品质的影响不仅取决于温度绝对值，还和高温持续的时间有关[4]。因此，有必要研究不同时长高温胁迫对棉纤维品质的影响，分析其对棉花生长发育期主要物质含量以及关键酶活性的影响，了解棉纤维发育响应高温逆境时长的机理。
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（长江流域下游棉区）进行。选择两个存在温度敏感性差异的棉花品种温度敏感型品种：苏棉15；温度弱敏感型品种：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，并于花后10天将一定数量的棉花转入人工控温气候室处理2、3、4、5、6天，处理完后移回自然环境中生长至吐絮成熟。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(34 oC [38/30 oC]用HT表示)和对照处理(26 oC [30/22 oC]用CK表示)，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(23oC)~6:00(22oC)~8:00(24oC)~10:00(27oC)~12:00(29oC)~14:00(30oC)~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。棉纤维发育期内南京日均温为27.9 oC (本试验所用气象资料由南京气象局提供)，整个试验过程中棉花田间管理措施以高产栽培要求进行。每一批放入气候室处理的棉花分别在高温处理前、高温处理结束后0、2、4、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 oC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 oC冰箱中保存供测定酶活性用。
1．2测定内容与方法
本次实验获得棉纤维物质数据：纤维素、蔗糖含量；关键酶活性变化数据：蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶、β1,3葡聚糖合酶；品质数据：纤维长度、纤维比强度、马克隆值。
纤维素含量使用蒽酮比色法测定，蔗糖含量使用间苯二酚显色法测定，胼胝质含量使用荧光分光光度法测定。
蔗糖合成酶使用蔗糖和UDP比色法测定，磷酸蔗糖合成酶使用果糖和UDPG比色法测定，β13葡聚糖酶使用昆布多糖比色法。
棉纤维品质的测定是将单铃纤维样品混匀后，纤维长度用Y1463B棉纤维光电长度仪测定，纤维比强度用KX154型束纤维强伸仪测定，马克隆值用Y145C型马克隆值测定仪测定。每个品质指标每次测6次重复平均值作为试样代表值，并用中国纤维检验局的标准棉样修正。
2结果和分析
2.1不同时长高温胁迫对棉花纤维品质的影响
5~6天胁迫时长高温处理后，PHY370WR和苏棉15号两个品种的纤维长度、纤维比强度、马克隆值都有不同程度的下降，说明5~6天胁迫时长高温处理会严重影响棉花多个纤维品质指标（表1）。但两个品种在高温胁迫下的变化幅度存在差异，由各项指标的变化率（△%）可知：纤维长度受高温胁迫影响最大，马克隆值次之，纤维比强度最小。苏棉15号在高温胁迫处理后各项纤维品质指标显著低于对照，且各项纤维指标变化率绝对值均高于PHY370WR。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words2
引言2
1材料与方法2
1．1试验设计2
1．2测定内容与方法3
2结果与分析3
2．1不同时长高温胁迫对棉花纤维品质的影响3
2．2不同时长高温胁迫对棉纤维发育过程中纤维物质的影响4
2.2.1蔗糖4
2.2.2纤维素5
2．3不同时长高温胁迫对棉花纤维中的关键酶活性的影响5
2.3.1β13葡聚糖酶5
2.3.2磷酸蔗糖酶5
2.3.3蔗糖合成酶6
3讨论6
3．1不同时长高温胁迫对棉花纤维的品质指标的影响6
3．2不同时长高温胁迫对棉花纤维中物质含量的影响 7
3．3不同时长高温胁迫对棉花纤维中的关键酶活性的影响 7
3．4不同时长高温胁迫对不同温度敏感性棉花品种的影响 8
4结论 8
致谢9
参考文献10
不同时长高温胁迫影响棉纤维品质形成的生理机
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制研究
引言
引言
棉花是纺织与服装加工最基本的原材料，对于我们日常生活有着重要的作用。我国是发展中的农业大国，是世界上最大的棉花生产国和消费国、世界纺织品及服装加工中心、世界上最大的纺织品及服装生产国和出口国[1]。棉花是除粮食以外最重要的农产品和战略物资[2]。因此保障国内棉花产量，提高棉花品质对我国有重要的战略意义。
棉花起源于热带干旱地区、性喜温，但因棉花品质形成关键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，已有研究表明高温胁迫易导致棉花产量品质下降。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生产的重要自然灾害之一。
决定纤维品质优劣的最关键因素是纤维素的的合成，纤维素的合成过程涉及到许多关键物质和酶。温度是影响纤维品质的重要环境因素，其影响主要通过影响纤维素合成过程来完成。有关温度影响纤维素合成相关物质、相关酶和棉纤维品质形成的研究表明，温度的变化会对蔗糖酶、蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶（SPS）和βl,3葡聚糖酶的活性产生不同的影响。温度升高，蔗糖酶活性下降，蔗糖酶与SS对纤维细胞内蔗糖的竞争减少，β1,3葡聚糖酶活性下降，减少了β1,3葡聚糖酶利用UDPG合成胼胝质,间接了促进了纤维素的沉积；温度升高，蔗糖酶活性升高，与蔗糖合成酶争夺蔗糖进而影响纤维素合成。故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。当白天温度超过30.5～32 oC，不利于棉铃及棉纤维发育，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。
综上，目前研究多侧重于温度绝对值对纤维品质形成及纤维发育的影响研究，然而，高温对棉花产量品质的影响不仅取决于温度绝对值，还和高温持续的时间有关[4]。因此，有必要研究不同时长高温胁迫对棉纤维品质的影响，分析其对棉花生长发育期主要物质含量以及关键酶活性的影响，了解棉纤维发育响应高温逆境时长的机理。
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（长江流域下游棉区）进行。选择两个存在温度敏感性差异的棉花品种温度敏感型品种：苏棉15；温度弱敏感型品种：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，并于花后10天将一定数量的棉花转入人工控温气候室处理2、3、4、5、6天，处理完后移回自然环境中生长至吐絮成熟。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(34 oC [38/30 oC]用HT表示)和对照处理(26 oC [30/22 oC]用CK表示)，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(23oC)~6:00(22oC)~8:00(24oC)~10:00(27oC)~12:00(29oC)~14:00(30oC)~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。棉纤维发育期内南京日均温为27.9 oC (本试验所用气象资料由南京气象局提供)，整个试验过程中棉花田间管理措施以高产栽培要求进行。每一批放入气候室处理的棉花分别在高温处理前、高温处理结束后0、2、4、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 oC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 oC冰箱中保存供测定酶活性用。
1．2测定内容与方法
本次实验获得棉纤维物质数据：纤维素、蔗糖含量；关键酶活性变化数据：蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶、β1,3葡聚糖合酶；品质数据：纤维长度、纤维比强度、马克隆值。
纤维素含量使用蒽酮比色法测定，蔗糖含量使用间苯二酚显色法测定，胼胝质含量使用荧光分光光度法测定。
蔗糖合成酶使用蔗糖和UDP比色法测定，磷酸蔗糖合成酶使用果糖和UDPG比色法测定，β13葡聚糖酶使用昆布多糖比色法。
棉纤维品质的测定是将单铃纤维样品混匀后，纤维长度用Y1463B棉纤维光电长度仪测定，纤维比强度用KX154型束纤维强伸仪测定，马克隆值用Y145C型马克隆值测定仪测定。每个品质指标每次测6次重复平均值作为试样代表值，并用中国纤维检验局的标准棉样修正。
2结果和分析
2.1不同时长高温胁迫对棉花纤维品质的影响
5~6天胁迫时长高温处理后，PHY370WR和苏棉15号两个品种的纤维长度、纤维比强度、马克隆值都有不同程度的下降，说明5~6天胁迫时长高温处理会严重影响棉花多个纤维品质指标（表1）。但两个品种在高温胁迫下的变化幅度存在差异，由各项指标的变化率（△%）可知：纤维长度受高温胁迫影响最大，马克隆值次之，纤维比强度最小。苏棉15号在高温胁迫处理后各项纤维品质指标显著低于对照，且各项纤维指标变化率绝对值均高于PHY370WR。
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