短季棉抗氧化酶和蔗糖相关酶生化研究

本研究分为两个部分，主要从抗氧化酶活性上研究短季棉早熟不早衰的生理生化机制和从蔗糖相关酶活性上研究新疆生态条件下棉纤维糖含量高的原因。 　　1．选用6个短季棉纯系（3个早熟不早衰品种、3个早衰品种），采用双列杂交设计，在棉花发育的各个时期，对植株亲本及其杂交F1的抗氧化酶系统（CAT、SOD、POD等）的酶活性、MDA和叶绿素含量进行了测定，同时对各个品种的农艺性状进行了调查。研究发现早熟不早衰亲本的抗氧化系统保护酶CAT’酶活性、SOD酶活性、POD酶活性一般都高于早衰亲本，其MDA含量低于早衰亲本，叶绿素含量特别是后期，两种类型亲本差异最大。杂交一代在生化和农艺性状上有明显的中亲优势和超亲优势。根据生化分析和早熟性调查结果，短季棉株体内的POD酶活可作为早熟不早衰品种的早代选择的一项指标。 　　在农艺性状上，研究表明子叶面积和真叶面积以加性效应为主，狭义遗传率也较高。产量性状（籽棉产量、皮棉产量、单铃重、成铃数）以显性效应为主，其次为加性效应；株高也以显性效应为主；籽棉产量和皮棉产量的狭义遗传率和广义遗传率均较高；其次单铃重和株高也有较高的狭义遗传率和广义遗传率。早熟性状生育期、始蕾期、始花期和果枝始节4个性状以加性效应为主，其次为显性效应。 　　短季棉CAT酶活、SOD比活为显性效应核遗传；CAT比活、POD比活、SOD酶活以显性效应核遗传为主，也存在一定的细胞质遗传效应；POD酶活以加性效应核遗传为主，但同时也存在显著细胞质遗传效应。从而可明确棉株体内的生化性状同时受细胞核和细胞质两套遗传体系控制的遗传特点。 　　2．选用三个短季棉纯系（1个黄河流域品种、2个新疆品种），采用随机区组设计，对三个品种的的蔗糖，可溶性糖含量和蔗糖相关酶（SS、SPS、AI）的活性进行了测定。在三个品种中，研究发现新陆早6号不适应在内地种植，表现为产量低，营养生长过剩，生殖生长滞后。在新疆试点，三个品种中，以中棉所36号成熟纤维含糖量最低，其次是新陆早13号。在棉花纤维发育前期，上部果枝棉纤维的蔗糖和可溶性糖低于中部和下部果枝的含量，以中部果枝的蔗糖和可溶性糖含量最高，纤维发育后期上部果枝的蔗糖和可溶性糖高于中部和下部果枝的含量，而对于蔗糖相关酶，在棉花发育开花前1到开花后36天都表现为上部果枝的酶活性低于中部和下部果枝。在不同生态条件下，新疆的棉花纤维在发育过程中和最后的成熟阶段，其蔗糖和可溶性糖含量明显高于河南安阳，这是因为新疆的气候条件下温度高，日照时间长，导致蔗糖相关酶活性高，而且温度变化快，昼夜温差大，导致前期的蔗糖合成酶和转化酶活性高，而后期它们的活性低，对糖的利用率低，糖大量积累，增加了纤维成熟后的纤维糖含量，影响了纤维的品质。研究还发现，蔗糖磷酸合成酶对新疆后期的温度低，昼夜温差大有一定的忍耐力。