纤维比强度是原棉重要品质指标，棉纤维次生壁加厚发育期是纤维比强度形成的关键时期，研究棉纤维加厚发育的生理特性及与纤维比强度形成的关系，可为探索改善棉纤维比强度的生理调控途径和培育高强纤维棉花品种提供理论依据。本研究以高强、中强、低强3类纤维比强度差异明显的棉花品种科棉1号(27．2cN／tex)、美棉33B(24．0～25．0cN／tex)、德夏棉1号(21．2cN／tex)／苏棉15(19．5cN／tex)为材料，于2004～2005年在江苏南京(长江流域下游棉区)进行大田栽培试验，研究了：(1)棉铃对位叶碳氮比、内源保护酶活性动态变化与铃重形成的关系；(2)棉纤维发育相关酶(蔗糖合成酶、β-1，3-葡聚糖酶、过氧化物酶、生长素氧化酶)活性变化特征及与纤维素累积和纤维比强度形成的关系；(3)棉纤维加厚发育过程中相关物质(可溶性糖、蔗糖、β-1，3-葡聚糖)转化、纤维素生物合成关键酶(蔗糖合成酶、β-1，3-葡聚糖酶)活性动态变化，及与纤维素累积和纤维比强度形成的关系；(4)棉花季节桃纤维加厚发育的生理特性及与纤维比强度形成的关系。主要研究结果如下：1．棉铃对位叶生理特性与铃重形成的关系．(1)棉铃对位叶生理特性的基因型差异及与铃重形成的关系。研究棉铃对位叶花后碳氮比、可溶性蛋白含量、内源保护酶活性动态变化的基因型差异及铃重形成的结果表明，棉铃对位叶花后N代谢活跃，可溶性蛋白含量下降慢，尤其在棉铃发育中、后期内源保护酶保持高的活性，叶片生理活性较强的基因型(如苏棉15和科棉1号)，其铃重的快速增长期历时长，单铃中棉纤维干重增加快、干重高，最终铃重较高；反之，棉铃对位叶C／N高，可溶性蛋白含量下降}夹，棉铃发育的中、后期内源保护酶活性低或下降快，膜质过氧化程度高，叶片生理活性弱、功能期短的基因型(如德夏棉1号)，其铃重快速增长期短，单铃纤维干重低，最终铃重较低；美棉33B棉铃对位叶中C／N和内源保护酶活性变化特征介于上述两种类型之间。可见棉铃对位叶生理特性的基因型差异是导致不同铃重形成的重要生理原因之一。(2)棉花季节桃对位叶生理特性的差异及与铃重形成的关系。研究不同基因型品种伏前桃、伏桃、早秋桃和晚秋桃对位叶花后可溶性蛋白含量、内源保护酶活性动态变化及铃重形成的结果表明，伏桃对位叶在棉铃发育过程中尤其中、后期生理活性强，可溶性蛋白含量下降缓慢，内源保护酶活性高，叶片功能期长，铃重快速增长期长，铃重增长迅速，较易形成大铃；相反，晚秋桃对位叶在棉铃发育过程中生理活性较弱，可溶性蛋白含量下降快，内源保护酶活性较低或后期下降迅速，叶片出现早衰，铃重快速增长期短，纤维和棉籽的发育均受阻，最终铃重较低。早秋桃和伏前桃对位叶生理特性和铃重形成特征介于上述两者之间，而早秋桃又优于伏前桃。棉花季节桃因其发育所处的外界环境和植株自身生理进程的不同，其棉铃对位叶的生理活性存在较大的差异，该差异对棉纤维、棉籽和铃重差异的形成具有较大的影响。2．棉纤雏发育相关酶活性变化特征及与纤维素累积和纤维比强度形成的关系。研究纤维比强度分属高、中、低3类基因型4个棉花品种纤维发育过程中相关酶活性的动态变化特征及纤维素累积和纤维比强度形成关系的结果表明：β-1，3-葡聚糖酶活性在棉纤维发育过程中呈下降趋势，蔗糖合成酶、POD和IAAO活性变化均呈单峰曲线，基因型间差异主要表现在酶活性的大小和峰值出现的时间。高强纤维基因型(科棉1号)棉纤维中与纤维发育相关的酶活性在整个次生壁加厚期高于中、低强纤维基因型，前者酶活性的动态变化与纤维素快速累积期的协调性好，纤维素累积平缓，纤维比强度增长的幅度大；相反，低强纤维基因型(德夏棉1号和苏棉15号)棉纤维发育相关酶在次生壁加厚期活性低，纤维素快速累积期短，纤维比强度增长的幅度小；中强纤维基因型(美棉33B)棉纤维发育相关酶活性、纤维素累积和纤维比强度形成特征介于上述两类基因型之间。不同纤维强度基因型棉花纤维发育相关酶活性存在显著差异，且该差异是导致纤维素累积特性及纤维比强度形成基因型差异的重要原因之一。3．棉纤维加厚发育过程中相关物质转化、纤维素生物合成关键酶活性动态变化及与纤雏素累积争纤雏比强度形成的关系。通过对3类纤维强度4个棉花品种纤维加厚发育过程中相关物质转化、纤维素合成关键酶活性的动态变化、纤维素累积及纤维比强度形成的分析发现：高强纤维基因型(科棉1号)棉纤维中可溶性糖和蔗糖转化多，进入次生壁加厚发育期时的β-1，3-葡聚糖含量峰值高，纤维素合成关键酶(蔗糖合成酶和β-1，3-葡聚糖酶)活性增强快、峰值高，纤维素累积速率平缓且快速累积期长；而低强纤维基因型(苏棉15和德夏棉1号)棉纤维加厚发育生理特征与此相反；中强纤维基因型(美棉33B)则介于上述两类之间。基因型间比较发现，与纤维素生物合成相关的物质和关键酶活性变化的基因型差异是造成纤维素累积特性及纤维比强度差异的主要生理原因之一。此外，β-1，3-葡聚糖含量的剧增可以作为棉纤维进入次生壁加厚发育阶段的一个重要特征。4．棉花季节桃纤维加厚发育的生理特性及与纤维比强度形成的关系。(1)棉花季节桃纤维发育相关酶活性的差异及与纤维比强度形成的关系。研究了纤维比强度分属高、中、低3类基因型的4个棉花品种伏前桃、伏桃、早秋桃和晚秋桃纤维发育相关酶活性的动态变化特征及其与纤维比强度形成的关系。结果表明，棉花伏前桃、伏桃、早秋桃和晚秋桃纤维POD和IAAO活性依次下降，蔗糖合成酶、β-1，3-聚糖酶活性与之相反。伏前桃和伏桃纤维发育处于较为适宜的温度条件(日均温26～28．5℃)下且此时棉株处于“青壮年”时期(约3～9果枝)，纤维加厚发育相关酶活性越高越有利于纤维素累积特征的优化和高强纤维的形成；伏前桃纤维发育后期条件优于早秋桃，但早秋桃纤维发育关键酶(蔗糖合成酶和β-1，3-葡聚糖酶)活性高于伏前桃，且纤维素快速累积期较长，最终纤维比强度较高；随着温度的降低(日均温20℃以下)和棉株进一步的衰老(17果枝以上)，晚秋桃纤维POD、IAAO、蔗糖合成酶活性峰值后移，纤维比强度增长幅度降低，虽然蔗糖合成酶、β-1，3-葡聚糖酶活性略有升高，但于纤维素累积和比强度的形成无益。棉花季节桃纤维发育过程中相关酶活性动态变化的差异是导致纤维素的累积特性及纤维比强度差异形成的重要生理原因之一，且该差异在不同强度纤维基因型品种内表现一致。(2)棉花季节桃纤维加厚发育生理特性的差异及与纤维比强度形成的关系。研究分析了纤维比强度差异明显的3类4个棉花品种伏前桃、伏桃、早秋桃和晚秋桃纤维加厚发育过程中相关物质转化、纤维素合成关键酶活性的动态变化、纤维素累积和纤维比强度形成。结果表明：棉花季节桃纤维加厚发育过程中物质转化特征和相关酶活性存在较大差异，最终导致纤维比强度差异的形成，且季节桃间的差异在各基因型品种内表现一致。伏前桃和伏桃纤维加厚发育处于较为适宜的温度条件和植株生理年龄下，纤维素合成相关酶活性越高，相关物质转化越多，纤维素快速累积持续期长，纤维素累积速率平缓，越有利于高强纤维的形成。早秋桃纤维发育后期温度条件较伏前桃差且棉株开始衰老，但其纤维素合成相关物质转化率高，纤维素累积特征优于伏前桃，最终纤维比强度高于伏前桃。晚秋桃纤维素快速累积期延长，相关物质转化率降低，纤维素累积速率过慢，纤维细胞发育迟缓，造成最终纤维比强度较低。