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棉纤维发育过程决定棉纤维的最终品质,研究棉纤维发育的生理机制是调控棉纤维发育、形成高品质棉纤维的重要基础。温度是影响棉纤维发育的重要因素,研究温度影响棉纤维发育的生理基础,可为调控棉纤维发育、探索改善纤维品质提供理论依据。本研究以高强纤维品种(科棉1号,平均比强度为35cN.tex-1)和中强纤维品种(美棉33B,平均比强度为32cN.tex-1)为材料,采用大田方法,于2005-2006年在江苏南京(118°50’E,32°02N,长江流域下游棉区)和江苏徐州(117°11’E,34°15’N,黄河流域黄淮棉区)进行播期(4月25日和5月25日)试验,研究了：(1)温度对棉铃发育及主要纤维品质性状形成的影响；(2)温度对棉纤维蔗糖代谢的影响及其与纤维素累积特性和主要纤维品质形成的关系；(3)温度对棉铃对位叶C、N代谢的影响及其与铃重和主要纤维品质性状的关系；(4)温度对加厚发育期棉纤维内源保护酶活性、纤维素累积及其品质形成的影响；(5)温度对棉铃对位叶内源保护酶活性及棉铃发育的影响等。主要研究结果如下：1.温度对棉铃发育及主要纤维品质性状形成的影响铃期温度影响铃重、棉籽、纤维和铃壳等棉铃各组分的发育,而棉纤维长度、比强度、麦克隆值与铃重、铃重平均增重速率、纤维重、纤维率、纤维平均增重速率、棉籽重、棉籽率及铃壳物质转移率均成正相关。铃期日均温下降,铃重、棉纤维、棉籽快速增重的起止时间推迟、快速增重期延长、平均增重速率下降,低温(≤20.4℃)下棉铃和棉籽快速增重的起止时间提前,快速增重期缩短；棉籽与棉纤维存在异速生长关系；随铃期日均温降低棉纤维快速伸长的起止时间推迟、持续时间缩短；不同铃期日均温下纤维比强度形成速度存在差异,高温(≥25.3℃)下24d前纤维比强度增速快、45d后基本停止,低温(≤20.5℃)下24d前纤维比强度增速慢、45d后仍保持较快增速,适宜温度(23.1℃~23.2℃)下24d前纤维比强度增速快、45d后仍然保持一定速度。麦克隆值随铃期日均温下降而降低。2.铃期温度对棉纤维内糖代谢的影响及其与纤维品质形成的关系23.1℃~23.2℃是高强纤维形成的适宜温度,23.1℃-25.3℃是纤维长度形成的适宜温度。适宜的铃期均温条件下：伸长发育期(5-17d)纤维中蔗糖酶、β-1,3-葡聚糖酶活性与纤维伸长关系密切,此时两酶活性较高,可促进蔗糖水解,纤维素累积速度平稳,纤维细胞壁延展性好,有利于纤维期伸长；纤维加厚发育期(铃龄17d后)蔗糖合成酶和磷酸蔗糖合成酶活性与纤维比强度和马克隆值关系密切,此时酶活性上升速度快、活性高,蔗糖酶和β-1,3-葡聚糖酶活性下降速度快,促进蔗糖转化为UDPG,从而促进纤维素的累积,提高纤维品质。蔗糖合成酶和磷酸蔗糖酶活性高,蔗糖酶和p-1,3-葡聚糖酶活性下降速度快、水平低,蔗糖转化率高、纤维素累积期较长,累积速度平稳,棉纤维比强度高、马克隆值适宜。高品质棉科棉1号棉铃发育前期蔗糖酶、p-1,3-葡聚糖酶活性以及中后期蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶活性均较美棉33B高。3.加厚发育期温度对棉纤维中内源保护酶活性的影响及其与纤维素累积和纤维品质的关系棉纤维生理活性受纤维加厚发育期日平均温度的显著影响,其生理活性又影响棉纤维蔗糖转化和纤维素累积,最终影响纤维品质。正常温度条件下,棉纤维中可溶性蛋白含量较低,SOD、POD、CAT活性随铃龄增加上升速度较慢、峰值维持时间长,且加厚发育后28d后仍保持较高水平,MDA含量上升速度慢、含量低,纤维素前期累积速率平稳上升、峰值时间长、后期平稳下降,其纤维长度和比强度最大,马克隆值较适宜；日均温≤19.5℃,SOD、POD和CAT活性上升速度慢、后期下降快、活性低,丙二醛含量显著增加,纤维素合成速度慢、纤维品质降低；日均温≥24.9℃时棉纤维可溶性蛋白含量低,随铃龄增加棉纤维中SOD、POD、cAT活性上升速度快,且后期下降速度快、活性低,MDA含量明显上升,纤维素最大累积速率虽高,但纤维素快速累积持续期短、纤维品质也下降。棉纤维加厚发育期高强纤维品种科棉1号棉纤维生理活性较美棉33B高,蔗糖转化率也高、纤维素快速累积持续期较长,最终纤维品质优于美棉33B。4.铃期温度对棉铃对位叶C、N代谢的影响及其与棉铃发育和纤维品质的关系C/N与棉纤维长度、比强度和马克隆值的形成关系密切,不同铃期日均温下棉铃对位叶的可溶性糖、氨基酸含量及C/N存在显著(P<0.05)差异。铃期日均温在23.1℃-26.1℃范围内棉铃对位叶c、N代谢协调,C/N适宜,棉铃增重快、快速增重期长,铃重、棉纤维长度和比强度均较高,马克隆值较适宜。铃期日均温低,棉铃对位叶的可溶性糖含量在棉铃发育前期低、中期升高、后期下降,而氨基酸含量一直保持较高水平,C/N降低,棉铃快速增重的起止时间推迟、增重期延长、增重速度下降,铃重、纤维长度、比强度和马克隆值均下降。因此,铃期日均温23.1℃-26.1℃是棉花铃重和优质棉纤维形成的适宜温度,其中25.3℃-26.1℃适于形成大铃,23.1℃-25.3℃适于增加纤维长度,23.1℃-23.2℃适于提高比强度且马克隆值较适宜。优质棉纤维形成的棉铃对位叶C/N平均值存在地区差异,南京和徐州分别为5.6、9.4。5.铃期温度对棉铃对位叶内源保护酶活性的影响及其与棉铃发育的关系棉铃发育期日均温在23.1℃-25.3℃时棉铃对位叶的可溶性蛋白含量和内源保护酶活性较高,膜脂过氧化程度轻,棉铃对位叶生理活性高,C、N代谢活跃,C/N协调,棉铃平均增重速度较快,棉铃快速增重期延长,易形成大铃；≥27.0℃时可溶性蛋白含量和内源保护酶活性较低、膜脂过氧化程度严重,C代谢活跃,N生理活性较弱、C/N高,棉铃平均增重速度虽快,但快速增重期短,不利于棉铃发育和提高铃重；≤20.7℃时可溶性蛋白含量下降快,内源保护酶活性下降时间早、速度快,膜脂过氧化程度严重,棉铃对位叶生理活性低,对位叶可溶性糖转运率低,N生理活性高,C/N低,棉铃快速增重期虽长,但平均增重速率低,最终铃重下降。低温下科棉1号的对位叶生理活性比美棉33B强,铃重也较高。提高棉铃对位叶的生理活性、协调C/N是提高铃重的途径,适宜的铃期日均温可以提高棉铃对位叶的生理活性。