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棉花(Gossypium hirsutum L.)是我国重要的经济作物,随着劳动力成本的大幅上升,机采棉已成为棉花产业发展的必然选择。在机采前需用化学脱叶剂将棉花叶片脱掉。目前,棉花常用的脱叶剂是噻苯隆(Thidiazuron,TDZ),也有相关学者将两种或两种以上的脱叶剂进行复配,从而达到更好的脱叶效果。然而TDZ对环境温度要求较高,当环境温度低于15℃时其促进脱叶作用消失,且目前低温下可以使棉花叶片脱落的复配型脱叶剂也鲜有报道。而棉花收获的时节,低温寒潮经常发生,致使喷施棉花脱叶剂根本无法发挥脱叶作用,造成棉花无法进行机采,严重影响了棉花的产量。因此,亟需解决温度影响棉花化学脱叶的机理,并研制一种低温下可以促进脱叶的棉花脱叶剂,以弥补TDZ的不足,并为生产中提高脱叶率、促进机采棉的推广提供理论依据。为此,本文通过统计涂抹不同浓度(0%、0.005%、0.01%、0.05%、0.1%、0.3%、)的TDZ后棉花叶片脱叶率差异,确定实验所用最佳浓度,在不同温度下(15℃、25℃)涂抹该浓度的TDZ调查叶片脱叶率;用液质联用仪测定棉花叶片离层部位生长素(Auxin,IAA)、乙烯前体物(1-Aminocyclopropane-1-Carboxylic Acid,ACC)、脱落酸(Abscisicacid,ABA)、水杨酸(Salicylic acid,SA)茉莉酸(Jasmonicacid,JA)赤霉素(Gibberellin,GA3)的含量;用比色法测定棉花叶片离层形成相关酶活性,包括纤维素酶(Cellulase,CEL)、多聚半乳糖醛酸酶(Polygalacturonase,PG)以及果胶甲酯酶(Pectinmethylesterase,PME)的活性水平;用实时荧光定量PCR技术(Real-time quantitative PCR,RT-qPCR)检测棉花叶片离层形成关键酶基因(GhCEL、GhPG、GhPME)的表达,探讨温度影响棉花化学脱叶的机理;再通过统计15℃下涂抹不同浓度(0 ppm、50ppm、100ppm、300ppm、500ppm、1000ppm)的药品 ZMC 与最佳浓度的 TDZ复配后棉花叶片的脱叶率差异确定实验中ZMC所用最佳浓度,将该药品的最佳浓度与TDZ的最佳浓度复配,在低温下(15℃)涂抹两种药剂(TDZ、TDZ+ZMC)观察棉花叶片的脱叶情况。研究结果如下:1.不同温度下棉花叶片脱叶率的变化通过统计涂抹不同浓度TDZ后棉花叶片脱叶率差异,确定实验用最适TDZ处理浓度为0.1%;通过在不同温度下涂抹0.1%TDZ观察脱叶情况,发现在25℃下涂抹TDZ,第3天的脱叶率(22%)约为15℃下(2.7%)涂抹TDZ处理的8倍。说明TDZ脱叶受环境温度的显著影响。2.温度对棉花叶片离层内源激素的影响通过测定棉花叶片离层内源激素的含量发现,15℃下涂抹TDZ,棉花叶片内源激素ACC(72h后)、JA含量显著低于25℃处理;而IAA(48h后)、ABA、SA、GA3含量显著高于25℃处理;通过对棉花叶片离层内源激素的平衡分析发现,15℃下涂抹TDZ后,IAA/ACC、ABA/ACC、SA/ACC、GA3/ACC 的比值含量显著高于 25℃处理,而 JA/ACC、IAA/ABA、SA/ABA、GA3/ACC、JA/ABA的比值显著低于25℃处理,这是低温15℃下涂抹TDZ不能快速脱叶的与激素调控相关的主要原因。3.温度对棉花叶片离层形成关键酶活性的影响通过测定棉花叶片离层形成相关酶活性发现,15℃下涂抹TDZ,棉花叶片离层形成CEL活性、PG活性水平显著低于25℃处理,这是低温15℃下涂抹TDZ不能快速脱叶的与离层形成关键酶活性相关的主要原因;而PME活性水平较高,说明在棉花叶片脱落的过程中,PME与棉花叶片的脱落无显著的相关性。4.温度对棉花叶片离层形成酶相关基因表达的影响通过测定棉花叶片离层形成相关酶基因的表达发现,15℃下涂抹TDZ,棉花叶片离层GhCEL1、GhPG以及GhPME037的基因表达量显著低于25℃处理,这是低温15℃下涂抹TDZ不能快速脱叶的与离层形成酶基因表达相关的主要原因。5.新型棉花脱叶剂的研制与应用通过统计15℃涂抹不同浓度ZMC与0.1%的TDZ复配后棉花叶片脱叶率的差异,确定实验所用最适ZMC处理浓度为300ppm;在15℃下,通过观察与比较涂抹TDZ(0.1%)+ZMC(300 ppm)与涂抹TDZ(0.1%)处理的脱叶情况,发现在15℃下涂抹TDZ+ZMC后,第3天的脱叶率(11.7%)相较于TDZ处理(2.7%)增加了 9%,而第7天时,TDZ处理的脱叶率仅为45.2%,而TDZ+ZMC的处理脱叶率高达64.7%,相较于同时期TDZ的处理,脱叶率增加了 18.5%,第10天时,TDZ+ZMC处理下的棉花叶片完全脱落;显著的提高了叶片的脱叶率。对激素含量的测定结果表明,涂抹TDZ+ZMC处理导致棉花叶柄离层IAA含量较涂抹TDZ处理大幅降低是在15℃下TDZ+ZMC较TDZ更能促进棉花叶片脱落的主要原因。综上所述,通过对棉花叶片脱叶率统计、内源激素含量和离层形成酶活性的测定、以及叶柄离层形成相关酶基因表达的qRT-PCR检测,解释了 15℃下TDZ处理不能诱导棉花叶片脱落的原因,并研制了一种可以使棉花在低温下快速脱叶的脱叶剂。