基于快速葉綠素熒光鑒定北疆不同時代主栽棉花品種的耐冷性

李志博 徐建偉 張小均 鐘信念 閆臣 魏亦農(nóng)

摘要：為篩選棉花耐冷資源，建立棉花耐冷性鑒定評價方法，基于快速葉綠素熒光分析技術(shù)，采用冷害因子指數(shù)結(jié)合模糊隸屬函數(shù)法對北疆不同時代的代表棉花品種在不同生育期的耐冷性進行了鑒定評價，篩選棉花耐冷性的關(guān)鍵快速葉綠素熒光參數(shù)。結(jié)果表明，隨低溫脅迫時間的延長，不同生育期棉花功能葉片的Fv/Fm、Fv/Fo、ETo/ABS、RC/CSo、PIABS呈逐漸下降趨勢，而Fo/Fm、ABS/RC、DIo/RC呈上升趨勢，且相同脅迫時間下吐絮期的熒光值跟其他生育期都有明顯差別。同一棉花品種在不同生育期的耐冷性鑒定分級結(jié)果不完全相同，全生育期耐冷性達到高抗的有新陸早19號、新陸早33號和新陸早45號，不抗的為新陸早23號。隨時代更替，北疆棉花品種耐冷性呈先升后降的趨勢，但耐冷性好于其他棉區(qū)材料。棉花盛蕾期的耐冷性對全生育期的耐冷性影響最大。除了花鈴期，其他生育期的 Fo/Fm 耐冷因子指數(shù)對棉花的耐冷性都具有較大的直接和間接作用，可作為棉花耐冷性鑒定的關(guān)鍵因子。本研究探討了快速葉綠素熒光技術(shù)在棉花耐冷性鑒定上的應(yīng)用，評價了北疆不同時代主栽棉花不同生育期的耐冷性，建立了不同生育期棉花耐冷性鑒定的線性回歸模型。

關(guān)鍵詞：棉花;快速葉綠素熒光;耐冷性;生育期;北疆

中圖分類號： S562.01;Q945.78文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）07-0078-11

收稿日期：2020-06-18

基金項目：國家自然科學基金（編號：31560074）;石河子大學動植物培育專項（編號：YZZX201602）;新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點實驗室開放課題（編號：201902）。

作者簡介：李志博（1978―），男，甘肅鎮(zhèn)原人，博士，高級實驗師，主要從事棉花抗逆生理及分子生物學機制及新品種選育研究。E-mail：lzb_oea@shzu.edu.cn。

通信作者：魏亦農(nóng)，教授，主要從事棉花遺傳育種研究。E-mail：weiyinong@163.com。

低溫是影響植物地域分布、生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)的基本因素[1-3]。棉花屬冷敏感性作物，低溫冷害是影響棉花生產(chǎn)的最主要災(zāi)害。北疆棉區(qū)作為新疆棉花生產(chǎn)的一個重要分支，在我國棉花可持續(xù)發(fā)展中具有重要地位[4]，但該區(qū)位于天山北坡海拔400 m以下，積溫低、無霜期短，屬典型的早熟或極早熟棉區(qū)，容易受到倒春寒和早霜的影響[4-5]，導致棉花種子萌發(fā)力降低[6-8]，幼苗抗冷性變?nèi)鮗7-9]，生育期延遲[5，10]，產(chǎn)量下降[10-11]以及品質(zhì)變差等[12-13]，因此，北疆棉花的早熟性和幼苗期等生育早期的耐冷性鑒定、生理機制等方面得到了早期研究者們的普遍關(guān)注[6-9，14]。近年來，隨著全球氣候變暖，極端氣候類型增加，中后期棉花遭受低溫冷害的頻率增加，北疆棉花早熟性有所降低[15]，潛在地增大了該區(qū)棉花受低溫冷害的風險。鑒定北疆棉花不同生育時期的耐冷性，了解棉花品種的耐冷性演替規(guī)律，對建立棉花耐冷性鑒定方法、探索棉花耐冷機制、確定北疆棉花育種目標等具有重要意義。

葉綠素熒光分析技術(shù)是一種基于光合作用理論的探測植物光合生理狀況及外界因子影響的活體測定和診斷技術(shù)，能“內(nèi)在性”反映葉片光合作用過程中光系統(tǒng)對光能的吸收、傳遞、耗散、分配等過程[16]，在植物的光合作用機制[16]和抗逆生理[17-19]研究上得到了大量應(yīng)用，其參數(shù)常作為逆境條件下植物抗逆反應(yīng)的指標之一?；谏锬つ芰苛鲃訛榛A(chǔ)的快速熒光誘導動力學因其獲得數(shù)據(jù)量大、儀器便于攜帶且操作簡便等特點[20]，近年來越來越多地被應(yīng)用于植物抗逆性鑒定[17-19，21]、植物生理[19]、遺傳育種[21-23]等領(lǐng)域。本研究擬以快速葉綠素熒光誘導動力學測定為基礎(chǔ)，對北疆棉區(qū)不同世代的代表性棉花在不同生育時期的耐冷性進行鑒定評價，期望篩選耐冷型棉花資源，建立棉花耐冷性鑒定評價的快速熒光動力學方法。

1 材料與方法

1.1 材料

參試材料28份，其中24份為北疆棉區(qū)不同時代選育、種植的代表性品種;3份引自中國農(nóng)業(yè)科學院棉花種質(zhì)資源中心，苗期耐冷性比較突出;1份為新疆南疆棉區(qū)主栽的中熟棉花品種。材料均由石河子大學棉花研究所收集和保存，材料基本信息見表1。

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計

各參試棉花材料種子于2019年4月20日人工點播于石河子大學棉花研究所專用育種大田。栽培模式為覆膜高密度膜下滴灌，寬窄行種植，行距30 cm+60 cm+30 cm，株距10 cm。每膜種植4小行，1膜為1小區(qū)，小區(qū)長8 m、寬 1.5 m。每材料種植1小區(qū)，管理方式同常規(guī)大田。

分別于苗期、盛蕾期、花鈴期、吐絮期在每個材料種植小區(qū)中段選不缺苗且生長一致的連續(xù)7株棉株，帶葉柄剪取功能葉用自封袋密封放在專用取樣盒中帶回實驗室，在RZX型人工智能氣候箱中進行6 d的4 ℃低溫處理。

1.2.2 快速葉綠素熒光參數(shù)測定

用英國Hansatech公司的植物效率儀（PEA）每天測定各棉花材料低溫處理（0 d為處理前）的快速葉綠素熒光參數(shù)，測定前葉片暗適應(yīng)20 min。儀器設(shè)置激發(fā)光強3 500 μmol/（m2·s）。最大光化學效率（Fv/Fm）、用于熱耗散的量子比率（t=0時）（Fo/Fm）、單位面積吸收的光能（t=0時）（ABS/CSo）、單位反映中心吸收的光能（ABS/RC）、單位反應(yīng)中心耗散的能量（t=0時）（DIo/RC）、單位反應(yīng)中心捕獲的用于還原QA的能量（t=0時）（TRO/RC）、單位反應(yīng)中心捕獲的用于電子傳遞的能量（t=0時）（ETo/RC）及以吸收光能為基礎(chǔ)的性能指數(shù)PIABS等參數(shù)由儀器自動測定讀出，用于計算電子傳遞的量子產(chǎn)額（t=0 時）[ETo/ABS=（ETo/RC）/（ABS/RC）]、單位面積內(nèi)反應(yīng)中心的數(shù)量（t=0時）[RC/CSo=（ABS/CSo）/（ABS/RC） ][24]。

1.2.3 耐冷因子指數(shù)計算及耐冷性鑒定

參考Strauss等[24]和李志博等[23]的鑒定方法并略有改動計算快速葉綠素熒光參數(shù)耐冷因子指數(shù)（CFI）：CFI=∑Wp·LOGRp（CFP），Wp指不同處理時期的權(quán)重系數(shù)，Rp（CFP）指不同處理時期相對葉綠素熒光參數(shù)，為該處理時期相應(yīng)時間（d）的相對熒光參數(shù)的平均值。本試驗分為3個脅迫處理時期，其中第1天和第2天為短期處理，第3天和第4天為中期處理，第5天和第6天為長期處理，各處理時期的權(quán)重系數(shù)依次為1、3、5。

用模糊隸屬函數(shù)法鑒定評價參試材料的耐冷性。模糊隸屬函數(shù)公式為Y（u）=（Y-Ymin）/（Ymax-Ymin），與棉花耐冷性負相關(guān)用反隸屬函數(shù)公式：Y（u）=1-（Y-Ymin）/（Ymax-Ymin）中。公式中，Y指不同參試材料的耐冷因子指數(shù)值，Ymax指所有參試材料中耐冷因子指數(shù)最大值，Ymin指所有參試材料中耐冷因子指數(shù)最小值。棉花耐冷性分級參考付鳳玲等的標準[25]略有修改：≥0.75 為高抗，0.61～0.74為抗，0.46～0.60為中抗，0.31～0.45為弱抗，≤ 0.30為不抗。某一熒光參數(shù)下的耐冷性為該熒光參數(shù)耐冷因子指數(shù)隸屬值，不同生育期棉花的耐冷性為該生育期各熒光參數(shù)耐冷因子指數(shù)隸屬值的平均值，全生育期棉花耐冷性為各生育期棉花耐冷性的平均值。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理與分析

用SPSS 13.0對測試數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，用SIGMAPLOT 12.5進行制圖。分析和作圖數(shù)據(jù)均為平均值±標準誤。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生育期脅迫時間對棉花主要快速熒光參數(shù)的影響

由圖1可見，隨著脅迫時間的延長，各生育期棉花葉片的Fv/Fm、Fv/Fo、ETo/ABS、RC/CSo、PIABS均呈明顯下降變化趨勢，且同一脅迫時間下，幼苗期、盛蕾期和花鈴期間各熒光參數(shù)值差異不大，而吐絮期的各熒光參數(shù)值都低于其他3個生育期，尤其脅迫第3天起，差異更加明顯。不同生育期棉花葉片的ABS/RC、DIo/RC隨脅迫時間明顯上升，且吐絮期的上升幅度大于其他生育期。不同生育期棉花葉片的TRO/RC、ETo/RC隨脅迫時間呈先上升后下降的趨勢，且苗期的下降時間較晚，幅度較小。

2.2 不同生育期各棉花的耐冷因子指數(shù)及耐冷性評價

根據(jù)不同生育期棉花主要熒光參數(shù)隨脅迫時間的響應(yīng)趨勢，選擇了受脅迫時間影響且變化規(guī)律明顯的熒光參數(shù)計算其耐冷因子指數(shù)，以耐冷因子指數(shù)為參數(shù)鑒定了各個棉花材料在該參數(shù)下的耐冷性及整個生育期的耐冷性?？梢钥闯?，同一生育期不同材料的耐冷性具有明顯差異，且同一材料不同熒光參數(shù)評價的耐冷性分級結(jié)果不完全相同。

苗期（表2）：中棉所36號（MH25）和中JX4（MH27） 8個耐冷因子指數(shù)隸屬值的鑒定結(jié)果均為高抗，新陸早54號（MH20）除了ABS/RC和RC/CSo隸屬值的鑒定結(jié)果為抗、新陸早66號（MH23）除了Fo/Fm和ETo/ABS鑒定為抗外，其余指標的鑒定結(jié)果均為高抗;而新陸早7號（MH1）和新陸早24號（MH8）8個耐冷因子指數(shù)隸屬值的鑒定結(jié)果均為不抗，新陸早23號（MH7）也有6個耐冷因子指數(shù)隸屬值的鑒定結(jié)果為不抗。

盛蕾期（表3）：新陸早7號（MH1）、新陸早8號（MH2）、新陸早19號（MH5）、新陸早21號（MH6）、新陸早26號（MH10）、新陸早35號（MH12）、新陸早74號（MH24）和新陸中26號（MH28）的8個冷害因子指數(shù)的隸屬值鑒定結(jié)果均為高抗，新陸早24號（MH8）和新陸早25號（MH9）有6個冷害因子指數(shù)的隸屬值鑒定結(jié)果為高抗;但新陸早23號（MH7）、新陸早42號（MH15）和新陸早50號（MH19）有6個耐冷因子指數(shù)隸屬值的鑒定結(jié)果為不抗。

花鈴期（表4）：新陸早24號（MH8）、新陸早36號（MH13）和新陸早45號（MH16）的8個耐冷因子指數(shù)的鑒定結(jié)果均為高抗，新陸早13號（MH14）和新陸早19號（MH5）有7個耐冷因子指數(shù)的鑒定結(jié)果為高抗、1個鑒定結(jié)果為抗;而新陸早54號（MH20）、中棉所36號（MH25）的8個耐冷因子指數(shù)鑒定結(jié)果均為不抗。

吐絮期（表5）：新陸早19號（MH5）、新陸早7號（MH1）和新陸早60號（MH21）分別有3～4個耐冷因子指數(shù)值在28個材料中達到最值，其他耐冷因子指數(shù)值在所有材料中的位次也十分靠前，耐冷性綜合隸屬值鑒定結(jié)果為高抗;新陸早33號（MH11）、新陸早35號（MH12）、新陸早54號（MH20）和新陸早74號（MH24）盡管沒有耐冷因子指數(shù)位于最值，但幾乎所有的耐冷因子指數(shù)位次都平均靠前，耐冷性隸屬值綜合鑒定結(jié)果也為高抗。新陸早10號（MH3）、新陸早48號（MH18）、中棉所36號（MH25）和中JX4（MH27）的耐冷性隸屬值綜合鑒定結(jié)果為不抗。

從不同生育期的耐冷性鑒定結(jié)果來看，同一棉花在不同生育期的耐冷性分級結(jié)果不同，有時甚至會有很大的差別，如新陸早7號在盛蕾期和吐絮期的耐冷性鑒定結(jié)果為高抗，而幼苗期的鑒定結(jié)果為不抗，花鈴期的鑒定結(jié)果為抗;中JX4在幼苗期和盛蕾期的耐冷性鑒定結(jié)果為高抗，而花鈴期和吐絮期的鑒定結(jié)果為不抗。不同生育期參試棉花材料的耐冷性鑒定分級的比例有所差別，其中抗性（高抗、抗）為盛蕾期>吐絮期>苗期=花鈴期，其比例依次為67.86%、46.43%、39.29%、39.29%，而不抗為花鈴期>幼苗期>吐絮期>盛蕾期，其比例依次為21.43%、17.86%、14.29%、10.71%。

2.3 不同生育期北疆不同時代棉花耐冷性演替變化分析

以引進的苗期耐冷性強的棉花（MH25、MH26、MH27）為對照，對不同生育期北疆不同時代棉花的耐冷性變化趨勢進行了分析（圖2）。可以看出，隨時代演替，北疆棉區(qū)選育的棉花品種在幼苗期、吐絮期的耐冷性逐步增強，盛蕾期逐步下降，而花鈴期表現(xiàn)為先上升后下降趨勢。與對照相比，北疆棉花早期（幼苗期、盛蕾期）的耐冷性低于對照，中后期（花鈴期、吐絮期）的耐冷性高于對照。全生育期來看，北疆不同時代選育的棉花耐冷性呈先上升后下降的趨勢，但耐冷性好于對照。

2.4 不同生育期棉花耐冷快速熒光鑒定體系的分析

2.4.1 不同生育期棉花耐冷性關(guān)系及棉花耐冷性關(guān)鍵生育期分析 從表6看出，不同生育期棉花耐冷性的隸屬值之間兩兩呈差異不顯著，表明同一棉花品種在不同生育期的耐冷性關(guān)系不大，不同生育期棉花的耐冷機制存在差異。但不同生育期棉花的耐冷性對整個棉花生長發(fā)育過程中的耐冷性影響不一樣，盛蕾期、花鈴期和吐絮期的耐冷性對整個棉花全生育期的耐冷性有極顯著影響，而苗期影響不大，按影響大小依次為盛蕾期>花鈴期>吐絮期>苗期。

2.4.2 不同生育期影響棉花耐冷性的關(guān)鍵熒光參數(shù)分析 從表7看出，除了吐絮期的RC/CSo，其他生育期的每一個指標因子的評價結(jié)果均與該生育期棉花耐冷性的整體評價結(jié)果呈極顯著正相關(guān)，表明每個熒光指標因子間存在著密切的相互作用或共同影響著棉花的耐冷性。

2.4.3 不同生育期影響棉花耐冷性的熒光參數(shù)耐冷因子指數(shù)通徑分析 為更好地了解熒光耐冷因子指數(shù)之間的關(guān)系及其對棉花耐冷性的作用效應(yīng)，對耐冷因子指數(shù)進行了通徑分析，從分析結(jié)果（表8）可以看出，苗期Fo/Fm耐冷因子指數(shù)的直接通徑系數(shù)在所有直接通徑系數(shù)中最大，且其間接通徑系數(shù)也是所有系數(shù)中最大，此外，F(xiàn)v/Fo也具有較高的直接和間接通徑系數(shù);盛蕾期直接效應(yīng)和間接效應(yīng)表現(xiàn)最突出的是Fo/Fm耐冷因子指數(shù);花鈴期直接通徑系數(shù)最大的依次為ETo/ABS、ABS/RC、Fv/Fm、Fo/Fm，但它們之間差別不大，且Fv/Fm、Fo/Fm對其他因子的間接系數(shù)遠遠大于ETo/ABS、ABS/RC對其他因子的間接系數(shù);而吐絮期直接通徑系數(shù)較大的有ABS/RC、DIo/RC、Fo/Fm，但Fo/Fm和DIo/RC耐冷因子指數(shù)對其他熒光參數(shù)耐冷因子指數(shù)的間接效應(yīng)強于ABS/RC。

總體來看，各個生育期的最大直接通徑系數(shù)耐冷因子指數(shù)略有不同，說明各個生育期棉花耐冷性的耐冷機制和關(guān)鍵因子耐冷指數(shù)是有差別的。但幾乎各個生育期Fo/Fm耐冷因子指數(shù)的直接通徑系數(shù)及其對其他耐冷因子指數(shù)的間接通徑系數(shù)都最大，表明對各個生育期的棉花耐冷性均具有較強的直接和間接作用，可作為不同生育期棉花耐冷性評價的通用指標。

2.4.4 不同生育期基于棉花耐冷性關(guān)鍵影響因子的線性回歸分析 選取直接效應(yīng)和間接效應(yīng)都比較突出的耐冷因子指數(shù)為自變量，棉花的耐冷性為依變量建立不同生育期棉花耐冷性的鑒定模型（表9），每個模型的決定系數(shù)都在0.96以上，反映了鑒定模型中所選的耐冷因子指數(shù)決定了棉花耐冷性的絕大部分，是影響棉花耐冷性或可作為棉花耐冷性評價的關(guān)鍵因子，而且線性回歸模型的回歸系數(shù)檢驗幾乎都達到了極顯著差異水平。

3 討論與結(jié)論

3.1 快速葉綠素熒光技術(shù)在棉花耐冷性鑒定評價上的應(yīng)用

正常的光合能力是植物耐逆性的重要生理基礎(chǔ)。葉綠素熒光技術(shù)能“內(nèi)在”地反映植物光合作用信息[16-17]，已廣泛應(yīng)用于植物的抗逆資源鑒定和篩選[18-19，21-23]，且在植物抗冷性上已顯示出良好的應(yīng)用前景[18，23]。有研究發(fā)現(xiàn)，低溫下多數(shù)植物會產(chǎn)生光抑制，對葉綠素熒光參數(shù)產(chǎn)生顯著的影響，但葉綠素熒光參數(shù)變化與植物種類、處理溫度、處理方式等有關(guān)系，迄今還沒有一個葉綠素熒光參數(shù)可以有效地鑒定評價所有植物的抗寒能力[18]，因此用葉綠素熒光技術(shù)篩選和鑒定抗寒植物時采用的葉綠素熒光參數(shù)指標有所不同。以生物膜能量流動為基礎(chǔ)的快速葉綠素熒光誘導曲線的數(shù)據(jù)分析方法（JIP-test），可以捕捉誘導曲線上升部分更豐富的信息[17，20]，且O-J-I-P 曲線的形狀和參數(shù)對外界環(huán)境的變化十分敏感[20，23-24]，越來越多地應(yīng)用于植物的耐逆性鑒定評價。本課題組曾初次用O-J-I-P 動力學的Fv/Fm和 PI 參數(shù)研究了北疆棉區(qū) 22個主栽棉花的幼苗耐冷性差異[23]，結(jié)果跟Strauss等對南非大豆耐冷性分類的結(jié)果[24]相符。本試驗用快速葉綠素熒光進一步分析了北疆不同世代主栽棉花在不同生育時期的耐冷性，涉及了多個快速熒光參數(shù)，研究結(jié)果表明，不同生育期的棉花耐冷性鑒定的適宜快速熒光參數(shù)不同。

3.2 不同生育期棉花耐冷性差異及耐冷指標篩選

植物耐冷性是植物對低溫脅迫強度和時間的綜合適應(yīng)，同時受生長發(fā)育時期、處理方法、環(huán)境因素等各個因素的影響[1，7，9，14]。不同棉花在不同生育時期的耐冷性不完全一致[7]，表明棉花耐冷性具有多樣性和豐富的遺傳基礎(chǔ)，同時也說明不同生育期棉花耐冷機制不一樣，需要對不同生育期的棉花耐冷指標分別進行篩選。有研究表明，棉花種子的萌發(fā)能力隨溫度的降低而下降，種子萌發(fā)指標與種子耐冷萌發(fā)力顯著相關(guān)[6-7，14]，其中發(fā)芽指數(shù)為低溫下影響棉花種子萌發(fā)的關(guān)鍵指標[6，14]，與辣椒、玉米等萌發(fā)期抗冷鑒定采用發(fā)芽指數(shù)作為評價指標相同，但王俊娟等認為，由于受子葉光合作用的影響，萌發(fā)期棉花抗冷鑒定不宜采用萌發(fā)指數(shù)或出苗率作為評價指標，可以0 ℃處理 4 d，28 ℃條件下恢復正常生長 7 d 的相對子葉平展率作為鑒定指標[7]。在苗期耐冷性鑒定中，很多人將幼苗的外觀形態(tài)作為耐冷鑒定標準[9]，如低溫后的死苗率[7]，冷害指數(shù)[26]等，而且普遍認為，冷害指數(shù)和棉花幼苗的耐冷性密切相關(guān)[7，9，27]。在生理生化響應(yīng)上，抗氧化酶活性、膜穩(wěn)定性及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)是植物耐冷研究的主要內(nèi)容。多數(shù)研究表明，主要抗氧化酶POD、CAT活性在不同耐冷型棉花幼苗間有差異變化[7，26]，而SOD活性變化不大，同時王俊娟等發(fā)現(xiàn)，棉花幼苗地下部根系的抗氧酶活性比地上部對低溫冷害的響應(yīng)更明顯[7]。細胞質(zhì)膜被認為是植物低溫脅迫的關(guān)鍵位點，膜穩(wěn)定或透性相關(guān)指標也常被人們用來作為衡量植物耐冷性的指標，棉花幼苗葉片的細胞膜透性物質(zhì)（MDA）與棉苗耐冷性密切相關(guān)，可作為棉花幼苗耐冷性鑒定的指標[7，25]，還有研究發(fā)現(xiàn)，棉花幼苗的耐冷性跟可溶性蛋白含量、脯氨酸含量等有關(guān)。而王冀川等認為，棉花的耐冷性是多個指標因子共同作用的結(jié)果，用單一或幾個指標評價棉花的耐冷性可能存在誤差[27]。

由于受低溫處理條件等因素的影響，前人對棉花耐冷的研究多局限于生育前期[6-7，9，14，28]（萌發(fā)期、幼苗期），而生育中后期是棉花生殖生長、產(chǎn)量、品質(zhì)形成的關(guān)鍵時期[4，11，15]，是棉花溫度需求較高的時段，低溫冷害的影響可能更大，低溫冷害研究也具有重要意義。在建立不同生育時期的棉花耐冷鑒定的快速葉綠素熒光模型基礎(chǔ)上，本試驗初次對棉花生育期后期的耐冷性鑒定評價指標做了篩選，研究發(fā)現(xiàn)，快速熒光參數(shù)Fo/Fm、Fv/Fm為花鈴期棉花耐冷性的關(guān)鍵指標，F(xiàn)o/Fm和ABS/RC為吐絮期棉花耐冷性的關(guān)鍵指標。研究還發(fā)現(xiàn)，不同生育期棉花的耐冷性對整個生育期棉花耐冷性的影響大小為盛蕾期>花鈴期>吐絮期>苗期，進一步說明了后期低溫對棉花較大的影響作用。

3.3 北疆棉花耐冷性評價及早熟育種的必要性

新疆是我國最大的棉花生產(chǎn)基地，北疆亞棉區(qū)是新疆棉區(qū)一個重要組成部分[4]。相對其他亞棉區(qū)，北疆棉區(qū)積溫低，棉花生育期短[5，10，15]，因此，研究者們對北疆棉區(qū)適宜棉花材料的耐冷性進行大量的鑒定和篩選，早熟也成為北疆棉區(qū)棉花育種的主要目標。近年來，隨著全球氣溫普遍增溫，棉花適宜生育期有延長趨勢[15]，生育期較長的品種相對更容易獲得高產(chǎn)，引起育種者們有忽略棉花早熟性的傾向，如李春平等在分析北疆棉花早熟育種問題時認為，北疆棉區(qū)棉花風險面積比例較小，應(yīng)選育生育期在 125 d 或稍長的品種[29]，而本研究也發(fā)現(xiàn)，2011—2017年間審定的適宜北疆棉區(qū)的代表棉花品種比2001—2010年間的代表棉花品種的耐冷性降低，因此，北疆棉花在堅持棉花品質(zhì)和產(chǎn)量為首要育種目標時，依然應(yīng)該把早熟性放到棉花育種目標的首要地位，不但是抵御棉花遭受的低溫冷害傷害的需要，而且在未來棉花機械采收的葉片脫落和脫葉劑的施用效應(yīng)上可能發(fā)揮著重要的作用。

快速葉綠素熒光技術(shù)可以應(yīng)用于棉花耐冷性鑒定評價。不同生育期棉花耐冷性鑒定的快速熒光指標不同，建立了不同生育期棉花耐冷性鑒定的數(shù)學模型。在參試材料中，全生育期耐冷性表現(xiàn)高抗的棉花有新陸早19號、新陸早33號和新陸早45號，不抗的為新陸早23號;隨時代更替，北疆不同世代選育的棉花品種耐冷性呈先上升后下降的趨勢，但耐冷性好于其他棉區(qū)材料。

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