1. 引言
新疆是我国最大的优质棉生产基地，光热资源丰富，气候类型独特，适宜棉花种植。然而，由于全球极端天气频率的增高使得冷害冻害频发，造成作物减产，品质下降 [1] 。春季(4月至5月初)是新疆强冷空气活动比较频繁的时期，并经常伴有寒潮天气出现。棉花在播种期常因强冷空气入侵，而遇到霜冻、低温冷害，造成棉花缺苗断垄甚至毁种重播。棉花在整个生育期均易遇到低温胁迫，特别是在萌发期和苗期它的生长更容易受到低温的抑制。丙二醛(MDA)是膜脂过氧化的重要产物之一，在低温胁迫下，MDA的大量积累会使膜透性增加，从而破坏生物膜的完整性。因此，通过测定MDA含量可以大致了解膜脂过氧化程度，以间接推断膜系统的损伤程度和植物的抗冷性 [2] [3] [4] 。筛选抗冷棉花品种，是解决棉花低温冷害最直接最有效的方法，同时，筛选出的抗冷棉花品种又要符合种植户对产量的需求以及纺织企业对品质的需求，因此，本文分析了棉花抗冷性与产量、品质性状的关系，为棉花抗冷品种的筛选鉴定提供参考。
2. 材料与方法
2.1. 试验材料
参试的6个棉花品种S1~S6由第一师农科所棉花研究室提供。
2.2. 试验方法
2.2.1. 棉苗培育
试验于2021年在新疆兵团第一师12团21连第一师农科所试验基地和第一师农科所综合实验室进行。5月25日，将6份材料在实验室内用盆栽法播种于装有营养土的花盆中，每个品种20粒，两盆。
2.2.2. 生理生化指标测定
待棉花幼苗长至两叶一心时，每个品种放一盆棉苗至人工气候箱进行4℃冷害胁迫24 h，测定其丙二醛(MDA)、可溶性糖(SS)含量。丙二醛(MDA)含量测定采用硫代巴比妥酸(TBA)法 [5] ；可溶性糖(SS)含量测定采用蒽酮法 [6] 。
2.2.3. 不同品种田间鉴定
在农科所试验基地，种植引进的棉花种质资源，对每份材料的铃重、衣分、皮棉产量、纤维品质上半均长、强力和马克隆值等重要性状进行田间鉴定。
2.3. 数据分析
用Microsoft Excel 2007软件进行数据处理和作图。
2.3.1. 丙二醛(MDA) 含量计算公式
丙二醛(MDA)含量(nmol/g鲜重) = [ΔA × V反总 ÷ (ε × d) × 109] ÷ (W × V样 ÷ V样总) = 51.6 × ΔA ÷ W
V反总：反应体系总体积，4 × 10−4 L；ε：丙二醛摩尔消光系数，155 × 103 L/mol/cm；d：96
孔板光径，0.5 cm；V样：加入样本体积，0.1 mL；V样总：加入提取液体积，1 mL；W：样本质量，g。
2.3.2. 可溶性糖含量计算公式
用96孔板测定的计算公式如下：
标准条件下测定的回归方程为y = 4.275 x − 0.07；x为标准品浓度(mg/mL)，y为吸光值。
按样本鲜重计算：
可溶性糖(mg/g鲜重) = [(ΔA + 0.07) ÷ 4.275 × V1] ÷ (W × V1 ÷ V2) = 2.34 × (ΔA + 0.07) ÷ W。
V1：加入样本体积，0.04 mL；V2：加入提取液体积，10 mL；Cpr：样本蛋白质浓度，mg/mL；
W：样本鲜重，g。
3. 结果与分析
3.1. 低温对棉花叶片丙二醛含量的的影响
Figure 1. Malondialdehyde content of 6 varieties
图1. 6个品种丙二醛含量
丙二醛(MDA)是常用的膜脂过氧化指标，MDA的积累可能对膜和细胞造成一定的伤害 [7] 。MDA含量升高，说明膜脂受到损伤严重，升高程度越大，膜损伤程度越严重，越不抗冷。由图1可见，各品种在低温胁迫前，丙二醛含量分别为30.78 nmol/g、30.22 nmol/g、26.13 nmol/g、42.04 nmol/g、35.33 nmol/g、30.86 nmol/g，受低温胁迫后，6个品种丙二醛含量均比对照升高，分别为32.23 nmol/g、34.51 nmol/g、41.37 nmol/g、48.95 nmol/g、39.34 nmol/g、35.80 nmol/g。每个品种升高的幅度不同，其中S3升高幅度最大，其次为S4、S6、S2、S5、S1。由丙二醛含量升高程度可推断S1、S5、S2三个品种的抗冷性较好。
3.2. 低温对棉花叶片可溶性糖含量的的影响
由图2可见，各品种在低温胁迫前，可溶性糖含量因品种不同存在一定差异，分别为7.16 mg/g、5.59 mg/g、6.91 mg/g、4.75 mg/g、4.76 mg/g、5.81 mg/g，受低温胁迫后，6个品种可溶性糖含量均比对照升高，分别为9.80 mg/g、8.86 mg/g、10.55 mg/g、5.94 mg/g、6.52 mg/g、6.79 mg/g。每个品种升高的幅度不同，其中S3升高幅度最大，其次为S2、S1、S5、S4、S6。植物经低温胁迫后，其可溶性糖含量都有不同程度的升高，而且升高的幅度与品种的抗冷性呈现正相关，由此可推断出参试品种中S3、S2、S1、S5四个品种的抗冷性较好。
Figure 2. Soluble sugar content of 6 varieties
图2. 6个品种可溶性糖含量
3.3. 参试的6个棉花品种的农艺、产量及品质性状
Table 1. Yield and quality traits of 6 tested varieties
表1. 6个参试品种产量和品质性状
由表1可见，6个品种单铃重最大的为S1，6.1 g，S2最小，为4.94 g；衣分最高的为S3，为47.13%，最低的为S6，40.65%，皮棉产量最高的为S1，达166.23 kg/mu，最低的为S6，115.23 kg/mu，纤维品质测定结果为：上半均长最长的为S4，32 mm，最短的为S3，只有27.79 mm，强力最好的为S4，32.95 cN·tex−1，最差的为S3，只有28.92 cN·tex−1，马克隆值最好的为S6，3.94，最差的为S1，4.95。
3.4. 棉花不同品种抗冷性与产量、品质形状的关系
通过对低温胁迫后棉花丙二醛和可溶性糖含量测定，筛选出比较抗冷的棉花品种为S1、S5、S2三个品种，这三个品种在田间进行农艺性状、产量性状和品质性状的测定，结果显示S1，除马克隆值略偏高之外，其他性状表现均比较好，S2纤维品质性状较好，但产量性状不理想，S5相对综合性状搭配较好。
4. 结论与讨论
4.1. 结论
在低温胁迫前棉花叶片丙二醛含量和可溶性糖含量因品种不同存在一定差异，经低温胁迫，6个参试棉花品种的丙二醛含量和可溶性糖含量均有一定程度的升高，各品种升高程度不同，经两项指标综合分析，6个参试品种中有三个品种S1、S5、S2抗冷性较好。三个抗冷性品种中，产量和品质性状较好的为S5。
4.2. 讨论
1) 据资料报道 [8] ，植物器官在逆境下遭受伤害，往往发生膜质过氧化作用，丙二醛(MDA)是膜质过氧化的最终分解产物，在低温胁迫时，丙二醛(MDA)含量会急剧增加，从而导致膜的完整性被破坏。丙二醛含量增加的幅度越大，膜损伤的程度越严重，越不抗冷。
2) 可溶性糖含量的增加对提高细胞液浓度、增强细胞液的流动性和维持细胞膜在低温下的正常功能等方面有重要作用 [9] 。低温胁迫可使植物可溶性糖含量升高，从而增大细胞液的浓度，以抵抗低温对细胞(特别是细胞膜)造成的伤害。就棉花来说，品种的抗寒能力与其在低温锻炼中可溶性糖的积累能力有着密切的关系 [10] 。可溶性糖含量提高的幅度与品种的抗冷性呈正相关。
基金项目
兵团科技创新人才计划“棉花抗苗期冷害种质资源的引进与创新”(2021CB017)国家现代农业产业技术体系–棉花产业技术体系阿拉尔综合试验站(CARS-15-43)。
参考文献
NOTES
*通讯作者。