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国家自然科学基金
申 请 书
(2012版)
 资助类别:地区科学基金项目
  亚类说明:
附注说明:
项目名称:南疆陆地棉品种根系构型演变研究  
国家自然科学基金委员会
基本信息ysaC6bdprgP
申  请  人

 

英文名称
The study of root construction evolution of upland cotton varieties in the southern Xinjiang

资助类别
地区科学基金项目 
亚类说明
 

附注说明
 

申请代码
C0601:植物遗传学
C020101:植物形态结构与功能

基地类别
国家棉花品种改良中心\乌鲁木齐分中心\工程中心

研究期限
2013年1月 — 2016年12月
 
 

申请经费
59.2725万元

中   文   关   键   词
陆地棉;根构型;演变;品种;根系指标
英   文   关   键   词
Upland cotton;rot construction;Evolution;Variety;index of root system

 

中    文    摘    要
(限400字):新疆棉花栽培水平日益提高,而棉花地下部分根系的研究却相对滞后,这与棉花超高产棉田创建以及棉花地上部农艺性状的研究不相适应。本项目以南疆棉区历年来审定的有代表性的品种为研究材料,采用网袋法以大田种植和盆栽试验相结合来研究棉花品种根构型演变,揭示南疆棉区棉花品种的根系生态发育、根系质量发育、根系营养特性等指标的演变规律。在滴灌和沟灌栽培条件下设计不同种植密度、不同种植模式来研究不同栽培模式下南疆棉花历年来的主栽品种根系的构型及生理机能的变化规律,为今后新疆棉花“矮密早膜”栽培模式下的“大群体,小个体”棉花生产塑造理想的根构型、稳定持久的根系机能、适应性广的根系生态特征,配合棉花地上部生理生态性状的优化,为南疆棉区棉花生产选育适合滴灌和沟灌栽培品种的根系改良指标的确定;为改良棉花种质,考察收集遗传资源并建立遗传核心种质资源提供理论依据;同时,防止棉花育种过程中的盲目性和重复性。
英    文    摘    要
(限3000 Characters):Though increasing constantly of planting level of Xinjiang cotton, and the study of cotton underground root lagged relatively. This status didn’t fit with establishing of super –high yield cotton field and study of agronomic trait of over ground cotton. This project used typical cotton varieties from the southern Xinjiang as material, and researched evolution of cotton root construction and exposed evolution rule of index about root system ecology development, root system quality development and root system nutritive trait under field planting and pot experiment by net-bag method in southern Xinjiang cotton area. Under cultivation model of drip and ditch irrigation, and we studied change rules of root system construction and physiological function of main-planting cotton varieties over the year in the southern Xinjiang through different planting density and different planting model. It supplied theoretical basis for moulding perfect root construction, stable and everlasting root system function, broad -adapted root system ecology character, and optimizing physiological status of over ground cotton in order to match “grand population and little individual” cotton production under “dwarf, thickness ,early-ripe and cover ing film” cotton cultivation model in future, and for confirming index of root modified to suit to breed selectively drip and ditch irrigation cotton varieties in southern Xinjiang, and for modifying cotton germplasm and inspecting and collecting genetic cotton resources and building genetic cotton authority germplasm resources. Moreover, it still avoided blindness and repeatability in cause of cotton breeding.
 
项目组主要参与者(注: 项目组主要参与者不包括项目申请人)
编号
姓  名
出生年月
性别
职 称
学 位
单位名称
电话
电子邮箱
项目分工
每年工作时间(月)
1

1964-11-5

研究员
硕士
新疆农业科学院
0991-4528824
xjmh2338@163.com
根系生理指标的研
10
2

1970-2-17

副研究员
学士
新疆农业科学院
0991-4530015
guojiangping217@126.com
根构型研究
10
3

1975-03-15

助理研究员
学士
新疆农业科学院
0991-4503119
jzskg@126.com
冠层指标研究
10
4

1979-09-07

助理研究员
硕士
新疆农业科学院
0991-4530015
yixiangtao@sina.com
光合生理研究
10
5

1981-09-02

助理研究员
硕士
新疆农业科学院
0991-4530015
zjyxh1203@sina.com
根系营养生理
10
6

1983-12-29

助理研究员
硕士
新疆农业科学院
0991-4530015
13999966149@163.com
根系伤流液研究
12
7

1968-08-08

研究员
学士
新疆农业科学院
0991-4530015
mmtmoming@126.com
根系营养生理
10
8

1962-1-8

副研究员
学士
新疆农业科学院
0991-4530015
dolkun2274@sina.com
根构型研究
10
9

1968-10-15

助理研究员
学士
新疆农业科学院
0991-4530015
paizlam@xaas.ac.cn
根系活力,生化分析
10

总人数
高级
中级
初级
博士后
博士生
硕士生
10
4
5
??
??
1
??

说明:    高级、中级、初级、博士后、博士生、硕士生人员数由申请人负责填报(含申请人),总人数由各分项自动加和产生。
        

经费申请表                                                 (金额单位:万元)
科目
申请经费
备注(计算依据与说明)
一.研究经费
53.4000
?????
1.科研业务费
24.0000
?????
(1)测试/计算/分析费
12.0000
根系活力、激素、氨基酸、酶类分析
(2)能源/动力费
5.0000
实验室和温室用水电,按以往实验室使用和本课题工作需要测算
(3)会议费/差旅费
4.5000
用于参加国内会议2人次,2013年前后在新疆召开会议较多,可节约开支
(4)出版物/文献/信息传播费
2.5000
论文出版费,资料费和复印费,信息和检索费
(5)其他
?????
?????
2.实验材料费
26.4000
?????
(1)原材料/试剂/药品购置费
26.4000
根系研究用的盆、网袋、塑料管土柱、肥料
(2)其他
?????
?????
3.仪器设备费
2.0000
?????
(1)购置
2.0000
水分测定仪
(2)试制
?????
?????
4.实验室改装费
1.0000
试验室用的常规分析化学试剂和仪器设备购置
5.协作费
?????
?????
二.国际合作与交流费
2.0000
?????
1.项目组成员出国合作交流
1.0
项目组成员出国参加学术会议1人次,约1.0万元
2.境外专家来华合作交流
1.0000
接待境外专家来华合作交流2人次, 国内接待费用1.0万元
三.劳务费
1.0500
劳务费,博士研究生一名,每年约10个月,每月350元,三年共计1.05万元
四.管理费
2.8225
?????
合     计
59.2725
?????
与本项目相关的
其他经费来源
国家其他计划资助经费
?????

其他经费资助(含部门匹配)
?????

其他经费来源合计
0.0000

申请者在撰写报告正文时,请遵照以下要求:
1、??? 请先选定"项目基本信息"中的"资助类别",再填写报告正文;
2、??? 在撰写过程中,不得删除系统已生成的撰写提纲(如误删可点击“查看报告正文撰写提纲”按钮,通过"复制/粘贴"恢复);
3、??? 请将每部分内容填写在提纲下留出的空白区域处;
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5、??? 本要求将作为申请书正文撰写是否规范的评判依据,请遵照要求填写。
 报告正文
  (一)立项依据与研究内容(4000-8000字):
  项目的立项依据(研究意义、国内外研究现状及发展动态分析,需结合科学研究发展趋势来论述科学意义;或结合国民经济和社会发展中迫切需要解决的关键科技问题来论述其应用前景。附主要参考文献目录)
  1项目的立项依据
  1.1 研究意义
  新疆地处欧亚大陆腹地,光热资源丰富,灌溉农业,具有发展棉花的资源优势,是我国最重要的优质高产棉区。吐尔逊江(2009,2011)在南疆棉区棉花品种和栽培技术演变研究分析表明,解放后新疆棉花生产取得了五次植棉技术和六次品种更换的重大突破:品种更换对产量增产的贡献为43.9%,栽培技术对产量的贡献为56.1%。在此过程中,南疆陆地棉品种的许多形态结构和生理特性发生了变化,而探索这些形态结构和生理特性演变的研究主要集中在植株地上部分,品种根构型、根系生态性状、根系活力、根系保护酶活性,根系与地上部关系的演进特性如何,尚未见报道。
  随着人们对地上部分研究的深入,根系的作用日益受到重视,根系的研究逐渐活跃起来,国际上已将根系研究作为进一步提高作物生产力的一个极具有潜力的基础性科研课题,在作物超高产育种研究中,根系研究很可能成为一个新的突破口。然而,到目前为止,在棉花的育种科研与实践中对棉花根系这一极为重要器官的形态、生理性状的改良却未能在棉花的育种计划中得到具体体现。更未见到在高产、超高产品种选育的根系形态、生理特性上提出一套具体的改良指标。新疆棉花品种根系到底发达到何种程度才最合适?是不是越发达越好呢?根系活力等生理特性的最佳状态是什么?根系构型演变与产量和产量性状演变的关系?适合常规灌溉和滴灌栽培的棉花品种根系选育指标如何?对于以上问题,目前尚没有明确的回答。相对而言,人们对地上部叶片的形状和株型却有比较一致的看法,超高产棉花品种选育正是基于这样的背景开展的,并且有了一定的成效。
  棉花根系研究相对而言比地上部研究落后很多,造成这种现状的原因是多方面的,一方面固然是由于根系生长环境的复杂性及根系研究方法和手段的局限性,使棉花根系性状的遗传研究相对滞后,因此育种家尚缺少对棉花根系性状遗传规律的认识和了解,限制了它在育种中的应用;另一方面,也与人们对根系改良重要性认识不足有关。从总体上看,目前有关根系方面的研究仍然薄弱,在棉花育种中对根系进行有目的改良尚在起步阶段。
  1.2新疆棉花根系育种的必要性和迫切性
  1.2.1 根系研究的必要性
  根系不仅是作物吸收水分和养分的重要器官,也是氨基酸、激素等微量活性物质合成与转化的重要器官。关于根系研究的重要性,早在2O世纪3O年代J.E.weaver就较系统地研究l0多种作物根系的生长过程后指出:“要科学地理解作物生产,就必须全面地认识作物根系发育,根群分布,不同生育时期根系吸收水分、养分的活力,以及不同环境下根系的变化”。在其后的70年中,根系研究受到重视并在根系形态发生学,生长生理学,机能形态学方面作了大量的探索与研究,取得了一系列研究进展。
  棉花根系生长发育与遗传的关系研究较早。Taylor和Klepper(1978)就用盆栽法对不同遗传材料根系长度、主根和侧根发育等进行了比较研究和评价。Quisenberry (1991),McMichealet(1992)等的研究表明:不同遗传材料的根系长度存在明显差异,耐旱材料的根系发育相对常规材料要发达,深度和广度的分布也较大。
  李永山等(2000)研究了不同陆地棉品种棉花根系特性与耐旱性的关系后也指出:耐旱性棉花品种的根系发达,主根长,各级侧根数量多且长,总根系长;一级侧根数、侧根总长、根系总长度与耐旱性呈显著正相关,单位主根长度及一级侧根的着生密度可作为棉花耐旱性鉴定和选育的指标。同时指出,棉花根系重量与生物学产量、籽棉产量、皮棉产量呈显著的正相关,说明发达的棉花根系是营养体建造之本,也是夺得干旱地棉花高产的基础。
  至2010年新疆审定陆地棉花品种92个,引进国内其他棉区早中熟品种23个。其中:早熟陆地棉品种49个,早中熟陆地棉品种49个。其中生产上使用品种有68个,种植面积在10万亩以上的品种24个。新疆棉花生产中主栽品种间由于同质性强,主导方向不突出,主推品种不明确,生产上更换频率高,品种的抗逆性差等原因,导致品种的稳产性及广适性较弱,严重影响了新疆棉花生产的高产、稳产和可持续发展。系统地研究棉花根构型、根系生态性状、根系活力、根系保护酶活性,根系与地上部关系等对指导高产育种和高产创建等有重要指导作用,所以非常有必要对南疆陆地棉品种根系的遗传演变进行研究。
  1.2.2 生产实际中迫切需要解决的问题
  ⑴充分发挥新疆棉花的增产潜力。研究制定南疆棉区棉花品种的根系生态发育指标、根系质量指标、根系营养特性演变规律,从而有目的改良棉花品种、充分发挥品种本身的根系遗传潜力,做到棉花超高产群体根冠协调发育,保证群体叶片合理分布和群体叶面积指数正常扩展,提高截获光的效率,同时促进根系吸收养分,以及在植株营养器官和生殖器官中合理分配,最终达到新疆棉花高产、稳产、高效、优质以及环保生产的目的。
  ⑵提高肥料利用率。在现有的育种技术、耕作技术、栽培技术条件下,改良根系的相关形态和生理性状以提高品种肥料利用率,是适应可持续发展棉花和作物增产的重要途径。水肥耦合效应是争取作物高产、优质、高效的必由之路。因此选育适合滴灌棉花,水肥利用率高的品种对发挥新疆棉花最大生产潜力来说意义重大。
  ⑶适应棉花膜下滴灌高产、高效的要求。目前,有关棉花抗旱性方面有了一定的研究,但主要是针对地上部的研究,对根系的研究则相对薄弱。而根系是植物吸收水分和养分的重要器官,改良根系对于培育高效水肥利用棉花新品种,合理利用水资源,以及有效地发挥新疆等干旱地区耕地的棉花生产潜力,具有巨大的现实和长远意义。因此,加强高效水肥利用棉花品种的根系形态生理特性研究,对于培育适应性强的优良品种将具有重要的理论基础和应用价值。
  同时,由于膜下滴灌“矮、密、早、膜”栽培模式下棉花倒伏引起的烂铃、贪青晚熟等影响棉花产量的问题在新疆经常发生,从根系角度研究棉花抗倒伏的生物学、力学机制及其遗传基础,对于从栽培和育种角度减轻棉花倒伏危害,具有实际意义。
  1.3 国内外研究现状及发展动态
  国内外农作物根系研究主要集中在以下几个方面:
  1.3.1棉花根构型定量分析的研究
  李少昆等(2000)北疆高产棉花根系构型与动态建成的研究结果显示在大田条件下,北疆高产棉花根系生物量的积累呈S型曲线,其中线性增长期从6月下旬(盛蕾期)至7月下旬(盛花期),较地上部相对时期约早10d。随种植密度的增大,根系生长率下降、快速生长期提前。
  随着现代测量和计算机技术的发展及研究方法的突破,根形态构型的定量研究已成为可能。从根系形态构型的原位观察测定和定量分析。严小龙等 (2007)根构型形成的发育生物学和分子生物学基础均开展了系统深入的研究,并已取得了一定的突破。
  1.3.2 作物根系形态的测定研究
  目前,根系生态检测的种植方法有自然种植、根袋法、框栽法等大田土壤种植方法,水体漂浮种植方法,盆栽法、土柱法、根室法、雾培法、营养液纸袋培养等温室种植, 根系生长动态监测分析系统活体研究根系等方法。
  1.3.3 根系伤流液研究
  ⑴根系伤留液与作物根系活力的关系 根系伤流强度可作为根系活力的指标, 能比较准确地反映根系活性的变化。孙庆泉等(2003)通过对我国不同年代玉米品种生育全程根系特性演化的研究得出: 单株伤流液量可以反映根系活力的大小, 单株伤流液量的差异在一定程度上反映了单株根系活力的差异; 根系伤流液量越大则说明根系活力越强, 对地上的支持功能就越强, 这对延缓叶片衰老和最终产量的形成具有重要作用。
  ⑵种植密度与植物根系伤流量的关系 奕松等(2001)采用不同种植密度、施氮量处理,对两系籼型杂交稻根系伤流液中氨基酸及可溶性糖含量进行了研究。结果表明: 随密度增加, 茎基部氨基酸总量减少, 施氮量的增加提高了氨基酸的总量。
  ⑶根系伤流液中植物激素含量研究 植物的根系是产生植物激素的“源”,又是接受地上部产生并转运来的内源激素的“库”, 因此,根系可以通过调控其输出或输入激素的水平来影响地上部激素的含量,从而在协调地上部茎叶和地下部根系的发育过程中起重要作用。
  1.3.4南疆棉区陆地棉品种的演变研究进展
  陆地棉课题组在“九五”和“十五”期间,在同一栽培和控制条件下,对新疆早中熟棉区主要品种地上部农艺性状演变进行了研究,揭示了南疆历史棉花品种蕾铃脱落演变规律,光合速率演变规律,产量构成、纤维品质等主要农艺性状的演变规律,明确了有关性状的发展规律、发展方向和存在问题,为棉花高产育种目标的制定,亲本选择和后代选择,优化南疆棉花品种的农艺性状,高产、优质、抗性育种提供参考依据。
  综上所说,迄今国内关于南疆棉区棉花品种演变研究仅限本课题组的报道,其研究内容也仅限于地上部农艺性状的选择潜力,遗传基础合理拓展方向,对于建立具有新疆特色的棉花育种选择指数,提高新疆棉花育种选择效率等方面的研究具有重要指导意义。但是,关于南疆陆地棉品种根构型演变规律,以及南疆陆地棉品种根系选育改良方向尚不清楚。
  本项目拟在现有工作基础上,以南疆棉区历年来选育审定的有代表性的品种为研究材料,采用网袋法大田自然种植模式以及盆栽试验研究相结合,研究棉花品种根构型演变,揭示南疆棉区棉花品种的根系生态发育、根系质量发育、根系营养特性等指标的演变规律,在滴灌和沟灌栽培条件下,设计不同密度、不同种植模式试验研究、不同栽培模式下,南疆棉花历年来的主栽品种根系的构型及生理机能的变化规律,为今后新疆棉花“矮密早膜”栽培模式田间下的“大群体,小个体”棉花栽培塑造稳定持久的根系机能、适应性广的根构型。同时,配合棉花地上部生理生态性状的优化,为南疆棉区生产适合滴灌栽培和沟灌的棉花品种,改良创新种质,收集遗传资源并建立遗传资源核心种质,避免育种过程中的盲目性和重复性等方面意义重大。
  参考文献
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  2 项目的研究内容、研究目标,以及拟解决的关键科学问题。
  2.1项目主要研究内容
  2.1.1根系形态和根系立体几何构型的演变研究
  采用大田自然“密矮早膜”滴灌和沟灌两种种植模式,利用改进网袋法,研究南疆历年选育代表性棉花品种根的类型,各级根的几何尺寸及其在土壤中的空间造型和动态分布,同时对地上部果枝发育、冠层发育、叶面积、叶绿素含量、光合速率等生态生理发育指标进行测定,得出南疆历年选育的有代表性棉花品种根系立体几何构型及演变规律。
  2.1.2根系数量性状的演变研究
  测量南疆历年选育的有代表性棉花品种的根系长度、根表面积、根尖数、根粗细、根鲜重、根干重、根茎干重比、最大根长、根总数等数量指标。同时对地上部冠层、叶面积、叶绿素、光合等生态生理发育指标进行测定,找出南疆棉花品种根构型演变规律。
  2.1.3 根系质量性状的演变研究
  测定南疆历年选育的有代表性棉花品种的根活力、根系激素含量,根系氨基酸和糖分含量,根系养分吸收和含量,根系酶的含量等指标;不同棉花品种植株不同部位N、P、K养分的分布,干物质含量的分配比例,生物学产量,经济系数等指标。
  2.2研究目标
  2.2.1揭示南疆棉区历年选育的有代表性棉花品种的根系生态发育、根系质量发育、根系营养特性等指标的演变规律,
  2.2.2研究制定今后南疆棉花生产适合不同栽培模式的品种选育指标。
  2.2.3国家级核心期刊上发表论文4-5篇,其中SCI核心期刊发表1-2篇。
  2.2.4新疆农科院经济作物研究所培养硕士研究生1名,博士研究生1名。
  2.3拟解决的关键科学问题
  2.3.1南疆棉区棉花高产理想根系构型的研究及根系质量体系的建立
  据陆地棉课题组研究显示,新疆棉花高产,品种的选育起了非常重要的作用。南疆棉区经过5次大的品种更换,新育成的品种比早期育成的品种产量以每年11.05kg.hm-2的速度增长,品种改良对产量的贡献率为43.9%。衣分、单株结铃数和单铃重的总的演变趋势是增加的,地上部农艺性状方面株高降底,增加株宽,自育品种的现蕾量较低,脱落率较高,南疆棉花品种的综合品质变化不大,特别是棉花生产品质未发生根本性变化。
  然而在南疆棉区五次棉花品种更替的过程当中,根系的发育及构型演变对品种产量提高的贡献,其与地上部农艺性状演变之间的关系,进一步改良南疆陆地棉育种根系性状、根系构型、根系质量等性状的选择潜力有多大等等,都需要进行科学的系统的研究分析。
  2.3.2南疆棉区棉花“矮密早膜”灌溉高效栽培理想根系构型的研究及适合滴灌和沟灌栽培根系育种选择指标体系的建立
  棉花的根构型是棉花品种内在遗传因素和环境调节共同决定的。新疆棉花产量的稳步提高,一是种植制度的巨大变化:由露地栽培到覆膜栽培,由窄膜栽培到宽膜栽培,由宽膜栽培到超宽膜栽培,发生很大变化;二是灌溉制度的变化:由沟灌到膜下滴灌及自动化膜下滴灌控制的变化;三是农业新技术推广的大力开展:如宽膜高密度栽培、节水灌溉、平衡施肥、化学调控等各项丰产新技术。从而形成了新疆独特“密矮早膜” 的栽培方式。随着新疆棉花种植制度和灌溉制度的重大转变,以及农业新技术的大力推广,棉花产量稳步提高,出现了一大批单产超过3000kg.hm-2的超高产棉田。
  但是新疆棉花高产、超高产栽培技术还存在很多问题:一是棉花超高产栽培进程中仍存在技术不成熟,高产纪录与平均产量之间有较大差距、高产棉田重演性和稳定性差、关键技术尚未突破等问题;二是虽然有较多的高产超高产实例,但生产上所有品种基本上采用同一种栽培模式,使得单产水平的提高难度加大;三是农用物资价格的上涨与籽棉收购价格的不变造成的物化投入不断增加,棉花节本增效难度大。
  建立不同栽培模式下,水分高效利用超高产理想根系构型及其质量指标体系,分析适合不同栽培模式的棉花根系选育改良指标性状,并提出适宜的选择方法;研究在棉花全生育期中,根系理想构型的动态时空变化模式、变化特点及其对环境的适应性;分析根系的构成、形态以及在理想根系构型中的意义;深入研究根系的活动区域及根毛的演替规律,根系构型与地上部果枝发育、冠层结构、光合、叶面积、叶绿素等指标之间的关系,通过研究环境条件、农艺措施,对根系构型指标的调控与影响,建立与根系构型有关的生长扩展数学模型等。以上研究,为新疆棉花种植制度和灌溉制度的重大转变以及农业新技术的大力推广,棉花大面积的高产、稳产提供了重要的技术支撑和技术保证。
  3.拟采取的研究方案及可行性分析。(包括有关方法、技术路线、实验手段、关键技术等说明)
  3.1拟采取的研究方案
 本项目针对新疆棉花生产沟灌和滴灌并存的局面,分别设计高密度、滴灌和沟灌栽培配置群体栽培试验和单株栽培试验在同一栽培和控制条件下,从表型水平研究南疆棉花品种进行根系立体几何构型、根系数量、根系质量等三个方面的演变规律。
 3.2 技术路线:
 
  

 

 

 

 

 

 

  3.3 试验手段
  采用网袋法和塑料管土柱法,大田自然种植模式与盆栽试验研究相结合,利用根系生态检测系统、冠层分析系统、光合系统、叶绿素仪、叶面积仪等仪器设备分析棉花各生态发育指标,研究根系活力、激素、氨基酸、酶、根系和地上部干物质、养分分布规律及演变规律,全面分析南疆棉花品种根系遗传演变规律,以及遗传进展根系发育与地上部发育关系,为今后新疆棉花根系育种和品种选育提供理论依据。
  3.4关键技术
  3.4.1网袋法栽培研究根构型
  参照蔡昆争(2005)方法,改进的网袋法是:利用直径不同的两个无底盖的圆筒,网袋套在两筒之间,在内筒内填满泥土,在土壤上种植棉花,然后取出外筒和内筒。取样时先收割地上部分,然后将网袋和根系带土完整取出。
  3.4.2携式田间数据采集系统测定农田小气候数据
  3.4.3叶面积的测定
  用LI-3000叶面积仪分别在分苗期、现蕾期、盛蕾期、开花期、盛花期、结铃期,盛铃期、吐絮期、收获期测定叶面积。
  3.4.4干物质的测定
  生长发育不同时期把棉花植株分成根、主茎、果枝、叶枝、蕾、花、铃等不同器官烘干称重。
  3.4.5棉株氮、磷、钾测定
  棉株全氮一凯氏法;棉株全磷一钒钼比色法(γ=4.50nm);全钾一火焰光度计测定。
  3.4.6农艺性状的测定
  测定棉花单位面积的总结铃数,成铃率,铃叶比等指标。 定点定株(10株)调查株高、果枝数、叶片数、蕾铃数等性状,每个处理小区收获记产,棉花吐絮后植株下、中、上部均匀获取50个棉铃考种,取皮棉样测定纤维品质指标。
  3.4.7叶绿素的测定
  用SPAD502叶绿素仪测定叶绿素含量。
  3.4.8冠层发育指标测定
  用LAI-2000冠层分析系统测定冠层叶面积指数、散射辐射透过系数、直接辐射透过系数、平均叶簇倾斜角度、消光系数、叶分布等参数。
  3.4.9光合速率的测定
  用LI-6400光合测定系统测定单叶光合速率(Pn),群体光合速率(CAP)。
  3.4.10 棉花物叶片和根尖激素含量的测定
  在分苗期、现蕾期、盛蕾期、开花期、盛花期、结铃期、盛铃期、吐絮期、收获期分别测定棉株功能叶和根尖的内源激素IAA、GA3、ZR、iPA、ABA含量。方法参照何仲佩老师所编的农作物化学控制试验手册。
  3.4.11植株酶含量的测定
  参照李合生 (2000)方法,用氮蓝四唑法测定内源保护酶活性与丙二醛(MDA)含量,(NBT)法测定SOD活性,高锰酸钾滴定法测定CAT活性,用愈创木酚法测定POD活性,考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白含量,硫代巴比妥酸比色法测定MDA含量,ATPase活性测定参照陈季楚(1983)方法。蒽酮法测可溶性糖,并用标准蛋白水解法在日立835-50型氨基酸自动分析仪上测定氨基酸含量。
  3.4.12根系伤流液的测定
  在分苗期、现蕾期、盛蕾期、开花期、盛花期、结铃期,盛铃期、吐絮期、收获期分别测定根系伤流液含量和生物活生物质成分。参见植物生理学实验手册。
  3.4.13 根系生态检测
  用CI-600型植物根系生长监测系统原位、非破坏性地测定根长,平均直径、投影面积、根表面积、根体积、根系分类数,每种直径分类的根尖数等根构型参数指标。
  3.4.14试验数据分析
   用Microsoft—Excel作图表和SAS软件对试验数据统计分析。
  3.5 研究方法
  3.5.1研究的品种
  利用50年代的代表品种KK1543、108夫、C4744;70年代的代表品种军棉1号、新陆中3号、新陆早1号;90年代的主栽品种新陆中7、8号,新陆早7、8、9号;中棉所12、19、23、36号,豫棉15号,冀棉20号,冀668;美国品种33B、99B、岱80;2000年的新陆中9、14、21、23、26号;新陆早12、13、16、32号,超高产特性的品系10-108-3、5-56-5、3-6-7;2010年后的新陆早33、36、39、42、46,48号,冀棉958,中棉所35、40、41、43、44、49号,新陆中28、36号,鲁棉21、28号等推广种植面积1万亩以上的50个主栽棉花品种(系)。
  3.5.2 研究地点和方法
  ⑴南疆历史棉花主栽品种根系形态发育、根构型以及根系数量的遗传演变研究 植物根系具有锚定植株、吸收和运输土壤中的水分及养分、合成和贮藏营养物质等重要功能。根构型是根系在土壤中的空间造型和分布。棉花立体几何构型在介质中的三维分布图。
  研究方法:试验在新疆农科院库车和玛纳斯试验站进行。研究参照(蔡昆争,2005)的网袋法,并加以改进。
  取样与分析方法:每个试验品种分两组,一组用于滴灌栽培,一组用于沟灌栽培。每个袋里按规格种植2棵苗,每个品种种植10个网袋用于根构型和根系数量的分析。选择4行长势均无缺苗,无大小苗(长度四米)作为取样点,苗期、现蕾期、盛蕾期、开花期、盛花期、结铃期、盛铃期、吐絮期、收获期分别获取根系和地上部相关试验数据。
  在棉花各生育期调查株高、果枝数、生殖发育数量,干物质量的变化,冠层、叶面积、果枝角度、光合速率、叶绿素含量、养分分布等指标,同时测定根系指标:根鲜重、根干重、根体积、根表面积、主根长度、粗度;下胚轴长度、粗度;上部侧根条数、最长上部侧根长度、最短上部侧根长度;下部侧根条数、最长下部侧根长度、最短下部侧根长度等;分析根系养分含量。拔出完整的根系用数字多媒体技术分析根系构型。
  ⑵南疆历史棉花主栽品种水分利用效率研究 干旱半干旱环境下的农业生产必须以水分的高效利用为中心,为此,除采取工程、农艺措施以减少农田水分的径流、蒸发、渗漏损失外,提高棉花本身的水分利用效率(WUE),应是实现棉花高效用水的中心和潜力所在。本项目以南疆历史上推广的主栽棉花品种为材料,利用盆栽,采用控水称重法、就棉花根系特征对其WUE的影响进行了研究。
  研究方法:试验在新疆农科院库车和玛纳斯棉花试验站进行。采用盆栽试验,花盆高80cm,内径50cm,土壤选用试验田耕层土。土样经晒干、打碎、过筛后,重过磷酸钙3g、硫酸钾4g作为底肥,混匀后装在底部有小石子的花盆里, 将处理过的土壤按干容重1.2g.cm-3分五层均匀装土70cm。土壤水分处理3个,N:正常供水,土壤含水量为田间持水量的70%~80%;M:中度胁迫,土壤含水量为田间持水量的50%~55%;S:重度胁迫,土壤含水量为田间持水量的35%~40%。土壤含水量分别控制在16.8%,13.2%,9.6%。各处理重复3次,采用控水称重法。灌溉方式为膜下滴灌,滴头间距40cm。将滴灌带覆置于桶上,滴头固定在桶顶中心位置,随后在桶顶覆盖塑料薄膜,每桶由1个滴头供水。磷、钾肥在装土时作基肥一次性施入,氮肥全部作追肥,每桶施纯氮量6.44g。每个处理种植8桶。
  取样与分析方法:分别在播种后34d、62d、96d、152d。前3次取样均在灌水后进行,每个处理选取2个重复(2桶),在2日内完成。根系采用分层取样法,以滴头桶中心为圆心,按照水平方向距滴头0-5、5-10、10-15和>15cm,深度为0-10、10-20、20-30、30-40和40-50cm分层切块,每桶共取20个土样,采集土壤和棉花根系样品。用0.5mm土筛结合人工手拣的方法将棉花根系从土壤中筛分出来,用纱布包裹,挑出混杂物后用去离子水洗净,贮存在冰柜内待测。
  棉花根系使用扫描仪(Epson Expres-sion/STD1600 scanner)扫描成灰阶模式TIF图像文件,然后用WinRhizo图像处理系统处理图像,获取分层根系分布参数:根长、根长密度。
  3.6 可行性分析
  棉花根系作为吸收水分和养分的重要器官,干旱地区耕地的棉花生产潜力中发挥关键作用。新疆是我国重要的植棉大省,保证棉花可持续发展必须做好棉花相关育种技术的基础研究,而品种又是新疆棉花生产的关键技术之一。总之本项目在研究方案、技术路线、试验手段、关键技术、品种资源、试验条件、试验研究相关仪器设备等方面具备了良好的基础条件,为实现研究目标,不但在理论上可行,而且也保证了实际操作上可行。完全能按计划完成研究任务。
  4. 本项目的特色与创新之处。
  ⑴本项目以课题组“九五”和“十五”时期开展的南疆历史棉花品种地上部农艺性状演变研究为工作基础,以南疆棉区历史主栽品种的根系为研究材料,采用网袋法在大田自然种植模式与盆栽试验温室结合研究,模拟大田常规密度条件下的群体根系构型演变研究,结合大田条件下单株栽培棉花品种根系发育研究,充分考虑密度等栽培条件下根系形态改变,和棉花品种本身遗传特性决定的根系构型最大的发育动态,以揭示南疆棉花品种根系构型演变规律。利用根系生态检测系统、冠层分析系统、光合系统、叶绿素仪、叶面积仪等仪器设备分析棉花各生态发育指标,研究根系活力、激素、氨基酸和酶、根系和地上部干物质、养分分布规律等指标,全面分析新疆棉花品种根系构型演变规律以及根系改良进展,根系发育与地上部发育关系,为今后新疆棉花根系育种和品种选育提供理论依据。
  ⑵迄今在新疆陆地棉育种和生产实践中,对棉花根系这一极为重要器官的形态、生理性状等指标均未在育种计划中得到具体体现。更未见到在高产、超高产品种选育的根系形态、生理特性上提出一套具体的改良指标,所以说课题的技术思路有创新。
  5. 年度研究计划及预期研究结果。(包括拟组织的重要学术交流活动、国际合作与交流计划等)
  5.1年度计划
  2013年1月年-2013年12月:设计高密度、滴灌和沟灌栽培配置群体栽培试验和单株栽培试验,研究南疆历史棉花主栽品种根系形态发育、根构型以及根系数量的遗传演变研究。通过试验数据的总结分析,作出南疆棉花在滴灌和沟灌栽培条件下的立体几何构型在介质中的三维分布图。总结分析试验数据,在国家级核心期刊发表论文1-2篇。
  2014年1月-2014年12月:完成南疆历史棉花主栽品种根系质量的演变与水的高效利用品种研究。通过试验数据的分析、化验、检测,分析试验结果,揭示南疆棉花历史主栽品种植株营养特性的演变规律和选育改良进展。揭示南疆历史棉花主栽品种在滴灌和沟灌栽培下根系构型、根系形态结构、根系数量的演变特性以及与地上部生长发育的关系。总结分析试验数据,在国家级核心期刊发表论文1-2篇。
  2015年1月-2015年12月:选用南疆不同历史时期的区试对照品种,设计高密度、滴灌和沟灌栽培条件下不同密度和不同种植模式试验,打顶,化调等辅助试验,研究栽培措施对南疆陆地棉根系构型和根系质量的影响研究,为今后南疆“矮密早膜”栽培模式下的“大群体,小个体”棉花生产塑造理想的根构型、稳定持久的根系机能,高产、优质栽培提供科学依据。总结分析试验数据,在国家级核心期刊发表论文1-2篇。
  2016年1月-2016年12月:完成南疆历史棉花主栽品种水分利用效率研究。阐明南疆历史棉花主栽品种水分营养特性的演变规律。全面揭示南疆棉区棉花品种的根系生态发育、根系质量发育、根系营养特性等指标的演变规律,研究制定南疆棉区棉花生产适合滴灌和沟灌栽培陆地棉品种根系选育改良指标,撰写验收报告,等待验收。
  5.2预期结果
  通过该项目的实施,南疆历史棉花主栽品种在不同灌溉模式条件下,根系生态、根系生理、根系营养特性与地上部生长发育关系、根系构型演变与棉花产量和产量性状演变的关系,评价南疆历史棉花主栽品种根系构型选育改良现状,为今后南疆棉花适合滴灌、沟灌和大水漫灌栽培模式的品种选育,确定根构型改良指标,为南疆“矮密早膜”栽培模式下的“大群体,小个体”棉花生产塑造理想的根构型、稳定持久的根系机能,配合棉花地上部生理生态性状的优化,最终使新疆棉花生产达到高产、稳产和高效、优质以及环保生产目的提供参考依据。研究制定南疆陆地棉品种不同栽培模式和需求选育理想根构型品种选育改良指标,在国家级核心期刊上发表论文4-5篇,培养硕士研究生1名,博士研究生1名。
 1、工作基础(与本项目相关的研究工作积累和已取得的研究工作成绩)
  新疆农科院主要职能是针对新疆及西北地区农业生产中的重大技术问题、政策问题等开展基础性、应用性、前瞻性研究,同时开展技术服务、推广和扶贫等工作,为农业生产、政府决策等提供科技支撑和依据。“九五”和“十五”期间,新疆农科院经济作物研究所承担的各类棉花育种科技攻关项目,通过研究攻关,都超额的完成了任务指标,选育出解决针对当时生产上存在问题的品种。陆地棉育种课题组长期从事陆地棉超高产生理研究,为实现高产目标,研究制定了新疆棉花高产品种的产量、生理、形态等方面的指标,研究超高产品种的适宜的叶面积指数、叶倾角、棉花单叶光合速率、群体光合速率和产量的关系,冠层分布及品种间的差异,叶片叶绿素含量高低和产量的关系等,为新疆棉花超高产生产大面积实现提供技术和理论依据。
  陆地棉育种课题组在“九五”和“十五”南疆历史棉花品种演变研究揭示了南疆历史棉花品种蕾铃脱落演变规律,光合速率演变规律,产量构成、纤维品质的演变规律进行系统研究得到了以下结论:
  ⑴通过对南疆12个历史代表品种蕾铃脱落规律的研究,结果表明:①12个历史代表品种蕾铃脱落率较高,平均74.2%。单株蕾量平均22.5个,生殖量略低;②落蕾率大于落铃率。落蕾率平均42.2%,落铃率平均32%;③蕾脱落的峰期在7月5-25日,但品种间在脱落的起止时间上存在较大差异。铃脱落的峰期主要集中在7月15日-8月5日,品种间在铃的脱落峰期上没有显著差异;④蕾脱落的日龄一般在15天以上,铃脱落的日龄大部分集中在开花以后8-10天;⑤三桃在脱落率上有一定差异。从12个历史品种伏前桃脱落率规律来看,伏前桃的脱落率是一个在逐渐减小的过程;伏桃脱落上脱落率没有降低; 在秋桃脱落率上没有差异,秋桃比例呈增加趋势。据此,提出了新疆棉花育种降低蕾铃脱落率的选择策略。
  ⑵通过对南疆12个代表性历史品种蕾期、花铃期、絮期单叶光合速率差异研究,结果表明:①12个品种的光合速率平均值在31.67?molCO2m-2.s-1左右。品种间平均光合速率差异不显著,但存在一定级差。光合速率最大品种为岱80,平均值为34.4?molCO2m-2.s-1。光合速率最小的品种为新陆中5号,平均值为28.99?molCO2m-2.s-1;②所有品种单叶光合速率最大值出现在7月12日左右,即花铃期。三个时期光合速率高低依次为花铃期>蕾期>絮期,且絮期光合速率明显下降;③12个品种在絮期光合速率存在较大差异,蕾期光合速率平均值为31.48?molCO2m-2.s-1,絮期为25.28?molCO2m-2.s-1,在花铃期12个品种间的光合速率差异不显著,但该时期光合速率平均值最大,达到了34.87?molCO2m-2.s-1。研究结果表明,近50年的新疆棉花育种中,高光效育种成效不大,高光效性状选择具有较大潜力,应加以重视。其次,提出了高光效育种的选择策略。
  ⑶首次对50年来新疆南疆棉区9份有代表性历史品种进行了产量构成、纤维品质比较研究。结果表明:棉花皮棉单产呈递增的趋势,新近育成的品种比早期育成的品种产量以每公顷11.05kg的速度增长;品种改良对整个皮棉产量的增加贡献率为40.2%。相关分析表明:皮棉产量的增加主要是衣分和单株结铃数来实现的,偏相关系数分别为r=0.678,r=0.481。经过几十年的改良,棉花纤维品质逐步得到改良;产量性状与纤维品质性状间的高度负相关关系逐渐被打破,产量性状与纤维品质性状间呈微弱负相关或较弱的正相关。产量与纤维绒长、比强度、麦克隆值和整齐度的偏相关系数分别为-0.065,0.288,0.377和-0.424。
  ⑷水培法研究棉花根系利用,以10-108-3,5-56-5和中棉所49号三个棉花品种为材料,研究了超高产棉花品系10-108-3的根系发育情况。研究结果显示:四叶期10-108-3品系的根总表面积最大,可以达到201.2cm2;中棉所49的根尖数最多746.3;5-56-5的根尖数,根表面积方面比上述品种差。
  综上所说课题组为该项目研究具备了南疆历史棉花品种资源、仪器设备等条件以及南疆棉花历史品种演变研究,遗传组分拓展和高光效研究育种研究,明确了新疆棉花育种改良方向,主要农艺性状选择潜力,遗传基础合理拓展方向,建立了具有新疆特色的棉花育种选择指数,提高了新疆棉花育种选择效率等方面的研究基础和能力
 2、工作条件(包括已具备的实验条件,尚缺少的实验条件和拟解决的途径,包括利用国家实验室、国家重点实验室和部门开放实验室等研究基地的计划与落实情况)
  本项目可以依托国家棉花改良中心乌鲁木齐分中心。该研究中心拥有棉花生理研究室、生物技术育种实验室、遗传育种研究室、纤维检验室、种质资源保护与保存研究室、良种繁育与种子检验室。可开展栽培生理、遗传转化、鉴定检测等工作。在南疆建有棉花育种基地、科技人员58人,其中承担本项目科技人员9人。上述实验室具备该项目研究所需要的冠层仪、叶绿素仪、光合速率仪等仪器。课题组在库车和农一师十六团拥有试验基地,试验田面积有280余亩(库车80亩,十六团200亩),硬件条件较好。因此该项目具备完成预期的研究任务。
  全院拥有万元以上大型科研仪器设备300余台件。有二个省级开放性试验室,1个省(部)级共建开放性试验室。一个国家级的中心实验室。可开展基因遗传转化、分子检测、生理生化、病理分析、抗性鉴定、土壤养分水分测定、GPS定位等检验检测。可开展棉花纤维检验、种子检验、基因遗传转化、生物学检测、分子检测、棉花生理生化检验检测等。
  新疆农科院经作所已购置了本项目研究相关的CI-600型植物根系生长监测系统,LI-3000型叶面积仪,SPAD502型叶绿素仪,LAI-2000型冠层分析系统,LI-6400型光合测定系统等国际先进的仪器设备完全能满足该项目的研究需求。
  项目承担单位新疆农科院经作所在棉花方面:“六五”——“十一五”主持承担了国家科技部、农业部、“863”和自治区科技厅棉花科技攻关多项重大课题,为新疆棉花生产品种的更新换代发挥了重要的作用,曾获得自治区科技进步一、二、三等奖10项。
 3、申请人简介(包括申请人和项目组主要参与者的学历和研究工作简历,近期已发表与本项目有关的主要论著目录和获得学术奖励情况及在本项目中承担的任务。论著目录要求详细列出所有作者、论著题目、期刊名或出版社名、年、卷(期)、起止页码等;奖励情况也须详细列出全部受奖人员、奖励名称等级、授奖年等)
  3.1申请人
  1)简介:吐尔逊江.买买提,男,1972年出生,副研究员,博士研究生,2011年第十届中国农学会青年科技奖候选人,从事棉花专业研究已有15年。参加执行了国家863项目2项、科技支撑项目1项、转基因重大专项4项、科技攻关项目2项、自治区高新技术项目2项、跨越计划项目2项、基地建设项目1项。从品种选育、种质资源创新、良种繁育、棉花配套栽培技术研究、品种选育技术、棉区区划、棉花标准技术体系制定等多方面开展研究,取得了许多具有实用价值的创新成果,在某些方面取得突破性成果,研究成果不仅在生产中得到广泛应用,带来了显著的经济效益,而且促进了科技进步。项目中负责项目主持,棉花根系构型演变规律,适合滴灌栽培和沟灌栽培棉花品种根系生态构型选育指标的制定工作。
  2)大学开始受教育经历
  1991年9月至1996年6月新疆石河子大学农学院农学系作物栽培专业学习,1996年7月获得学士学位,李鲁花老师。
  2006年11月,参加人事部留学人员、专家服务中心、新疆维吾尔自治区人事厅举办的“新疆少数民族科技骨干生物技术高级研修班”的学习,基本掌握了现代生物技术在新疆棉花育种上的应用。
  通过了由中共中央组织部、教育部、科技部、中国科学院等单位的援助和自治区党委组织部人才办的选派和审批,申请到了西部之光访问学者学习的机会,于2008年9月至2009年8月,在中国农业大学农学与生物技术学院棉花遗传育种和基因组研究课题组研修了一年,导师是华金平教授。
  2010年7月至今中国科学院新疆生态与地理研究所生态学专业读博士研究生,导师是田长彦。
  3)研究工作经历
  1996年7月至2000年12月,在新疆农科院经济作物研究所棉花栽培研究室,从事棉花高产配套栽培技术研究,棉花高产试验示范与技术推广工作。
  2001年3月至2010年2月,在新疆农科院经济作物研究所陆地棉育种研究室,从事陆地棉新品种选育,种质资源创新,棉花良种繁育,棉花高产、超高产配套栽培技术研究工作。
  2010年3月至2012年1月,在新疆喀什地区英吉沙县挂职科技副县长工作,2012年2月回到新疆农科院经济作物研究所陆地棉育种研究室工作。
  4)科研成果
  ⑴ 参加选育了6个棉花新品种(包括2个转基因抗虫棉品种),累计推广面积500多万亩,获经济效益4.26亿元。
  ⑵选育创新棉花品种1个。参加选育的高品质专用中长绒棉花品种新陆中9号,纤维绒长、强力、细度等综合指标达到国际先进水平,适纺60-80高支纱,是新疆第一个中长绒棉品种,填补了新疆中长绒棉品种的空白,对新疆棉花品种品质结构调整提供了技术支持,该品种正在大面积推广中。
  ⑶在高新技术研究方面,积极将新疆棉花育种与生物技术结合,努力将新疆棉花育种推进到分子育种领域,缩小新疆棉花育种与国内外育种差距。率先开展了转基因和分子标记辅助育种,研究选育出转基因多抗棉花品种新陆棉1号,优质、抗病虫、耐旱、耐盐碱新品系新桑塔6号,以上两个品种已通过了国家品种审定委员会审定。
  ⑷开展了新疆棉花育成品种遗传多样性进行系统研究,对南北疆70余个历史育成品种布置了田间试验,从田间表型、农艺性状、生理指标和分子水平等不同层次进行系统研究,旨在建立起具有新疆特点的高效棉花育种技术体系和南北疆历史品种的指纹图谱,揭示新疆棉花自育品种的遗传多样性,为项目组今后源源不断的选育出过硬棉花新品种提供理论指导的依据。
  ⑸开展的新疆棉花品质生态分布研究,新疆棉花历史品种演变研究等项目成果,首次科学全面的弄清了新疆棉花品质生态分布规律,品种农艺性状和系谱演变规律,提出了新疆棉花品质区划初步方案,对新疆棉花品种品质结构调整具有重要指导作用。
  ⑹创新了一批抗病、优质、丰产陆地型长绒棉品种资源。陆地型长绒棉以其产量高、抗枯萎性好、铃大、纤维品质可与海岛型长绒棉媲美:纤维绒长>35mm、比强度>37cn/tex,品质稳定。
  参加工作以来,著作1部,合著著作1部,参加编制标准6部;
  (1)吐尔逊江,吾买尔江,穆哈拜提,多里坤等《新疆棉花优质高产栽培技术问答》,新疆科技出版社,2010年3月出版。
  (2) 李雪源,艾先涛,莫明,吐尔逊江,王俊铎等《新疆棉花高产优质高效栽培技术》科普读物,2006年合著,自治区科协编辑部。
  (3)陈冠文,李雪源,吐尔逊江,艾先涛,莫明,孙国庆,王俊铎等《细绒棉高产优质高效栽培技术规程》DB65/T2267-2005;新疆维吾尔自治区质量技术监督局;2006年8月发布实施。
  ⑷李雪源,莫明,吐尔逊江,孙国庆,王俊铎,秦文斌等《细绒棉产地环境条件》DB65/T2262-2005;新疆维吾尔自治区质量技术监督局;2006年8月发布实施。
  ⑸李雪源,秦文斌,莫明,孙国庆,艾先涛,吐尔逊江,王俊铎等《中长绒细绒棉种植技术规程》DB65/T2264-2005;新疆维吾尔自治区质量技术监督局;2006年8月发布实施。
  ⑹李雪源,艾先涛,邰红忠,王俊铎,莫明,秦文斌,吐尔逊江,孙国庆等《长绒棉产地环境条件及生产区划》DB65/T2273-2005;新疆维吾尔自治区质量技术监督局;2006年8月发布实施。
  ⑺邰红忠,李雪源,吐尔逊江,莫明,孙国庆,艾先涛,秦文斌,王俊铎等《长绒棉高产优质高效栽培技术规程》DB65/T2265-2005;新疆维吾尔自治区质量技术监督局;2006年8月发布实施。
  发表论文20余篇,其中在新疆农业科学等核心期刊上发表12篇,第一作者12篇。
  本项目研究相关论文5篇:
  (1) 吐尔逊江,李雪源,郭江平,王俊铎,艾先涛,莫明等新疆陆地棉品种基础种质变化分析与创新[J]新疆农业科学;2007,44(4);
  ⑵吐尔逊江,李雪源,郑巨云,王俊铎,艾先涛,买买提等新疆棉花生产发展回顾与可持续发展探讨[J]《中国棉花学会2009年年会论文集》 2009年;44-49;
   (3) 吐尔逊江,李雪源,郑巨云,王俊铎,艾先涛,买买提等新疆陆地棉品质育种方法研究与实践[J]《中国棉花学会2008年年会论文集》2008年;
  ⑷吐尔逊江,李雪源,田长彦,王俊铎,买买提,艾先涛等南疆棉区棉花品种的演变特性与潜力研究[J]植物遗传资源学报受理登记号:20110701001
  ⑸秦文斌,李雪源,莫明,吐尔逊江,孙国庆,艾先涛,王俊铎,周斌等不同年代南疆棉花主要历史品种产量构成,纤维品质演变分析[J]中国棉花2005年第32卷第12期;
  获奖论文3篇;
  ⑴李雪源,吐尔逊江,莫明,孙国庆,秦文斌,艾先涛等发挥新疆棉区生态品质多样性优势 科学品质布局,《中国棉花学会2005年年会》论文集;荣获新疆农学会《科学发展观与农业可持续发展研讨会》一等奖;
  ⑵艾先涛,李雪源,吐尔逊江,王俊铎,莫明,孙国庆等新疆棉花育种技术创新研究,《中国棉花学会2006年年会暨第七次代表大会》论文汇编2006年,荣获《新疆第六局青年学术年会暨新疆首届博士生论坛》优秀论文三等奖;
  ⑶艾先涛,李雪源,秦文斌,孙国庆,吐尔逊江,莫明等新疆陆地棉育种遗传组分拓展研究,《分子植物育种》,2005年,第三卷,第四期,第575-578页,荣获新疆维吾尔自治区第八届自然科学优秀学术论文三等奖;
  获得的学术奖励3项:
  ⑴“中长绒棉新品种选育及生产技术开发”项目,2007年获自治区科技进步二等奖;获奖人员:李雪源,毛鸿才,李家胜,艾先涛,吐尔逊江,程全家,买买提莫明,秦文斌,王俊铎,孙国清,孔祥伟,冯耀祖,郭江平等。本人在项目中承担了中长绒棉新品种选育、栽培、推广工作。
  ⑵“中长绒棉品种生产技术体系与推广”项目,2010年获全国农牧渔业丰收计划三等奖;获奖人员:李雪源,毛鸿才,李家胜,艾先涛,吐尔逊江,程全家,买买提莫明,秦文斌,王俊铎,孙国清,孔祥伟,毕双杰,冯耀祖,徐利民,郭江平等。本人在项目中承担了中长绒棉新品种配套栽培技术研究,品种高产栽培技术推广工作。
  ⑶“棉花新品种中棉所43选育及推广应用”项目,获2009年自治区科技进步二等奖;获奖人员:郭香墨,李雪源,张永山,卢守文,姚金波,艾先涛,褚丽,王俊铎,陈伟,郑巨云,吐尔逊江等人。本人在项目中承担了中棉所43号高产栽培技术研究与技术推广工作。
  ⑷“新疆棉花生态品质区划布局与标准体系”,获中国农业资源区划学会二等奖;获奖证书号:2011-R-2-48-06,国家科奖社证字第0198号。
  3.2 项目主要参与者的学历和研究工作简历
  项目主要参与者
   1)李雪源,男,1964年11月出生,研究员,副所长;主要从事棉花遗传育种和超高产生理研究,1987年毕业于新疆八一农学院农学系。1998—1999年在中国农业大学农学部,攻读棉花遗传育种硕士研究生。从事棉花科研、推广工作近20年,是新疆农科院棉花育种专业学科带头人,国家棉花产业技术体系新疆棉花遗传育种岗位专家,近五年通过脚踏实地、努力攻关,在多方面取得成绩,为新疆棉花生产、科技发展作出了突出贡献。本项目中负责棉花根系选育指标的研究制定工作。
  2)大学开始受教育经历
  1983年9月至1987年7月新疆农业大学农学系农学专业获学士学位。
  1998年3月至1999年12月在中国农业大学农学部攻读作物遗传育种专业攻读硕士研究生。
  3)研究工作经历
  1988至1999年在新疆农科院经作所从事棉花育种与栽培;
  1999至2000年在新疆农科院科研管理处从事科研管理工作;
  2000年赴美国得克萨斯理工大学进行棉花综合技术培训;
  2000年11至今在新疆农科院经作所从事棉花遗传育种、栽培、良种繁育及推广工作。
  4)科研成果
  ⑴先后选育出7个棉花品种,对解决新疆棉花纤维类型单一、有效抑制病虫危害、提高产量品质,提供了核心技术支持。
  ⑵在棉花超高产、多抗育种上取得突破,对十一五新疆棉花生产进一步发展提供了强大的科技储备。超高产棉花新品种10-108-3品系,产量较对照中棉35增产20%以上,具备亩产皮棉250-300公斤产量水平。
  ⑶在棉花分子育种和育种技术深化研究取得进展,从形态、生理生化、分子水平上建立起了新疆棉花高效育种技术体系,促进了新疆棉花科技发展,为高效育种提供了理论依据。率先利用分子标记技术,对新疆特异纤维品质性状进行标记和辅助育种,标记出4个特异性状6个QTL位点。同时掌握和拥有了抗蚜、抗黄萎病等功能基因的转基因材料,创新了新疆棉花基因聚合、选择、鉴定、评价育种技术方法。
  ⑷研究成果大面积推广应用,取得显著经济效益。推广自育棉花新品种2个,累计推广面积300余万亩。参与推广高效广适棉花新品种中棉43,4年累计推广面积1225万亩,新增经济效益7.41亿元。
  ⑸主持编制了新疆长绒棉和细绒棉标准技术体系,新制定14个新疆棉花地方标准,对规范新疆棉花生产,提高产量品质效益等具有重要指导作用。该标准技术体系已发布实施,并在生产、教学、科研中发挥了重要作用。
  ⑹主持的新疆品质区划研究,首次提出了新疆棉花品质区划方案,并已应用指导新疆棉花生产,对新疆棉花生产、品种、品质科学布局发挥了重要作用。该项研究成果获自治区自然科学优秀论文一等奖。
  ⑺近几年获自治区科技进步二等奖3项(均名列第一)、荣誉奖4项(自治区有突出贡献优秀专家、新疆青年科技奖、中国农学会科技奖、优秀专业技术工作者一等奖)、获区自然科学优秀论文一等奖2项,二等奖2项。合著著作4部、主持编著棉花标准体系2部、主持编制科普读物和科教片各1部。发表论文20余篇。
  ⑻发挥国家棉花专家委员等自身优势,积极向国家和自治区提出促进棉花生产发展和科技进步的建议。
  ⑼通过电台、深入田间地头、技术培训等方式,为棉农提供技术咨询服务,解决棉农生产中实际问题,受到棉农的肯定。
  本项目研究相关论文1篇:
  ⑴李雪源,艾先涛,王俊铎,吐尔逊江,莫明,徐利民,孙国庆,新疆棉花生产面临的品种问题,中国棉花学会2007年年会论文集;15-19。
  获得学术奖励情况
  作为国家棉花专家委员会委员、中国和新疆棉花学会秘书长,发挥自身优势,积极向国家和自治区提出促进棉花生产发展和科技进步的建议。
  ⑴“棉花高密度种植技术”(维汉哈文版)科普光盘于2009年被中国科协评为优秀作品三等奖,排名第一。
  ⑵“中长绒棉品种选育及配套栽培技术体系集成”于2006年10月获得新疆科技进步二等奖,排名第一。
  ⑶“南疆棉花品种蕾铃脱落规律及选择策略研究” 于2006年8月获得新疆自治区自然科学优秀论文奖二等奖,排名第一。
  ⑷“新疆棉花历史品种光合速率演变及选择策略研究” 于2006年10月获得新疆自治区自然科学优秀论文奖一等奖,排名第二。
  项目主要参与者 郭江平:男,1970年出生,副研究员,本科学历,目前在新疆农科院经作所陆地棉课题组工作,主要从事棉花新品种选育与栽培技术研究工作。本项目中负责根构型研究。
  2)大学开始受教育经历:1992年7月毕业于兵团农五师电视大学农学专业,2003年12月毕业于西北农林科技大学农学专业,获学士学位。
  3)研究工作经历
  1992年至2001年新疆兵团农五师农业科学研究所,从事棉花遗传育种研究工作;
  2002年至至今新疆农业科学院经济作物研究所,从事棉花遗传育种与栽培研究工作。
  4)科研成果
  ⑴选育了新陆早12号,新陆中42号,新棉1号,新棉2号,酒棉11号等多个优质高产抗病陆地棉新品种。
  ⑵在育种技术上,针对新疆棉花育种技术创新性差,选育效果差的问题,多年来一直重视育种方法和选育技术等基础研究,创新了棉花育种技术、方法和种质资源,发展了新疆棉花育种理论,促进了科技进步。提出了新疆棉花高效育种选择技术、路线和方法,努力建立新疆棉花高效育种技术体系。根据新疆生态特点、栽培模式,多层次、多方面开展了新疆棉花育种基因聚合、选择、鉴定、评价等技术、方法研究,取得较好成绩。
  本项目研究相关论文2篇;
  ⑾郭江平,李雪源,吐尔逊江等,新疆北疆近年来审定的棉花品种主要性状分析,中国棉花学会2008年年会论文集;
  ⑵郭江平,徐宁,宋健民,吐尔逊江,王维岗,新疆北疆棉花品种更替及新品种展望;中国种业;2003年第一期。
  项目主要参与者 艾先涛:男,1979年出生,硕士研究生,目前在新疆农科院经济作物研究所陆地面课题组工作,目前主要从事陆地棉高产、优势多类型棉花育种和超高产栽培生理工作。本项目中负责光合生理研究。
  2)大学开始受教育经历
  1999年至2002年新疆农业大学农学院,农学学士学位;
  2007年至2010年中国农业大学获农业推广硕士学位。
  3)研究工作经历
  2003年至今在新疆农科院经济作物研究所陆地棉育种课题组工作。
  4)科研成果
  本项目研究相关论文4篇:
  ⑴艾先涛,李雪源,吐尔逊江,王俊铎,莫明,孙国庆等,新疆棉花育种技术创新研究 ;新疆农业大学学报2006年,29(增);95-97;
  ⑵艾先涛,李雪源,沙红,王俊铎,郑巨云,莫明,吐尔逊江,多里坤等,南疆自育陆地棉品种遗传多样性研究;棉花学报,2010,22(6);603-610;
  ⑶艾先涛,李雪源,莫明,吐尔逊江,王俊铎,孙国庆,沙红等,新疆棉花纤维品质性状的QTL分析,棉花学报,2008,20(6);473-476 ;
  ⑷艾先涛,李雪源,秦文斌,孙国庆,吐尔逊江,莫明等新疆陆地棉遗传组分拓展研究;分子植物育种,2005年,第3卷,第4期,第575-578页。
  项目主要参与者 王俊铎:男,1981年出生,助理研究员,本科学历,目前在新疆农科院经济作物研究所陆地面课题组工作,目前主要从事陆地棉航天诱变育种和超高高产栽培生理工作。本项目中负责冠层指标研究。
  2)大学开始受教育经历:2000年至2003年新疆农业大学农学院农学专业获学士学位。
  3)研究工作经历 :2004年至今新疆农科院经济作物研究所陆地棉育种研究工作。
  4)科研成果
  本项目研究相关论文1篇:
  ⑴王俊铎,李雪源,郑巨云,吐尔逊江,秦文斌,艾先涛,莫明,孙国庆等,南疆棉花历史品种蕾铃脱落规律研究;中国棉花学会2006年年会论文集;
  项目主要参与者 郑巨云:男,1981年出生,硕士研究生,目前在新疆农科院经济作物研究所陆地面课题组工作,目前主要从事陆地棉分子育种和超高产栽培生理工作。本项目中负责棉花根系营养生理研究工作。
  2)大学开始受教育经历:2000年至2003年新疆农业大学农学院农学专业获学士学位;2004-2007年新疆农业大学农学院分子育种专业获硕士学位。
  3)研究工作经历 :2007年至今新疆农科院经济作物研究所陆地棉育种研究工作。
  4)科研成果
  本项目研究相关论文1篇:
  ⑴郑巨云,李雪源,王俊铎,艾先涛,莫明,吐尔逊江,多里坤等棉花抗盐碱、耐干旱相关基因工程研究进展;中国棉花学会2009年年会论文集。
  项目主要参与者 莫明:男,1968出生,研究员,学士学位,目前在新疆农科院经济作物研究所陆地面课题组工作,目前主要从事陆地棉超产育种和高产栽培技术研究工作。本项目中负责根系营养生理研究工作。
  2)大学开始受教育经历:1988年至1993年中国农业大学农学专业获学士学位;
  3)研究工作经历 :1993年至今新疆农科院经济作物研究所陆地棉育种研究工作。
  4)科研成果
  本项目研究相关论文1篇:
  ⑴买买提·莫明,李雪源,孙国清,秦文斌,吐尔逊江,艾先涛等,人新疆棉花自育品种优越性与外引品种互补性;中国棉花,2003,30(11):10-13。
  4.承担科研项目情况(申请人和项目组主要成员正在承担的科研项目情况,包括自然科学基金的项目,要注明项目的名称和编号、经费来源、起止年月、与本项目的关系及负责的内容等)
  ⑴申请人正在参加的科研项目:
  ①参与自治区科技厅重大专项“基于QTL设计聚合棉花优良基因的育种研究”(项目批准号:200910104,起止年月:2009年1月-2011年12月)在项目中主要负责棉花聚合超高产、抗病虫、优质基因分子辅助育种研究。
  ②自治区十一五重大专项《高产优质抗逆多类型棉花新品种选育与选育技术研究》,项目编号为:200731132-4,2007-2011年,负责配套栽培技术研究与高产示范工作。
  ⑵项目主要参与人员李雪源主持的课题
  ①主持农业部产业技术体系科学家岗位项目。 2008-2015,在项目中主要负责超高产技术研究和新疆棉区超高产、优质、多抗新品种选育。
  ②主持科技厅重大专项“高产优质抗逆多类型棉花新品种选育”;                                                  (项目书编号:2007-2011),经费由国家科技部资助,在项目中主要负责培育适合新疆棉区的高产、优质、多抗类型新品种。
  ③主持自治区科技厅重大专项“基于QTL设计聚合棉花优良基因的育种研究”(项目批准号:200910104,起止年月:2009年1月-2011年12月);负责栽培技术推广工作。
  ⑶项目主要参与人员王俊铎参与以下课题
  ①参与自治区科技厅重大专项“基于QTL设计聚合棉花优良基因的育种研究”(项目批准号:200910104,起止年月:2009年1月-2011年12月)在项目中主要负责棉花聚合超高产、抗病虫、优质基因分子辅助育种研究。
  ②自治区十一五重大专项《高产优质抗逆多类型棉花新品种选育与选育技术研究》,项目编号为:200731132-4,2007-2011年,负责配套栽培技术研究与高产示范工作。
  ⑷项目主要参与人员郑巨云参与以下课题
  ①参与自治区科技厅重大专项“基于QTL设计聚合棉花优良基因的育种研究”(项目批准号:200910104,起止年月:2009年1月-2011年12月)在项目中主要负责棉花聚合超高产、抗病虫、优质基因分子辅助育种研究。
  ②自治区十一五重大专项《高产优质抗逆多类型棉花新品种选育与选育技术研究》,项目编号为:200731132-4,2007-2011年,负责配套栽培技术研究与高产示范工作。
  ⑸项目主要参与人员艾先涛参与以下课题
  ①参与自治区科技厅重大专项“基于QTL设计聚合棉花优良基因的育种研究”(项目批准号:200910104,起止年月:2009年1月-2011年12月)在项目中主要负责棉花聚合超高产、抗病虫、优质基因分子辅助育种研究。
  ②自治区十一五重大专项《高产优质抗逆多类型棉花新品种选育与选育技术研究》,项目编号为:200731132-4,2007-2011年,负责配套栽培技术研究与高产示范工作。
  ⑹项目主要参与人员莫明参与以下课题
  ①参与自治区科技厅重大专项“基于QTL设计聚合棉花优良基因的育种研究”(项目批准号:200910104,起止年月:2009年1月-2011年12月)在项目中主要负责棉花聚合超高产、抗病虫、优质基因分子辅助育种研究。
  ②自治区十一五重大专项《高产优质抗逆多类型棉花新品种选育与选育技术研究》,项目编号为:200731132-4,2007-2011年,负责配套栽培技术研究与高产示范工作。
  5.完成自然科学基金项目情况(对申请者负责的前一个已结题科学基金项目(项目名称及批准号)完成情况、后续研究进展及与本申请项目的关系加以详细说明。另附该已结题项目研究工作总结摘要(限500字)和相关成果的详细目录)
  
  
  
  
  无
  
  
  (三)经费申请说明  购置5万元以上固定资产及设备等,须逐项说明与项目研究的直接相关性及必要性。
  完成本项目不需要购买5万元以上固定资产和设备。主要为完成项目工作的科研业务费、实验材料、5万元以下仪器设备费、实验室改装费、国际合作交流等费用、管理费等,总经费59.272万元,各项具体说明如下:
  1、科研业务费  24万元
  测试/计算/分析费:12.0万元,主要用于根系活力、激素、氨基酸、酶类分析。
  能源/动力费:5.0万元,实验室和温室用水电,按以往实验室使用和本课题工作需要测算。
  会议费/差旅费:用于参加国内会议2人次,2013年前后在新疆召开会议较多,可节约开支,约4.5万元。
  出版物/文献/住处传播费:2.5万元,其中论文出版费1万元,资料费和复印费1.0万元,信息和检索费0.5万元。
  2、实验材料费  26.4万元
  原材料/试剂/药品购置费:26.4万元。材料培养费12万元,除使用温室和田间条件外,本课题需要租用试验地,根系研究用的盆、网袋、塑料管土柱、肥料,所有基质需要人工调配,成本增加;试验需要常规化学试剂10.4万元;玻璃器皿等消耗材料4.0万元。
  3、仪器设备费  2.0万元
  完成本项目不需购买5万元以上大型仪器设备,仅需购水分测定仪1台,约2.0万元。
  4、实验室改装费1.0万元
  试验室用的常规分析化学试剂和仪器设备购置1.0万元。
  5、国际合作与交流费2.0万元
  项目组成员出国参加学术会议1人次,约1万元;接待境外专家来华合作交流2人次, 国内接待费用1.0万元。
  6、劳务费
  需要用博士研究生一名,每年约10个月,每月350元左右。三年共计1.05万元。
  7、管理费2.8225万元
  按照单位规定的总经费5%比例交纳。
 (四)其他附件清单(附件材料复印后随纸质《申请书》一并上交)
    附件材料导师的同意函1份

签字和盖章页(此页自动生成,打印后签字盖章) 

申 请 人:吐尔逊江.买买提             依托单位:新疆农业科学院
项目名称:南疆陆地棉品种根系构型演变研究
资助类别:地区科学基金项目            亚类说明:
附注说明:

申请人承诺:
    我保证申请书内容的真实性。如果获得资助,我将履行项目负责人职责,严格遵守国家自然科学基金委员会的有关规定,切实保证研究工作时间,认真开展工作,按时报送有关材料。若填报失实和违反规定,本人将承担全部责任。
                  签字:              

项目组主要成员承诺:
   我保证有关申报内容的真实性。如果获得资助,我将严格遵守国家自然科学基金委员会的有关规定,切实保证研究工作时间,加强合作、信息资源共享,认真开展工作,及时向项目负责人报送有关材料。若个人信息失实、执行项目中违反规定,本人将承担相关责任。
编号
姓   名
工作单位名称
项目分工
每年工作时间(月)
签   字
1
李雪源
新疆农业科学院
根系生理指标的研
10

2
郭江平
新疆农业科学院
根构型研究
10

3
张黎
新疆农业科学院
冠层指标研究
10

4
艾先涛
新疆农业科学院
光合生理研究
10

5
郑巨云
新疆农业科学院
根系营养生理
10

6
梁亚军
新疆农业科学院
根系伤流液研究
12

7
买买提.莫明
新疆农业科学院
根系营养生理
10

8
多力坤·沙比尔
新疆农业科学院
根构型研究
10

9
帕孜来木.伊斯热莆力
新疆农业科学院
根系活力,生化分析
10

依托单位及合作研究单位承诺:
    已按填报说明对申请人的资格和申请书内容进行了审核。申请项目如获资助,我单位保证对研究计划实施所需要的人力、物力和工作时间等条件给予保障,严格遵守国家自然科学基金委员会有关规定,督促项目负责人和项目组成员以及本单位项目管理部门按照国家自然科学基金委员会的规定及时报送有关材料。

  依托单位公章        合作研究单位公章1             合作研究单位公章2       

    日期:                      日期:                       日期:               
                               国家自然科学基金申请书   2012版

7


  
                            

 

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