全 文 ：武汉植物学研究 2006，24(6)：579～582
Jouma／of Wuhan Botanical Research
萌动期热激处理对不同品种棉花生长发育的影响
丁自立 r，杨国正h，吴金平
(1．华中农业大学植物科学技术学院，武汉 430070；2．中国科学院武汉植物园，武汉 430074；
3．湖北省农业科学院经济作物研究所，武汉 430064)
摘 要：选用1个抗虫棉品种‘DlX)9B’(简称DP)，2个彩色棉品种‘绿絮1号’(简称 LV)和‘棕絮1号’(简称
ZH)，在早期(萌动期)热激处理后播种于大田，研究DP、LV、ZH品种萌动期、高温期下午、高温期早晨处理与对照
棉株相比，热激蛋白(HSP)种类与含量的变化。结果表明：早期热激处理有助于高温期棉株体内产生更丰富的热
激蛋白，从而提高了棉株的耐热程度；棉花最终蕾铃脱落率与对照相比，DP、LV、ZH分别降低了3．89％、0．91％和
1．96％；实收籽棉产量、品种之间差异较大，DP、LV籽棉产量比对照分别提高15．8、8．4 kg／667 in ，而ZH则比对
照降低了13．6 kg／667 m2。研究了棉株在自然高温期 HSP合成表达的差异，以及早期热激预处理对棉花品种在高
温期时蕾铃脱落率和产量的影响。
关键词：棉花；热激蛋白；蕾铃脱落率；产量
中图分类号：Q945．78；s562 文献标识码 ：A 文章编号：1000—47ox(2006)06—0579—04
Efect of Heat Shock at Germinating Period on
Growing Developmental of Cotton
DING Zi．Li ，YANG Guo．Zhengh
， wu Jin．Pin
(1．College ofP／ant&／enm and Teehno／ogy，HuadwngAgr／ctdtura／Un／ven ，Wuhan 430070，China；
2．Wuhan Botanical Garden，The Chinese Academy Sc ，Wuhan，430074，China ；3．Biotechnology Institute
ofttubei Academy of g^r Sc~mces，Wuhan 430064，China)
Abstract：Three variety coton(Gosypium hirsutum L．)：One pet—resistant coton variety ‘DP99B’
(DP)and two colored coton varieties‘Llxu l’(LV)and‘Zongxu l’(ZH)were used．The materials
in germination stage were heat shocked and were sowed in the field．After natural high temperature ，the
diferent kinds an d content of HSPs were detected and heat shoc k in early stage could atach a relation to
boll retention an d final yields．Results showed that heat shock treatment in early growing period benefited
the abundance of HSPs in cotton leaves in high temperature season．an d then increased the ab ility ther-
mo—tolerance．Th e result showed that the final investigation of bol retention rate decreased by 3．89％ ．
0．91％ ，1．96％ ，in the variety of DP，LV and ZH，respe ctively，comparing treatm ent with contro1．For
the yield ofseed coRon．di rences between varieties were significant．Th e yield ofseed cotton ofDP and
LV increased by 15．8 kg／667 m an d 8．4 kg／667 m2
． while ZH decreased 13．6 kg／667 nl to contro1．
Key words：Coton(Gosypium hi~utum L．)；Heat shock protein；Bol retention abccission rate；Yield
棉花的蕾铃脱落，是生产中普遍存在的问题，是
制约产量提高的重要因素之一。据调查，棉花的蕾
铃脱落率在大田生产中一般达60％～70％，严重的
高达 80％以上u 。为解决这一问题，前人作了大
量研究工作，并提出了有机营养 J、激素平衡H 等
学说，但迄今为止，有关蕾铃脱落问题尚未得到解
决。近几年来 ，随着人们对热激蛋白(HSPs)研究的
深入 J，现已证明生物在经受短时间热激处理后，
体内可积累一系列 HSPs，同时该生物体可耐受更
高的温度，至少认为它的出现为植物提供了一种暂
时的保护机制 卜引。
杨国正等u ¨ 已经证实棉花不同品种、同一品
种的不同生育阶段、同一生育阶段的不同器官、同一
器官的不同组织对热激的反应均有差异。在棉花萌
动期给予热激处理，对棉株整个生长阶段的生育性
状有何影响，笔者对此进行了研究，以期揭示早期热
收稿日期：2006．04-20，修回日期：2oo6—11-27。
基金项 目：国家自然科学基金项目(30170543)资助。
作者简介：丁自立(1978一)，男，硕士研究生，主要从事棉花生物技术方面的研究，现在中国科学院武汉植物园工作。
} 通讯作者(E—mail：yanggzh@mail．hzau．edu．cn)。
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武 『苴植 物 学 研 究 第24卷
激处理对棉花生长发育、蕾铃脱落及最终产量的关
系．为选育抗高温棉花品种提供依据。
1 材料与方法
I 1 实验 材料
选用由华中农业大学作物裁堵学课题组提供的
3个棉花(Cos,~?pium h~staum L)品种：1个抗虫棉
品种‘DP99B’(简称 DF’)、2个彩色棉品种 绿絮 1
号 ’(简称 LV)和 ‘棕 絮 1号 ’(简称 ZH)。种子浸泡
l2 h后(即为萌动期)．用一半进行热激处理，即从
25℃直接移人42℃、相对湿度65％的人工光照培养
箱中培养2 h．随后与另一半种子(对照，未经热激
处理)同时播种于华中农业大学棉花试验基地。
1 2 实马佥方法
太田播种试验设3个处理．3个对照．随机区组
设计．3次重 复，共计 18个小区，每个小 区面积
12 8 m ，密度4 5万株-hm～，田间管理措施与大
田相同。试验区四周设置保护行 该试验于 2003
年、2004年在华中农业大学棉花试验基地进行。
一 般在最高气温超过38℃时进行取样(田问冠
层温度可能超过 40℃)，时间分为上午8：10、下午
2：20(为自然热激处理)2次．均在同一重复内进行
此时期正处于棉花的花铃期。每小区每次分别取 3
株不同棉株上主茎倒数第 3片功能叶．各称取
0 75 g．提取可溶性蛋白质 ，存于 一8O℃冰箱备
用。而萌动期可溶性蛋白质提取材料为种子浸泡
l2 h去壳后的全部器官。
在棉花生长发育的过程中．以每小区 1O株做标
函
记的棉株为样卒．对各个生育期的不同性状进行调
查记载。调查棉花果枝始节数、株高、叶片数、总果
节数、铃散、铃重、营铃脱落数和籽棉产量等相关
指标。
2 结果与分析
2．1 DP、LV、ZIt品种 热激处理 后不 同时期 产生 的
热激蛋白(HSP)种数与含■
采 用 SDS—PAGE 及银 染法 定性 分 析 HSP的种
效与含量。在同一天内分别提取不同品种萌动期处
理与对照．棉株在田问常温期(高温期早晨)和自然
高温期(高温期中午)中的可溶匪蛋白质进行 SDS-
PAGE凝胶电泳(图1)。直接利用英国UVP公司的
GDAS系列图像分析仪(GDS-7600凝胶成像与分析
系统)进行数字化圈像分析 ．测量不同品种处理
和剥照产生的 HSP种数及古量(见表 1)。
从表 I可以看出．DP品种热激处理后与对照相
比萌动期HSP种类新表达丁6种．高温期下午HSP
种数新表达了6种．高温期早晨 HSP币I，数新表达丁
4种；LV品种热激处理后与对照相比萌动期 HSP种
数新表达了6种，高温期下午 HSP种数新表达了6
种。高温期早晨HSP种数新表达丁4种：ZH品种热
澈处理后与对照相比萌动期 HSP种数新表达 了3
种，高温期下午 HSP种数新表达了3种．高温期
晨HSP种数新表达了 2种。这说明萌动期给予热
激处理有助于丰富高温期棉株体内产生的 HSP种
数，但ZH品种热激处理后新表达的 HSP种数没有
DP、LV客
1)l， LV ，l_
DP 浊 棉 种 ‘I)P99I’．LV：彩色 种 ‘鳟 1 。，ZH：彩色槲 ‘棕 絮 1 ’ l_箭 头听示 f同时期新 ±舳盥
白匝种娄。M：标准蛋 白质分子孟 ；A：荫动期(处理)；n：萌 期 (对肌)；B 高温期下午 ( )．h：高 F午 (对册 )；C高
温期早晨 ( 理) 高韫期早 (对照)
DP O．e 『⋯ j⋯ n0n v~ ety DP99B ’；llv Colored⋯ ⋯ ct1 ‘lm I。-ZH ：Colored cm10n vaaeli~ ‘Z0“ l’
s T 叩⋯ I】Y ⋯ P删qn kind~M：MBrk；A：Gen~ ting_l⋯ I】；B r|丌1 ru B(con~1)；B M ·
lhermal pefiM nt P ( ⋯ )；b：M nr p 耐 p (c nd)i C：Megol~ ml p~n0d目1 B m (⋯ Ⅲ) ；
Megnlh~~ l periodⅢB m (一 I)
圈 1 3个棉花品种DP、LV、zH不同时期热激处理后的电泳朗谱
Fig．1 El~twph噼t。 衄 ofDP，Lv肌d删 after h⋯ k⋯ ntm difer．t periods
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第 6期 丁自立等：萌动期热激处理对不同品种棉花生长发育的影响 581
表 1 3个棉花品种 DP、I 、ZH不同时期热激后产生的 HSP种类的分子■与含量
Table 1 Kinds and content of HSPs in three variety coton(Go．~ypium hirsutum L．)DP，LV and ZH after heat
shock treatment at diferent periods (mg／g)
2．2 萌动期热激处理与棉花生长发育的关系
对棉花各个生育期的不同性状进行调查记载统
计(表 2)，结果显示萌动期热激处理后，DP、LV和
ZH三个品种的果枝始节数和总果节数都分别比对
照降低，尤其是ZH品种总果节数降低达 19．4％。
DP和 LV两个品种株高、果枝数、叶片数都分别 比
对照提高，而 ZH却比对照降低。衡量棉花营养生
长状况的重要指标是株高和主茎叶片数，提高棉花
生育进程的重要标志是棉花果枝始节位降低。在大
田生产中，萌动期热激处理后的 DP和 LV的果枝始
节位、株高、果枝数和叶片数都优于对照，为提高棉
花产量打下了基础。但热激处理却推迟了ZH品种
表 2 热激处理对植株性状的影响
Table 2 E岱粥ts of character under heat shock treatm ent
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582 武 汉 植 物 学 研 究 第 24卷
营养生长向生殖生长的转变。
2．3 萌动期热激处理对棉花籽棉产量的影响
DP、LV和ZH热激处理后蕾铃脱落率分别比对
照降低了 3．89％、0．91％和 1．98％(表 3)，证 明
HSP的产生有助于降低棉株蕾铃脱落，但不同品种
下降的幅度不一。DP、LV实收籽棉产量分别比对
照提高 15．8、8．4 kg／667 m ，而 ZH却比对照降低
13．6 kg／667 m ，说明萌动期热激处理的效应因不
同的棉花品种而有所不同。
表 3 热激处理对棉花产量因子和产量的影响
Table 3 Efects of yield factors and yield under
heat shock treatment
3 讨论
通过对 SDS—PAGE凝胶 电泳图谱数据分析可
知，萌动期给予热激处理有助于丰富高温期棉株体
内产生的 HSP种数，但不同的品种热激后产生的
HSP种数不尽相同，这一方面是作物不同的生长发
育阶段合成的 HSP不同，另一方面可能是棉株为适
应外界环境必然发生相应的改变。
HSP在热防御中的作用主要指生物或细胞的热
耐受能力增强。无论是植物细胞还是一些低等生
物，当预先经受过一次中等程度的热暴露处理后，
就能耐受其后一个强烈的热处理。换言之，亚致死
性热休克可使细胞获得对随后的致死性 HSP产生
热耐受，从而大大增强细胞的生存能力 。棉花在
萌动期经过预先热激处理后，不同品种 HSP种数增
加的不同，对棉花不同品种生长发育的进程影响也
不一样 引¨。调查其果枝始节数、株高、叶片数、总果
节数、铃数、铃重、蕾铃脱落数和籽棉产量等相关指
标，发现早期热激处理能影响棉花生长发育的进程；
提高某些品种的增产潜力，主要表现在降低棉花自
然高温期间蕾铃脱落率和提高某些品种的籽棉产量
上，这说明棉花早期热激处理的效应可以延续到中
期。这 与许多 学者 在果蔬 上 的研究 结果 也相
同 ¨J ，但影响的机理尚不清楚。因此继续深入探
讨热激蛋白的潜在生理功能具有重大理论意义和应
用价值。
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