棉纤维品质的形成受品种遗传性、环境生态因素和栽培措施的共同影响。光照作为作物光合作用的能量来源，对棉纤维品质的形成至关重要。研究花铃期遮阴和种植密度对棉纤维发育与纤维品质形成生理机制的影响，可为探索全球太阳辐射量降低导致的纤维品质变化提供理论依据，为长江流域棉区棉花合理密植提供参考。本论文包括两部分内容:　　1、以科棉1号（低温弱敏感性）和苏棉15号（低温敏感性）为材料，于2009-2011年在江苏南京进行棉花花铃期遮阴试验，研究花铃期遮阴对棉花源库强度、最终产量品质、棉纤维伸长与加厚发育相关酶（蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶、蔗糖酶、β-1，3葡聚糖酶）活性和基因表达以及相关物质（蔗糖、β-1，3-葡聚糖、纤维素）代谢的影响，并分析其与主要纤维品质性状形成的关系;　　2、以科棉1号（杂交Bt棉）和美棉33B（非杂交Bt棉）为材料，于2008-2009年在江苏南京研究种植密度对棉纤维加厚发育相关物质（蔗糖、β-1，3-葡聚糖、纤维素）代谢和相关酶（蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶、蔗糖酶、β-1，3葡聚糖酶）活性的影响及其与主要纤维品质性状形成的关系。　　主要研究结果如下:　　1.花铃期遮阴对棉纤维发育与品质形成影响的生理机制　　(1)花铃期遮阴导致棉花功能叶净光合速率、蒸腾速率及气孔导度降低，对胞间CO2浓度影响较小，表明棉花功能叶净光合速率的降低是由非气孔因素所致。遮阴通过降低铃数和铃重使棉花皮棉产量降低，但棉株下部果枝铃产量贡献率提高。遮阴抑制棉铃中同化物向纤维转运，使更多同化物存留在棉籽中。遮阴降低棉株下部果枝铃籽指和棉籽中脂肪含量，提高棉籽蛋白质含量;对棉株中部、上部果枝铃棉籽品质的影响与之相反。同时，遮阴有利于纤维长度和马克隆值形成，不利于纤维比强度的形成。遮阴程度越大，上述指标变化越显著。遮阴对两品种影响一致，但苏棉15号受遮阴影响其皮棉产量降低程度大于科棉1号，表明苏棉15号更易受遮阴的影响。说明，遮阴不但改变棉铃中生物量分配，同时改变棉株不同果枝部位铃的产量分配，棉株下部果枝铃对遮阴环境更具适应性。　　(2)花铃期遮阴降低了纤维中蔗糖合成酶(SuSy)基因表达量和酶活性，从而抑制纤维中蔗糖代谢，阻碍纤维伸长;相反，花铃期遮阴处理下纤维中Expansin和木葡聚糖内转糖苷酶（XET）的基因表达上调，促进了纤维细胞壁大分子网络结构的裂解，使细胞壁更为松弛，从而有利于纤维伸长。除XET外，其他指标受影响程度均随遮阴程度增大而增加。综上，花铃期遮阴条件下纤维长度的增加主要由纤维细胞壁的松弛所致，Expansin和XET是介导遮阴条件下纤维长度增加的关键基因。不同果枝部位间比较，棉株下部果枝铃纤维长度受遮阴影响最小，中部果枝铃受影响最为显著，上部铃居中。与科棉1号相比，苏棉15号纤维长度以及纤维中SuSy、Expansin和XET基因表达受花铃期遮阴影响更为显著。　　(3)纤维比强度、成熟度和马克隆值均与纤维中最大蔗糖含量、蔗糖转化率和纤维素含量显著正相关;纤维细度与纤维素累积特征值显著相关。花铃期遮阴通过降低纤维蔗糖合成酶和磷酸蔗糖合成酶基因表达和酶活性，降低了纤维中蔗糖含量和蔗糖转化率，导致纤维素最大累积速率降低，纤维素合成与累积受到抑制，进而降低了纤维比强度、成熟度和马克隆值在其形成过程中的增加速率以及纤维细度在加厚期内的降低速率，最终使纤维比强度、成熟度和马克隆值降低，纤维细度升高。花铃期遮阴条件下纤维Expansin表达上调，增强了纤维细胞壁间的滑动与延伸，使纤维细胞可塑性增大，不利于纤维比强度的提高。此外，遮阴下纤维中转化酶和β-1，3-葡聚糖酶活性升高，可为纤维细胞发育提供必要的碳源和能量，阻止纤维细胞受到进一步伤害。与科棉1号相比，苏棉15号纤维发育相关物质含量（蔗糖、β-1，3-葡聚糖、纤维素）更易受花铃期遮阴的影响。磷酸蔗糖合成酶可能是导致品种间纤维比强度对遮阴响应差异的关键酶。　　2.种植密度对棉纤维发育物质代谢和品质形成的影响　　蔗糖合成酶是介导纤维比强度、细度、成熟度和马克隆值对种植密度响应的关键酶。随种植密度升高，纤维中蔗糖合成酶平均酶活性降低，抑制了纤维中的蔗糖代谢，蔗糖含量与蔗糖转化率降低，导致纤维素最大累积速率降低，快速累积持续时间延长，纤维素含量降低，进而降低纤维成熟度和马克隆值。纤维素累积速率的降低同样可降低纤维细度的降低速率，但随种植密度升高，纤维加厚时初始细度增大，导致最终纤维细度升高。种植密度对纤维比强度的影响因品种而异:随种植密度升高，美棉33B纤维比强度呈升高趋势，而科棉1号纤维比强度则呈先升高后降低趋势。品种间纤维比强度对种植密度响应的差异可能与纤维的超分子结构有关。综合分析皮棉产量和纤维主要品质性状，在本试验条件下科棉1号适宜种植密度范围为37000-42000株·hm-2，而美棉33B的适宜种植密度应大于51000株·hm-2。