麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2019年第10期

• 小麦核氧还蛋白基因TaNRX1的序列特征及表达分析

  袁晓波，常亚南，王苗苗，樊亚栋，王瀑童，吴玉杰，李梦园，张莉，孟凡荣，李永春

  核氧还蛋白(nucleoredoxin，NRX)是一类广泛存在于植物中的氧化还原调控蛋白。为探讨NRX基因在小麦发育调控过程中的生物学功能，利用生物信息学及RT-PCR方法，鉴定并克隆了小麦核氧还蛋白基因TaNRX1，将其3个部分同源基因分别命名为TaNRX1-2AL、TaNRX1-2BL和TaNRX1-2DL。序列分析显示，3个部分同源基因均包含4个外显子和3个内含子，且CDS序列高度一致(>98%)，分别编码576、580和577个氨基酸；蛋白特性分析发现，TaNRX1包含3个TryX_like_TryX_NRX保守域，属于植物NRXI亚类；三级结构预测显示，TaNRX1可折叠形成一个C型的特定空间结构，其中包含4个由反向平行β-折叠及外围α-螺旋构成的结构单元。利用qRT-PCR技术进行的时空表达特性分析显示，在籽粒发育过程中TaNRX1基因整体呈下调表达趋势，但在小麦品种矮抗58籽粒发育过程中有两次表达回升出现，这可能与矮抗58具有较强的抗逆特性有关；在不同组织间TaNRX1基因存在差异表达，其中在节间和穗下节中的表达量最高，在成熟种子中的表达量最低。

• 转录组测序技术在鉴定小麦染色体臂置换系染色体组成上的应用

  缪娜娜,丁明全，杨思晴，戎均康

  为给染色体片段置换系的快速鉴定提供新的技术手段，用3个以普通小麦品种中国春（Chinese Spring，CS）为背景的野生二粒小麦（TTD140）染色体臂置换系（chromosome arm substitution line,CASL）进行转录组测序，并结合SNP分析，获得纯合的SNP，用于鉴定CASL材料中TTD140的置换区段。结果发现，CASL3AL的SNP主要分布在染色体3A的108~750 Mb区段；CASL7BS的SNP分布于染色体7B的0~536 Mb和5A的22~482 Mb区段；CASL4AL的SNP分布比较复杂，除集中在4A的40~745 Mb、7B的0~570 Mb以及5B的410~675 Mb外，还在1A、2A、3A、7A、2B、2D、5D、6D和7D染色体上成簇分布，表明该材料除在预期的染色体4A上保留TTD140的大片段外，还在其他染色体上残留许多TTD140小片段。通过97对多态性SSR标记验证CASL3AL的染色体组成，发现84对标记能检测到TTD带型，其分布范围与转录组数据鉴定结果基本一致。对SNP富集区域的320 bp PCR产物直接测序，发现CASL3AL与CS之间存在7个SNP位点，但与TTD140以及Zavitan参考序列一致。因此，本研究利用转录组测序技术能够有效鉴定小麦染色体片段置换系材料的染色体组成，且比传统的分子标记技术准确、方便、快捷。

• 小麦-中间偃麦草蓝粒代换系的创制与鉴定

  叶晓斌，卫波，范仁春，张相岐

  小麦的蓝粒性状可作为表型标记用于小麦育种和遗传学研究，来自中间偃麦草的蓝粒种质材料尚鲜见报道。本研究通过八倍体小偃麦中5 (2n=8x=56, AABBDDXX) 与中国春缺-四体系列材料杂交，在中5 × N4BT4A和中5×N7BT7D杂交组合后代中获得了两份蓝粒材料，编号分别为Zh5-a2-1和Zh5-c13-2。利用细胞遗传学和分子标记方法对这两份蓝粒材料进行了染色体组成分析。以中间偃麦草基因组DNA为探针的GISH分析显示，这两份蓝粒材料的染色体数均为2n=42，包括40条小麦染色体和两条中间偃麦草染色体。利用重复序列探针pSc119.2 和pAs1进行的FISH分析表明，Zh5-a2-1和Zh5-c13-2均为二体代换系，被代换的一对小麦染色体分别为4B和4D。通过用St、Ee和Eb基因组DNA作探针进行GISH分析，证明这两份蓝粒代换系中的中间偃麦草染色体均为St组染色体，但与中5中的中间偃麦草染色体比较发现这对St组染色体的短臂端部发生了缺失。利用二倍体长穗偃麦草Ee基因组的SNP标记分析证明，两份蓝粒代换系中的中间偃麦草染色体与长穗偃麦草的4Ee染色体同源，即Zh5-a2-1和Zh5-c13-2分别为4St(4B)和4St(4D)代换系，命名为SubZh5-4St(4B)和SubZh5-4St(4D)。同时说明，中间偃麦草的4St染色体上带有蓝粒基因。通过对450个小麦SSR标记进行筛选，获得了4个可跟踪鉴定4St染色体的特异SSR标记。研究结果可用于蓝粒小麦品种的培育和中间偃麦草蓝粒基因的遗传学研究。

• 利用KASP标记检测青海和西藏小麦品种中光周期基因分布

  权有娟，袁飞敏，刘德梅，李想，陈志国

  为了解青海和西藏小麦品种中光周期基因的分布情况，采用KASP标记对青海和西藏249份小麦品种光周期基因Ppd-D1、Ppd-B1和Ppd-A1等位变异组成进行检测。结果显示，在Ppd-B1位点上，237个品种携带光周期不敏感型等位变异Ppd-B1a（95.18%），12个品种携带光周期敏感型等位变异Ppd-B1b（4.82%）；在Ppd-A1位点上，233个品种携带光周期不敏感型等位变异Ppd-A1a（93.57%），16个品种携带光周期敏感型等位变异Ppd-A1b（6.43%）；在Ppd-D1位点上，221个品种携带光周期不敏感型等位变异Ppd-D1a（88.76%），28个品种携带光周期敏感型等位变异Ppd-D1b（11.24%）。光周期不敏感型等位变异Ppd-B1a和Ppd-A1a分别在青海和西藏小麦品种光周期反应中占主导地位。西藏和青海小麦品种中共存在6种等位变异组合类型，其中青海小麦品种中存在5种等位变异组合类型，不存在Ppd-D1a/Ppd-B1b/Ppd-A1a类型，西藏农家品种中存在4种等位变异组合类型，不存在含光周期敏感型等位变异Ppd-A1b的类型。等位变异组合Ppd-D1a/Ppd-B1a/Ppd-A1a在青海和西藏小麦品种中分布最广。

• 小麦穗发芽抗性分析及相关分子标记检测

  苏在兴，高闰飞，易媛，王波，常勇，黄忠勤，周兴根

  小麦成熟期遭遇穗发芽会严重影响小麦的产量和品质。为了解徐州主要栽培品种的穗发芽抗性及其分子机制，用整穗发芽法、籽粒发芽法考察了5个徐州地区主要推广小麦品种的籽粒休眠和发芽特性，并用10个分子标记对其穗发芽性状进行解析。结果表明，供试品种间整穗发芽率、发芽率和萌发指数均存在不显著、显著或极显著差异。徐农029的整穗发芽率最低，为3.02%，烟农19的整穗发芽率最高，达68.80%。徐农029的发芽率和萌发指数分别为41.00%和21.43%，均极显著低于其父本矮抗58（71.67%、53.10%）和母本淮麦20（89.67%、61.00%），周麦18和烟农19的发芽率均为99.33%，而烟农19的萌发指数（83.95%）高于周麦18的萌发指数（81.43%）。分子标记检测发现，徐农029和淮麦20属于Vp1Bc型抗穗发芽； Xgwm282标记在5个品种中呈2种带型，与穗发芽抗性关系密切。另外，8个抗穗发芽相关分子标记不能很好区分上述5个品种的抗穗发芽特性。

• 甘肃冬小麦品种品质性状分析与评价

  周刚，张文涛，鲁清林，白玉龙，汪恒兴，张耀辉，张礼军

  为了全面掌握甘肃冬小麦的品质状况，以甘肃省冬小麦主产区100个小麦品种（系）为供试材料，采用AACC国标分析方法对其籽粒蛋白质品质、磨粉品质及面团流变学特性进行检测和分析。结果表明，甘肃冬小麦品种具有较高的蛋白质、湿面筋含量和吸水率，但面筋强度较低，形成时间、稳定时间较短，最大抗延阻力和拉伸面积较小，加工品质与国内主产麦区存在一定的差距，商品率低。甘肃冬小麦品种整体以中筋小麦为主。建议在今后育种过程中加强对品质性状的选择，以进一步提升小麦品种质量水平。

• 新型专用肥对冬小麦产量、氮素吸收与利用的影响

  刘倩倩,陈欢,张存岭,乔玉强,陈天河,徐汝民,唐俊,曹承富

  为了解不同新型小麦专用肥应用效果，以13种小麦新型专用肥为材料，采用主成分-聚类分析方法，系统分析了不同肥料对小麦产量及氮素吸收与利用的综合影响。结果表明，相较于传统施肥（常规复合肥一次性基施）和推荐施肥（常规复合肥基施+拔节追尿素），施用新型专用肥后小麦分别增产-24.34%~2.72%和-11.82%~19.72%。与传统施肥相比，施用新型专用肥的小麦植株氮素积累量比传统施肥增加-9.97%~38.44%，氮肥偏生产力、氮肥农学效率和氮肥回收率分别提高-17.99%~19.67%、-18.96%~33.81%和-25.79%~69.04%。经主成分分析，总养分含量为48%的控失肥、保持性肥料、活性增效复合肥、活性尿素BB肥和控失增效二铵BB肥等5种新型专用肥的丰产增效综合效果较佳，可替代推荐施肥。

• 氮素调控措施对小麦植株氮素同化过程和产量的影响

  杨磊，夏炎，韩自强，王军，宋贺，董召荣，车钊

  为明确不同氮素调控措施对小麦氮素同化过程和产量的影响，以皖麦68为试验材料，设置传统施肥+生物炭（CN+C）、传统施肥+硝化抑制剂（CN+D）、传统施肥+叶面肥（CN+P）、不施氮肥（CK）和传统施肥（CN）5个处理，分析各氮素调控措施与小麦叶片和茎秆的氮代谢物质含量、氮肥利用效率及产量等的关系。结果表明，与传统施肥相比，施用生物炭和硝化抑制剂能提高小麦体内铵态氮含量以及硝酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合成酶（GS）活性，叶面喷肥能提高小麦灌浆期铵态氮含量和NR活性；各氮素调控措施能提高小麦灌浆期体内游离氨基酸和可溶性蛋白质含量，增强小麦的氮素转运速率和氮代谢水平，显著提高氮肥吸收利用率、氮肥农学效率和氮素偏生产力，进而提高小麦产量；施用生物炭、硝化抑制剂和叶面肥相比传统施肥分别增产568.3、520.0和663.3 kg·hm-2。

• 树脂包膜缓释肥与尿素配施对稻茬冬小麦产量、氮肥利用率与效益的影响

  马泉，唐紫妍，王梦尧，李福建，李春燕，丁锦峰，朱敏，郭文善，朱新开

  为了探究树脂包膜缓释肥在稻茬冬小麦生产上的高效施肥方式，以含氮45%树脂包膜缓释肥（PCU）和含氮46.3%普通尿素(U)设计五种施肥模式：100%PCU全部基施（M1）；60%PCU基施，40%U拔节期追施(M2)；60%PCU基施，40%PCU返青期追施(M3)；30%PCU与30%U基施，20%PCU与20%U返青期追施（M4）；常规尿素施肥模式（全部为尿素，基肥∶分蘖肥∶拔节肥∶孕穗肥为50%∶10%∶20%∶20%）为对照（CK），研究不同施肥模式对稻茬冬小麦群体质量、产量及其构成因素、氮效率和经济效益等的影响。结果表明，四种PCU施肥模式产量均高于对照，其中M3和M4模式的增产效果最显著，分别较对照增产15.11%和17.44%，增产的原因主要在于穗数和千粒重的增加；M3和M4模式的茎蘖成穗率分别较对照高4.15%和3.88%,干物质积累量分别高25.86%和25.91%，LAI在开花期和乳熟期均显著高于对照，更有利于延缓花后叶片衰老，促进籽粒充实。M3和M4模式氮肥表观利用率和氮肥农学效率也显著高于对照；以M4模式成本较低，净效益最高，达12 223.99元·hm-2，分别比对照和M3模式高29.05%和6.58%。故生产上推荐30%树脂包膜缓释肥与30%尿素基施、20%树脂包膜缓释肥与20%尿素返青期追施的施肥模式，此模式有利于构建适宜群体、协调产量构成因素、提高产量、降低人工成本、增加经济效益、提高氮肥利用率。[JP]

• 晚播条件下施氮量对稻茬小麦氮素吸收及产量的影响

  江东国,黄正来,张文静,马尚宇,樊永惠

  为给安徽省江淮稻麦轮作区域晚播稻茬小麦高产栽培的氮肥合理施用提供依据，选用当地主栽品种扬麦18和皖垦麦076为试验材料，设置5个施氮水平（0、90、180、270和360 kg·hm-2），分析施氮量对晚播小麦氮素积累与分配、糖氮比、氮素同化酶活性及产量的影响。结果表明，增施氮肥能显著提高小麦各器官的氮积累量以及营养器官花前贮存氮素转运量、转运效率和转运氮素对籽粒氮素的贡献率，氮素收获指数随着施氮量的增加而降低。随施氮量的增加，小麦各生育时期不同器官的糖氮比值显著降低。小麦的氮素分配比例在生育前期以叶片最高，成熟期籽粒中氮素分配比例显著高于其余部位，而小麦的可溶性糖分配比例在生育前期以茎鞘最高，成熟期籽粒较高。在0～270 kg·hm-2施氮量范围内，增施氮肥后，两个小麦品种的硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶活性均显著提高，穗数、穗粒数和籽粒产量均明显增加。继续增加施氮量至360 kg·hm-2时，氮素同化酶活性和产量无显著变化，说明施氮过多对小麦氮素同化和产量无益。土壤氮贡献率、氮肥农学利用效率和氮素偏生产力均随施氮量增加而降低。推荐江淮区域稻茬小麦晚播条件下适宜施氮量为180～270 kg·hm-2偏下限，可兼顾高产及氮素高效吸收和利用。

• 施氮量对小麦氮素代谢关键酶活性的影响

  赵吉平，任杰成，郭鹏燕，许瑛，任超

  合理的施氮量可提高小麦氮素代谢关键酶活性，促进小麦籽粒氮素累积和利用，进而获得高产。为掌握小麦最佳施氮量及其促高产的生化机理，以晋麦104号为材料，设置0 kg·hm-2、120 kg·hm-2、240 kg·hm-2、360 kg·hm-2四个施氮水平，研究了施氮量对小麦产量及其氮素代谢关键酶活性的影响。结果显示，小麦产量随氮肥用量增加先升后降，施氮240 kg·hm-2时最高。小麦旗叶氮素代谢关键酶活性在开花期后随时间推移呈先升后降之势；且均随施氮量增加而先升后降，施氮240 kg·hm-2时，小麦旗叶GS、NR、GPT、GOGAT等关键酶活性最高。小麦旗叶氮素代谢关键酶活性与籽粒产量均显著相关。240 kg·hm-2施氮量通过改善小麦氮素代谢关键酶活性，提高氮素代谢水平，从而增加小麦籽粒产量。

• 遮雨棚模拟黄土旱塬区降水变化对冬小麦生长及产量的影响

  来兴发，杨宪龙，王自奎，沈禹颖

  为了解降水变化对黄土旱塬区冬小麦生长及产量的影响，通过遮雨棚模拟冬小麦生长季减少30%降水（R-30%）、正常降水（CK）和增加30%降水（R+30%）情景，于2016-2018年研究了黄土旱塬区两季冬小麦土壤相对有效含水量、LAI、NDVI、生物量、产量及其构成的动态变化特征。结果表明，在降水正常的2016-2017年（降水距平百分率位于±15%以内），与CK相比，R-30%处理的土壤相对有效含水量在返青至抽穗期显著下降，冬小麦冠层NDVI显著降低，LAI和干物质增长速率明显变缓，冬小麦的穗数和千粒重显著降低，而R+30%处理下冬小麦LAI和干物质保持稳定增长优势。R+30%、CK和R-30%三种降水条件下冬小麦产量分别为4.66、3.12和2.43 t·hm-2，处理间差异显著。在降水偏多的2017-2018年（降水距平百分率超过30%），不同降水处理间土壤相对有效含水量、冬小麦LAI、冠层NDVI、生物量、产量及其构成等指标均未表现出显著差异。R+30%、CK和R-30%三个处理下冬小麦的产量分别为3.70、3.39和3.14 t·hm-2，处理间差异亦不显著。因此，在正常降水年份，生长季增加30%降水可使冬小麦显著增产44.2%，减少30%降水可使冬小麦显著减产28.4%；在降水偏多年份，生长季降水增加30%或减少30%对冬小麦的生长及产量没有显著影响。

• 不同灌水模式对小麦产量、形态和生理特性的影响

  高振贤，史占良，韩然，单子龙，傅晓艺，何明琦，曹巧，李辉利，郭进考

  为了探寻快速筛选节水高产小麦品种的形态和生理指标，以黄淮冬麦区2003-2013国审或省审及两个对照品种共102 份小麦品种为材料，设全生育期不灌水（T0）、灌拔节水（T1）、灌拔节+灌浆水（T2）三种灌水模式，检测了不同灌水模式下小麦的产量、形态和生理特性及其关系。结果表明，T1较T0处理通过增加穗数和穗粒数提高产量，T2较T1处理通过增加粒重提高产量。T1明显增加株高、旗叶的面积、周长、长和宽；T2处理小幅增加株高，对旗叶形态影响年度间不一致。T1和T2处理明显增加冠层温差。T1处理对灌浆后期小麦旗叶叶绿素含量影响年度间不一致，T2处理提高叶绿素含量。T0条件下，产量与冠层温差呈显著正相关；T1条件下，产量与旗叶宽和冠层温差呈显著正相关；在T2条件下，产量与旗叶宽、叶绿素含量和冠层温差呈显著正相关，与株高呈显著负相关。因此，冠层温差、旗叶宽和叶绿素含量可以用作筛选和鉴定相应灌水模式下节水高产小麦品种的形态或生理指标。

• 灌溉畦长对小麦冠层光能利用特性的影响

  延飞龙，赵俊晔，石玉，于振文

  为明确灌溉畦长对小麦冠层光能利用特性的影响，以济麦22为供试材料，在改水成数90%灌溉条件下，设置10 m（L10）、20 m（L20）、30 m（L30）、40 m（L40）4个畦长处理，比较分析了不同畦长灌溉处理间小麦开花期土壤含水量、花后叶面积指数、冠层光能利用特性和籽粒产量的差异。结果表明，随畦长的增加，麦田灌溉量、土壤含水量、花后0~28 d叶面积指数、花后14 d冠层光合有效辐射截获率和截获量、冠层光能转化率和利用率、产量和水分利用效率均呈增加趋势，花后14 d冠层光合有效辐射透射率呈下降趋势，L40处理的以上指标与其他处理差异均显著。畦长对小麦耗水量影响不明显。因此，增加灌溉畦长可促进土壤水分贮存、小麦冠层光能[JP3]吸收、转化和利用，增加产量和水分利用效率；在本试验条件下，40 m畦长灌溉表现最佳。[JP]

• 基于倾斜遥感观测的小麦白粉病胁迫下叶绿素含量监测

  齐双丽，贺利，段剑钊，谢迎新，冯伟，李晓，张振永，王君

  为了探讨多角度遥感在白粉病胁迫下监测小麦叶绿素含量的适宜角度，以易感白粉病品种偃展4110和中感白粉病品种国麦301为试验材料，获取三种不同生长环境（病圃田、接种田和自然感病田）下抽穗至灌浆期小麦冠层多角度反射光谱及叶绿素含量，分析不同时期叶绿素含量变化及其与多角度反射率的关系，建立白粉病胁迫下小麦叶绿素含量监测模型。结果表明，由红边波段构建的光谱参数对白粉病胁迫下叶绿素含量变化反应敏感。优化筛选出的植被指数与叶绿素含量之间的相关性在前向角度观测时优于垂直角度观测，而垂直观测角度好于后向角度观测，整体上以前向20°最佳。植被指数中，光谱参数RES（红边对称度）表现较好，在前向20°下的监测精度达0.725。因此，在前向20 ℃观察条件下可用RES对白粉病危害后小麦冠层叶绿素含量变化进行有效监测。

• 陇南小麦条锈菌夏孢子的周年动态变化规律

  郭丽丽，户雪敏，张升恒，李颖，伏松平，范三红，胡小平

  为明确陇南小麦条锈菌夏孢子的周年动态变化情况，运用孢子捕捉仪及TaqMan RT-qPCR（TaqMan real-time quantitative polymerase chain reaction）方法，对2018年3月-2019年3月陇南空气中的夏孢子浓度进行周年动态监测，同时利用全自动小型气象监测仪记录温度、相对湿度和降雨情况，分析了夏孢子周年动态规律及其与气象因子之间的关系。结果表明，小麦条锈菌夏孢子数量在2018年4月11日、5月16日和6月6日出现了3个峰值；7月至10月，只能检测到零星夏孢子；11月至翌年2月，没有捕捉到夏孢子；翌年3月6日初次检测到少量夏孢子，3月13日夏孢子数量呈明显增加的趋势，且空气中的夏孢子密度与相对湿度呈极显著负相关（P<0.001）。