麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2019年第11期

• 黄淮麦区部分骨干品种重要基因等位类型分析及全基因组优异位点挖掘

  游银，王晓翠，杨超凡，陈晓杰，卢山，吉万全，闵东红，孙道杰，胡银岗，陈亮

  为了从分子水平上了解黄淮麦区部分骨干品种(尤其是西农系列品种)的春化和光周期特性、矮秆基因、抗赤霉病基因类型及全基因组优异位点的分布，以西农979、西农511等近年黄淮麦区主栽小麦品种（共64份）为材料，采用分子标记及小麦35K芯片对供试品种进行检测。结果表明，13份材料含有显性春化基因Vrn-D1（20.3%），3份材料含有显性基因Vrn-B1（4.7%），未检测到显性基因Vrn-A1和Vrn-B3；除中国春和宁春45外，其余62份材料均含光周期不敏感基因Ppd-D1a；9份材料携带矮秆基因Rht-B1b,28份材料携带矮秆基因Rht-D1b，35份材料携带矮秆基因Rht8；15份材料同时含有Rht-D1b和Rht8；苏麦3号和兰考198含抗赤霉病基因位点 Fhb1。芯片检测结果发现，西农系列品种亲缘关系较近，共含有1 049个特异SNP，集中在2A和6B染色体上，这些位点可能是决定西农系列品种区别于其他品种的重要遗传位点；所有参试材料共含有1 445个相同的SNP位点，集中在2D和3B染色体上。

• 小麦类成束阿拉伯半乳糖蛋白编码基因TaFLA的克隆与表达分析

  郝小聪，徐磊，汪德州，房兆峰，柳珊，孙瑞，王伟伟，赵昌平，高世庆，唐益苗

  为研究类成束阿拉伯半乳糖蛋白编码基因Fasciclin-Like Arabinogalactan-protein(FLA)在小麦抗逆境胁迫和花药发育中的作用，利用同源克隆法从小麦中获得1个FLA基因，命名为TaFLA，并对其组织表达特性和逆境胁迫表达特性分别进行了分析。序列分析结果表明，TaFLA基因含有1个1 530 bp的完整开放阅读框，编码509个氨基酸；TaFLA蛋白含有预测的N-末端信号肽，两个Fasciclin结构域（氨基酸205~300、371~474）和两个N-糖基化位点（氨基酸369和487）。系统演化分析结果表明，TaFLA基因与二粒小麦处于同一分支，其亲缘关系最近。荧光定量表达分析结果表明，TaFLA基因在小麦根、小穗（除去雄蕊）、减数分裂前和分裂时期的雄蕊中均有表达，其中，小穗（除去雄蕊）中表达量最高；在低温胁迫处理下，TaFLA基因表达上调，而在干旱、高盐和ABA处理下，表达量均有所下降；温敏雄性不育系BS366在不育环境（低温）下，TaFLA基因在雄蕊发育关键时期（二分体时期）大量表达，约为可育环境（高温）下表达量的29倍。

• 基于小麦55K SNP芯片检测小麦穗长和株高性状QTL

  李聪，马建，刘航，丁浦洋，杨聪聪，张涵，秦娜娜，兰秀锦

  为了进一步挖掘小麦穗长和株高的QTL位点，将小麦品系‘20828’和国审小麦品种川农16杂交后得到的重组自交系群体（RIL）于2016-2018年种植在四川崇州、温江和雅安以及孟加拉国库尔纳市，进行穗长和株高的遗传分析。结果表明，在RIL群体内，穗长和株高均呈正态分布，符合数量性状遗传特点。在3年8个环境中共检测出44个控制穗长和株高的QTL，其中稳定的穗长QTL有5个，分布于2D、4B和5B染色体上，贡献率为2.90%~26.26%；控制株高的稳定QTL有3个，分布于2D、4B和4D染色体上，贡献率为1.96%~21.22%。在2D染色体AX-86171316~AX-109422526标记区间和4B染色体AX-109526283~[JP]AX-110549715标记区间均同时检测到了控制穗长和株高的QTL，推测为一因多效位点。QSl.sau.2D.1、QSl.sau.2D.2、QSl.sau.4B.1、 QSl.sau.4B.2、 QSl.sau.5B、 QPh.sau.2D和 QPh.sau.4B可能为新的稳定QTL。本研究鉴定的这些位点对增加穗长、降低株高以及提高小麦的产量具有重要作用。

• 利用小麦660K SNP芯片分析川麦44在其衍生后代中的遗传贡献

  郑建敏，罗江陶，万洪深，李式昭，杨漫宇，李俊，刘于斌，蒲宗君

  为明确小麦骨干亲本川麦44的遗传特性，利用小麦660K SNP芯片对川麦44及其衍生品种进行解析。结果表明，川麦44在6个衍生品种中的遗传贡献率为23.77%～72.63%，平均为48.58%，衍生品种存在遗传偏亲现象。川麦44特异性标记在不同染色体和染色体组中分布不均匀，衍生品种中特异性标记数具有B染色体组>A染色体组>D染色体组的共同特征。在除1B和6A外的染色体上，共筛选出52个川麦44高遗传率片段，片段长度为0.10～76.20 Mb，其中5B上的片段数量最多，累计长度最大。本研究结果为进一步明确骨干亲本川麦44的重要基因组区段及其功能奠定了基础。

• 小麦抗赤霉病鉴定及其抗病基因的检测

  徐婷婷，王永军，狄佳春，孙苏阳，蔡士宾，汪巧玲，邹淑琼，朱银，杨欣，颜伟

  小麦赤霉病是由镰刀菌和禾谷镰孢菌引起的小麦真菌病害，严重影响小麦的产量与品质。为了筛选适合黄淮麦区利用的抗病种质资源，于2017-2018年度利用单花滴注对107份黄淮麦区小麦材料进行田间赤霉病抗性鉴定；同时利用与Fhb1、Fhb2、Fhb4和Fhb5共4个与抗赤霉病相关QTL紧密连锁的8个分子标记对供试小麦材料进行了检测。经鉴定，扬富麦101表现为抗赤霉病(R)，宁麦13、宁麦资119、扬麦16等12个品种表现为中抗赤霉病(MR)；分子标记检测发现，这些抗赤霉病品种携带1个或多个抗赤霉病QTL位点，其中Fhb1基因及其基因组合效应最为明显，Fhb1可以作为主要抗性基因应用于小麦赤霉病抗性育种。

• 山西小麦品种籽粒硬度与主要品质性状研究

  姜兰芳,马小飞,王敏,曹勇,李晓丽,郝建宇,张定一，姬虎太

  为明确山西省近十年育成小麦新品种的籽粒硬度和品质状况，利用单籽粒谷物特性测定仪（SKCS）、DA7200多功能近红外分析仪，对来自山西省近十年审定的56个小麦新品种的籽粒硬度、蛋白质含量、出粉率等指标进行了检测和分析。结果发现，山西省近十年审定的小麦品种中，硬质麦比例较高，为78%，混合型麦和软质麦比例较低，分别为12%和8%；硬度指数范围较宽，为16.33~78.93。经相关分析，小麦籽粒硬度指数与被测品质性状均呈正相关关系，其中，与出粉率、吸水率、最大拉伸阻力均呈极显著正相关(P＜0.01)。硬质麦的蛋白质含量、湿面筋含量、出粉率、沉降值等品质参数均显著高于混合型麦和软质麦。混合型麦的蛋白质含量、湿面筋含量、出粉率、沉降值等品质参数略高于软质麦。

• 青稞叶绿体基因RNA编辑位点的预测、鉴定与比较分析

  昌西，裴悦，胡凡，任苗苗，王彤，聂小军

  为了阐明青稞叶绿体基因组RNA编辑位点的组成与特性，首先利用生物信息工具对青稞叶绿体基因的RNA编辑位点进行了预测，结果发现了35个分布于15个基因的编辑位点，所有编辑均为C到U的转换，其中基因ndhB包含的编辑位点数量最多，达9个，这与其他麦类作物相似；进一步利用RT-PCR结合克隆测序，对预测的35个位点进行了实验验证，发现18个编辑位点被证实发生了C到U的编辑；对编辑前后编码蛋白质的结构进行了比较分析，发现RNA编辑引起了编码蛋白的结构变化，暗示RNA编辑可以造成编码蛋白功能的改变。最后，将青稞叶绿体基因RNA编辑位点与栽培大麦、野生大麦的叶绿体RNA编辑位点进行了比较，发现青稞与栽培大麦的RNA编辑组成完全一样，而野生大麦缺失了ndhA-563位点，初步印证了大麦的起源进化关系。

• 盐胁迫对小麦根系氧化损伤及细胞程序性死亡的影响

  李有芳，王石平，丁金金，李卫华

  为探究小麦根系响应盐胁迫逆境的生理机制，以耐盐性不同的三个春小麦品种新春11号（高耐）、新春29号（中耐）和新春6号（盐敏感）为材料，分析300 mmol·L-1NaCl胁迫对耐盐性不同的小麦品种根系生长、活性氧含量、抗氧化酶活性及细胞程序性死亡的影响。结果表明，与对照相比，盐胁迫下三个品种根长显著下降，根系干、鲜重均呈下降趋势，新春11号和新春29号变化幅度较小，而新春6号变化幅度相对较大；根尖中超氧阴离子产生速率保持增长趋势，耐盐性强的品种上升速率慢于耐盐性弱的品种，过氧化氢含量先增后降，最后与对照基本相同。超氧化物歧化酶（SOD）和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性均在盐胁迫初期快速上升，胁迫30 min后开始下降。SOD活性在耐盐性强的小麦品种中显著升高，而APX活性在耐盐性弱的品种中则显著升高。Evans Blue染色结果发现，随着盐胁迫时间的增加，死亡细胞数目逐渐增多。聚丙烯酰胺凝胶电泳显示，盐胁迫4 h后即可检测到DNA片段化的发生，表明NaCl胁迫对小麦造成氧化损伤，诱导小麦根尖发生细胞程序性死亡。

• 几种生物刺激素对小麦产量形成及品质的调控

  张运红，杨占平，郑春风，和爱玲，秦毛毛，黄绍敏，刘艳喜，骆晓声，杨红燕，张江川

  为比较农用腐殖酸、生化腐殖酸、海藻酸钠寡糖、氨基酸、复合生物刺激素在小麦上的应用效果，采用盆栽试验，分析了这5种生物刺激素喷施对小麦产量形成及品质的影响。结果表明，喷施5种生物刺激素均可一定程度促进小麦旗叶的生长和提高SPAD值，以海藻酸钠寡糖处理效果最优，其净光合速率和水分利用效率较对照均显著增加，气孔限制值则显著下降。除氨基酸处理外，其他生物刺激素处理均可不同程度增加小麦产量，也以海藻酸钠寡糖处理效果最佳，其穗顶部、中部和基部的籽粒重、穗粒数及千粒重均显著增加。5种生物刺激素处理均能不同程度提高小麦总淀粉含量，以生化腐殖酸处理效果最优；此外，生化腐殖酸、农用腐殖酸和海藻酸钠寡糖处理还可提高支链淀粉含量，降低直/支比。除农用腐殖酸外，其余生物刺激素处理的蛋白质、湿面筋和干面筋含量均显著下降。综合而言，5种生物刺激素中，以海藻酸钠寡糖对小麦产量形成的促进效果较好，但对品质具有不利影响。

• 两种灌水条件下4种氮源对小麦籽粒淀粉含量及其特性的影响

  孙婉，高宏欢，刘素君，杜晨阳，黄鑫，卢红芳，王晨阳，谢迎新，马冬云

  为明确不同水分条件下氮源类型对小麦籽粒淀粉含量及其特性的影响，以郑麦366（强筋）和百农207（中筋）两个小麦品种为试验材料，分别在全生育期不灌水和灌拔节期+抽穗期2水条件下，研究了4种氮源（硝酸钙、硝酸铵钙、尿素和氯化铵）对小麦籽粒淀粉含量及其特性的影响。结果表明，灌2水条件下，小麦籽粒总淀粉含量、淀粉糊化特性及小淀粉粒占比均高于不灌水处理。灌水和氮源类型对淀粉含量、糊化特性及淀粉粒度分布有交互作用。在不灌水条件下，施用尿素籽粒淀粉含量和支链淀粉含量较高。在灌2水条件下，百农207以硝酸钙处理的淀粉峰值粘度、小淀粉粒表面积和体积占比最高；而郑麦366淀粉峰值粘度和小淀粉粒数量则分别以施用硝酸钙和硝酸铵钙最高。郑麦366在两种水分条件下均以施用硝酸铵钙淀粉失水率最低。品种对水分和氮肥类型的响应存在差异，总体而言，灌2水条件下，施用硝酸钙有利于淀粉糊化特性的改善；不灌水条件下，施用尿素有利于淀粉含量和支/直比提高。

• 灌浆中后期高温对小麦黏度的影响及品种耐热性研究

  曹彩云，党红凯，郑春莲，李科江，马俊永

  为了提高小麦的产量和品质，筛选耐热种质资源，对来自山东、河北、河南和安徽省的12个冬小麦品种灌浆中后期至收获期于田间每天11:00-16:00以塑料薄膜覆盖方式进行高温胁迫，以不覆膜为对照（CK），研究了灌浆中后期高温对小麦的热感指数、几何平均产量、耐热指数以及小麦黏度等的影响。结果表明，灌浆中后期高温胁迫下籽粒千粒重、容重、产量及糊化黏度等被测指标均显著下降，矮抗58、衡4399、淮麦33、良星99和周麦22的热感指数均小于1，且耐热指数和几何平均产量相对较高，说明其较耐热；安农0711、济麦22、山农20、石麦19和石麦22的热感指数大于1或大部分大于1，且耐热指数较低，为热敏感型品种；郑麦7698和周麦18热感指数或大于1或小于1，几何平均产量和耐热指数相对较高，为中性品种。品种、环境及其交互作用对峰值黏度、低谷黏度、最终黏度、稀懈值等黏度指标均有极显著影响；高温胁迫对耐热性强的矮抗58、淮麦33、周麦22的峰值黏度、最低黏度、最终黏度、回生值及稀懈值等指标影响较小，高温胁迫下的上述指标较CK降低幅度平均在18.0%～39.6%；对耐热性差的济麦22、山农20和石麦22的影响较大，高温胁迫下的上述指标较CK降低幅度平均在80.5%～94.1%。加强小麦耐热性鉴定，筛选耐热种质资源是提高小麦产量和品质以及应对高温胁迫的重要措施之一。

• 小麦种子萌发耐高铵胁迫的基因型差异

  刘扬,梁智慧,孙淑珍,田中伟,戴廷波

  为明确小麦萌发期的高铵胁迫临界浓度以及耐高铵胁迫的基因型差异,采用温室水培方法,通过研究不同铵(NH+4-N) 浓度对小麦种子萌发时期的形态学影响以及不同品种对高铵环境的响应,系统评价了24个小麦品种间种子萌发耐高铵胁迫的基因型差异。结果表明，随着铵浓度的升高，种子发芽率、总根长、根数、株高、胚根干重和胚芽鞘干重逐渐降低；当铵浓度为5.0 mM时，上述指标较对照均显著降低。此外，5.0 mM铵显著降低了萌发种子内α-淀粉酶活性、可溶性糖和游离氨基酸含量，增加了淀粉含量，表明5.0 mM铵抑制萌发种子贮藏物质动员，影响小麦种子萌发形态形成，确定5.0 mM为高铵胁迫临界浓度。从相关性分析结果发现，胚根长度与胚芽鞘长度的相关性达到显著水平；胚根干重与根冠比和植株干重的相关性达到极显著水平，表明根系对高铵胁迫的响应更敏感。以胚根长度、胚芽鞘长度、植株干重和根冠比耐性指数为筛选指标，将24个小麦品种分为高铵敏感型、中间型和耐高铵型。

• 曲周县冬小麦产量差及限制因素分析

  赵向阳，安志超，陈明优，王晨珲，郭校伟，崔振岭

  为解析冬小麦产量差的产生机制和高产的限制因子，对河北省曲周县123个农户田块进行田间管理实时跟踪和农户走访调研，结合社会因素分析了田块尺度产量差及其影响因素。结果表明，农户田块的产量范围为7.09~9.93 t·hm-2，田块间变异为2.84 t·hm-2，田块产量变异较大。小农户生产条件下产量差的产生是由诸多因素综合导致的，这些因素包括品种、播期、播量、耕作方式、灌水、肥料（N、P2O5、K2O）施用量、N基施比、生育期内灌水次数等。其中，造成该地区产量差的主导因素按照影响力由大到小依次为春季第一次灌水时间、播量、播期。同时，农户的学历水平、投入农田管理的时间也是产量差形成的重要因素。因此，小农户生产条件下冬小麦产量的提高需要简化和综合的高产技术措施。

• 基于FvCB模型估算小麦的最大电子传递速率

  康华靖，段世华，安婷，叶子飘

  在Farquhar、von Caemermer和Berry模型(以下简称FvCB生化模型)中有2个子模型，即非直角双曲线模型和核酮糖-1,5-双磷酸(RuBP)再生速率限制模型，用其可以估算C3植物叶片的最大电子传递速率(Jmax)。为了严格验证由这2个子模型估算植物叶片Jmax的精确度，本研究用LI-6400-40光合测定仪分别测定了2%和21% O2 浓度下小麦(Triticum aestivum L.)叶片的光合速率和电子传递速率对光和CO2的响应曲线，并用此2个模型分别拟合了21%O2浓度下小麦光合速率对CO2的响应曲线和电子传递速率对光的响应曲线。结果表明，由非直角双曲线模型拟合小麦电子传递速率对光的响应曲线得到的Jmax为254.86 μmol·m-2·s-1，显著高于其观测值(236.37 μmol·m-2·s-1)(P<0.05)；由RuBP再生速率限制子模型拟合小麦光合速率对CO2的响应曲线得到的Jmax为260.58 μmol·m-2·s-1，则显著低于其观测值(298.05 μmol·m-2·s-1)(P<0.05)。此外，当胞间CO2浓度(Ci)为738.01 μmol·mol-1时，小麦处于RuBP再生速率限制阶段，此时其净光合速率及其相应的光呼吸速率分别为61.16和8.55 μmol·m-2·s-1。在不考虑其他路径消耗光合电子的情况下，小麦在该Ci时同化这些碳至少需要光合电子流为352.24 μmol·m-2·s-1，这与由RuBP再生速率限制子模型估算的Jmax(260.58 μmol·m-2·s-1)之间存在显著差异(P<0.05)。这说明非直角双曲线模型和RuBP再生速率限制子模型在估算小麦叶片Jmax上存在缺陷，有待改进。

• 干旱胁迫下腐植酸对燕麦叶片光合性能的调控效应

  李英浩，刘景辉，朱珊珊，田露，张志芬，戴云仙

  为明确腐植酸在干旱胁迫下对燕麦叶片光合性能的调控效应，以燕麦品种燕科二号为试验材料，采用盆栽方式，分别在正常供水(75%田间持水量)、中度干旱胁迫(60%田间持水量)和重度干旱胁迫(45%田间持水量)3个水分条件喷施腐植酸和等量清水(CK)，分析了干旱胁迫下喷施腐植酸后燕麦叶片光合色素含量、光合特性、干物质积累及产量的变化。结果表明，随着土壤水分的减少，燕麦叶片的叶绿素a含量、叶绿素b含量、类胡萝卜素含量、光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度、干物质积累量、产量及其构成因素均呈下降趋势。在正常供水条件下，喷施HA处理的各指标值与CK差异不显著；干旱胁迫下，与CK相比，喷施腐殖酸后各指标值均不同程度提高，其中在重度干旱胁迫下提高幅度较大，且差异均达到显著水平。由此说明，干旱胁迫条件下喷施腐植酸可改善燕麦叶片的光合性能，促进干物质积累和增加产量，且在重度干旱胁迫条件下效果最明显。