麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2019年第1期

• 小麦抗逆相关转录因子DREB密码子偏好性特征分析

  雷梦林，冯瑞云，郝雅萍，刘霞，王慧杰，杨生权

  DREB（dehydration responsive element binding）转录因子在植物抵抗干旱、高盐、低温等非生物逆境中发挥着重要作用。为探究普通小麦抗逆相关转录因子DREB密码子的偏好性特征，本研究运用CodonW、CHIPS和CUSP软件程序分析了小麦DREB基因的密码子使用特性，并与13种植物的DREB密码子偏性进行比较。结果表明，小麦DREB基因主要偏好以GC结尾的密码子；根据RSCU值，确定小麦DREB基因的高频密码子有14个；不同作物间DREB基因的密码子选用偏好性存在一定差异；基于DREB编码序列的聚类分析比基于密码子使用偏性聚类分析更能准确地反映物种间的亲缘关系；属于真核生物的酵母菌比属于原核生物的大肠杆菌更适宜作为DREB基因表达的异源受体。小麦DREB与模式植物基因组之间密码子使用偏性差异较小，拟南芥可能比烟草和番茄更适合作为该基因转基因研究的理想受体。小麦DREB密码子偏性分析为该基因的异源表达及分子遗传研究提供了一定的理论依据。

• 小麦雄性不育系FA99-3和BS101的育性转换特性比较分析

  孙辉，张风廷，苑少华，白建芳，苑国良，王娜，白秀成，杨吉芳，赵昌平，张立平

  为了给小麦新型细胞质雄性不育系FA99-3以及光温敏核雄性不育系BS101安全制种生态区的选择以及实际应用提供理论依据，以常规品种京411为对照材料，通过田间育性鉴定试验和人工气候箱光温调控试验，对FA99-3和BS101的育性转换特性进行了分析。结果表明，在河南南阳，FA99-3和BS101的不育度均达到99%以上，可以安全制种；FA99-3的安全制种播期为9月30日至10月10日，BS101的安全制种播期为9月30日至10月20日。在北京顺义，FA99-3的结实率为17.87%～38.06%，BS101的结实率为43.33%～63.11%，可以安全繁种；FA99-3的安全繁种播期为10月20日，BS101的安全繁种播期为9月30日至10月20日。FA99-3和BS101的光温敏感时期为药隔至单核期。FA99-3以温度敏感为主，在光照 12 h·d-1 时，其温度转换阈值为12～14 ℃。BS101以光照敏感为主，在平均温度为12 ℃时，其光长转换阈值为12～14 h·d-1；在光照12 h·d-1时，其温度转换阈值为14～16 ℃, 但其对温度的敏感程度较弱。FA99-3和BS101花粉粒碘染均以染败为主。

• 小麦近等基因系幼穗二棱期转录组分析

  李文静，赵新颖，纪萌琦，郭鑫，郭红，邓志英，田纪春

  抽穗期是与小麦适应性直接相关的一个很重要的性状，直接或间接影响小麦的产量和抗性。为明确控制抽穗期的关键表达基因，以抽穗期分别为196 d和184 d的小麦近等基因系Y57和96-2为材料，对其二棱期幼穗分别构建转录组测序文库，利用Illumina HiSeq 2500平台进行RNA-seq测序；将获得的clean read与中国春参考序列比对，得到unique read，采用FPKM法计算基因表达量，对差异表达基因进行功能注释、GO和COG功能分类以及KEGG通路分析。结果表明，供试材料经过测序获得质量不低于30的碱基比例(Q30)均高于85.5%；Y57和96-2分别有60 246 194和60 963 580条clean read，其中63.11%和69.51%能与参考基因组序列匹配。共筛选到395个差异表达基因，有382个基因得到功能注释；有298个基因获得GO功能注释，主要涉及细胞组分、结合、细胞反应和代谢过程；COG注释的基因主要涉及一般功能、信号转导机制和转录；KEGG功能注释分析发现，显著富集在光合作用-天线蛋白通路上的基因均上调表达。编码丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶2A的基因在Y57中几乎不表达，而在96-2中表达量较高。进一步分析发现，多个与生长发育、抽穗开花相关的转录因子在两个材料中的表达差异显著。此结果可为深入研究抽穗期相关基因和穗发育调控机制奠定基础。

• 小麦 TaSPL17 基因在苗期对不同激素处理的响应

  高新梅，张金民，崔桂宾，孙风丽，张超，刘曙东，奚亚军

  小麦 TaSPL17 基因在小麦株型调控中具有重要作用。为发掘 TaSPL17 基因在小麦育种中的应用价值，本研究采用不同浓度的独脚金内酯人工合成类似物GR24、生长素IAA和细胞分裂素6-BA分别处理三叶期的小麦，通过qRT-PCR技术检测小麦苗期根部和茎基部 TaSPL17基因相对表达量的变化。结果发现，外源施加GR24、IAA和6-BA能显著下调小麦幼苗根部和茎基部 TaSPL17基因的表达，并且在一定范围内施加的激素浓度越高，对 TaSPL17基因表达的抑制作用越明显。以上结果表明，小麦株型相关基因 TaSPL17的表达量可以被独脚金内酯、生长素和细胞分裂素调节，该基因可能通过参与这三种激素的信号途径发挥其在株型调控中的作用。

• 花期高温胁迫下TaERECTA基因对小麦生理特性和光合作用的影响

  郑甲成，尤依锦，刘婷，徐祥，李杰勤，王歆，程昕昕，许峰，詹秋文

  为研究花期高温胁迫对转TaERECTA基因小麦生理特性和光合作用的影响，在扬花期对转TaERECTA基因小麦进行高温胁迫，测定转基因小麦的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性以及丙二醛（MDA）含量和相对电导率，并于扬花期测定其光合相关参数。结果显示，随着高温胁迫时间的延长，转基因小麦叶片的POD和CAT活性呈明显下降趋势，而SOD活性较稳定，MDA含量和相对电导率增加；与对照株系相比，高温胁迫处理后，转基因小麦株系具有较高的抗氧化酶活性，较低的MDA含量和相对电导率；高温胁迫显著降低了小麦植株的SPAD值，且转基因小麦的光合速率和瞬时水分利用效率均显著大于对照株系。说明TaERECTA基因可以参与调控小麦叶片组织细胞膜的稳定性，改良高温胁迫下小麦的光合能力和水分利用效率。

• 基于小麦产量三要素的产量条件QTL分析

  张晗，孙加梅，韩瑞玺，陈建省，刘宾，邓志英，李汝玉，田纪春

  为了从单个QTL水平上解析产量与产量三要素的遗传基础，利用花培3号和豫麦57杂交获得的168个家系的DH群体及其遗传图谱，在5个环境下对产量进行了非条件QTL分析和基于产量三要素（穗粒数、千粒重和单位面积穗数）的条件QTL分析，共检测到9个非条件QTL和28个条件QTL。其中，检测到2个主效QTL( QY.sdau-4D和 QY.sdau-6D.2)，它们可分别解释15.77%和10.16%的表型变异。分别检测到6个“一因多效”QTL和11个微效QTL；其中， QYsdau-4D.2通过影响单位面积穗数、穗粒数和千粒重而影响产量， QYsdau-2D.1和 QYsdau-3A.1能提高单位面积产量但不影响穗粒数，即单位面积产量和穗粒数在该位点上几乎没有关联。本研究结果为通过分子设计聚合高产有利基因提供了理论基础，对培育单位面积产量大幅度提高的小麦新品种具有重要意义。

• 硬粒小麦抗倒性研究

  李召锋，张锦弘，崔凤娟，李卫华，孔广超，江艾尼瓦尔

  为给硬粒小麦抗倒育种和栽培提供参考，以9份高产型硬粒小麦品种为材料，研究了节间形态及其与抗倒性的关系。结果表明，节间壁厚、髓腔直径及实心度与硬粒小麦的倒伏率密切相关，实际倒伏率与节间壁厚及实心度呈极显著负相关，与髓腔直径呈极显著正相关。基部第2节间的健壮程度与倒伏的关系最为密切。在硬粒小麦抗倒伏育种中应着重提高基部第2节间的质量，选择茎粗适中、实心度较高的类型，提高抗折力，改良抗倒伏能力。品种倒伏指数可作为硬粒小麦抗倒伏性能的评价指标。

• 以色列野生燕麦物候及农艺性状与起源生态地理因素的相关性

  范昱，赖弟利，王佳俊，何凤，赵钢，EVIATARNevo，严俊

  为探讨起源地生态地理因素对野生燕麦物候期和农艺性状的影响，对种植于成都金堂试验地的源自以色列不同地区7个野生燕麦群体70个基因型的19个物候和农艺性状进行了测定，并用单因素方差（One-Way ANOVA）、相关性网络（Correlation-based network analysis,CNA)、斯皮尔曼秩相关（Spearmanp’s Rho Correlation）等方法进行数据分析。结果表明，不同群体和基因型间的物候期和农艺性状差异明显。其中，全生育期最短的群体是Sede Boqer，来自该群体的SB14-07的生育期仅170.0 d；最大单株生物产量出现在Caesarea群体中，达268.1 g；而千粒重最大的是来自Tabigha群体的Tg-09，为28.8 g。起源地水分、温度、地理等因素对野生燕麦的物候及农艺性状起不同程度的关键性影响。以上结果说明，野生燕麦物候及农艺性状差异的实质是其长期与环境相互作用，在自然选择压力下进化形成的遗传多样性。

• 不同生态环境对四川小麦品种(系)籽粒淀粉含量及理化特性的影响

  邓梅，张雄，钟小娟，江千涛

  为了明确不同生态点对不同小麦品种籽粒淀粉含量及理化特性的影响，对四川省27个小麦品种(系)在四个生态点(温江、西昌、崇州、仁寿)3年的籽粒淀粉总含量、直链/支链淀粉比例（直/支比）以及小麦淀粉糊化温度等参数进行了分析。结果表明，同一个生态点的小麦淀粉品质指标在不同年份间没有显著差异；同一性状在不同生态点间存在一定的差异，仁寿地区的小麦淀粉直／支比和直链淀粉含量显著高于其他三个生态点，总淀粉含量显著高于崇州点；仁寿和崇州地区的小麦淀粉糊化初始温度显著高于其他两个生态点，且仁寿地区的小麦淀粉糊化峰值温度和结束温度均显著高于温江地区。淀粉组成对淀粉的糊化特性有一定影响，且总淀粉含量、直链淀粉含量、直/支比与淀粉的糊化特性之间均存在显著正相关关系。不同气象因子对小麦淀粉不同品质指标影响程度不同，其中，降雨量、温度和光照时间对大多数淀粉品质指标有显著影响。

• 冬前镇压和灌溉对冬小麦灌浆期旗叶光合特性和叶绿体超微结构的影响

  蔡斌，王法宏，张宾，冯波，司纪升，李升东，王宗帅，李华伟

  为明确冬前镇压和灌溉对冬小麦灌浆期旗叶功能的影响，以济麦22为材料，在2016-2017小麦生长季，对其进行冬前镇压+灌溉(C+I)、灌溉(I)和镇压(C)处理，以常规种植管理为对照(CK)，研究不同冬前栽培措施对冬小麦灌浆期土壤微环境、旗叶光合特性和叶绿体超微结构以及最终产量和生物量的影响。结果表明，与CK相比，C、I及C+I处理都可提高麦田土壤含水量和土壤温度，可增加花后14~28 d旗叶叶绿素相对含量（SPAD）、灌浆期旗叶最大光学效率（Fv/Fm）、净光合速率（Pn）和蒸腾速率（Tr），缓解旗叶SPAD、Fv/Fm、Pn和Tr在灌浆后期的下降，其中以C+I处理的效果最佳；灌浆中后期（花后21 d），CK条件下小麦植株旗叶部分叶绿体呈圆形，大部分基粒片层变形且排列紊乱，可见较多的亲锇颗粒，但C+I、C和I处理下叶绿体的破坏程度降低，较多的叶绿体呈椭圆形，单位面积内叶绿体数和叶绿体基粒数提高，基粒片层较CK清晰且排列紧密，亲锇颗粒数量减少，其中C+I和I处理对叶绿体超微结构的改善作用大于C处理。这说明在本试验条件下，冬前镇压+灌溉较单独灌溉或镇压更有利于改善小麦灌浆期旗叶光合功能，缓解灌浆后期旗叶的衰老，促进小麦产量形成。

• 水氮互作对百农207种子发芽特性及贮藏物质转运的影响

  王润豪，陈红卫，吴俊，贾改，王洁，刘芳芳，欧行奇，黄玲

  为了研究不同水氮处理下收获的百农207种子发芽特性和贮藏物质转运的差异，以百农207为材料，结合当地冬小麦灌溉施肥制度设置水氮两因素裂区试验，水分为主区，氮素为副区，设置W0（返青后不灌水）、W1（返青后灌拔节水）、W2（返青后灌拔节水和开花水）、W3（返青后灌拔节水、开花水和灌浆水）4个灌溉水平以及N0（不施氮）、N1（120 kg·hm-2）、N2（180 kg·hm-2）、N3（240 kg·hm-2）4个施氮水平。在百农207收获后进行标准发芽实验，测定种子的发芽指数、活力指数、生长特性和贮藏物质转运等相关指标。结果表明，灌水和施氮对收获后的百农207种子活力指数、幼苗根冠比、贮藏物质转运率和转化效率的影响呈正向耦合效应。水分是决定收获后小麦种子活力指数、种子贮藏物质转运率和转化效率的主要因子；氮素是决定收获后种子发芽阶段根冠比的主要因子。高水肥处理（N3W3）的种子发芽指数和活力指数最高，水分和养分胁迫（N0W0和N1W0）下发芽阶段的根芽长比值较高。在一定施氮量范围内，增加灌水并不能促进收获种子在发芽阶段幼苗根冠比的增加。在W2和W3水平下，不同施氮处理的百农207种子贮藏物质转运率和贮藏物质转化效率均高于60%。种子发芽阶段幼苗生长相对最优的水氮处理为N2W2。这说明一定水分和氮素营养供应范围内降低氮肥用量，不会降低收获后百农207种子的贮藏物质转运率和转运效率，符合当前的减肥增效原则。

• 小麦强弱势粒胚乳淀粉体和蛋白体发育及物质积累研究

  汪巧菊，陈昕钰，冉莉萍，李波，董召娣，余徐润，熊飞

  为探明小麦强弱势粒发育的差异，以大穗型小麦品种宁麦13为材料，采用半薄切片、组织染色和生理生化测定等方法比较研究了小麦强弱势粒胚乳淀粉体和蛋白体的发育及物质积累过程。结果表明，在小麦颖果发育过程中，强势粒的形态大小始终大于弱势粒，在花后3～11 d表现尤为明显；与弱势粒相比，强势粒的胚乳尤其是背部胚乳中淀粉体和蛋白体的相对面积较大，充实度较高，胚乳质地更致密；强势粒的B型淀粉粒多于弱势粒，强、弱势粒的淀粉粒径分布均呈单峰型，强势粒中0～2 μm的淀粉粒数显著高于弱势粒，在其他粒径范围两者无显著差异；与弱势粒相比，强势粒中总淀粉、蛋白质、醇溶蛋白、谷蛋白和支链淀粉含量均较高，而直链淀粉含量较低。由此可见，小麦弱势粒发育不良与胚乳淀粉体和蛋白体发育及物质积累密切相关。

• 基于高光谱图像技术的小麦种子分类识别研究

  张航，姚传安，蒋梦梦，姬豫航，李华杰

  为了探讨高光谱图像技术在小麦种子分类识别中应用的可行性，采集了河南地区主要种植的7个小麦品种的种子高光谱图像及900~1 700 nm范围的光谱信息，建立了主成分分析法（PCA）-支持向量机（SVM）分类模型。运用PCA对光谱数据进行降维处理，结合SVM模型比较了不同实验条件下小麦种子分类准确率以及在最佳条件下3个、4个和6个品种种子的分类准确率。结果显示，3个品种间种子分类准确率除个别外平均达到95%以上，4个品种间种子分类准确率在80%左右，6个品种间种子分类准确率在66%左右。这说明充分利用光谱信息可以对3个或4个小麦品种进行多籽粒分类。

• 淮河流域冬小麦晚霜冻时空演变分析

  马尚谦，张勃，唐敏，魏怀东，何航，魏堃，候启，李帅，杨梅

  为掌握气候持续变暖背景下淮河流域晚霜冻害的变化规律，基于1960-2016年61个气象站点的逐日地面0 cm最低气温数据，计算霜冻频次、强度和变异系数，构建霜冻害危险指数，分析了淮河流域冬小麦生长季晚霜冻时空变化。结果表明：（1）57年中晚霜冻出现在3月11日至4月15日，整体呈提前趋势，速率达到-2.49 d·年-1（P0.05)、-5.81次·年-1(P<0.01)。年代变化上，重霜冻在灌浆至成熟阶段的频次在1980s上升趋势最显著，倾向率为6.73次·年-1 (P<0.05)。1961-1990年中霜冻在拔节期的频次增加趋势最显著，倾向率为1.80次·年-1（P<0.05）；1981-2010年重霜冻在拔节期的频次减少趋势最显著，倾向率为-3.46次·年-1（P<0.01）。（3）冬小麦晚霜冻在不同的生长阶段空间分异较大，呈不同分布模式。以开始拔节的日期为起点，高风险区和较高风险区在拔节后（1~5 d）所占面积百分比最大，分别达到0.63%、80.68%。中风险区在抽穗至开花阶段（12~15 d）面积百分比最大（81.68%），较低风险区在灌浆至成熟阶段（16~57 d）占比最大（57.49%）。不同程度的晚霜冻频次在不同的时间段减少速率不同，在不同的生长阶段空间分布差异较大。

• 草铵膦对麦田土壤微生物数量及酶活性的影响

  张叶子，王依惠，董成武，佘晓云，石岩

  为给草铵膦的科学使用提供理论依据，设置5个不同草铵膦施用量(0、2、4、6、8 L·hm-2)，研究了草铵膦对麦田土壤微生物（细菌、放线菌、真菌）数量及其土壤酶(过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶、脱氢酶)活性的影响。结果表明，随着草铵膦施用量的增加，土壤微生物数量随着小麦生育期的推进呈现先增加后减少趋势；在草铵膦施用量为6 L·hm-2时，微生物数量均高于其他处理；细菌和放线菌数量较对照增加，其增加幅度随着小麦生育期的推进逐渐增大，成熟期达到显著水平；喷施草铵膦对真菌数量影响不显著。在低浓度（2、4和6 L·hm-2）草铵膦处理下，被测土壤酶活性均随着草铵膦施用量的增加而增大；在高浓度（8 L·hm-2）草铵膦处理下，酶活性均受到抑制，其中过氧化氢酶与其他处理差异显著。在本试验的条件下，推荐麦田草铵膦的施用量为4~6 L·hm-2。

• 青稞全麦粉与面粉及其饼干的品质研究

  邓晓青，潘志芬，李俏，唐亚伟，张玉红，邓光兵，龙海，尼玛扎西，余懋群

  为了解青稞全麦食品的营养及品质，为其进一步发展和应用提供理论基础，以10份青稞全麦粉和面粉(去麸粉)为原料，加工成100%的青稞全麦粉饼干和面粉饼干，并对其营养品质、功能特性及质构特性进行了比较。结果显示，10份青稞材料的直链淀粉含量为19.50%~26.60%；全麦粉的β-葡聚糖(5.09%)、蛋白质(12.00%)、Cu(6.17 μg·g-1)、Mn(14.12 μg·g-1)和Zn(24.89 μg·g-1) 含量均高于面粉中相应组分的含量，但其总淀粉含量(64.5%) 低于面粉中总淀粉含量(70.18%)；青稞全麦粉饼干和面粉饼干中营养组分的差异与原材料中的差异趋势一致。淀粉体外水解模拟显示，全麦粉的最大淀粉降解水平(58.91%)和血糖指数(90.37)均低于面粉(66.07%和97.85），且其非常快速消化淀粉(VRDS) 和快速消化淀粉(RDS) 含量也低于面粉，而慢速消化淀粉(SDS) 和抗性淀粉(RS) 含量则相反；全麦粉饼干和面粉饼干的淀粉体外水解差异与原材料的差异趋势一致。饼干质构特性分析显示，全麦粉饼干的硬度(1 096.88 g)、脆性(751.15 g·s-1) 和咀嚼性(987.29 g·s-1) 均大于面粉饼干(947.21 g、683.74 g·s-1 和724.76 g·s-1)。综上所述，青稞全麦粉比青稞面粉具有更高的营养价值，青稞全麦粉饼干比面粉饼干不仅具有较高的营养价值和功能特性，并具有独特的口感，是健康饮食的最佳选择之一。