麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2019年第4期

• 大麦转录因子基因 HvNAC1的克隆及功能初探

  董帅，阚金红，杨平，冯宗云

  NAC转录因子家族是植物中最大的转录因子家族之一，在植物的生长发育及植物参与生物与非生物胁迫过程中起重要作用。本研究通过分析感染大麦温和花叶病毒（Barley mild mosaic virus,BaMMV）的大麦转录组测序结果，获得表达上调的基因 HORVU5Hr1G011650，基因注释为 HvNAC1。通过生物信息学分析发现该基因全长915 bp，编码304个氨基酸，分子量为33.3 kDa，理论等电点为9.21，在14～141位氨基酸之间含有NAC转录因子家族保守结构域。系统进化分析发现，该基因与小麦、拟南芥中的NAC转录因子同源性较高。组织表达分析发现，该基因在大麦的不同生长时期均有表达，在结实后期和外颖壳中表达量较高。农杆菌介导的烟草亚细胞定位实验表明，该基因定位于细胞核中。在酵母实验中，发现 HvNAC1具有完整的转录因子活性。

• 高大山羊草 Pm13染色体片段对小麦农艺和产量性状的影响

  郭军，李家前，李豪圣，王灿国，刘爱峰，程敦公，曹新有，刘建军，赵振东，宋健民

  含有高大山羊草 Pm13染色体片段的小麦种质R1B对白粉病菌表现高抗。为明确 Pm13对白粉病的抗性遗传特点及高大山羊草染色体片段对小麦农艺和产量性状的影响，利用R1B与高感小麦品种济麦22杂交获得的F2:5RIL群体进行自然诱发鉴定和分子标记分析。结果表明，发病后，RIL群体的抗、感病株系符合1∶1分离比（χ = 3.261， χ(1)0.05=3.841），说明白粉病抗性是由一对基因控制。经分子标记分析，RIL群体白粉病抗性由 Pm13控制，且符合孟德尔单基因遗传规律。RIL群体中抗白粉病组和感白粉病组间，抽穗期、开花期、株高、穗长、每穗可育小穗数、每穗不育小穗数、穗粒数、千粒重、粒长、粒宽、粒周长、长宽比等12个性状均无显著差异（P>0.05），说明高大山羊草染色体片段对这些性状没有明显不利影响。鉴于 Pm13抗性遗传稳定，应加大其利用力度，培育更多含有该基因的抗白粉病品种，发挥其在生产上的应用价值。

• 45份小麦种质赤霉病抗性评价与农艺性状分析

  徐乔乔，李巧云，牛吉山，于东艳，段宗彪，梁晓龙，焦志鑫

  为获得农艺性状较好且抗赤霉病的种质资源、加快小麦抗赤霉病育种进程，以禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum Schw.）菌株F15为致病菌，分别以苏麦3号与09X15作为抗病与感病对照，于2015-2017年对收集自南京农业大学等7个研究单位的45个小麦材料进行了大田赤霉病抗性鉴定与农艺性状调查，利用分子标记检测小麦种质所携带的 Fhb1基因。结果表明，在用微量移液器进行单花滴注接种鉴定的三年试验中，NMAS001、苏麦3号、P48等13个小麦材料至少有两年表现抗病。利用抗赤霉病主效QTL的SSR标记Xgwm493、 Xgwm533和Xbarc147对45个小麦材料进行 Fhb1基因的分子检测表明，苏麦3号、NMAS020、苏夫等20个小麦材料含有 Fhb1基因。抗赤霉病小麦材料一般主要农艺性状如株高、穗粒数、千粒重等表现不良；15HN018、15HN200和宁麦9号的抗赤霉性和农艺性状均较好。

• 干旱和复水条件下小麦叶片 TaNCED1表达与ABA积累的关系

  宋国琦，李玮，张淑娟，陈明丽，高洁，李玉莲，张荣志，韩小东，李根英

  NCED基因是ABA生物合成过程中的关键限速酶。为给小麦耐旱性研究及耐旱新品种选育提供理论依据，本研究以8个抗旱性不同的小麦品种为材料，研究干旱胁迫和复水过程中小麦叶片 TaNCED1表达水平和ABA含量对水分变化的响应。结果表明，在干旱胁迫过程中， TaNCED1的表达水平和ABA的积累呈现先增后降的变化趋势，品种间 TaNCED1的表达水平存在明显差异。济麦22、郑麦366等5个品种 TaNCED1的表达水平呈现明显的单峰曲线，而鲁麦21、临旱2号等3个品种呈现明显的双峰曲线，而且不同材料间 TaNCED1表达量达到最高值的时间也存在差异。在复水过程中，除临旱2号外，其余7个小麦材料的 TaNCED1表达均表现为先快速下降，之后缓慢上升的“V”字形变化趋势。整个水分胁迫和复水处理过程中，ABA含量的变化较为平缓，除临旱2号外， TaNCED1的相对表达量与ABA相对含量之间均都符合y=aln（x）+b的对数关系，且品种之间 TaNCED1对ABA的影响程度存在较明显的差异。分析认为，可以将 TaNCED1作为重要的水分胁迫响应基因应用于小麦抗旱育种和抗旱理论研究。

• MeJA对低温胁迫下冬小麦抗寒生理及关键基因表达量的影响

  赵虎，樊晓培，罗力力，张瑞，苍晶，徐庆华，于晶，张达

  植物激素作为一种信号分子，在植物响应低温胁迫中起重要作用。本研究以东农冬麦1号为材料，在田间三叶期用0.5、1.0和2.0 mmol·L-1 MeJA喷施小麦叶片，在大田自然降温条件下，探讨外源MeJA对其抗寒生理及 TaPDF1.2、 TaCOI1、 TaMYC2基因表达量的影响。结果表明，MeJA处理降低了低温胁迫下东农冬麦1号叶片及分蘖节的相对电导率和MDA含量，提高了脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白的积累，提高了抗氧化酶SOD、POD和CAT活性；在不同处理浓度中，1.0 mmol·L-1 MeJA效果最好，处理后小麦返青率达91.5%；-10 ℃时，叶片和分蘖节内积累的保护性物质最多，保护性酶活性最强。东农冬麦1号分蘖节比叶片具有更强的抗寒性。此外，1.0 mmol·L-1外源MeJA处理显著提高了东农冬麦1号叶片及分蘖节中 TaPDF1.2、 TaCOI1、 TaMYC2基因的表达量。

• 小麦面粉和鲜面片色泽及 Psy-A1 与 Ppo-A1 等位变异检测

  张晓，高德荣，李曼，刘大同，吴素兰，江伟，吕国锋

  为研究小麦面粉和鲜面片色泽及其与两个色泽相关基因等位变异之间的关系，以我国主要麦区17个大面积推广品种及1个优异品系为材料，进行面粉和鲜面片色泽分析和 Psy-A1 、 Ppo-A1 基因等位变异检测。结果表明，扬麦18、泛麦5号、扬麦9号、平安7号、扬麦20面粉和鲜面片色泽均比较好，亮度高，黄度低，携有优异等位变异；川麦42是优异的低黄度种质资源，但亮度需提升。面粉和鲜面片的L*值间、a*值间、b*值间均呈极显著正相关，L*值与a*、b*值均呈极显著负相关，a*值和b*值无显著相关性。 Psy-A1 主要引起鲜面片a*值和b*值显著变化；对a*值的效应表现为 Psy-A1b > Psy-A1a ；对b*值的效应表现为 Psy-A1b Ppo-A1a 。4个等位变异组合仅对鲜面片黄度b*值有极显著影响， Ppo-A1a/ Psy-A1a 基因型最高，其他三种基因型差异不显著。因此，改良小麦面粉和面制品色泽应注意淘汰 Ppo-A1a / Psy-A1a 基因型，高世代需加强面制品色泽的筛选鉴定。

• 小麦膳食纤维含量研究及优异资源筛选

  姜小苓，李淦，吴晓军，李小军，于红彩，李秀玲，茹振钢，张晓克

  为了解小麦膳食纤维含量的变异特点及分布规律，选用不同种植区的79份和175份小麦品种（系）分别研究了小麦总膳食纤维含量和总阿拉伯木聚糖、水溶性阿拉伯木聚糖、非水溶性阿拉伯木聚糖含量及其关系。结果表明，79份参试材料膳食纤维含量的变异系数为10.2%，175份参试材料的总阿拉伯木聚糖、水溶性阿拉伯木聚糖和非水溶性阿拉伯木聚糖含量的变异系数分别为12.06%、26.88%和14.62%；品种对4个目标指标均有极显著影响(P＜0.01)；麦区对总膳食纤维和水溶性阿拉伯木聚糖含量影响不显著，对总阿拉伯木聚糖和非水溶性阿拉伯木聚糖含量影响显著（P＜0.05）。相关分析表明，非水溶性阿拉伯木聚糖含量与总膳食纤维含量、总阿拉伯木聚糖含量分别呈显著、极显著正相关，与水溶性阿拉伯木聚糖含量呈极显著负相关。筛选出9个高膳食纤维含量的小麦优质资源，推荐毕2008-1和丰德存1号（膳食纤维含量高于12.0%，面团稳定时间高于20 min）作为小麦品质育种的优良亲本材料。

• 新疆春小麦籽粒性状与磨粉品质及其关系研究

  刘鹏鹏，桑伟，崔凤娟，徐红军，韩新年，聂迎彬，孔德真，邹波，穆培源

  为给新疆春小麦籽粒性状和磨粉品质的遗传改良提供理论依据，对386份新疆春小麦材料（55个地方品种、207个自育材料和124个引进材料）的籽粒性状与磨粉品质及其关系进行了研究。结果表明，不同来源春小麦材料的籽粒性状和磨粉品质各有优劣。386份供试材料的千粒重为37.48 g，容重为737.76 g·L-1，籽粒硬度为54.71，粒径为2.88 mm，籽粒蛋白含量为15.95%，出粉率为53.06%，灰分为0.54%，L*值为96.86，a*值为-1.16，b*值为9.83。整体而言，籽粒蛋白质含量、L*值较高；籽粒硬度较低，a*值和b*值较高，三者的变异系数较大，分别为22.26%、25.86%和15.67%，具有较好的改良潜力。籽粒性状与磨粉品质关系密切，其中千粒重、粒径与灰分含量呈极显著负相关，籽粒硬度、籽粒蛋白含量与灰分含量呈显著正相关，千粒重、粒径与L*值呈显著负相关，与a*值呈显著正相关，籽粒硬度与a*值呈显著负相关，容重、粒径与b*值呈显著或极显著正相关。昌春3号、伊春4号、中作8131、新春26号、新春33号等可用于新疆春小麦籽粒性状和磨粉品质改良的优选品种（系）。

• 燕麦等五种谷物的氨基酸含量综合评价

  王婧，李小平，刘柳，马蓁，王晓龙，胡新中

  为了解不同谷物氨基酸的综合质量，测定了燕麦、荞麦、小麦、大麦和水稻等5种谷物的蛋白质和氨基酸含量，并采用主成分分析、聚类分析法进行谷物氨基酸含量综合评价。结果表明，五种谷物中均含有16种氨基酸，总氨基酸含量平均为148.14 g·kg-1，其中燕麦总氨基酸平均含量最高，为249.93 g·kg-1；燕麦中支链氨基酸平均含量达到 31.23 g·kg-1，显著高于五种谷物支链氨基酸平均含量（21.84 g·kg-1）。通过主成分分析，供试材料氨基酸的综合评分表现为燕麦>小麦>荞麦>大麦>水稻。经聚类分析，燕麦的氨基酸含量与其他谷物显著不同。综合来看，燕麦在蛋白质、赖氨酸、支链氨基酸、必需氨基酸、总氨基酸含量和氨基酸六个方面均优于其他4种谷物。

• 小麦光呼吸途径电子流分配的模型研究

  叶子飘，段世华，安婷，康华靖

  为探讨分配到植物光呼吸的光合电子流(Jo)对CO2浓度(Jo-Ca曲线)的响应规律，以小麦Z39-118为材料，分析了小麦叶片在2%和21% O2浓度下的光合速率(Ac)和电子传递速率(J)对CO2浓度的响应曲线。结果表明，光合作用对CO2浓度的响应新模型(模型I)可很好地拟合小麦的Ac对CO2浓度响应曲线；同样，基于模型I而构建的J对CO2的响应模型(模型II)，也可很好地拟合小麦在21%和2% O2条件下的J对CO2响应曲线。利用模型II分别拟合基于传统公式(Jo=2［J-4（Ac+Rday）］/3)得到的Jo-Ca曲线(Rday为日呼吸速率)及基于光呼吸速率值而计算得到的Jo-Ca曲线，结果显示，两者拟合得到的分配到光呼吸的最大电子传递速率值(分别为86.93和84.17 μmol·m-2·s-1)与实测值(89.12 μmol·m-2·s-1) 均较为接近(P>0.05)；但基于前者拟合所得到的饱和CO2浓度和CO2为0 μmol·mol-1时分配到光呼吸的电子传递速率，均与其对应的测量值之间均存在显著差异(P<0.05)。综合分析认为，传统用于计算参与光呼吸途径的光合电子流公式并不能准确地描述Jo对CO2浓度的响应趋势，本研究构建的新模型可准确地定量研究光呼吸及其电子流分配等问题。

• 基于SVM的县域冬小麦种植面积遥感提取

  罗桓，李卫国，景元书，徐向华，陈华

  冬小麦种植面积的精确提取，对于农业部门进行冬小麦生长监测与产量估测有着重要的支撑作用。本研究在对Landsat-8卫星15 m×15 m空间分辨率遥感影像进行预处理的基础上，基于最佳波段指数（OIF），采用支持向量机（SVM）算法中四种核函数进行影像分类，并比较分类精度,选择精度最高的核函数作为SVM最优核函数对盐城市大丰区冬小麦种植面积进行提取，与最大似然法、最小距离法的结果进行对比。结果表明，四种核函数中，Linear核函数分类精度最高，达到98.56%。将Linear核函数作为SVM最优核函数对大丰区冬小麦种植面积进行提取，提取到的种植面积为71 834.4 hm，提取精度、分类精度和Kappa系数分别为91.25%、98.56%和0.98。基于SVM的冬小麦面积提取效果明显好于传统监督分类方法，说明使用支持向量机与影像光谱特征进行影像分类能够准确提取县域冬小麦种植面积。

• 干旱胁迫下小麦颖果内源激素的变化及其与胚乳发育的关系

  陈昕钰，陈铭鑫，杨阳，李波，董召娣，汪巧菊，余徐润，熊飞

  为探明干旱胁迫下小麦颖果内源激素与胚乳发育的关系，以小麦品种扬麦16为材料，在幼苗返青至颖果成熟阶段进行干旱处理，采用树脂切片及显微摄影等技术观察小麦颖果和胚乳细胞发育的形态结构特征，并通过酶联免疫吸附法测定颖果生长素（IAA）、脱落酸（ABA）、赤霉素（GA3、GA4）、玉米素核苷（ZR）、二氢玉米素核苷（DHZR）的含量。结果显示，干旱胁迫缩短了小麦颖果发育进程，促进颖果早衰，导致颖果发育不良；显著降低了籽粒千粒重、可溶性糖含量和总淀粉含量，提高了蛋白质含量；促进颖果发育早期胚乳细胞分裂和淀粉积累，抑制了发育后期胚乳细胞的分裂、体积扩大和淀粉体充实，并提高了颖果整个发育过程中胚乳蛋白体的积累；提高了颖果发育前期IAA、GA3、GA4、ZR和DHZR的含量，ABA含量在整个发育时期均较高。说明干旱胁迫能通过影响颖果内源激素的积累来调控胚乳发育。

• 追氮时期对冬小麦胚乳发育及灌浆特性的影响

  宫宇，郭艳艳，王贵彦，陈宗培，段巍巍

  为明确氮肥追施时期对冬小麦籽粒发育和灌浆特征的影响，选用冬小麦品种石麦18，采用随机区组设计，研究了LA1(春2叶期)、LA2(春3叶期)、LA3(春4叶期)、LA4(春5叶期)、LA5(春6叶期)5个追氮处理对籽粒胚乳细胞分裂增殖和灌浆特征的影响。结果表明，追氮时期对胚乳细胞增殖和灌浆特征均有显著影响。LA1、LA2和LA3处理的胚乳细胞在籽粒建成期分裂速率较高，而后分裂速率急剧下降，胚乳细胞数较少；灌浆速率表现为前期较高，后期较低；成熟时粒重较低。LA4处理能延长籽粒胚乳细胞增殖活跃期，在花后21 d后胚乳细胞仍然具有较高的分裂增殖能力，胚乳细胞数目最多,籽粒的最大灌浆速率最高，后期的灌浆能力较强，粒重最高。LA5处理胚乳细胞数较多，后期灌浆速率较低，粒重仅低于LA4处理。

• 水分亏缺和施氮对春小麦生长和水氮利用的影响

  闻磊，张富仓，邹海洋,陆军胜，郭金金，薛占琪

  为探寻促进春小麦生长、增产和水氮高效利用的水氮调控模式，通过田间试验，以春小麦品种永良4号为研究对象，设置4个水分条件［苗期-拔节期亏水（W1:土壤含水率下限为55%的田间持水率）、孕穗期-开花期亏水（W2：土壤含水率下限为60%的田间持水率）、灌浆期-成熟期亏水（W3：土壤含水率下限为55%的田间持水率）、全生育期不亏水处理（W4：三个生育阶段土壤含水率下限分别为70%、70%和65%的田间持水率，对照）］和3个施氮水平(N1:120 kg·hm-2；N2：180 kg·hm-2；N3：240 kg·hm-2)，研究了不同生育时期水分亏缺和施氮对河西地区滴灌春小麦的生长、产量和水氮利用的影响。结果表明，随着施氮量的增加，春小麦的株高、叶面积指数、干物质积累量、产量、水分利用效率(WUE)、灌溉水利用效率（IWUE）和氮肥偏生产力（NFP）均呈现先增后减的趋势，其中N2的平均水分利用效率明显大于N1和N3。不同亏水灌溉对春小麦的生长、产量和水分利用效率等指标有不同的影响，W3和W4更有利于春小麦的生长，但其水分利用效率明显低于W1和W2，W2的平均水分利用效率比W1、W3、W4分别高7.4%、11.7%和12.0%。在所有处理中，N2W2处理获得最高产量和较高的水氮利用效率，因此在河西地区滴灌条件下，可将该水氮组合作为最佳的灌水施氮策略。

• 秸秆带状覆盖下冬小麦干物质积累及氮磷钾素的吸收利用

  常磊，韩凡香，柴雨葳，王仕娥，杨德龙，程宏波，黄彩霞，柴守玺

  为了解秸秆带状覆盖对冬小麦干物质积累以及氮磷钾素吸收利用的影响，于2014-2015年在甘肃省旱作区设置定位试验，研究秸秆带状覆盖（SM）、全膜覆土穴播（PMF）和露地种植（CK）3种方式下冬小麦干物质、氮磷钾养分的积累及转运与分配的差异。结果表明，与CK相比，SM处理能增加冬小麦成熟期开花后积累的干物质对籽粒的贡献率，但与PMF处理间差异不显著；SM处理会降低开花前营养器官贮藏物向籽粒的转运量、转运效率及其对籽粒的贡献率，但能显著提高小麦开花后籽粒氮和磷的积累量，较CK处理分别增加69.3%和70.3%，其所积累的氮素和磷素对籽粒的贡献率分别达到55.1%和53.0%，并有效减少了开花前茎叶积累的钾素在开花后的流失。说明秸秆带状覆盖有利用促进小麦干物质、氮磷钾养分的积累，进而提高产量。

• 砂生槐根瘤内抗小麦纹枯病生防菌株的筛选及其鉴定

  何建清，张格杰，赵伟进，王孝先

  为了筛选对小麦纹枯病菌具有生防作用的菌株，从西藏米林县采集的砂生槐根瘤中分离到45 株内生细菌，采用平板对峙法、菌丝生长速率法进行拮抗菌株筛选，用显微观察法研究受抑制病原菌菌丝变化；通过摇瓶培养法测定所筛选拮抗菌株的溶磷、固氮及分泌IAA功能，并对其进行盆栽接种防效试验；依据形态观察、生理生化反应及16S rDNA序列同源性分析确定所筛选菌株系统发育地位。结果表明，经过初筛和复筛，45 株内生菌中，菌株R4对小麦纹枯病菌的拮抗效果较明显，对其抑菌圈直径达20.5 mm，抑菌率达98.2%，显著推迟菌核的萌发。受R4作用的小麦纹枯病菌菌丝末端分枝增多、部分原生质浓缩、形成瘤状结。菌株R4抗菌谱广，具有溶磷、固氮和分泌IAA活性。盆栽防效试验中，经菌株R4发酵液处理后，小麦纹枯病发病率和病情指数均显著降低，防治效果最高达73.82%。通过形态、生理生化特性及16S rDNA 基因序列同源性比对分析，该菌株被鉴定为土地类芽孢杆菌Paenibacillus terrae。