麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2019年第6期

• 小麦 G6PDH基因的生物信息学分析及其低温胁迫下苗期的表达特征

  田宇，彭瞰看，宋春华，于萍，刘楠，包雨卓，孟婧，徐庆华，苍晶

  葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PDH)是戊糖磷酸途径(PPP)的关键酶，可为小麦(Triticum aestivum)的生物合成提供NADPH以及一些中间代谢产物，并且在小麦生长发育及响应胁迫方面也发挥重要作用。本研究对基因组数据库中获得的12条小麦 G6PDH蛋白序列及其基因序列进行一系列生物信息学分析，结果表明，12条小麦 G6PDH蛋白分别定位于细胞质及质体中，且均为亲水、不稳定蛋白。从系统发生树的进化和亲缘关系上可以看出，12条小麦 G6PDH蛋白分别属于胞质和质体亚型。不同亚型的 G6PDH蛋白保守Motif的种类和数量有所不同，不同亚型的基因结构也具有明显差别。qRT-PCR结果表明，低温胁迫下，3种亚型（胞质亚型、质体P1和P2亚型）的小麦 TaG6PDH基因均被不同程度地诱导表达，并且均随着温度的降低而升高，预示着G6PDH在小麦抗寒方面发挥正向调节作用。

• 欧山羊草6Ub染色体附加对小麦萌发期抗旱性的改良作用

  赵慧，宋利强，张娜，张玮，李俊明，纪军

  为探究欧山羊草Ub染色体附加对普通小麦抗旱性的遗传改良作用，选取2个普通小麦-欧山羊草异附加系（Ae9041和Ae9061，均附加了一对6Ub染色体）和3个普通小麦品种为材料，以聚乙二醇（PEG6000）模拟干旱胁迫，研究了不同小麦材料干旱胁迫后种子发芽势、发芽率、胚芽鞘长度、种子根数、胚根长度、幼苗高度以及贮藏物质利用率等抗旱相关指标的变化。结果表明，干旱胁迫抑制了各供试材料的种子萌发，且胁迫程度越大，抑制越明显。在相同浓度PEG6000处理下，两个异附加系的种子发芽势、发芽率和贮藏物质利用率的表现较为一致，且差异不显著。与耐旱品种晋麦47和节水品种石4185相比，Ae9041和Ae9061的幼苗胚芽鞘长、种子发芽率和贮藏物质利用率在干旱胁迫下均较高。在30% PEG6000胁迫下，Ae9041和Ae9061的种子发芽势、发芽率、幼苗胚芽鞘长、胚根长、幼苗高度均显著高于亲本中国春。由此可见，普通小麦-欧山羊草异附加系种子在干旱胁迫下能迅速吸水并整齐萌发，以发达的根系和较长的胚芽鞘促进幼苗地上部生长，并将胚乳营养快速转运至幼苗中，从而促进其较快地进行形态建成，也说明欧山羊草Ub染色体的附加能够改良小麦萌发期的抗旱性。

• 青稞幼苗期叶片中 SBEⅡa基因的克隆及其表达分析

  付国勇，张永永，刘新春，李东梅，蔡羽，时丽洁，王丹丹，冯宗云

  为进一步研究淀粉分支酶（Starch branching enzyme,SBE）在青稞叶片淀粉代谢中的作用，以青稞品种喜马拉雅2号和康青1号为材料，通过同源克隆技术分离 SBEⅡa基因，并对分离得到的 SBEⅡa基因进行生物信息学分析，同时利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）技术和淀粉分支酶活性测定试剂盒分析了在高温、低温和盐胁迫条件下 SBEⅡa基因的表达情况和SBEⅡa蛋白酶活性的变化情况。结果表明，从喜马拉雅2号和康青1号克隆得到的 SBEⅡa基因ORF区为2 466 bp，编码821个氨基酸。生物信息学分析表明，该基因编码的蛋白质分子量为92.09 kDa，预测等电点(pI)为5.4，是酸性蛋白；该蛋白酶的不稳定系数为 38.03，属于稳定蛋白；参试材料与大麦的亲缘关系最近，与细江蓠的亲缘关系最远。qRT-PCR和蛋白酶活性测定结果表明， SBEⅡa基因在不同环境下表达水平和SBEⅡa蛋白酶活性变异具有高度的正相关性，在不同环境和不同材料之间没有明显差异。

• 大麦黄绿叶色突变体ygl的农艺性状及其调控基因初步定位

  秦丹丹，李梅芳，许甫超，徐晴，葛双桃，董静

  叶色突变是植物界广泛存在的一种现象，突变株系是解析植物光合作用和光形态建成等过程的理想材料。大麦黄绿叶色突变体ygl是本课题组在鄂大麦934的EMS突变体库中筛选获得的，该突变体的叶色在整个生育期都较野生型浅，而且苗期呈现黄绿色，后期表现为浅绿色。与野生型相比，ygl株高和千粒重分别表现为极显著和显著降低，其它重要产量性状，如穗数、穗长和穗粒数等无显著变化。进一步分析发现，ygl苗期叶片中基粒类囊体严重线性化，叶绿体超微结构受损。以正常叶色大麦品种Harrington和黄绿叶色突变体ygl为亲本构建了F2分离群体，对F2群体及其衍生的F2:3家系进行分析发现，该性状由一个隐性核基因控制，命名为HvYGL（yellow green leaf）。利用上述F2群体，通过基于SSR的BSA法，将该基因初步定位在大麦3H染色体上12.7 cM的区间内，其中 Bmag0209、 EBmac0871和 Bmag603三个标记与黄绿叶色性状共分离。

• 绵麦37及其衍生小麦品种（系）的6VS[KG-*3]/6AL易位染色体结构演变

  杜海梅，李生荣，何员江，唐宗祥，符书兰，任勇

  绵麦37是四川小麦育种的骨干亲本，含6VS/6AL易位染色体，高抗白粉病。为了明确6VS/6AL在其衍生品种中的传递情况，本研究利用寡核苷酸探针和ND-FISH技术对内麦8号、绵麦37的衍生品种（系）和部分相关亲本共17份材料进行了分析。结果表明，内麦8号、绵麦37及其9个衍生品种（系）都含有1对6VS/6AL易位染色体，其中内麦8号、绵麦37、绵麦51、绵麦285、绵麦1416、绵麦1419和绵麦1618的6AL长臂上带有寡核苷酸探针Oligo-713的信号，而其余4个衍生品种（系）的6VS/6AL染色体无该探针信号，说明绵麦37衍生品种（系）中的6VS/6AL染色体出现了新型结构变异。根据系谱和其他亲本的 ND-FISH分析结果可以推测，这种结构变异是由6VS/6AL易位染色体与小麦6A染色体在长臂上发生重组交换引起的。

• 青稞 HVA1和 blt4.9基因对模拟水分胁迫的响应差异及其在抗旱育种中的应用

  王越，姚晓华，吴昆仑，白羿雄，魏晓星

  为了解青稞 HVA1和 blt4.9基因在抗旱方面的作用及其差异，以青稞品种昆仑12号为材料，利用RT-PCR从8个候选内参基因（ DHN1、 GAPDH、 Actin-1、 Actin-2、 18SrRNA-1、 18SrRNA-2、 TC139057和 PKABA）中筛选出在15%PEG模拟水分胁迫下表达稳定的基因，同时以筛选到的稳定表达的基因为参照，采用qRT-PCR技术研究青稞 HVA1基因和 blt4.9基因在模拟水分胁迫条件下的表达差异及在不同抗旱性青稞品种鉴定中的应用。结果表明：(1)筛选到1个在干旱胁迫下青稞叶片中能稳定表达的内参基因 TC139057 ；(2)在1%～30%PEG模拟干旱胁迫下，随着胁迫时间的延长，青稞 HVA1和 blt4.9基因表达量呈先增后降趋势，25%PEG处理下表达量最高，且在较低浓度PEG处理下基因表达量为 HVA1＞ blt4.9，而在较高浓度PEG处理下反之；(3)15%PEG处理1～144 h，两基因表达量也呈先增后降趋势，胁迫48 h后 HVA1基因表达量最高，胁迫96 h后 blt4.9基因表达量最高，且处理前期基因表达量为 HVA1＞ blt4.9，后期反之；(4) 1～500 μmol·L-1 ABA处理下，两基因表达量仍呈先增后降趋势， HVA1基因比 blt4.9基因敏感，且在较低ABA浓度下基因表达量为 HVA1＞ blt4.9，在较高浓度下反之；(5)获得转青稞 HVA1和 blt4.9基因拟南芥植株，其主要抗旱性生理指标优于野生型；且在较轻胁迫下，转 HVA1植株的生理指标优于转 blt4.9植株，而在较重胁迫处理下情况相反；(6)在模拟水分胁迫下，青稞叶片中两基因的表达量，抗旱性强的显著高于抗旱性弱的材料(P＜0.01)，且较轻胁迫下 HVA1基因较敏感，反之 blt4.9基因敏感。本研究结果为 HVA1和 blt4.9基因在青稞抗旱育种中的应用奠定了基础。

• 60Co-γ射线诱变小麦M3代品质性状的遗传变异分析

  王停停，王敏，张从宇

  为探讨60Co-γ射线辐射处理对郑麦9023的诱变效应，用200 Gy的60Co-γ射线辐射处理郑麦9023干种子，对M3代群体166个株系的籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、硬度、沉降值、高分子量谷蛋白（GMP）含量、脂肪氧化酶（LOX）活性和多酚氧化酶（PPO）活性共7个品质性状进行了遗传变异分析及高分量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）鉴定。结果表明，M3代群体籽粒的蛋白质含量、湿面筋含量、LOX活性均值高于亲本，硬度、沉降值、GMP含量和PPO活性均值低于亲本。 以超过群体均值±1.96×标准差［P(|u|≥ 1.96σ)≤0.05］为标准确定变异株系，蛋白质含量和湿面筋含量仅发生正向变异，发生变异的株系分别为5个和3个；硬度没有产生正向变异，发生负向变异的株系有7个。M3代群体中发生高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)变异株系6个，亚基组成从郑麦9023的Null/7+8/2+12突变为1/7+8/2+12，品质得分提高了2分。在M3代群体中筛选出13个强筋小麦株系，无弱筋小麦突变体。说明60Co-γ射线可以诱导蛋白质亚基发生变异，拓宽小麦的遗传基础。

• 四川省近年育成小麦品种农艺性状和品质性状分析

  蒋进，蒋云，王淑荣

  为给四川小麦新品种培育和生产提供参考，统计了2008-2018年四川省审定的100个小麦品种的6个农艺性状和8个品质性状，并对其性状变化规律及相关性进行了分析。结果表明，2008-2018年四川省审定小麦品种的产量水平呈逐年上升趋势，平均每年提高 22.0 kg ·hm-2；产量三要素中，穗数和粒重呈下降趋势，穗粒数呈上升趋势。生育期平均每年缩短 0.36 d，株高呈上升趋势，但变化不明显。高产品种的穗数较多，千粒重较高，增加穗粒数可能是进一步提高产量潜力的关键。近年审定品种的粗蛋白含量和沉降值相对较高，但湿面筋含量、稳定时间等指标相对较低；同一品种多个品质指标间强、中、弱筋层次交错。总体来看，四川省小麦高产优质育种仍有较大提升空间，穗数接近350×10 ·hm-2、穗粒数44粒、千粒重45 g 以上的多穗型品种可能更适合四川气候和生产条件；相同品种的多个品质指标间不协调，总体较差，品质遗传改良研究亟需加强。

• 黄淮区不同年代冬小麦主栽品种根系性状及氮素利用率的差异

  陈欢，陈阜，乔玉强，郑成岩，邓艾兴，曹承富，张卫建

  为探明黄淮区冬小麦主栽品种的根系性状和氮素利用率的年代变化趋势，以12个不同年代主栽品种为材料，采用根袋盆栽方法，研究了根系形态、吸收能力与生产力及氮素利用率的年代差异。结果表明，随着年代的推进，小麦籽粒产量、生物量、氮肥偏生产力和氮素吸收效率显著提高，增长率分别为每年 0.53%、0.38%、0.53%和0.59%，而氮素内部利用效率则呈下降趋势。小麦孕穗期和成熟期的根系总长、总表面积、总体积和平均直径均随着年代推移和品种改良呈显著下降趋势，其中成熟期的相应指标分别每年下降0.68%、1.48%、2.26%和0.78%；根系生物量和根冠比亦显著降低，而比根长则呈显著递增趋势。单位根表面积吸氮量随着年代推移而显著增加，平均每年增长2.09%。此外，近根区土壤硝态氮含量和硝化势随年代推移和品种更新有增加趋势。可见，近期小麦品种比早期品种在生产力和氮素利用效率上更具有优势，可能与根系生长冗余的降低、根系氮素吸收能力的增强、根冠关系的协调优化以及硝态氮营养的增强等有关。

• 不同小麦品种的氮素利用特性研究

  姜瑛，戚秀秀，李祥剑，汪强，谭金芳，韩燕来，李培培

  为了解河南省主要小麦品种的氮素利用特性，探究不同小麦品种之间氮素积累和转运的差异，通过大田试验，分别在开花期和成熟期对河南省18个具有代表性的小麦品种的茎、叶、鞘、穗（开花期）、颖壳和籽粒进行干物质重和氮含量测定，并根据小麦的产量、氮素积累量以及氮素籽粒生产效率划分不同小麦品种的氮效率类型，计算氮素利用特性的相关参数，分析氮素利用特性相关参数与产量和氮素籽粒生产效率之间的关系。结果表明，供试的小麦品种可划分为氮素高效型（Ⅰ）、氮素中效型（Ⅱ）、氮素低效型（Ⅲ）、氮素超低效型（Ⅳ）4种类型，其品种数量分别占总品种数的5%、50%、40%和5%。在小麦成熟期，Ⅳ型品种的颖壳和籽粒氮含量显著高于其他3种类型品种，叶、颖壳和籽粒的氮素积累量显著低于其他3类型品种，4种类型品种间茎和叶氮含量及氮素在茎、叶、鞘、颖壳和籽粒中的分配比例无显著差异；Ⅰ类型和Ⅱ类型品种的花前贮存氮素在花后向籽粒的转运量均显著高于Ⅳ类型品种，Ⅰ类型品种的氮素农艺效率均显著高于Ⅲ和Ⅳ类型品种，氮素偏生产力表现为Ⅰ类型品种>Ⅱ类型品种>Ⅲ类型品种>Ⅳ类型品种，且差异显著。小麦产量、氮素籽粒生产效率与其他氮素利用相关参数呈现显著正相关。

• 不同制粉方法对燕麦粉货架期的影响

  李肖汶，闫希瑜，胡新中

  为了解不同制粉方式对燕麦粉货架期的影响，以炒制燕麦粉、燕麦片粉、超微燕麦粉为研究对象，以脂肪酸值和丙二醛含量为评价指标，应用Arrhenius相关模型及热力学理论和统计学原理，比较了三种制粉方式生产的燕麦粉货架期。结果表明，三种燕麦粉的脂肪酸值和丙二醛含量均随贮藏时间延长呈上升趋势；50 ℃贮藏比40 ℃贮藏上升更明显，燕麦片粉上升的最快。燕麦粉发生氧化产生游离脂肪酸和丙二醛在40 ℃和50 ℃均遵循0级反应动力学，根据Arrhenius动力学模型和统计学原理，预测炒制燕麦粉、燕麦片粉、超微燕麦粉在常温（20 ℃）下的货架期分别为304 d、140 d、204 d。

• 燕麦粉对强筋面粉品质特性及其面包品质的影响

  郭家宝，高振贤，刘彦军，单子龙，班进福

  面包逐渐成为中国人营养早餐的选择，但面包中膳食纤维含量较低。燕麦是一种食疗兼备的特色杂粮作物，富含膳食纤维。为拓宽燕麦的应用范围、提高面包的营养价值，以优质强筋小麦品种藁优2018和燕麦粉为材料，研究了燕麦粉对小麦面粉面团流变学特性及淀粉糊化特性的影响，并进行了燕麦面包实验室制作和质构分析。结果表明，随着燕麦粉添加比例的增加，面团吸水率逐渐增加，面团稳定时间和粉质质量指数先减小后增加；面团拉伸能量、拉伸长度、拉伸阻力、最大拉伸阻力均逐渐减小。说明燕麦粉对面团拉伸特性各参数均有弱化作用。在藁优2018小麦面粉中添加10%的燕麦粉，既能保证面包的感官品质，又能满足面包营养最大化。

• 施用生物炭对冬小麦光合潜力和籽粒产量的影响

  阚正荣，马守田，祁剑英，濮超，王兴，赵鑫，张海林

  为探究生物炭对冬小麦光合潜力和籽粒产量的影响，在中国农业大学吴桥实验站设置了施用生物炭7 200 kg·hm-2（BH）、3 600 kg·hm-2（BM）、1 800 kg·hm-2（BL）和不施生物炭（BO）4个处理，测定分析了冬小麦开花期和灌浆期旗叶净光合速率、气孔导度和蒸腾速率日变化、光响应曲线及籽粒产量。结果表明，不同施炭水平下冬小麦开花期和灌浆期旗叶净光合速率、气孔导度和蒸腾速率日变化均呈双峰曲线趋势，有明显的光合“午休”现象，而施用生物炭可以减弱光合“午休”。冬小麦叶片胞间CO2浓度的日变化呈现先降后升的趋势，呈广口“V”型。随着光照强度的增加，在开花期，净光合速率、气孔导度和蒸腾速率光响应曲线呈现逐渐上升趋势，而灌浆期的响应曲线在光照强度1 600～2 000 μmol·m-2·s-1时呈现逐渐下降趋势，就不同处理而言，开花期和灌浆期各指标均表现为BH和BM处理大于BL和BO处理；模拟得到的灌浆期最大净光合速率以BM处理最大，分别比BH、BL和BO处理高2.50%、6.20%和8.88%。与BO处理相比，BH、BM和BL处理的籽粒产量分别增加了4.14%、5.97%和1.49%，其中BH和BM处理增产显著（P<0.05）。综上所述，施用生物炭可以减弱冬小麦开花期和灌浆期的光合“午休”，增强光合性能和潜力，提高籽粒产量。在本试验条件下生物炭以年施用量3 600 kg·hm-2效果最好。

• 播种方式和灌水量对春小麦干物质和产量的影响

  刘冲，贾永红，张金汕，孙鹏，李俊志，李鹏，石书兵

  为筛选与新疆春小麦匀播技术配套的适宜灌水量，以春小麦品种新春34号为材料，进行二因素盆栽试验，设置匀播（U）和条播（D）2种播种方式，以及W75（拔节水）、W150（拔节水＋扬花水）、W225（拔节水＋扬花水＋灌浆水）和W300（起身水＋拔节水＋扬花水＋灌浆水）4个不同灌溉水平（每次灌水量75 mm），研究了播种方式和灌水量对春小麦干物质和产量的影响。结果表明，与常规条播相比，匀播促进了小麦出苗20 d后的分蘖，增加了有效分蘖，其中W75、W150、W225和W300条件下，匀播小麦的穗数分别提高25.62%、41.79%、43.39%、46.10%，分蘖成穗率分别提高20.15%、30.15%、30.68%、33.63%；匀播提高了小麦旗叶、倒二叶的SPAD值，延缓了叶片衰老，增强了群体生育后期的光合作用，且匀播方式下增大灌水量更有利于延长小麦叶片的功能期；匀播促进了小麦营养器官干物质的积累及其在花后向籽粒中的转运，有利于产量形成；在W75 、W150、W225、W300条件下，匀播小麦产量较条播分别提高2.76%、4.41%、3.77%和3.42%，两种播种方式下W225处理产量均最大。因此，匀播方式下W225灌水模式最有利于春小麦生长发育和高产。

• 基于分数阶微分的春小麦叶绿素含量高光谱估算

  茹克亚·萨吾提，阿不都艾尼·阿不里，尼加提·卡斯木，李虎，吾木提·艾山江，亚森江·喀哈尔，李晓航

  为提高农作物叶片叶绿素含量高光谱估算的准确度，以阜康农作物试验地为研究靶区，测定了165个采样点的春小麦叶片叶绿素含量和叶片光谱反射率，运用分数阶微分算法进行光谱预处理，最后运用偏最小二乘法（PLSR）建立叶绿素含量估算模型。结果表明，对数学变换（[KF（]R[KF）]、lgR、1/lgR、1/R）的光谱及原始光谱（R）的数据进行0～2阶分数阶微分预处理时，通过0.01水平显著性检验的波段数量明显增加，且光谱数据经4种数学变换后均在1.2阶微分与小麦叶绿素含量有较高的相关性。1.2阶微分处理后，对叶绿素含量的敏感波段数量表现为[KF（]R[KF）]>lgR>1/R>1/lgR>R。利用对数变换和1.2阶微分计算的植被指数（NDVI、DVI、RVI、MSR705、MSR670，800、CI）建立的PLSR模型的估算精度最优，其预测的相对误差、决定系数和平方根差分别为2.17、0.87和0.243 mg·g-1，可作为小麦叶片叶绿素含量的最佳估算模型，也说明对光谱数据进行数学转换和分数阶微分处理可显著提高春小麦叶绿素含量的估算精度。

• 基于数字图像特征的冬小麦渍害监测研究

  李燕丽，李磊，吴启侠，熊勤学，雷仁清

  为探索渍害胁迫下冬小麦灾损程度的可视化监测方法，通过田间试验，分析了麦田16个常用图像特征指数在不同受渍时间下的变化特征及其与冬小麦SPAD值、产量和千粒重的相关关系，并建立了基于图像特征指数衰减量的冬小麦渍害估算模型。结果表明，随渍水时间的增加，红光（R）、红光标准化值（NRI）、超红指数（EXR）、植被颜色指数（CIVE）极显著上升，而绿光标准化值（NGI）、归一化绿红差值指数（NGRDI）、绿-红差值指数（GMR）、超绿指数（EXG）、绿红比值指数（GRVI）则极显著下降；且这9个图像特征指数均与冬小麦SPAD值、产量和千粒重呈极显著相关，相关系数的最大绝对值分别为0.92、0.85和0.91；基于图像指数衰减量所建的SPAD值、产量和千粒重减少量的估算模型均以二次多项式最优，且以CIVE指数衰减量构建的SPAD值、产量和千粒重减少量估算模型的预测精度最高，验证集决定系数分别达到0.98、0.95、 0.96。因此，数字图像技术可用于冬小麦渍害监测，且以基于CIVE指数的监测效果最佳。

• 假禾谷镰孢菌产孢条件研究

  陆宁海，张强,杨蕊，霍云凤，郎剑锋，石明旺，陈锡岭

  为了摸索假禾谷镰孢菌最佳的产孢条件，在不同培养基、碳源、氮源、光照、温度以及pH值等条件下对假禾谷镰孢菌的产孢情况进行了测定。结果表明，假禾谷镰孢菌最适宜产孢培养基为PSA培养基和麦芽糖培养基，以麦芽糖作为碳源，产孢量最大；以硫酸铵作为氮源、麦芽糖为碳源、光暗交替有利于病原菌产孢；25 ℃时产孢量最大，为产孢最适温度；在微碱性条件产孢量较好。综上所述，假禾谷镰孢菌最佳的产孢条件是：PSA培养基或麦芽糖培养基，以硫酸铵为氮源，以麦芽糖为碳源，微碱性， 25 ℃光暗交替培养。