麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2019年第8期

• 小麦microRNA167e的特征及表达模式分析

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

  MicroRNAs(miRNAs)是一类在植物发育调控和逆境胁迫响应过程中发挥重要功能的小RNA，为了探讨miR167e在小麦中的生物学功能，以小麦品种中国春、豫麦18和矮抗58为材料，利用RT-PCR技术克隆了小麦miR167家族基因新成员MIR167e,并采用qRT-PCR技术分析了其时空表达特性及其对渗透胁迫的响应模式。结果将小麦 MIR167e基因定位在第5同源群染色体的短臂上，将该基因A、B和D基因组的三个部分同源基因分别命名为TaMIR167e-5AS、TaMIR167e-5BS和TaMIR167e-5DS。序列分析显示，该miRNA前体区域在所检测品种间高度保守，3个部分同源基因间仅存在SNP差异，在成熟tae-miR167e对应区域完全一致。时空表达特性分析显示，tae-miR167e在籽粒发育过程中表达呈上调趋势，在不同组织间的表达差异较大，其中在3叶期，叶片和根系中表达量较高，种子中次之，穗下节中表达量最低；在干旱胁迫条件下，该miRNA受胁迫诱导而上调表达，与中国春相比，矮抗58根系中该miRNA的诱导表达启动更快，在叶片中的表达水平更高；在盐胁迫条件下，该miRNA在根系中呈下调表达趋势，而在叶片中上调表达。推测tae-miR167e在小麦发育调控和渗透胁迫响应过程中发挥重要功能。

• 小麦丙氨酸-乙醛酸转氨酶基因（ TaAGT2）的克隆、生物信息学预测及表达分析

  吴凡，徐德芳，宋少帅，李超卿，穆平

  光呼吸是植物细胞H2O2的重要来源，也是维持细胞氧化还原的重要成分，影响植物对生物和非生物逆境的应答，因此，挖掘与光呼吸有关的基因对提高植物的抗逆性具有重要意义。本研究以耐旱小麦品种青麦6号转录组数据为基础，通过RACE技术克隆得到小麦 AGT2基因的全长cDNA，将其命名为 TaAGT2，并对其进行了生物信息学预测及表达模式分析。结果表明， TaAGT2开放阅读框长1 434 bp，编码477个氨基酸。该蛋白属于亲水性稳定蛋白，定位于线粒体中，二级结构以α-螺旋（42.14%）和无规则卷曲 （32.91%）为主。 TaAGT2基因包含AAT- I基因族保守区域，与二穗短柄草 AGT2的相似性高达97%。通过qRT-PCR对基因 TaAGT2在不同组织中（根、茎和叶）及4种非生物胁迫（低温、ABA、干旱、高盐）下的表达特性进行分析，结果表明， TaAGT2在根、茎和叶中均有表达,茎中的表达显著高于根和叶，在不同胁迫条件下上调表达，表明该基因可能参与调控植物的抗逆反应。

• 乌拉尔图小麦WOX基因的克隆与表达分析

  单强强，阳文龙，李英洁，刘冬成，孙家柱，张爱民，程西永

  WOX基因家族是一类植物特有的转录因子基因家族，在植物的生长发育过程发挥重要作用。本研究通过同源克隆的方法，得到乌拉尔图小麦（Triticum urartu）WOX基因家族的6个成员： TuWOX1、 TuWOX2、 TuWOX3、 TuWOX4、 TuWOX5和 TuWOX3a。生物信息学分析表明， TuWOX2、 TuWOX3和 TuWOX3a属于WUS支/进化支， TuWOX4属于古老支， TuWOX5属于中间支。除这三个分支外， TuWOX1自成一支，说明在乌拉尔图小麦中可能出现了不同功能的WOX家族基因。利用qRT-PCR技术对得到的WOX基因在乌拉尔图小麦不同组织的表达模式以及幼苗在不同非生物胁迫处理下的表达情况进行了分析，结果表明，WOX基因在乌拉尔图小麦各组织中均有表达，但在不同组织中的表达量差异较大，说明WOX基因在不同的组织中发挥作用；非生物胁迫条件下WOX基因表达水平发生了变化，表明其可以响应外界的胁迫。

• 小麦RIL群体苗期抗旱性状的QTL分析

  满君霞，张国华，徐加利，吴盼盼，韩旭，赵岩，李斯深

  为给小麦抗旱基因克隆以及分子标记辅助育种提供参考，以小麦“泰农18×临麦6号”RIL群体的184个家系为材料，用PEG-6000模拟干旱胁迫对小麦苗期抗旱相关性状进行QTL分析。结果，共检测到43个QTL，位于除1B、3D、4D、5A、5D、6D和7A外的14条染色体上，其中，控制根数的QTL 9个、苗高的QTL 5个、最大根长的QTL 5个、苗鲜重的QTL 3个、根鲜重的QTL 6个、苗干重的QTL 1个、根干重的QTL 3个、鲜重根冠比的QTL 3个、干重根冠比的QTL 3个，控制抗旱系数的QTL为5个。单一QTL可解释3.39%~32.63%的表型变异。28个QTL为正值，表明QTL的增加效应来自于母本泰农18；30个QTL表现为负值，表明其增加效应来自于父本临麦6号。11个QTL为在两个或两个以上环境下检测到的相对高频QTL(RHF-QTL)。在4B染色体上检测到1个QTL簇，包括4个形态性状（苗高、苗鲜重、苗干重、鲜重根冠比）的RHF-QTL（ QSh-4B-1、 QSfw-4B-1、 QSdw-4B-1、 QRsfw-4B-1）和1个抗旱系数QTL（ QRsfw-D-4B-1），其贡献率均超过10%。该QTL簇的分子标记可以用于标记辅助选择。

• 菲利普孢囊线虫侵染后小麦防卫相关UniGene表达特性

  邢小萍，周荣华，张盼盼，袁虹霞，李洪连

  菲利普孢囊线虫 (Heterodera filipjevi) 是严重危害我国黄淮海地区小麦生产的重要病原物之一。为揭示该线虫侵染后合胞体建立早期病原与宿主细胞的互作机制，以H.filipjevi易感材料温麦19和抗性材料抗线2号为研究对象，应用real time PCR分析了线虫侵染后不同时段10个可能与防卫相关的UniGenes相对表达量的变化。结果表明，与细胞结构相关的基因UniGene AK335102（GenBank ID，下同）在抗线2号中的表达量高于温麦19，而另一个与细胞结构相关的UniGene DR737925在温麦19中的表达量高于抗线2号。与应激相关的一个UniGene JV948284在侵染后各时段，在温麦19中的表达量均远高于抗线2号。与抗性相关的UniGene JP233598在接种线虫3 d以后，在抗线2号中的表达量明显高于温麦19；UniGene JP852719(Ascorbate peroxidase) 基因在抗、感材料中的表达量无明显差异；UniGene(CV767657) TIFY 3A-like protein在温麦19中的表达量随接种后时间延长而降低，而在抗线2号中的表达量仅在接种后3、9 d时的表达量相对较高。信号转导相关UniGene CD87797与WRKY转录因子家族UniGene EU665453，在温麦19中的表达量随接种后时间延长而逐渐增加，但在抗线2号中则逐渐降低。MYB 转录因子UniGene JF951950的表达量在温麦19中接种早期较高，而在抗线2号中接种后期较高；另一MYB 转录因子UniGene AK330737(similarity to Os06g0258000) 在抗线2号中的表达量明显高于温麦19。综上所述，在菲利普孢囊线虫侵染后的早期，10个可能与防卫相关的基因表达模式在抗性和易感材料中存在不同程度差异，此结果对揭示小麦对菲利普孢囊线虫抗、感的分子机制有一定启示。

• 抗精噁唑禾草灵耿氏硬草乙酰辅酶A羧化酶基因研究

  袁国徽，李涛，钱振官，田志慧，刘伟堂，王金信

  为明确耿氏硬草抗性种群SD-23对乙酰辅酶A羧化酶（ACCase）抑制剂类除草剂的抗性水平及靶标抗性分子机理，采用整株水平测定法测定了SD-23种群对6种ACCase抑制剂类除草剂的抗性，扩增和比对了抗性和敏感种群间的ACCase基因序列，并测定了耿氏硬草种群SD-23对其他4种除草剂的敏感性。结果表明，SD-23种群对精噁唑禾草灵产生了高水平抗性，抗性倍数为12.7，对炔草酯和精吡氟禾草灵产生了低水平抗性，抗性倍数分别为5.2和4.5，对烯禾啶、烯草酮和唑啉草酯较敏感。与敏感种群SD-1相比，SD-23种群ACCase的CT区域第2096位甘氨酸突变为丙氨酸（Gly-2096-Ala）；甲基二磺隆、啶磺草胺和异丙隆对抗性和敏感种群均有较好防效，其防效达86.7%以上，干重防效达77.4%以上。ACCase的Gly-2096-Ala突变第一次在耿氏硬草中被报道，该突变可能是导致SD-23种群对精噁唑禾草灵产生抗性的重要原因之一。

• ICARDA小麦种质抗条锈资源筛选和抗病基因分析

  戴妙飞，穆京妹，王晓婷，王琪琳,余世洲，黄硕，曾庆东，吴建辉，刘胜杰，聂小军，康振生，韩德俊

  为给中国小麦抗条锈病育种筛选有效抗源，对203份来自ICARDA的小麦种质，利用杨凌人工病圃和天水、江油自然诱发病圃进行成株期条锈病抗性鉴定，利用条锈菌当前流行小种条中32（CYR32）和条中34（CYR34）在温室进行苗期分小种鉴定，利用 Yr5、 Yr9、 Yr10、 Yr15、 Yr17、 Yr18、 Yr26等抗条锈病基因已开发的分子标记进行基因检测。结果表明，203份材料中107份具有稳定的成株期抗性，31份苗期表现为专化抗性。从这些具有稳定抗病性的材料中，检测到抗条锈病基因 Yr9(51份)、 Yr10(2份)、 Yr17(30份)和 Yr18(56份)，未检测到 Yr5、 Yr15、 Yr26；有12份抗条锈表现良好的材料未检测到任何基因，推测其可能携带未开发分子标记的已知基因或新基因。因此，这107份具有稳定抗性的材料可用于中国小麦抗条锈病育种，其中12份可能含有未知基因的材料有待进一步的遗传研究。

• 干旱胁迫下过表达TaER小麦的转录组及光合特性分析

  李慧娟，杨阳，常平，郑甲成，陈亮，胡银岗

  为探究小麦TaER基因调控蒸腾效率及抗旱性的分子机制，以2个T3代转TaER基因株系及其野生型为材料，对其正常灌溉和干旱胁迫处理下的灌浆期旗叶进行转录组（RNA-seq）测序，分析其差异表达基因并进行GO和KEGG富集分析，探究其功能及可能参与的调控通路，同时测定光合及蒸腾参数。结果表明，与野生型相比，TaER过表达株系在正常灌溉和干旱胁迫下分别获得1 439和607个共同的差异表达基因；GO富集分析发现，光合作用、脂质和膜脂代谢基因响应干旱胁迫；KEGG富集分析表明，亚油酸和α-亚麻酸代谢中的酯氧合酶、甘油脂代谢中的糖基转移酶基因均上调表达，光合作用相关基因响应干旱胁迫；干旱胁迫下，TaER过表达株系的净光合速率和水分利用效率较高，蒸腾速率较低。综上所述，TaER过表达株系可能是通过调控脂类代谢及光合作用等生物过程，提高光合速率及水分利用效率，从而适应干旱胁迫的。

• 转ZmPPDK基因小麦新品系的光合特性及产量分析

  齐学礼，李艳，王玉民，韩留鹏，张磊，胡琳，许为钢

  为明确玉米C4型ZmPPDK基因提高小麦光合效率的功能，采用基因枪介导转化法，以小麦品种周麦23为受体，获得了转ZmPPDK基因小麦株系T14和T39，并于开花期和灌浆期测定了2个转基因株系及受体亲本的旗叶净光合速率日变化、光合相关基因表达量、叶绿素荧光参数以及成熟期产量性状。结果表明，T14和T39在2个测定时期10:00-14:00间的光合速率均显著高于野生型对照，在灌浆期2个转基因系的提高幅度均最大，分别达17.24%和21.11%。转基因小麦的ZmPPDK基因及内源CA、NADP-ME、FBP等光合相关基因的表达量均显著高于对照，其中ZmPPDK基因表达量的提高幅度分别为14.13和 15.28倍，并显著高于光合相关基因。在13:00时刻，转基因小麦的Fv/Fm和ΦPSII均显著高于对照，而WK和VJ显著低于对照。转基因小麦的2年平均产量较对照分别提高6.40%和5.02%，千粒重的提高是其增产的主要因素。以上结果说明，转玉米ZmPPDK基因小麦的光合特性和产量显著优于对照，玉米ZmPPDK基因具有改善C3植物光合特性并提高其产量的潜力。

• 大麦单株产量性状的杂种优势及其稳定性分析

  孙远东，朱昊华，吕超，张新忠，郭宝健，王菲菲，许如根

  为研究不同环境下大麦单株产量性状的杂种优势及其稳定性，以113个（Nasonijo×泰兴9425）DH系配制226个杂交种构建的永久F2群体及亲本为材料，分别调查参试材料在4个环境下的单株穗数、主穗粒数、千粒重、单株产量和单株生物量，利用方差分析、聚类分析及稳定性分析对大麦单株产量性状的杂种优势及其稳定性进行了分析。结果表明，大麦杂种F1各被测性状大多表现中亲优势，超亲优势组合出现率相对较低。各被测性状的杂种优势不仅受自身遗传因素影响，而且受试点生态条件及年度气候条件的影响。杂种优势的稳定性因性状不同而异，千粒重和主穗粒数杂种优势的稳定性较好，单株生物量和单株产量杂种优势的稳定性较差，仅有2个组合在多环境下表现出稳定的强杂种优势。

• 不同固定液对小麦小孢子发育和花粉育性检测的影响

  刘海英，甄俊琦，茹振钢，董娜，高远，冯必得，张丽，师学珍

  为了明确FAA和卡诺氏固定液对小麦小孢子花粉染色效果的差异，以温敏雄性不育系BNS366及其近等基因系郑麦366为材料，采用I2-KI法、醋酸洋红法和DAPI法染色观察了小孢子发育过程，并统计了花粉可育率和自交结实率。结果表明，采用FAA固定液固定、I2-KI法染色，小孢子内淀粉积累区域染色较深，单核期和二核期醋酸洋红法与DAPI法染色细胞核清晰程度均较高；采用卡诺氏固定液固定、三核期和开花期醋酸洋红法染色，细胞核清晰度较高，二核期与三核期DAPI法细胞图像略偏红。采用两种固定液固定、I2-KI法和DAPI法染色，以及采用卡诺氏固定液固定、醋酸洋红法染色，花粉可育率均较高；采用FAA固定液固定、醋酸洋红法染色，花粉可育率偏低并与自交结实率一致。因此，从获得小孢子高清晰细胞图像角度考虑，对于I2-KI、单核期和二核期醋酸洋红及DAPI染色法来说，采用FAA固定液较好；对于三核期和开花期醋酸洋红染色法来说，采用卡诺氏固定液较好。

• 171份小麦种质面粉糊化特性及其与品质性状的相关性分析

  李淦，姜小苓，吴晓军，李小军，茹振钢，王跃东，张双

  为了解我国现有小麦种质的面粉糊化特性，以来源于不同区域的171个小麦品种（系）为试验材料，分析了小麦面粉糊化特性及其与品质性状的相关性。结果表明，品种对面粉糊化参数有极显著影响（P<0.01）；糊化参数基本呈正态分布，约有81.9%的小麦峰值黏度集中在2 250~3 000 cP，筛选出峰值黏度较高的6个小麦品种（系）。糊化参数在不同小麦类型区的材料间差异程度不同，其中长江中下游冬麦区的峰值黏度显著高于北方冬麦区，与西南冬麦区、黄淮冬麦区和国外引进材料差异不显著。相关分析表明，峰值黏度与其他所有糊化参数均呈极显著正相关；与面粉白度、L*值、稳定时间和粉质质量指数呈显著或极显著正相关，与b*和吸水率则呈极显著负相关。

• 氮肥运筹模式对小麦茎秆抗倒性能与产量的影响

  周洁，王旭，朱玉磊，刘惠惠，陈翔，魏凤珍，孙建强，宋有洪，李金才

  为了解氮肥运筹对小麦茎秆抗倒性和产量的影响，以淮北地区主栽小麦品种烟农19和新麦26为供试材料，通过氮肥施用量和基追比两因素随机区组试验（施氮量设135、180、225和270 kg·hm-2四个水平，分别用N1~N4代表；氮肥基追比设10∶0、7∶3、5∶5和3∶7四个水平，分别用R1～R4代表），分析了不同氮肥运筹下小麦茎秆基部第二、第三节间抗倒特征和产量差异。结果表明，小麦的株高、重心高度、倒伏程度和倒伏率均随着氮肥总施用量和基施量的增加而增加，其中N4水平下烟农19和新麦26的株高、重心高度比N1水平分别增加8.73%和12.9%。在N4R1处理下倒伏率最大，达到56%。在N3条件下小麦茎秆基部第二、第三节间粗度、秆壁厚度、茎秆强度和抗倒伏指数均高于其他施氮水平，较N1水平分别增加 18.89%、15.16%、33.03%、48.42%和48.95%。在相同氮肥施用总量条件下，R3处理的茎秆粗度、秆壁厚度显著大于其他处理，以N3R3处理的茎秆基部第二、第三节间抗倒形态特征最优。在相同追肥比例条件下，不同施氮总量间小麦产量表现为N3>N4>N2>N1；当氮肥总施用量相同，不同追肥比例下产量表现为R3>R2>R1>R4；两个品种产量均以N3R3处理最大，分别为8 279.14和8 062.36 kg·hm-2，比产量最低的N1R1处理分别增产21.75%和15.82%。在本试验条件下，施氮量180～225 kg·hm-2、基追比5∶5可作为淮北平原小麦的抗倒、丰产与稳产的氮肥运筹模式。

• 施氮对黄土高原半湿润区冬小麦产量和水分利用效率的影响

  朱云鹏，王霖，党亚爱，王国栋

  为探讨施氮对黄土高原半湿润地区冬小麦产量和水分利用的影响，通过田间长期定位试验，设置0 kg·hm-2（N0）、100 kg·hm-2（N100）、200 kg·hm-2（N200）、300 kg·hm-2（N300）和400 kg·hm-2（N400）5个施氮水平，比较分析了不同处理间冬小麦不同生育时期0～200 cm土层土壤剖面水分动态变化及产量和水分利用效率的差异。结果表明，与未施氮（N0）处理相比较，施氮处理的冬小麦籽粒产量、籽粒产量水分利用效率、干物质量和干物质量水分利用效率均显著增加，而各生育时期土壤水分含量降低。两年的冬小麦耗水量和籽粒产量均表现为N100、N200＞N0＞N300、N400；籽粒产量水分利用效率和干物质量水分利用效率均呈增加趋势，但N200与N300及N300与N400处理间差异不显著。综合来看，在本试验条件下，施氮200 kg·hm-2时冬小麦既能高产，也可高效利用土壤水分。

• 氮密互作对淮北砂姜黑土区冬小麦冠层光合特性和产量的影响

  黄波，张妍，孙建强，陈翔，张林，朱玉磊，刘惠惠，魏凤珍，宋有洪，李金才

  为筛选出适合淮北平原砂姜黑土区小麦稳产高产栽培的氮密配置，在大田条件下以安农0711（AN0711）和烟农19（YN19）为试验材料，采用裂区设计，设置150×104/、210×104/、270×104/和330×104/ 株·hm-24个种植密度（分别用D1~D4代表），以及135、180、225和270 kg·hm-24个施氮水平（分别用 N1~N4代表），分析了氮密互作对冬小麦冠层结构、光合特性和籽粒产量的影响。结果表明，氮密互作可改善小麦冠层结构，显著影响冠层光合特性。旗叶净光合速率和叶绿素相对含量随着种植密度的增加而降低，而随着施氮量的增加而增加，但施氮量超过225 kg·hm-2时变化均不显著。随着种植密度和施氮量的增加，叶面积指数和冠层截获光合有效辐射显著提高，且在孕穗期和开花期均以D4N4处理最大，灌浆中期均以D3N3处理最大。氮密对籽粒产量有显著的互作效应。在D3N3处理下AN0711和YN19的冠层光合能力和籽粒产量均最高，其中产量分别达到 7 866.67和7 400.00 kg·hm-2。在本试验条件下，适宜的种植密度和施氮量分别为270×104/株·hm-2和225 kg·hm-2。

• 化学杂交剂 SQ-1 对麦长管蚜生命表重要参数及酶活的影响

  蒋韫博，郭燕，周雨馨，张改生，马守才，王军卫，牛娜，赵惠燕，宋瑜龙

  为了准确评价小麦化学杂交剂 SQ-1 的生态安全性，以 5 kg·hm-2 的 SQ-1 处理过的小麦和对照小麦（等量清水处理）作为食材分别饲喂麦长管蚜（Sitobion avenae），连续饲喂 11 代，并记录第2、第6、第11代蚜虫的生命表数据，同时分别提取第2、第6、第11 代处理组和对照组蚜虫的体内总酶液，检测其超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）及乙酰胆碱酯酶（AchE）的活性。结果表明，麦长管蚜种群参数（内禀增长率 rm、周限增长率λ、净增值率 R0、平均世代周期t）随世代增加呈递减趋势；SQ-1处理组的rm、λ和R0仅在第 6 代显著低于对照组（P<0.05），而在第 2 代和第 11 代与对照无显著差异；SQ-1处理组的T在各世代均与对照无显著差异；处理组的产仔前总时间 （TPOP ）和寿命随世代的变化趋势与对照组一致，且第 2 代、第 6 代和第11代处理组各繁殖参数（TPOP、产仔天数和寿命）与对照组无显著差异。酶活性检测发现，处理组麦长管蚜 CAT活性在第 6 代与对照组无显著差异，在第 2 代和第 11 代均显著高于对照组（P<0.05），处理组的其他酶活性在各世代均显著高于对照组（P<0.05）。不同酶活性随世代增加的变化趋势各不相同， SOD活性在处理组呈递减趋势，对照组呈先增加后减少的趋势；POD 活性在处理组呈先增加后减少的趋势，对照组呈先减少后增加的趋势；CAT 活性在处理组呈先减少后增加的趋势，对照组呈递减趋势；AchE 活性在处理组和对照组均呈先增加后减少的趋势。SOD、POD、CAT和 AchE 活性之间均呈正相关。上述结果表明，保护酶系统和解毒代谢途径的协同工作是 SQ-1 胁迫下确保麦长管蚜各种群参数随世代增加逐渐恢复至对照水平和维持各繁殖参数不发生差异显著性变化的重要保障。进一步说明，生物自身保护酶系统和解毒代谢途径可以修复一定剂量的化学杂交剂 SQ-1 对生物造成的胁迫损伤，因此认为小麦化学杂交剂 SQ-1 具有一定的生态安全性。