麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2020年第11期

• 基于90K芯片的小麦穗长和旗叶长QTL分析

  姚俭昕,张传量，宋晓朋，许小宛，邢永锋，吕栋云，宋鹏博，杨孟于，孙道杰

  为进一步挖掘控制小麦穗长和旗叶长的QTL，以小偃81和西农1376构建的包含120个株系的F9∶10RIL群体为材料，于2016年10月至2017年6月和2017年10月至2018年6月分别在陕西杨凌和河南南阳（用2017YL、2017NY、2018YL和2018NY表示）进行试验，对4个环境下的穗长和旗叶长进行表型鉴定，并利用90K芯片构建的高密度遗传连锁图谱进行QTL定位。结果表明，所构建的遗传图谱覆盖了小麦21条染色体，图谱全长3 172.49 cM，平均图距0.57 cM。采用完备复合区间模型对4种环境下的表型值及BLUP育种值分别进行QTL定位，共检测到3个控制穗长的QTL，分布在2B、2D和5D染色体上；检测到2个控制旗叶长的QTL，均分布在5A染色体上，其中控制穗长的 Qsl.nwsuaf-2D、 Qsl.nwsuaf-5D和控制旗叶长的 Qfll.nwsuaf-5A.1能够在多环境下稳定表达，为主效QTL，表型变异解释率分别为18.34%～22.51%、9.57%~14.94%和9.48%～16.36%。该结果可为小麦MAS育种、NIL构建、候选区域筛选及图位克隆等提供参考依据。

• 叶片衰老抑制基因 PSAG12-IPT在小麦遗传改良中的应用

  戴双，郭军，程敦公，曹新有，巨伟，訾妍，吉万全，宋健民

  为了解叶片衰老抑制基因 PSAG12-IPT在小麦遗传改良中的作用，利用共表达PSAG12和IPT的转基因小麦材料（TIPT-XN1376）与推广小麦品种陕麦159、周麦18、远丰175、西农979和郑麦9023杂交，并对其后代进行分子标记辅助选择和叶绿素含量测定，研究 PSAG12-IPT基因在小麦中的遗传特点及其与衰老和叶片叶绿素含量的关系。结果表明，150个转基因株系中，携带 PSAG12-IPT植株与不携带 PSAG12-IPT植株的分离比为110∶40，χ检验表明，符合3∶1的分离特点，说明 PSAG12-IPT基因以单基因形式在子代中稳定遗传。携带 PSAG12-IPT的F2株系平均叶绿素含量（55.4 mg·g-1）比不携带 PSAG12-IPT的F2株系（51.7 mg·g-1）提高7%，说明 PSAG12-IPT基因能够降低植株叶片叶绿素的降解速率，使叶片维持较长持绿时间，延缓叶片衰老。

• 小麦品种（系）对麦长管蚜的室内苗期抗性评价

  白金峰，马小龙，寇旭丹，白士超，谷建华，王亚娟，王长有，张宏，赵继新，田增荣，朱建峰，陈春环，吉万全，刘新伦

  为给小麦抗蚜品种（系）培育提供有价值的抗源，在温室盆栽网罩条件下，采用蚜量比值法对680个小麦品种（系）进行麦长管蚜抗性鉴定。结果表明，高抗、中抗和低抗麦长管蚜的品种（系）分别占1.46%、9.69%和22.62%。参试品种（系）抗蚜材料百分比排名前3的地区分别是河南省、山东省和湖北省，抗蚜比例最低的3个地区分别是江苏省、新疆维吾尔自治区和四川省。在供试材料中，华麦8号、华麦9号、扬麦158、良星99、济麦22和陕229可作为小麦抗蚜育种的优良亲本，其大部分衍生后代对麦长管蚜具有较强的抗性。

• 燕麦 AsSnRK2.7编码蛋白的分子特征及基因表达特异性研究

  向殿军，满丽莉，王晓东，张巍巍，刘鹏，李志刚

  蔗糖非发酵相关的蛋白激酶2（SnRK2）通过磷酸化在植物胁迫信号转导途径中起关键作用。为发掘并利用燕麦中的 SnRK2基因，本研究基于燕麦转录组数据的注释信息，利用RT-PCR技术从燕麦品种美达中克隆了 AsSnRK2.7基因，借助生物信息学、瞬时表达及实时荧光定量RT-PCR（qRT-PCR）技术分别对该基因或其编码蛋白进行分子特征分析、亚细胞定位和表达特异性研究。结果表明， AsSnRK2.7基因包含一个1 074 bp的开放阅读框，编码357个氨基酸，预测其编码蛋白含有一个STKc_SnRK2结构域和一个PKc_like superfamily结构域，属于SnRK2蛋白激酶家族成员。AsSnRK2.7蛋白一级序列中包含多个SnRK2家族特有的重要功能区。AsSnRK2.7蛋白与水稻的SnRK2蛋白激酶相似性最高，属于Group Ⅰ（SnRK2b）亚家族。亚细胞定位结果显示，AsSnRK2.7蛋白主要定位在细胞核中。qRT-PCR结果显示， AsSnRK2.7基因为组成型表达，在根、茎、叶和穗中的最大表达量分别出现在苗期、分蘖期、抽穗期和灌浆期；此外， AsSnRK2.7基因的表达不被ABA激活，但可以积极应答PEG、盐和低温胁迫。以上结果说明， AsSnRK2.7基因可能作为一个调节因子，通过非依赖ABA途径来调节干旱、盐和低温所引发的信号传导。

• 在宽泛的稠度范围内估算面粉标准粉质参数的可行性探索

  孙家柱，李欣，张爱民

  为在宽泛的稠度范围内检测和估算小麦的粉质参数以服务品质育种，本研究通过构建和应用复合粉质参数，并结合梯度加水、目测加水和误差控制技术，明显降低了加水量对测定结果的影响，成功建立了一系列逻辑算式和回归方程，定量描述了宽泛稠度与标准稠度（500 FU）下检测结果之间的转换关系，实现了标准检测结果的非直接测定。目测加水估计结果与对应标准值的相关性显示，形成时间、稳定时间、粉质质量指数和弱化度的估计标准值与标准值间的相关系数r=0.988～0.995；从不同途径推导出标准加水量预测的三个算式，其预测结果与标准值的相关系数r=0.983～0.995，综合预测效果明显优于单纯粉质仪内置软件的预测值。从而，用小而确定的样品量与一次目测加水测定（推荐稠度440～650 FU）估计标准检测结果，且可据此准确地调整加水量，直接测得达标的粉质参数。另外，借用逻辑算式还可将全部参数的达标值矫正为稠度500 FU时的标准值，使传统的粉质检测结果更加精准、更具可比性。

• 中国河西走廊东灰山和西灰山作物遗存研究

  魏益民,杨谊时,张影全,赵博,李明,张波,郭波莉

  河西走廊是古代中原文化和西域文化的交叉地带,也是古丝绸之路的重要通道。为了给研究东西方物质和文化交流在中国农业发展史上的作用提供实物证据,对甘肃民乐东灰山和西灰山现有材料采用遗址剖面土壤样本浮选、分拣、鉴定和理化分析方法,以现代作物种子为对照,确定遗址炭化作物籽粒的种类、性状差异及年纪。结果显示,东灰山遗址发现了炭化小麦、大麦、谷子(粟)、糜子(黍、稷)、黑麦、荞麦和燕麦籽粒,以及胡桃壳、枣核等;西灰山遗址发现了炭化小麦、谷子、糜子和大麦籽粒;两个遗址的作物种植结构基本一致。东灰山和西灰山发现的作物以小麦最为古老,距今在3 800~3 600年之间,西灰山小麦种植历史稍早于东灰山。在新石器晚期至青铜器时代,河西走廊的粮食生产已有比较合理的作物种类结构,包括小麦、大麦、谷子、糜子、黑麦、荞麦和燕麦等。炭化小麦籽粒较小,且大小不均匀,说明人工选育程度低。如对东灰山和西灰山作物和植物遗存开展系统性发掘,可能还会有更多新发现或新认知。

• 施氮对稻茬冬小麦氮肥吸收利用及转运的影响

  李欣欣,石祖梁,王久臣,王飞,江荣风

  为推动稻茬冬小麦氮肥高效利用,采取15N微区试验,研究了施氮量(N0、N120、N210、N300)对稻茬小麦氮素吸收、转运、产量和氮肥利用的影响。结果表明,增加施氮量能够显著提高成熟期植株对肥料氮和土壤氮的吸收量。小麦对基肥氮的吸收以越冬至拔节期最高,对追肥氮的吸收以拔节至开花期最高。植株对追肥氮的积累量均高于基肥氮,对土壤氮的积累量在N120 处理下高于肥料氮,在N210、N300 处理下则相反;N120、N210、N300 处理下植株中土壤氮积累量占总吸氮量的比例分别为57%、48%、45%。成熟期叶片、茎鞘、穗轴+颖壳和籽粒中的氮素分配比例分别为6.09%~9.70%、9.01%~11.14%、7.19%~7.48%、71.96%~ 77.42%。肥料氮对籽粒氮素的贡献率随施氮量增加而显著增加,N120、N210、N300 处理分别为45.78%、 56.22%、61.25%。植株中肥料氮的转运量、花后积累量和土壤氮的花后积累量均随施氮量增加而显著增加,而土壤氮的转运量则随施氮量的增加而下降。基肥氮、追肥氮、肥料氮和土壤氮的转运效率分别为 77.31%~79.96%、77.89%~81.80%、77.61%~81.13%、51.55%~67.64%。植株花后氮积累量对籽粒氮素的贡献率约为1/5,肥料氮和土壤氮花后积累量对籽粒中肥料氮和土壤氮的贡献率分别为9.59%~ 14.56% 和 24.11%~34.48%。施氮量超过210 kg·hm-2 时产量增加不显著,N120、N210、N300 处理氮肥回收率分别为54.48%、48.15%、41.64%。

• 磷酸二铵添加增效剂对小麦-花生轮作系统作物产量和磷肥吸收利用的影响

  张运红，黄绍敏，和爱玲，杨占平，杜君，刘高远，郭斗斗，薛广元

  为明确增值磷肥（磷酸二铵添加增效剂）在小麦-花生轮作体系中的施用效果，采用2年盆栽试验，研究了磷酸二铵（DAP）添加不同增效剂（腐殖酸HA、氨基酸aa和海藻寡糖AOS）对作物产量和磷肥吸收利用的影响。结果表明，与DAP单施处理相比，DAP添加增效剂处理的小麦平均产量显著增加(8.22%～ 16.57%)，DAP+aa和DAP+AOS处理的小麦磷累积量显著增加(14.12%和10.59%)，但DAP+AOS处理的花生平均产量和磷累积量均显著下降(14.82%和10.59%)。DAP添加增效剂处理的小麦平均磷素农学效率显著增加（24.26%～48.88%），磷素累积利用率也有不同程度增加，但DAP+AOS处理的花生磷素平均农学效率和累积利用率均显著下降（42.45%和4.91%）。2年小麦-花生轮作后，不施磷土壤中的磷素累积亏缺和有效磷含量分别为0.99 g·pot-1和1.59 mg·kg-1；DAP处理分别为3.05 g·pot-1和3.06 mg·kg-1，DAP+aa和DAP+AOS处理土壤的有效磷含量较DAP处理下降14.34%和11.82%，但土壤磷盈余量无显著变化。施磷后平均每1 g·pot-1的磷盈余可使土壤有效磷含量提高0.328 7 mg·kg-1。本试验条件下，两种作物对DAP添加增效剂后的响应存在明显差异，和DAP单施处理相比，DAP添加增效剂处理均可提高小麦的产量和磷肥利用效率，但DAP+AOS处理的花生产量、磷累积量、磷素平均农学效率和累积利用效率均显著下降。

• 氮磷钾用量对小麦冠层不同层次光截获和干物质分配的影响

  魏庆薪，于振文，张永丽，石玉

  为明确不同氮、磷、钾用量对小麦冠层不同层次光截获和干物质分配的影响，以济麦22为供试材料，设置F0（不施肥）、F1（N 180 kg·hm-2，P2O5 75 kg·hm-2，K2O 60 kg·hm-2）、F2（N 225 kg·hm-2，P2O5 120 kg·hm-2，K2O 105 kg·hm-2）和F3（N 270 kg·hm-2，P2O5 165 kg·hm-2，K2O 105 kg·hm-2）4个施肥量处理，比较分析开花后不同氮、磷、钾用量对小麦叶面积指数、冠层不同层次光截获特性和成熟期干物质分配的影响。结果表明，F1处理下叶面积指数显著高于F0处理，而与F2和F3处理间无显著差异；开花后15 d，F1处理下小麦冠层不同层次及总PAR截获率和截获量均显著高于F0处理，而与F2和F3处理间无显著差异。F1处理下成熟期干物质在小麦冠层不同层次营养器官中的分配量、籽粒中的分配量及总干物质积累量显著高于F0处理，而与F2和F3处理间无显著差异。成熟期干物质在小麦冠层不同层次营养器官和籽粒中的分配量以及总干物质积累量与冠层上层（顶部至株高2/3）、中层（株高2/3至株高1/3）和总PAR截获率均呈显著正相关。F1处理（N 180 kg·hm-2，P2O5 75 kg·hm-2，K2O 60 kg·hm-2）为本试验条件下的最优处理。

• 蚓粪对盐胁迫下小麦幼苗生长及光合特性的影响

  张浩，付伟，吴子龙，赵雨欣，石少婕，高伟，戴川景，叶嘉

  为明确添加蚓粪对盐胁迫下小麦幼苗生长及光合特性的影响机理，通过向基质中分别添加10%、20%、40%（苗死亡）比例的蚓粪，同时设不添加蚓粪的单盐胁迫处理和空白对照处理（CK），分析了添加蚓粪后盐胁迫（150 mmol·L-1 NaCl）下小麦生长指标（叶长、叶宽、叶面积，地上和地下部干重、根冠比）、气体交换参数及光合色素含量的变化。结果表明，盐胁迫下小麦幼苗各生长指标与CK相比略有下降，但差异不显著。添加蚓粪后，小麦幼苗叶长、叶宽、叶面积、地上部分干重、总干重以及叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总含量及类胡萝卜素含量较未添加蚓粪处理均呈明显的上升趋势，而根冠比则呈下降的趋势。添加蚓粪对盐胁迫下小麦叶片气体交换也产生了显著的影响。盐胁迫下，小麦叶片净光合速率显著低于CK，但添加蚓粪后，净光合速率呈明显的上升趋势。这说明基质中添加适量蚓粪可以有效促进小麦幼苗生长和光合作用。

• 花后弱光对江汉平原稻茬小麦的产量及碳、氮分配效应的影响

  李刘龙，库旭灿，李赟，王小燕

  为了探究连阴雨天气弱光逆境导致小麦减产的机理，于2017-2018年度对长江中下游流域适宜推广的48个小麦品种开展了灌浆期全程遮光试验（遮去自然光强的45%），初步筛选出两个弱光敏感品种（扶麦1228和生选6号）和两个弱光钝感品种（襄麦55和扬麦158），2018-2019年以此4个品种和江汉平原主推品种郑麦9023为供试材料，研究了开花期至成熟期遮光对小麦干物质积累与分配、植株氮素转运及籽粒产量的影响。结果表明：（1）花后遮光后小麦籽粒产量显著降低，两年度5个品种平均减产49.1%～61.1%，千粒重平均下降34.4%～42.5%，遮光对穗数和穗粒数的影响两年度均未达0.05显著水平。（2）花后遮光抑制了小麦干物质的积累，显著减少各营养器官干物质积累量，使成熟期干物质积累总量较CK平均下降23.4%，降低籽粒灌浆速率。花后遮光增大了营养器官花前同化物的转运量及其对籽粒产量的贡献率，而减少了花后光合同化物量及其贡献率，降低收获指数。（3）花后遮光后营养器官中氮素向籽粒的再分配受抑，较多的氮素滞留在营养器官中，茎鞘氮素积累量平均增加了88.0%，穗轴与颖壳次之，叶片增加了32.8%。遮光导致各营养器官花前贮存氮素向籽粒的转运量和转运效率均显著下降，使籽粒氮素积累对花后吸收氮素的依赖加大。总之，花后遮光会导致小麦显著减产，其主要原因是粒重大幅度下降；遮光加大了籽粒干物质积累对花前碳水化合物再分配的依赖，以及籽粒氮素积累对花后氮素吸收的依赖。襄麦55和扬麦158遮光条件下籽粒产量下降幅度较小，是稻麦周年高产适宜推广品种。

• 播期播量对小麦中麦895产量和品质的影响

  汪娟梅，张睿，田永平，武明安，王涛，王小云，王楠

  为给小麦新品种中麦895的推广提供技术支撑，2013-2015在关中中部灌区，采用二次D饱和最优设计方法研究了播期与播量对中麦895产量及品质的效应。结果表明，播期和播量显著影响中麦895的产量，其高产适宜的播期为10月12日-19日，适宜的播量为170.2 kg·hm-2～206.5 kg·hm-2。不同处理之间成穗数、千粒重和产量差异极显著，穗粒数差异显著。播量为185.5 kg·hm-2时，达到最高产量的适宜播期为10月14日-22日；播期为10月14日时，达到最高产量适宜的播量为130.5 kg·hm-2～207.3 kg·hm-2。播期和播量可显著影响中麦895的蛋白质含量和容重，对加工品质和拉伸品质没有显著影响；适期偏晚播种有利于提高中麦895的成穗数和千粒重以获得高产。

• 汾渭平原农户冬小麦氮磷养分投入调查与分析

  韩燕，郑景瑞，卢慧宇，王云凤，罗彩霞，杜文婷，雷同，张润泽，徐佳星，胡昌录，张树兰

  为明确汾渭平原农户冬小麦施肥现状，并指导农户合理施肥，在汾渭平原冬小麦种植区选取22个区/县，连续2年进行农户冬小麦产量及氮、磷养分投入调查。结果表明，汾河平原和渭河平原农户冬小麦平均产量分别为6 949和6 442 kg·hm-2，其中中等产量水平（5 500 kg·hm-2）以上的农户超过80%。汾河平原农户冬小麦N和P2O5的平均投入量分别为272.6和139.1 kg·hm-2，施氮不足、适中和过量的农户分别占11.84%、23.68%和64.47%，施磷不足、适中和过量的农户分别占14.03%、7.89%和78.07%。渭河平原农户N和P2O5的平均投入量分别为196.3和147.2 kg·hm-2，施氮不足、适中和过量的农户分别占 28.63%、31.97%和39.40%，施磷不足、适中和过量的农户分别占5.95%、14.50%和79.56%。汾河平原农户冬小麦氮肥基肥和追肥比例分别为60.3%和39.7%，而渭河平原农户冬小麦氮肥基肥和追肥比例分别为 97.3%和2.7%。此外，汾河平原农户冬小麦N、P2O5的平均偏生产力分别为30.4和59.6 kg·kg-1，渭河平原农户冬小麦N、P2O5的平均偏生产力分别为38.4和56.1 kg·kg-1。总之，在汾渭平原农户冬小麦种植过程中，氮、磷肥过量施用依然严重，导致肥料利用率低，因此，未来需进一步加强对农民的宣传培训，使其科学合理施肥，促进农业绿色发展。

• 基于连续投影算法和光谱变换的冬小麦生物量高光谱遥感估算

  王玉娜，李粉玲，王伟东，陈晓凯，常庆瑞

  为探索基于全波段冠层高光谱以及变换光谱的冬小麦地上部生物量的遥感估算方法，以2016、2017年冬小麦田间试验为基础，通过对冠层光谱和地上部生物量的相关性分析，筛选拔节期、抽穗期的冬小麦冠层光谱、一阶导数光谱、对数变换光谱和连续统去除光谱对地上部生物量的敏感波段，并结合偏最小二乘法(PLS)分别建立拔节期和抽穗期基于SPA算法的冬小麦地上部生物量估测模型，再与基于任意两波段组合的最佳归一化光谱指数、比值光谱指数、差值光谱指数和已报道光谱指数的冬小麦地上部生物量估测模型进行比较。结果表明：(1)SPA算法较好地利用了全波段冠层光谱信息，并显著降低了光谱维度，不同变换光谱的地上部生物量敏感波段个数在4~14之间；(2)拔节期和抽穗期冠层光谱与地上部生物量的相关性高于开花期和灌浆期，各生育时期一阶导数光谱与地上部生物量之间的相关性优于连续统去除光谱、对数变换光谱和光谱指数；(3) 利用抽穗期一阶导数光谱敏感波段建立的预测模型和验证模型达到了较高的精度，其预测模型的决定系数和均方根误差分别为0.78和0.87 t·hm-2，验证模型的决定系数和均方根误差分别为 0.84和0.69 t·hm-2，预测相对偏差为2.74。这说明，抽穗期是估算地上部生物量的最佳生育时期，且基于冠层一阶导数变换光谱，结合连续投影算法和偏最小二乘回归方法所构建抽穗期地上部生物量估算模型具有最优的精度和预测能力，可用于地上部生物量的定量估算。

• 水分胁迫对不同抗旱性燕麦品种光合及产量形成的影响

  赵宝平，任鹏，徐忠山，武俊英，刘瑞芳，刘景辉

  为了解水分胁迫对不同抗旱性燕麦品种光合和产量的影响，以抗旱性不同的蒙燕1号和坝莜3号为材料，在拔节期和抽穗期采用防雨棚盆栽方式，测定分析了不同水分处理［重度胁迫（30%田间持水量（FWC））、中度胁迫（45%FWC），适度控水（60%FWC）和正常供水（CK，75%FWC）］下燕麦叶片叶绿素含量、气体交换速率、叶绿素荧光动力学参数、产量及其构成因素的差异。结果表明，两个燕麦品种叶片叶绿素a含量、叶绿素b含量及叶绿素总含量、净光合速率、蒸腾速率、最大荧光、最大光化学效率（Fv/Fm）、实际光化学效率、光化学猝灭系数均随着水分胁迫程度的加剧而下降，初始荧光与非光化学淬灭系数则呈上升趋势，且水分敏感品种坝莜3号的光合受抑制程度显著大于抗旱品种蒙燕1号。燕麦的光合特性和产量受水分胁迫影响的程度整体上表现为拔节期大于抽穗期。中度和重度水分胁迫下坝莜3号的每穗小穗数、千粒重均下降，而每穗秕粒数显著增加，减产13.9%～25.7%。蒙燕1号的产量在适度控水条件下未显著下降，且水分利用效率较高，而在中度和重度水分胁迫下每穗小穗数和穗粒数均显著降低，导致减产9.1%～23.5%，但其 Fv/Fm和叶绿素a/b值较高；在相同水分条件下蒙燕1号的产量显著高于坝莜3号。这说明在水分胁迫下抗旱性强的燕麦品种的光系统Ⅱ的损伤和光抑制较轻，光合同化能力较强，产量损失少。