麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2020年第2期

• TaNAC14转基因小麦外源目标基因拷贝数及遗传稳定性分析

  张立坚，池青，杜琳颖，郭利建，李玉莲，刘香利，马猛，赵惠贤

  外源基因拷贝数是影响转基因植物遗传稳定性及其自身表达水平的重要因素。为了探析 TaNAC14基因在小麦生长发育中的生物学功能，本研究通过农杆菌介导的遗传转化法获得了14个T0代 TaNAC14转基因小麦植株，采用BASTA溶液涂抹和目标序列PCR检测相结合的方法，从14个转基因小麦植株中鉴定出9个阳性植株。通过TaqMan实时定量PCR方法，以小麦内源单拷贝基因Pinb为内参基因，对9个T0代转基因小麦阳性植株中外源目标基因拷贝数进行检测，结果表明，T0代转基因小麦再生植株中有5株为单拷贝，4株为双拷贝，其中单拷贝插入整合的比率接近55.6%。选取单拷贝转基因植株收获的种子进行种植，根据BASTA溶液涂抹鉴定对T0:1代小麦株系遗传情况进行分析，结果表明目标基因 TaNAC14是可遗传的。此外，还对T1代转基因小麦目标基因表达水平进行测定，结果表明，与野生型JW1相比，各转基因小麦植株目的基因 TaNAC14表达量均极显著增加 。该研究结果为后续 TaNAC14基因的功能研究奠定了基础。

• 大麦HD-Zip基因家族密码子偏好性分析

  李媛，多杰措，熊辉岩，段瑞君

  同源异型域-亮氨酸拉链（homeodomain-leucine zipper，HD-Zip）蛋白在植物生长发育和适应性抗逆过程中发挥着至关重要的调控作用，而密码子偏好性分析是大麦HD-Zip转录因子家族分子进化及功能研究的重要补充。为探究大麦HD-Zip转录因子家族密码子偏好性特征，利用CUSP、CHIPS及CodonW等软件（程序）对32个大麦HD-Zip基因进行了分析。结果显示，大麦HD-Zip家族基因偏好以C或G结尾的密码子，使用频率最高的密码子是CUG，最优密码子为AUC和AGG。该家族基因GC3值分布较分散 （0.48～0.98） ，有62.5%的基因ENC值小于35；GC12与GC3的相关性较强，大多数ENC值频数处于 0.03～0.11 的范围内，实际ENC值与预期ENC值相近，证明大麦HD-Zip家族基因密码子偏好性较弱，且在进化过程中主要受突变压力的影响。聚类分析表明，基于相对同义密码子使用度的HD-Zip基因聚类与物种进化关系没有必然相关性。对大麦HD-Zip家族代表基因 HD-Zip IV 5进行最适受体分析发现，大肠杆菌更适合作为其异源表达受体，遗传转化模式植物中水稻更适合作为该基因的表达受体。本研究为大麦HD-Zip转录因子家族进一步功能研究奠定基础。

• 小麦西昌69的EMS诱变系蛋白品质变异分析及种质筛选

  于利伟，陈爱艳，郭雷，羊阳，李慧敏，谢彦周，刘树伟，漆小泉，王中华，高欣

  为探讨甲基磺酸乙酯（ethyl methane sulfonate,EMS）诱变在小麦品质育种中的价值，了解EMS诱变小麦籽粒品质变异状况，筛选优良的变异材料，对1 667份西昌69的EMS诱变系M6代籽粒的蛋白质含量、淀粉含量、面筋含量、容重、面团形成时间和稳定时间等多个籽粒性状进行了测定，初步分析了诱变系的品质变化，并通过SDS-PAGE电泳法及高效液相色谱技术分析了其籽粒高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）的组分和不溶性蛋白聚合体的含量。共筛选到101份HMW-GS变异诱变系，分别为亚基缺失、亚基增生、亚基置换和亚基缺失且置换4种变异类型。其中，有28份诱变系的蛋白质含量、面筋含量、形成时间、稳定时间等多个籽粒品质性状及不溶性蛋白聚合体含量优于亲本，且千粒重相对稳定，可以作为优质种质资源用于小麦品质育种。

• 4份圆锥小麦-乌拉尔图小麦双二倍体的分子细胞遗传学鉴定

  李洪雨，刘小娟，梁东玉，刘登才，郝明，袁中伟，甯顺腙，张连全

  为了给小麦育种提供新的种质资源，对4份圆锥小麦-乌拉尔图小麦双二倍体(AABBAuAu)的农艺性状、染色体组成及高分子量谷蛋白亚基组成进行了鉴定。农艺性状调查结果表明，4份双二倍体的株高介于108.45~129.43 cm，分蘖数介于7.3~17.5个，穗长介于10.23~12.17 cm，小穗数介于16.26~ 22.06 ，自交结实率介于37.77%~70.46%；4份双二倍体对目前的流行条锈菌混合生理小种（条中31、条中32、条中33、条中34和水源11-4）均表现为高抗。利用寡核苷酸序列探针Oligo-pSc119.2-1、Oligo-pTa535-1、Oligo-pTa71-2、 pTa-713和简单重复序列探针(AAC)5进行FISH分析，可区分出圆锥小麦-乌拉尔图小麦双二倍体的42条染色体。花粉母细胞染色体配对观察表明，在这些双二倍体的减数分裂中期I，染色体大多配对成二价体，仅有少量的单价体、三价体和四价体。SDS-PAGE分析表明，来自于乌拉尔图小麦TA# 831的1Ay亚基在双二倍体Syn-TAU-2中得到了表达，但其迁移率发生了变化；来自于PI428270 和PI428274的1Ax和1Ay亚基分别在双二倍体Syn-TAU-3和Syn-TAU-4中得到了表达。这些双二倍体可作为新的资源材料用于普通小麦的遗传改良。

• 不同谱系节节麦的杂种优势分析

  苏晴,赵梦雨,刘颉尧,宋思宇,吴潇,蒋政,董浩然,李玉阁,李锁平

  节节麦含有丰富的优良基因，可用于小麦的品质改良和产量提高。为了揭示L1和L2谱系节节麦的遗传差异和杂种优势，对L1、L2谱系节节麦开展人工杂交，采用SSR分子标记鉴定杂种F1的真实性，对其花粉活力和F1减数分裂时染色体配对情况进行观察，并对其主要农艺性状进行了调查和统计分析。结果表明，长期的地理隔离使L1和L2谱系节节麦产生一定的遗传分化，但尚未形成生殖隔离。F1的花粉活力和同源染色体配对正常，绝大部分F1的中期同源染色体联会形成环状染色体，少数出现棒状染色体。对8个杂交组合的16个主要农艺性状的统计分析表明，L1、L2谱系节节麦的百粒重和分蘖数存在杂种优势，尤其是杂交组合AY26×AY46和XJ47×AY46，其百粒重（IH>143%，OPH>21%）和分蘖数（IH>187%，OPH>57%）存在显著的杂种优势。有望通过对这2个杂交组合的进一步深入研究，揭示节节麦杂种优势的分子机理，为其在小麦产量育种中的有效利用奠定基础。

• 湖北稻茬小麦主茎、分蘖1、分蘖2和分蘖3的成穗率、产量贡献率及主要农艺性状分析

  佟汉文，彭敏，朱展望，刘易科，陈泠，邹娟，张宇庆，余辉，高春保

  合理的茎蘖组合是提升小麦绿色高效生产的重要因素。为了解湖北稻茬小麦主要茎蘖对产量及主要农艺性状的影响，以大穗型小麦品种川麦104和多穗型小麦品种扬麦15为材料，于2016-2018年在湖北十堰和武汉两地稻茬麦大田条件下，设置低（1.35×106~1.65×106株·hm-2）、中（2.85×106~3.15×106株·hm-2）、高（4.35×106~4.65×106株·hm-2）三种种植密度，分析了主茎（S）、分蘖1（T1）、分蘖2（T2）和分蘖3（T3）（按出现先后顺序）的成穗率、产量贡献率及相关农艺性状的表现。结果表明：（1）湖北稻茬小麦成穗茎蘖农艺性状表现值偏低，除穗长和茎高受品种的影响最大外，其他被测性状受影响程度表现为蘖位>种植密度>品种；（2）在主茎均能成穗的情况下，分蘖成穗率随蘖位和种植密度的升高而降低，大穗型品种川麦104的降幅大于多穗型品种扬麦15；（3）主茎产量贡献率随种植密度的升高而升高（35.12%~ 54.50% ），分蘖1产量贡献率稳定在23.25%~25.50%，分蘖2和分蘖3的产量贡献率随种植密度升高而降低，分别为14.59%~ 23.22% 和5.42%~16.77% ；（4）主茎的穗粒数（35.94~44.13 粒）和穗粒重（1.44~1.93 g）显著高于其分蘖，茎高、茎蘖收获指数和穗茎节长只在川麦104中、高种植密度下的分蘖3与其他茎蘖差异显著；穗长、可孕小穗数和不孕小穗数有随蘖位和种植密度升高而变劣的趋势。聚类分析得出：湖北稻茬小麦绿色高效生产模式，以主茎成穗为主体，低种植密度下增加分蘖1和分蘖2，争取分蘖3成穗为辅；中种植密度下争取分蘖1+分蘖2成穗为辅；而高种植密度下争取分蘖1成穗为辅。

• 微喷灌模式冬小麦产量形成及水分利用特性研究

  吕丽华，董志强，李谦，张丽华，姚艳荣，张经廷，贾秀领

  为了解微喷灌技术的节水潜力及其对冬小麦生理特性和产量形成的影响，采用裂区试验设计，以灌溉方式（微喷灌和畦灌）为主区，灌溉量和灌水时期为副区，微喷灌和畦灌分别设置了6个和12个灌水量水平，分析了微喷灌冬小麦部分生理指标的变化以及产量和水分利用特点。结果表明，两种灌溉模式下小麦供水量（降水+灌溉水）与产量均呈2次曲线关系，达到最高产量的微喷灌、畦灌供水量分别为228.7和 325.8 mm ，相应耗水量分别为386.3和449.7 mm，微喷灌的最高产量和WUE较畦灌分别提高5.8%和 16.3% 。供水量190.0 mm下微喷灌小麦达到最高产量，相应耗水量为348.8 mm ，WUE较畦灌提高 26.7% 。在较低灌水量范围内，相同灌水量下微喷灌小麦叶片渗透势、叶绿素含量和光合速率均高于畦灌小麦，尤其是在生育后期；在最高产量时微喷灌小麦叶片各项生理指标明显高于畦灌或与之相当。与传统畦灌比较，在限水灌溉条件下，微喷灌能显著提高小麦生育后期叶片生理活性，增产效果突出，节水潜力较大。

• 氮素精准管理对小麦产量和氮素利用的影响

  李升东，毕香君，韩伟，王宗帅，冯波，王法宏，司纪升，石军萍

  为实现氮素高效利用与小麦籽粒产量协同提高的目标，于2017-2018和2018-2019年在山东省泰安市和德州市两地进行了基于小麦氮肥需求特征的氮肥精准管理试验，设传统农户施肥（FN）和氮肥精准管理（PN）2个处理。结果表明，与传统农户施肥相比，氮肥精准管理可以在氮肥用量减少30.2%～44.8%的情况下，使小麦籽粒产量增加7.9%～11.6%，使氮素吸收效率提高43.4%～63.3%，使氮素表观利用率增加30.7%～68.7%，使氮素农学效率提高50.6%～81.3%，使氮肥偏生产力增加84.0%～103.2%。这说明，基于小麦需肥特征的氮肥精准管理能在显著降低氮肥投入量的同时取得较高产量，这为减氮增效协同目标的实现奠定了理论基础。

• 拔节期渍水后施用尿素对小麦产量和光合物质生产的影响

  梁鹏，郭德胜，刘德峻，王树深，殷明啸，朱敏，李春燕，朱新开，丁锦峰，郭文善

  为给小麦渍害发生后降损措施的制定提供参考，以扬麦23为供试材料，在拔节期进行连续10 d渍水，研究渍水结束当天叶面喷施尿素（WAP1）、渍水结束当天和7 d后叶面喷施尿素（WAP2）、土壤落干后撒施低量和高量尿素（WAS1和WAS2）对小麦植株光合特性、干物质积累和产量及其构成因素的影响。结果表明，渍水后小麦籽粒产量和氮肥偏生产力均下降11%。渍水后施用尿素可恢复籽粒产量6%~24%，增加氮肥偏生产力3%~17%。产量恢复效果不因尿素施用方式而变化，WAP2和WAS2处理优于WAP1和WAS1处理。渍水后施用尿素增加了小穗结实率、每小穗粒数和穗粒数，提高了叶绿素含量，保持了植株花后高光合面积和净光合速率，促进了光合物质的生产。相比WAP1和WAS1处理，WAP2和WAS2处理可较好地延缓旗叶、倒二叶和倒三叶绿色面积比例衰减并恢复其SPAD值，其中叶面喷施尿素可维持更久的光合面积，而撒施尿素可保持较高的叶绿素含量。综合来看，小麦拔节期前后渍水时可及时施用尿素，且具有显著的补救效果。

• 秸秆还田条件下减施氮肥对旱地冬小麦水氮利用、光合及产量的影响

  王金金，刘小利，刘佩，石红霞，黎景来，宁燕珊，张鹏，贾志宽，任小龙

  为探究半干旱区秸秆还田后麦田的最适氮肥施用量，以冬小麦品种西农979为研究对象，在前茬玉米秸秆全量还田（9 000 kg·hm-2）条件下，设 5个施氮水平(N0：0 kg·hm-2；N75：75 kg·hm-2；N150：150 kg·hm-2；N225：225 kg·hm-2；N300：300 kg·hm-2)，以不施氮（N0）为空白对照，在传统施氮量（300 kg·hm-2）基础上，分析了秸秆还田条件下减氮对冬小麦旗叶光合特性、水氮利用、产量及其经济效益的影响。结果表明，小麦的耗水量随着施氮量的增加而增大；水分利用效率呈先增后减趋势，其中N150和N225处理的水分利用效率较高，较传统施氮量（N300）分别增加0.60%和2.71%。开花期旗叶光合能力随施氮量的增加呈先增后减趋势，其中N225处理表现最佳，其胞间CO2浓度比N300处理降低13.36%，净光合速率、蒸腾速率和气孔导度分别提高16.36%、11.81%和18.39%；N0～N150处理的光合性能均显著低于N300处理。与N300处理相比，N225处理产量显著增加，N150处理产量变化不显著，其余处理均显著减产。N225处理的氮肥贡献率最高，较N300处理增加4.95%，N150处理与N300处理差异不显著。N75、N150和N225处理的氮肥偏生产力较N300处理分别提高269.08%、98.25%和35.16%，氮肥农学效率分别提高 166.52% 、95.74%和42.00%。与N300处理相比，N0和N75处理的经济效益分别减少2 841.44和828.54 元·hm-2，N150和N225处理分别增加169.20和332.40元·hm-2。综合来看，在旱作秸秆还田条件下，在传统施肥的基础上，适量减少氮肥投入可有效促进冬小麦水氮利用，增强开花期旗叶光合能力，提高籽粒产量和经济效益。在本试验条件下，秸秆全量还田配施氮肥150～225 kg·hm-2的效果较好。

• 灌浆期遮阴对小麦胚乳淀粉粒度分布及糊化特性的影响

  袁建新，李文阳，李瑞，谭植，魏鹏，袁雅妮，闫素辉

  为了解灌浆期遮阴对小麦胚乳淀粉粒度分布及淀粉糊化特性的影响,研究了灌浆期对扬麦13、宁麦13和烟农19进行30%遮阴后籽粒的淀粉粒度分布与糊化特性的变化。结果表明，小麦灌浆期遮阴显著降低了10 μm的A型淀粉粒的体积和表面积占比，其中A型淀粉粒中主要增加了10~20 μm淀粉粒的体积和表面积占比；遮阴处理对淀粉粒数目分布无显著影响。遮阴处理后，峰值粘度、低谷粘度、稀懈值、最终粘度、回升值等糊化参数指标均显著降低。小麦籽粒硬度、容重、出粉率等指标也因遮阴处理而显著降低。综上所述，遮阴处理改变了小麦籽粒淀粉粒粒度分布，降低了淀粉糊化参数和加工品质。

• 播期对青贮大麦产量和青贮品质的影响

  赵准，齐军仓，李剑，宋瑞娇

  为探究新疆北部地区播期对青贮大麦产量、青贮原料品质和青贮品质的影响，以3个大麦品种（系）（垦啤麦13、P13-3和甘啤4号）为材料，分别于3月18日、4月2日、4月17日播种，对其青贮农艺性状、干草产量、青贮原料营养成分和青贮品质进行分析。结果表明，随着播期的推迟，青贮大麦生育期大幅度缩短，4月17日播种时生育期较3月18日缩短22～23 d。晚播会显著降低大麦干草产量，晚播（4月17日）时3个品种（系）干草产量比早播（3月18日）降低15.2%～24.2%，其中垦啤麦13降幅最大。推迟播种使垦啤麦13和甘啤4号茎、穗的干物质分配比例下降，叶的干物质分配比例上升。晚播使P13-3和甘啤4号洗涤纤维含量（中性和酸性）和粗脂肪含量分别显著上升和下降，显著降低P13-3的粗蛋白含量，提高甘啤4号可溶性碳水化合物含量。播期对青贮品质影响因品种（系）而异，晚播降低了甘啤4号青贮的pH值、氨态氮含量， 提高乳酸含量，对其他品种（系）无显著性影响。总体来看，新疆青贮大麦在外界条件允许的条件下，应适当早播。

• 黄淮麦区小麦倒春寒危害机理及防控措施研究进展

  陈翔，林涛，林非非，张妍，苏慧，胡燕美，宋有洪，魏凤珍，李金才

  倒春寒是限制黄淮麦区冬小麦高产稳产的主要因素之一。本文基于当前研究现状，从细胞膜系统、光合作用、呼吸作用、活性氧代谢、渗透调节物质以及内源激素代谢等方面阐述了倒春寒对小麦的危害机理，提出可以采取选育耐寒品种、水肥管理和应用外源化学调控物质等农艺措施防控倒春寒。建议在今后的小麦倒春寒研究中，应充分运用分子生物学等相关技术辅助传统育种，加快耐倒春寒小麦品种的选育；通过植物建模技术、高通量表型平台等作物表型组学相关技术深入研究倒春寒的致灾机理和响应机制，探讨小麦对倒春寒响应的敏感时段、耐性范围以及灾害的防控指标，研发减灾保产的关键栽培技术体系；最后，应综合考虑多重逆境叠加的影响。本文为找到更有效的倒春寒综合防控方法提供了新的思路。

• 中国小麦短体线虫种类的分子鉴定及地理分布

  秦鑫，王亚东，李红梅，李冉，王暄

  为明确中国小麦短体线虫的种类及地理分布，对采自中国12个省（市、自治区）的42个小麦短体线虫样品进行了基于mtCOI基因的序列比对和种群系统进化分析。结果表明，所有供试短体线虫mtCOI片段长度为412～432 bp；序列比对及系统进化树分析揭示，小麦短体线虫种类主要有咖啡短体线虫（Pratylenchus coffeae）、落选短体线虫（P.neglectus）和斯克里布纳短体线虫（P.scribneri）3种。落选短体线虫是中国麦区的优势种群，在华东、华中和西北地区都有广泛分布；咖啡短体线虫主要分布在华东地区；斯克里布纳短体线虫分布比较广泛，在安徽、河南、山东、江苏、河北、湖北、陕西、新疆等省（市、自治区）都有零星发生；此外，样品中存在单一种群侵染和复合种群侵染，二者分别占总样品数的76.18%和23.82%；落选短体线虫和斯克里布纳短体线虫的复合侵染相对较为普遍，在山东、河南、江苏和陕西等省发生。