麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2020年第3期

• 抗赤霉病小麦优异新种质的分子标记辅助选择

  李静静，史娜溶，杨孟于，王金鹏，孙道杰，冯毅，张玲丽

  赤霉病（Fusarium head blight，FHB）是危害全球小麦生产安全的重要病害。创制抗赤霉病优异新种质是培育抗病新品种的首要任务。本研究以979-5（中感赤霉病）和苏麦3号（高抗赤霉病）杂交后代为材料，采用系谱育种法，综合利用农艺性状选择、SSR标记选择和赤霉病菌单花接种鉴定等技术，进行抗赤霉病新种质选育。结果表明：（1）用13个分别与苏麦3号3BS上主效抗赤霉病基因 Fhb1、6B上微效基因 Fhb2和5AS上微效基因 Fhb5紧密连锁的SSR标记对双亲进行分析，发现其中的6个标记在979-5和苏麦3号间扩增呈单态，另7个标记在双亲间扩增呈多态，表明979-5与苏麦3号在这3个基因位点具有较高的遗传相似性；（2）创制出中抗新品系13个，高抗赤霉病新品系7个，这20个新品系均携带有苏麦3号的 Fhb1基因位点，其中7个高抗新品系还兼具 Fhb2或 Fhb5标记位点的优异等位变异；（3）20个新品系不仅越冬抗寒性好，且株高较矮，生育期与亲本979-5相近，产量性状好，蛋白质含量、出粉率、湿面筋含量、面团稳定时间等籽粒品质性状较优，其中，k15、k32和k40三个新品系的四项品质指标均达到国家中强筋品种标准。育成的新品系可用作黄淮冬麦区抗赤霉病品种改良的优异育种材料。

• 黄淮南部麦区小麦赤霉病抗性鉴定及基因型分析

  张煜，李正玲，王震，张彬，王会伟，李金秀，李金榜，胡琳，常东伟

  为丰富抗赤霉病育种亲本材料，连续2年采用土表接种法对762个黄淮南部麦区小麦品种（系）的赤霉病抗性进行鉴定，发现15个小麦品种（系）表现为中抗赤霉病，133个小麦品种（系）表现为中感赤霉病。采用单小花滴注接种法对15个经土表接种鉴定为中抗小麦品种（系）以及2个多抗性基因聚合的种质材料和4个小麦-长穗偃麦草易位系的赤霉病抗性进行鉴定，发现10个小麦品种（系）表现为中抗赤霉病，10个小麦品种（系）表现为中感赤霉病。采用与抗赤霉病基因 Fhb1、 Fhb2、 Fhb4、 Fhb5和 Fhb7相关的分子标记对15个经土表接种法鉴定为中抗赤霉病的小麦品种（系）、部分（120个）中感赤霉病小麦品种（系）、2个多抗性基因聚合种质材料和4个小麦-长穗偃麦草易位系进行检测，发现135个经土表接种鉴定为中抗或中感赤霉病的小麦品种（系）中，有11个小麦品种（系）含有 Fhb1基因，但未检测到含有 Fhb2、 Fhb4、 Fhb5和 Fhb7基因的品种（系）；2个多抗性基因聚合的种质材料分别含有 Fhb1、 Fhb2、 Fhb4基因和 Fhb1、 Fhb2、 Fhb5基因；4个小麦-长穗偃麦草易位系均含有 Fhb7基因，且其中2个易位系还含有 Fhb1基因。

• 黄淮麦区小麦新品种（系）抗条锈水平与抗病基因分析

  蔚睿，金彦刚，吴舒舒，吴建辉，王琪琳,曾庆东，刘胜杰，夏中华，王晓静，康振生，韩德俊

  了解黄淮麦区近几年小麦育成品种（系）对条锈菌主要流行小种的抗性表现及其抗条锈病基因的分布状况，利用当前流行的条锈菌小种条中32、条中33和条中34，对近年参加审定的150份小麦品种（系）进行苗期分小种鉴定，同时分别在杨凌设置人工接种病圃，在天水和江油设置自然诱发病圃，进行成株期抗条锈性鉴定，并结合 Yr5、 Yr7、 Yr9、 Yr10、 Yr17、 Yr18、 Yr26和YrSP等8个已知抗条锈病基因的分子标记进行分子检测。结果表明，在150份材料中，47份表现为成株期抗性（占31.3%），31份表现为慢锈性(占20.7%)，未发现具有全生育期抗锈病材料，其余材料均表现感病；11份材料检测含有 Yr7（占7.3%），104份检测含有 Yr9（占69.3%）；13份检测含有 Yr17（占8.7%）；10份同时检测到含有 Yr9 和 Yr17（占6.7%）；3份同时检测到含有 Yr9和 Yr18（占2%）；2份同时检测到含有 Yr9、 Yr17和 Yr18（占1.3%），含有 Yr7和 Yr17， Yr7和 Yr9， Yr9和YrSP的材料各1份（占0.7%），未检测到含有 Yr5、 Yr10和 Yr26的材料，可能个别品种携带抗条锈病新基因。以上结果说明，黄淮麦区小麦品种（系）综合抗性较10年前已获得大幅度提高，其抗性主要来自于基因组合，如 Yr17、 Yr18与其他基因组合会增强小麦抗性。部分具有良好抗性的材料的抗性基因有待进一步遗传解析。

• 外源MeJA对低温胁迫下冬小麦冷响应基因表达的影响

  樊晓培，邢津溥，魏铁锁，李欣洋，苍晶，徐庆华，张达

  为了探讨外源MeJA（茉莉酸甲酯）处理对低温胁迫下东农冬麦1号（Dn1）叶片和分蘖节中 TaICE41（CBF表达诱导因子）及4个冷响应基因（ Wcor14、 Wcor15、 Wcor18、 Wcor413）表达量的影响，了解Dn1强抗寒性是否与JA(茉莉酸)对CBF途径冷响应基因的调节有关，以Dn1为试验材料，叶面喷施1 mmol·L-1MeJA，采用荧光定量PCR法检测低温（5 ℃、0 ℃、-10 ℃和-25 ℃）胁迫下Dn1叶片及分蘖节中 TaICE41及下游4个冷响应基因的表达量。结果表明，外源MeJA处理提高了低温胁迫下Dn1叶片及分蘖节中上述基因的表达量；-10 ℃下，Dn1分蘖节中 TaICE41、 Wcor14、 Wcor15、 Wcor18、 Wcor413表达量均达到最高值，处理组依次约为对照组的3.3倍、38.0倍、12.7倍、9.4倍、3.5倍，表明JA对CBF途径冷响应基因的调节与低温胁迫下Dn1的强抗寒性有关；-10 ℃是Dn1抗寒的重要温度节点，分蘖节是影响其越冬性的主要部位。生物信息学分析及预测表明， TaICE41位于3A染色体上，定位于细胞核内，表达产物为无规则卷曲型蛋白，属于HLH蛋白家族成员，与节节麦的ICE1蛋白亲缘关系最近。本研究可为解析激素JA调控植物抗寒性的分子机制提供理论依据。

• 普通小麦-滨麦及其衍生系的染色体组成分析

  杨晓菲，王长有，陈春环，田增荣，吉万全

  滨麦［Leymus mollis(Trin.)Pilger，NsNsXmXm，2n=28］属禾本科(Poaceae)小麦族(Triticeae)大麦亚族(Hordinae)赖草属(Leymus Hochst.) 的一个多年生四倍体植物，蕴含着丰富的小麦改良优异基因，是小麦育种的重要三级基因资源。为给普通小麦-滨麦种质类型的创制、筛选和鉴定提供参考依据，本研究通过细胞学观察、顺序荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)-基因组原位杂交（genomic in situ hybridization,GISH）及分子标记等技术分别对普通小麦7182、滨麦及其高世代衍生系的染色体组成进行了研究。采用寡核苷酸探针pSc119.2和pTa-535相结合的技术绘制出普通小麦7182所有染色体的FISH标准核型图。初步推断出滨麦的染色体核型公式 2n=4x=28=22m(6sat)+6sm。同时通过FISH-GISH技术鉴定出两种类型的普通小麦-滨麦高世代衍生系M47和M39，染色体组成分别表示为2n=56=42T.a+14L.m、2n=56=44T.a+12L.m。

• 春小麦抗旱耐热性QTL分析

  白海波，吕学莲，惠建，马斯霜，李树华，董建力

  为发掘控制小麦抗旱耐热基因位点，以小麦重组自交系（RILs）群体为材料，于2015-2017年小麦灌浆期进行干旱胁迫、热胁迫、旱热胁迫处理，并对抗旱耐热相关性状QTL进行分析。结果表明，在干旱胁迫、热胁迫、旱热胁迫下分别检测到22、36和30个QTL，其中控制旗叶叶绿素含量、旗叶含水量、穗粒重、千粒重的QTL数分别为26、21、22和19个。抗旱相关性状QTL位于2A、3B、4B、7B、3D、4D和7D染色体上，表型贡献率为9.38%～30.81%；耐热相关性状QTL位于2A、2B、3A、3B、4B、4D、5D、6D、7A和7B染色体上，表型贡献率为9.03%～34.97%。抗旱性共定位区间2个，分别位于2A（gwm294-wmc644）和7B（barc140-gwm297）染色体上；耐热性共定位区间2个，分别位于5D（cfd67-cfd40）和6D（ barc196-barc54）染色体上；抗旱耐热性共定位区间3个，分别位于2A（gwm294-wmc644）、2B（wmc441-wmc317）和7B（wmc83-wmc276）染色体上，其中共定位区间 gwm294-wmc644（ Qcc-2A.2、 Qgw-2A.1）的贡献率超过10%，遗传距离较小（6.49 cM)。

• 云南铁壳麦的穗发芽抗性鉴定与分析

  周国雁，陈丹，隆文杰，武晓阳，蔡青，伍少云

  为了解云南铁壳麦（Triticum aestivum ssp.yunnanense）的穗发芽抗性及其机制、筛选抗性材料，以白粒推广良种云麦53号为对照，采用整穗发芽、整粒发芽及分子功能标记的方法，鉴定了55份云南铁壳麦的穗发芽抗性及种子的休眠特性，分析了发芽指数（germination index，GI）在穗发芽抗性级别不同的材料间、分子功能标记基因等位变异间的差异及籽粒发芽率（germination percent，GP ）在不同休眠级别的材料间的差异。结果表明，以整穗发芽率（spikes germination rate，SGR）为鉴定指标，在对照云麦53号的SGR达76.2%的前提下，云南铁壳麦除1份材料SGR为2%外，其他材料的SGR都为0，与对照相比，对穗发芽的抗性都很强。以GI为鉴定指标，供试云南铁壳麦对穗发芽的抗性则较弱，抗性材料较少，GI为15.5%~72.8%（对照的GI为65.7%），GI在抗性级别不同的材料间明显不同。以籽粒发芽率为依据，云南铁壳麦的种子休眠性可分为休眠、中度休眠、浅休眠和无休眠4级，GP在不同休眠级别的材料间也显著不同。用STS功能标记 Vp1B3扩增出A带（652 bp）、C带（无带）的材料，其GI均与扩增出B带（569 bp）材料的GI有明显差异；用标记 Vp1A3扩增出B带（170 bp）材料的GI与C带（无带）材料的GI也有明显差异，其他3个功能标记 （Tasdr-B1、 Tamyb10D1、 Tamyb10D）扩增到不同带型材料的GI则无明显的不同，用分子标记获得的结果不能解释云南铁壳麦的穗发芽抗性或种子休眠特性的变化。

• 弱筋小麦品质指标的相关性分析及筛选

  杭雅文,武威,张莀茜,范婷，李春燕,周桂生,丁锦峰，朱敏，郭文善,朱新开

  为完善弱筋小麦的品质评价体系、筛选出有代表性的品质指标、明确弱筋小麦的优质栽培技术，本研究以弱筋小麦宁麦13为试验材料，设置不同栽培密度和氮肥运筹组合，通过主成分分析、相关性分析和聚类分析等方法对17个品质指标进行了分析。结果表明，稳定时间、弱化度和粉质质量指数的变异系数较大，遗传性状不稳定。溶剂保持力（solvent retention capacity profile，SRC）与品质指标间相关性显著，其中，水SRC值与饼干直径呈显著负相关，碳酸钠SRC值与蛋白质含量呈显著正相关，蔗糖SRC值与出粉率和硬度呈极显著正相关。通过主成分分析，提取了6个特征值大于1的主成分，代表了85.47%的品质信息，水SRC值、蔗糖SRC值、出粉率、稳定时间、硬度、弱化度、粉质质量指数、饼干厚度和饼干延展系数可以作为弱筋小麦品质评价的重要指标。对主成分分析筛选的重要指标进行聚类分析，在距离15处将被测指标分为3类，品质性状较优的处理主要在第一类；筛选出指标符合国标弱筋小麦品质的处理，适期播种条件下，密度225万·hm-2或300万·hm-2、施氮量240 kg·hm-2、氮肥运筹7∶1∶2∶0为本试验条件下宁麦13适宜栽培组合。

• 麦蚜及植物病毒胁迫下小麦体内保护酶和解毒酶活性的变化

  张弛，孟琳钦，苏丹，仝则乾，胡祖庆

  为探究蚜虫及植物病毒胁迫下小麦体内酶活性的变化规律，以麦二叉蚜Schizaphis graminum、禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi和麦长管蚜Sitobion avenae为试虫，以大麦黄矮病毒（BYDV）的GAV株系为测试病毒，研究蚜虫、植物病毒及两者共同胁迫下小麦体内超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化氢酶 (CAT)和过氧化物酶（POD）等保护酶及酸性磷酸酶（ACP）和碱性磷酸酶（AKP）等解毒酶的活性变化。结果表明，与健康小麦相比，麦二叉蚜胁迫下小麦体内的ACP活性提高100.46%，禾谷缢管蚜胁迫下小麦体内的POD活性降低34.59%，麦长管蚜胁迫下小麦体内的POD、CAT、SOD、ACP和AKP活性分别提高83.88%、126.45%、91.21%、197.26%和468.82%，差异均显著（P<0.05）；BYDV-GAV胁迫下小麦体内的SOD活性提高37.41%；与感染植物病毒但未受蚜虫胁迫的小麦相比，麦二叉蚜胁迫下小麦体内的POD、CAT和ACP活性分别提高73.66%、110.72%和50.49%，禾谷缢管蚜胁迫下小麦体内的CAT和ACP活性分别上升115.13%和37.00%，麦长管蚜胁迫下小麦体内的POD、CAT和AKP活性分别提高97.58%、70.19%和 3 665.03%，差异均显著（P<0.05）。这些结果说明，麦蚜和植物病毒均能改变小麦体内的生理生化进程，但效应有差异。

• 施氮量和灌水模式对小麦产量、品质和氮肥利用的影响

  吴强，张永平，董玉新，高飞雁，谢岷

  为探明河套灌区小麦实现高产、高效、优质相统一的施氮量范围，以中强筋小麦品种永良4号为供试材料，通过田间试验系统分析了不同施氮量和灌水模式对小麦产量、品质和氮肥利用效率的影响。结果表明，节水灌溉较常规灌溉，小麦籽粒产量并未显著降低，籽粒品质显著提升；植株吸氮量明显降低，氮素生理效率和氮素生产效率显著提高。小麦产量随着施氮量的增加呈先升高后降低的趋势，籽粒品质随施氮量增加呈增加趋势；多数氮素利用相关指标与施氮量均呈极显著负相关，过量施氮导致氮肥利用效率降低。河套灌区小麦高产、高效、优质相统一的适宜施氮量为：节水灌溉模式185.5 kg·hm-2~209.5 kg·hm-2，常规灌溉模式212.5 kg·hm-2~240.9 kg·hm-2。

• 施氮量对强筋小麦氮素积累和氮肥农学利用效率的影响

  李亚静，郭振清，杨敏，张敏，刘添，李翠平，秦保平，蔡瑞国

  为探究冀东平原强筋小麦高产优质高效的最佳施氮量，在大田选用石优20号和中麦998两个强筋小麦品种，设置施氮量0 (N0) 、180 (N1) 和240 (N2) kg·hm-2，研究了施氮量对强筋小麦氮素积累、转运和氮肥农学利用效率的效应。结果表明，小麦花前氮素积累量占成熟期植株地上部总氮素积累量的59%~66%，花后占34%~41%。随施氮量增加，小麦植株花前氮素积累量和转运量均提高，叶是花前氮素积累和转运的主要器官。小麦籽粒灌浆过程中，营养器官的氮素积累量逐渐下降，籽粒氮素积累量逐渐提高，营养器官氮素转运高峰与籽粒氮素积累高峰一致，石优20号为花后14~21 d，中麦998为花后7~21 d。施氮量从180 kg·hm-2增加到240 kg·hm-2，石优20号和中麦998的产量分别提高了6.10%和7.58%，籽粒蛋白质含量分别提高了3.68%和3.73%，而氮肥农学利用效率分别降低了25.68%和23.93%。综上所述，促进花前氮素的积累和转运可提高强筋小麦蛋白质含量；适当减少施氮量可实现强筋小麦的提质增效。本试验条件下，冀东平原强筋小麦生产的适宜施氮量为180 kg·hm-2。

• 阶段高温对不同小麦品种产量的影响及其耐热性差异研究

  曹彩云，党红凯，郑春莲，李科江，马俊永

  为应对小麦高温灾害，筛选耐热丰产种质资源，通过裂区试验，以阶段高温为主区（在开花期、花后5~10 d、11~15 d、16~20 d和21~25 d进行高温胁迫，分别用H1、H2、H3、H4和H5表示，以自然生长条件为对照），以品种为副区(选用济麦22、矮抗58、衡4399、淮麦33、石麦22、山农20、郑麦7698和邯6172耐热性不同的8个冬小麦品种)，于2016-2017和2017-2018两个小麦生长季，研究了不同阶段高温对小麦产量及穗粒数、粒重等的影响，并分析了不同品种的耐热性。结果表明， H1、H2、H3、H4和H5处理的两年平均产量分别较对照下降59.7%、49.5%、26.2%、36.4%和34.5%，穗粒数分别减少17.9、14.8、5.9、1.2和4.0粒，千粒重分别降低0.3、1.8、7.3、13.8 和12.6 g。从品种看，自然生长条件下郑麦7698、淮麦33和衡4399的产量较高，石麦22的产量最低；高温条件下郑麦7698、山农20和衡4399的产量较高，淮麦33为受高温影响最大的品种，两年减产幅度均最高；两种条件下郑麦7698、衡4399和山农20的综合产量均较高，淮麦33最低。阶段高温对不同品种的影响不同，且存在年际间差异。2016-2017年度山农20、衡4399和石麦22的H2处理均较对照增产，但其他阶段高温处理均减产。高温胁迫后郑麦7698的减产幅度在2016-2017年度最小，而在2017-2018年度仅次于减产幅度最大的淮麦33。郑麦7698、衡4399和山农20的两年几何平均产量均较高，淮麦33最低。从热感指数看，衡4399、山农20和郑麦7698的热感指数指标大部分小于1，淮麦33、济麦22、石麦22热感指数指标大部分大于1；其他品种的热感指数指标有的时段高温大于1，有的小于1。综合产量和热感指数指标，衡4399、山农20和郑麦7698的耐热性好，淮麦33、济麦22和石麦22的耐热性较差。

• 基于无人机多光谱遥感的冬小麦冠层叶绿素含量估测研究

  魏青，张宝忠，魏征，韩信，段晨斐

  为探讨利用无人机多光谱影像监测冬小麦叶绿素含量的可行性，基于北京市大兴区中国水科院试验基地的2019年冬小麦无人机多光谱影像和田间实测冠层叶绿素含量数据，选取16种光谱植被指数，确定对冬小麦冠层叶绿素含量显著相关的植被指数，采用一元二次线性回归和逐步回归分析方法建立各生育时期及全生育期的SPAD值估测模型，通过精度检验确定对冬小麦冠层叶绿素含量监测的最优模型。结果表明，两种分析方法中逐步回归建模效果最佳。拔节期选取4个植被指数（MSR 、CARI、NGBDI、TVI）建模效果最好，模型率定的决定系数（r）为0.73，模型验证的r、相对误差（RE）和均方根误差（RMSE）分别为0.63、2.83%、1.68；抽穗期选取3个植被指数（GNDVI、GOSAVI、CARI）建模效果最好，模型率定的r为0.81，模型验证的r、RE、RMSE分别为0.63、2.83%、1.68；灌浆期选取2个植被指数（MSR、NGBDI）建模效果最好，模型率定的r为0.67，模型验证的r、RE、RMSE分别为0.65、2.83%、1.88。因此，无人机多光谱影像结合逐步回归模型可以很好地监测冬小麦SPAD值动态变化。

• 基于冬小麦筋型修正系数的籽粒蛋白质含量遥感预测

  赵春奇，李振海，杨贵军，段丹丹，赵钰，杨武德

  为优化冬小麦籽粒蛋白含量（GPC）的遥感预测模型，基于2012-2013、2014-2015和2017-2018年冬小麦生长季的田间试验，以植株氮代谢过程及GPC形成规律为依据，构建“植被指数（VI）-农学参数-GPC”的半机理模型，并在此基础上通过引入筋型修正系数λ优化“PNC-GPC”模型，修正小麦筋型对模型的影响，进一步提高“VI-PNC-GPC”模型的精度。结果表明，选取的VI与植株氮浓度（PNC）均极显著相关，其中比值光谱植被指数（RSI）与PNC的相关性最高，相关系数达到0.777，建立的PNC估算模型的决定系数（r）达到0.604，验证nRMSE为9.93%；构建的PNC-GPC模型为GPC=(5.843×PNC+4.847)×λ，r=0.792，验证nRMSE为7.43%；对比不考虑冬小麦筋型的“RSI-PNC-GPC”模型，其r提高了0.145，验证的nRMSE降低了0.86%。综合来看，以PNC为中间变量，通过考虑不同筋型的差异构建的筋型修正系数可以更加准确地预测GPC。

• 燕麦β-葡聚糖降血糖性能研究进展

  朱婷，谢晶，邵则淮，甘建红，李晓晖，薛斌，孙涛

  本文从三个方面综述了燕麦β-葡聚糖降血糖性能研究进展。首先从食品血糖生成指数（glycemic index,GI）、餐后血糖、空腹血糖和α-淀粉酶活性等方面阐述了燕麦β-葡聚糖降血糖的功效，进而介绍了燕麦β-葡聚糖的结构因素——分子量和含量，以及食品加工过程对其降血糖功效的影响，最后综述了燕麦β-葡聚糖几种可能的降血糖机制，以期对后续研究提供参考。