麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2020年第4期

• 小麦TaAAC基因克隆及功能的初步验证

  高宏欢，刘素君，姚永伟，冯健超，杜晨阳，谢迎新，王晨阳，卢红芳，马冬云

  为明确ATP/ADP转运蛋白在小麦籽粒粒重及淀粉合成方面的作用，以百农207 cDNA为模板，利用RT-PCR技术获得TaAAC的基因全长。生物信息学分析表明，TaAAC基因CDS长度为1 143 bp，编码380个氨基酸；TaAAC蛋白位于线粒体内膜和质体膜上。随后，以大麦条纹花叶病毒(BSMV)为载体，以GFP基因为指示基因，利用VIGS和qRT-PCR技术对TaAAC基因的功能进行研究。结果表明，在病毒诱导接种后24 d和29 d，TaAAC基因的相对表达量分别较对照下降51%和67%。BSMV病毒诱导TaAAC基因沉默后的百农207籽粒内总淀粉含量和千粒重均较对照显著降低。以上结果表明TaAAC基因正向调控小麦籽粒的淀粉合成，提高该基因表达有助于增加小麦粒重。

• 小麦四个多效抗病基因的分子检测

  李玮，宋国琦，李吉虎，李玉莲，张淑娟，张荣志，高洁，谷田田，李根英

  锈病和白粉病是小麦的主要病害，目前小麦中已发现的多效抗病基因有四个，包括 Lr34/ Yr18/ Pm38/ Sr57、 Lr27/ Yr30/ Sr2、 Lr46/ Yr29/ Pm39/ Sr58和 Lr67/ Yr46/ Pm46/ Sr55，这些基因在我国的利用程度不高。为了明确这4个多效抗病基因用于育种的情况，本研究对来自世界各国的367个小麦品种（系）进行了分子标记检测。在所有检测的材料中，有174份材料至少携带1个多效抗病基因，其中携带 Lr34的有23份，携带 Sr2的有12份，携带 Lr46的有138份，携带 Lr67的仅有对照品种；有8份材料携带2个基因，分别是郑麦9023、西农1376、德抗961、Pavon76、TX03A0148、lasen、MV LAURA和Mason/Jagger；仅有Aca 801携带3个基因。

• 寒地冬小麦 TaEXPA7同源基因的遗传转化及其功能分析

  赵梓颐，徐永清，董佳敏，武佳文，彭丽娜，冯旭，冯珊珊，胡宝忠，李凤兰

  膨胀素是一类具有非酶活性的细胞壁松弛蛋白，广泛参与植物生长的各个阶段，其表达受非生物胁迫如低温等调控。为了探究寒地冬小麦（Triticum aestivum）膨胀素基因 TaEXPA7-A/B/D的功能，本研究将 TaEXPA7-A/B/D三个基因分别转入拟南芥（Arabidopsis thaliana）中，利用抗性筛选和PCR鉴定，分别获得了过表达 TaEXPA7-A/B/D三个基因的转基因拟南芥植株，分别观察并测定了 TaEXPA7-A/B/D三个基因对转基因拟南芥生长和低温胁迫下生理指标的影响。结果表明，转基因拟南芥的根长、侧根数目、株高、开花后2周内的花序和角果数目均显著高于野生型；4 ℃低温处理后，转基因植株中抗氧化酶SOD、POD和CAT的活性及可溶性糖的含量相比于野生型均维持在较高的水平，且MDA的积累量较低。以上结果表明， TaEXPA7-A/B/D三个基因的过表达显著促进了转基因拟南芥的生长，并使植株在低温条件下维持更好的抗氧化和渗透调节能力。

• 东农冬麦1号TaPRK基因的生物信息学分析及低温和ABA、SA、MeJA对其表达模式的影响

  宋春华，苍晶，于萍，崔婉琳，张达，王多佳，孟婧，王军虹

  磷酸核糖激酶（PRK）是卡尔文循环的关键酶，在调节糖代谢过程中起着关键作用。为探索TaPRK在小麦抗逆过程中的功能，以强抗寒冬小麦品种东农冬麦1号（Dn1）和弱抗寒冬小麦品种济麦22（J22）为材料，对TaPRK进行生物信息学分析和表达模式研究。结果表明，TaPRK基因含有一个1 215 bp开放阅读框，编码404个氨基酸，表达产物为稳定的亲水蛋白，属于尿苷激酶家族，带有叶绿体转运肽，定位于叶绿体。越冬期间，Dn1分蘖节中TaPRK的相对表达量显著高于J22，Dn1叶片中TaPRK的相对表达量在-10 ℃和-25 ℃时高于J22，而在0 ℃时低于J22；外源ABA、SA和MeJA处理下，Dn1分蘖节中TaPRK的相对表达量均随着温度的降低表现为先升后降的趋势，且均在-10 ℃时达到表达量的峰值；外源ABA和SA处理下Dn1叶片中TaPRK的相对表达量呈现“降-升-降”的变化规律，在-10 ℃时显著高于对照；外源MeJA处理下，Dn1叶片中TaPRK的相对表达量在0 ℃和-25 ℃高于对照，且在0 ℃达到峰值。总体来说，TaPRK在小麦抗寒方面发挥正向调节作用。外源ABA、SA和MeJA增加了冬小麦TaPRK的表达量，有助于提高冬小麦的抗寒性。

• 小麦热激蛋白转录因子C家族基因的结构及其在干旱胁迫中的表达

  王付娟，李宗震，仝胜利，李淑梅

  小麦热激蛋白转录因子在热胁迫和耐热性产生的过程中发挥重要作用。为进一步了解小麦热激蛋白转录因子C亚家族，本研究采用全基因组信息保守结构域比对和进化聚类分析，共鉴定了24个小麦TaHsfC基因，并对TaHsfC亚家族成员染色体定位、基因结构、亚细胞定位、对应蛋白质的氨基酸特点、基因表达进行了分析。结果表明，24个TaHsfCs主要分布在5条染色体上，其中A基因组中有7个，B 基因组中9个，D基因组中有6个，另外两个所在染色体位置不清楚。TaHsfCs含有0~2个内含子，其中 TaHsfC1亚族基因含有1~2个内含子， TaHsfC2亚族基因则含有0~1个内含子。聚类分析表明，小麦TaHsfC成员共分为 TaHsfC1和 TaHsfC2两个亚族。24个TaHsfCs成员全部定位于细胞核。在15% PEG模拟干旱条件下，干旱敏感品种矮抗58和耐旱品种晋麦47中有10个TaHsfC基因显著上调表达，其中 TaHsfC2亚族基因的表达量上调倍数均高于 TaHsfC1亚族基因（其中 TaHsfC2j和 TaHsfC2k未在晋麦47中检测到表达量）。本研究可为探索小麦热激蛋白转录因子C家族基因在小麦抗旱中的分子机制提供一定的理论支撑。

• 六倍体小麦CBS基因家族全基因组分析

  郭富烨，苍晶，卢秋巍，田宇，宋春华，任志鹏，孙仙泽，樊晓培，王多佳，付连双

  Cystathionine β-synthase（CBS）基因家族在植物生长发育以及响应胁迫过程中具有重要作用，目前对CBS基因家族的研究报道较少。异源六倍体普通小麦（Triticum aestivum L.，AABBDD）作为重要的粮食作物，其CBS基因尚未得到系统研究。为研究小麦中CBS基因的特征，本研究对小麦全基因组进行了分析，共发现136个属于32个同源组的CBS基因，系统发育树分析将其分为8组。将这些基因定位于小麦染色体上，并对它们的基因结构、保守基序以及结构域做进一步分析，发现三联体中的CBS结构域蛋白（CDCP）具有相似的结构。在不同温度下，大多数CBS基因的三联体具有相似的表达模式。在低温及冻害条件下CBS基因在小麦抗寒过程中发挥重要作用。

• 小麦产量相关性状的全基因组关联分析

  张东，张政，史雨刚，王曙光，曹亚萍，范绍强，杨斌，孙黛珍

  为挖掘小麦产量相关性状的优异等位变异，利用筛选的106对多态性SSR标记扫描236份小麦种质资源组成的自然群体，并进行遗传多样性分析。结果表明，利用106对引物共检测到874个等位变异，每对引物平均为8.24个，变化范围为2～23个；主要等位变异频率的变化范围为0.177～0.987，平均为0.545；多态性信息指数（PIC）的变化范围0.026～0.895，平均0.550。采用混合线性模型对4个环境的株高、穗长、主穗粒数、单株穗数和千粒重进行关联分析后，共关联到20对SSR标记，有26个显著关联位点（P<0.01），其表型解释率范围为6.25%～18.97%。其中，标记 Xgwm164（1A）在4个环境下均与株高显著关联； Xgwm55（6D）同时与株高和穗长两个性状显著关联； Xwmc415（5B）在2个环境下与单株穗数显著关联。通过对等位变异表型效应的解析筛选出各关联位点的优异等位变异，包括可以降低株高4.24 cm的优异等位变异 Xgwm164-1A118、可以增加穗长0.75 cm的优异等位变异 Xgwm429-2B207、可以增加单株穗数1.07个的优异等位变异 Xwmc415-5B154、可以增加主穗粒数1.93粒的优异等位变异 Xgwm232-1D138及可以增加千粒重0.92 g的优异等位变异 Xgwm610-4A170。

• 长江上游小麦新品种(系)品质分析

  伍玲，董亚超，戴常军，李式昭，朱华忠

  为了解长江上游冬麦区小麦品种的品质现状及其基因型，以2012-2018年长江上游国家级品种试验109个小麦品种（系）在试验中的品质数据为基础，分析了品种（系）的籽粒分级、品质分析样品的混合点率、粗蛋白质含量、湿面筋含量、吸水量和稳定时间等性状；利用KASP标记检测了这些品种（系）的部分高、低分子量谷蛋白亚基、穗发芽抗性基因、粒重及籽粒大小基因、籽粒硬度基因和小麦-黑麦1BL·1RS易位等20个位点的基因型。发现穗发芽抗性差、蛋白质数量和质量指标不均衡是影响长江上游小麦品质的主要因素，该麦区的品质改良应以提高品种穗发芽抗性和改良稳定时间为主要目标；这些品种（系）在20个位点基因型的差别不足以解释其品质的差异。

• 不同小麦品种抗性淀粉含量及其与其他淀粉品质性状的关系

  刘素君，姚永伟，高宏欢，杜晨阳，王晨阳，方保停，李向东，谢迎新，马冬云

  为了解不同小麦品种抗性淀粉含量的差异及其与其他淀粉品质性状的关系，以30个小麦品种为试验材料，分别在河南省7个地点种植，对面粉中抗性淀粉含量、淀粉组分、淀粉糊化特性、淀粉粒度分布等进行了分析。结果表明，所有被测品质性状均受环境、基因型影响，且多数指标的环境效应大于基因型效应。7个地点间比较，抗性淀粉含量及淀粉品质性状的综合表现在开封点和原阳点均优于其他地区。供试小麦品种的抗性淀粉含量为1.47%~2.28%，平均为1.88%，以赛德麦1号、百农4199、许科316等品种的抗性淀粉含量较高。经相关分析，抗性淀粉含量与直链淀粉含量、峰值粘度、低谷粘度、最后粘度呈显著正相关。以上结果说明，提高小麦抗性淀粉含量，一定程度上可以改善淀粉的糊化特性。

• 灰色关联分析法在不同小麦品种饼干品质评价中的应用

  杨涛，周琴，姜东，王笑，蔡剑，黄梅，戴廷波，曹卫星

  为建立标准化和规范化的饼干品质评价方法，本研究选用一个商用饼干专用粉和八个不同品种的小麦面粉为材料进行饼干烘焙，将饼干质构、色泽、感官评价的主要指标纳入评价体系，采用变异系数权重法确定饼干重量、直径、厚度、延展性、硬度、脆性、咀嚼性、L*、△E*和感官评价指标在综合评价中的权重值，利用灰色关联分析法对各个指标进行无量纲化处理，以商用饼干专用粉制作的饼干作为参考序列，计算灰色关联系数和灰色关联度，对不同小麦面粉制成的饼干品质进行综合评价。结果表明，随着小麦面粉中蛋白质含量的增加，饼干的重量和厚度呈现增加趋势，延展性逐渐减小；硬度和咀嚼性逐渐增加，脆性降低；色泽呈现先变黑后变白的“V”字形变化趋势；感官评价分数逐渐降低。供试小麦评价结果排序为淮麦33＞宁麦13＞扬富麦101＞淮麦29＞苏麦18＞淮麦35＞扬麦13＞农麦126，和感官评分结果排序的秩相关系数为0.881，达到极显著水平。综合考虑，基于灰色关联分析法对饼干品质进行评价，结果更加全面和可靠，能够较好反映不同小麦品种之间的差异。

• 氮钾固定配施下施磷量对小麦光合、干物质转运及产量形成的影响

  岳俊芹,李向东,邵运辉,方保停,王汉芳,张素瑜,张德奇,秦峰,时艳华,杨程,杜思梦

  为优化氮钾固定配施下小麦适宜的磷肥施用量，以郑麦7698为试验材料进行田间小区定位试验，在4个不同的氮钾配施方式［低氮低钾（N1K1,N 225 kg·hm-2+K2O 150 kg·hm-2）、低氮高钾（N1K2,N 225 kg·hm-2+K2O 225 kg·hm-2）、高氮低钾（N2K1,N 300 kg·hm-2+K2O 150 kg·hm-2）、高氮高钾（N2K2,N 300 kg·hm-2+K2O 225 kg·hm-2）］下，设置0、150、225、300和375 kg·hm-2 5个施磷（P2O5）水平（分别用P0～P4表示），研究不同氮钾固定配施下施磷量对小麦光合、干物质转运及产量的影响。结果表明，同一氮钾营养条件下，随施磷量的变化，小麦干物质转运、SPAD值、Pn及产量等指标的变化趋势基本一致，均表现为一定施磷范围（P2O5 0～225 kg·hm-2）内，随施磷量的增加，小麦花后同化物数量及其对籽粒产量的贡献率、SPAD值、Pn及产量均不同程度增加，当磷用量（P2O5 ）超过225 kg·hm-2时，各指标又呈下降趋势，且均以P2处理最大。低氮低钾（N1K1）条件下各指标测定结果均较好。小麦籽粒产量与施磷量的关系呈抛物线型，二者极显著相关，施磷量在219.36～224.66 kg·hm-2时小麦籽粒产量最高。 综上所述，4个不同的氮钾营养条件下，以N 225 kg·hm-2+P2O5 225 kg·hm-2 +K2O 150 kg·hm-2（N1K1P2）配施组合最好。

• 覆膜种植方式对西藏青稞光合特性及产量的影响

  贠民政，韩玉娥，张毅，张银乐，马跃峰，赵春会，王建林

  为筛选西藏地区青稞高产栽培的最佳覆膜种植方式，在西藏自治区日喀则市边雄乡，通过随机区组试验，以当地农民传统条播种植为对照(CK)，比较分析了渗水地膜覆盖穴播(SS)、降解地膜覆盖穴播(JJ)、普通地膜覆盖穴播(PT)、垄膜条播(LT)、垄膜带状播种(LD)方式下青稞的光合特性、产量及其构成的差异。结果表明，与CK相比，5种覆膜种植方式下青稞叶片相对叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率均不同程度提高，其中LD处理总体上保持最优。JJ、SS、PT、LT、LD处理的平均产量分别达4 560、4 425、4 335、4 635和4 740 kg·hm-2，均显著高于CK，其中LD处理的增产幅度达到61.69%。因此，在本试验条件下垄膜带状播种是西藏地区高产栽培的最佳覆膜种植方式。

• 高温胁迫对小麦花药活性氧代谢的影响

  卢奕霏，顾迎港，陈威，王娜，康珍，侯泽豪，张迎新，方正武，马东方，刘易科，朱展望，张改生，王书平

  为研究小麦花药在高温胁迫下的氧化应答机制，以正常生长条件下和高温胁迫（42±1） ℃下不同发育时期的花药（单核后期、二核期和三核期）为供试材料，比较分析了小麦花药中超氧阴离子自由基（O-2）生成速率、过氧化氢（H2O2）和丙二醛（MDA）含量以及主要抗氧化酶活性的变化。结果表明，在高温胁迫后，小麦花药的整个发育时期O-2的生成速率、H2O2和MDA的含量均显著高于对照组，其中O-2生成速率呈现出由低到高平衡上升的趋势，在单核后期高温胁迫处理与对照之间的差异则高于其他花药发育时期；而高温胁迫后的H2O2和MDA含量在二核期与对照组呈现较大差异。同时，高温胁迫下不同时期花药中SOD、POD和CAT的活性均显著低于对照。由此可知，高温胁迫打破了小麦花药内活性氧与抗氧化体系代谢之间的动态平衡，并随着花药的发育而不断加剧，使小麦花药长期处于严重的氧胁迫环境中而造成败育。

• 灌浆期持续干旱对小麦光合、抗氧化酶活性、籽粒产量和品质的影响

  晁漫宁，史新月，张健龙，张一岚，王志成，李春艳，孙风丽，张超，奚亚军

  为解析灌浆期持续干旱对优质强筋小麦生长发育的影响，以大面积推广种植的优质强筋早熟多抗小麦品种西农979为材料，从旗叶光合作用、抗氧化酶活性、籽粒淀粉和蛋白质积累过程等方面分析其在灌浆期不同阶段对干旱胁迫的响应特征。结果表明，与正常水分供应（CK）相比，干旱胁迫下花后10 d后小麦旗叶相对含水量下降，变化不显著，而POD、CAT和SOD活性升高，旗叶气孔导度、蒸腾速率、净光合速率等显著下降。随着干旱胁迫时间的延长，旗叶光合能力显著下降，活性氧清除酶活性均呈下降趋势，其中POD和SOD活性下降速度低于CK。灌浆期干旱胁迫显著降低植株结实率、籽粒长宽、饱满度、千粒重等，导致产量显著下降，并减少籽粒直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量及淀粉直支比，增加籽粒蛋白质含量。由此可见，灌浆期持续干旱会降低小麦光合能力，增强抗氧化能力，抑制籽粒淀粉合成和积累，影响植株结实、籽粒发育和品质形成。

• 基于连续小波变换定量反演冬小麦叶片含水量研究

  王延仓，张萧誉，金永涛，顾晓鹤，冯华，王闯

  为了解连续小波转换对利用冬小麦冠层高光谱数据反演叶片含水量精度的提高效果，以河北省衡水市安平县为研究区，基于野外高光谱数据，提取、筛选其光谱特征敏感波段，应用光谱指数、连续小波变换进行光谱处理，并采用偏最小二乘法构建冬小麦叶片含水量的定量反演模型。结果表明，连续小波变换可明显凸显冬小麦冠层光谱特征，提升其对叶片含水量的敏感性。在连续小波变换下，基于1尺度构建的冬小麦叶片含水量的反演模型为最优模型，模型的决定系数（r）和RMSE分别为0.756和0.994%，独立样本验证时r和 RMSE分别为 0.766和1.713%，说明反演模型的拟合效果和预测精度均较高。因此，利用连续小波变换可将冠层光谱信息进行二次分配，能有效将有益信息与噪声信息进行分离，提升光谱信息对冬小麦叶片水含量的敏感性，增强冬小麦叶片水含量的预测能力与稳定性。

• 西藏高原主要麦类作物真菌毒素污染与产毒真菌分布研究

  魏娜，岳晓凤，余秋玉，张飞龙

  为探明西藏麦类作物中真菌毒素污染程度及产毒真菌种类与分布，以青稞、小麦为研究对象，对其籽粒中多种毒素进行分析，并对毒素污染阳性样品进行真菌分离鉴定。结果表明，2018年毒素总检出率为20.13%；杂色曲霉毒素检出率最高，为10.74%；OTA超标率最高，为3.36%；小麦的毒素检出率和超标率都高于青稞，二者的污染毒素种类以OTA、ZEN、ST为主。西藏高原42份被真菌毒素污染的农作物籽粒中共分离到199份真菌，分属23属67种真菌，青霉属为优势属，曲霉属次之。