麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2020年第8期

• 抗条锈病普通小麦-滨麦6BS·6NsS附加易位系的分子细胞遗传学鉴定

  杜少帅，林益达，于军伟，杜欣，杨晓莹，吉万全，王长有

  易位系是向小麦转移外源种属优异基因的重要种质资源。普通小麦-滨麦衍生系M13063A-1由小麦-滨麦第六部分同源群二体异附加系材料连续自交获得。为了给普通小麦-滨麦衍生系M13063A-1的利用提供依据，本研究利用形态学、细胞学、原位杂交、分子标记等技术，对该材料进行了鉴定。细胞学鉴定结果显示，M13063A-1有丝分裂中期染色体数目为44条，减数分裂中期I染色体构型为2n=22Ⅱ，且在减数分裂后期Ⅰ可均等分离。原位杂交结果表明，M13063A-1含有42条普通小麦染色体和1对普通小麦-滨麦易位染色体，易位染色体长臂为滨麦Ns基因组染色体片段，短臂为6BS。分子标记分析确定M13063A-1携带的滨麦染色体片段为6NsS。成株期条锈病抗性鉴定显示，M13063A-1抗条锈菌生理小种条中31和条中32。因此，M13063A-1是一个抗条锈病的普通小麦-滨麦6BS·6NsS附加易位系，可以用作小麦抗病育种的桥梁材料。

• 小麦粒形QTL定位及其与水分环境互作遗传分析

  何瑞，马靖福，刘媛，张沛沛，栗孟飞，王彩香，宿俊吉，程宏波，杨德龙

  为了解析小麦粒形性状的分子数量遗传特征及其与水分环境的互作关系，以两个冬小麦品种（陇鉴19和Q9086）为亲本创建的重组近交系（recombinant inbred lines，RIL）群体120个株系为供试材料，利用复合区间作图法对两种环境条件下该群体的粒形进行QTL定位和遗传解析。结果表明，小麦RIL群体中各株系呈现广泛的表型变异和超亲分离，对水分环境反应敏感，属于多基因控制的数量性状，遗传模式复杂。在两种环境条件下共检测到控制粒形的26个加性QTL(A-QTL)和22对上位性QTL(AA-QTL)，分布在除4D、6D、7A和7D以外的其他17条染色体上，对表型变异的贡献率分别为3.60%～13.90%和0.52%～2.76%，对粒形的表型有正向或负向遗传效应。这些A-QTL和AA-QTL均与水分环境存在显著互作，但对表型变异的贡献率较低（＜3.05%）。在A-QTL中发现了3个对表型变异贡献率大于10%的主效位点( Qkl.acs-1B.1, Qkw.acs-6A.1和 Qkp.acs-1B.1)，未检测到两种环境中稳定表达的A-QTL位点。在1B、3B、4B、5A、5B、5D和6A染色体上发现了7个A-QTL热点区域（Xgwm153~Xmag981、Xwmc231~Xbarc173、Xgwm149~Xgwm495、Xgwm186~Xcfa2185、Xbarc59~Xbarc232、Xgwm292~Xwmc161、Xksum255~Xbarc171），这些标记区间可能是控制小麦粒形基因的重要区域。

• 扬麦16籽粒灌浆速率相关性状的QTL定位（小麦15K SNP芯片法）

  胡文静，朱冬梅，别同德，陆成彬，高德荣

  为给选育籽粒灌浆快、粒重高的小麦新品种提供材料与技术支撑，以扬麦16、镇麦168、扬麦20和扬麦22为亲本构建获得的158个RIL群体为材料，利用小麦15K SNP芯片构建遗传连锁图谱，对小麦籽粒灌浆速率相关性状进行QTL定位。结果表明，应用完备区间作图法共检测到11个QTL，其中检测到5个与灌浆速率相关的新的QTL，分别位于3AL、4DL(2)、6AL和 7AL上，可解释3.4%~9.3%的表型变异；检测到3个与千粒重相关的QTL，分别位于4AL（2）和4DS上，可解释3.9%~9.2%的表型变异；首次检测到3个与籽粒灌浆持续时间相关的QTL，分别位于3AL和4DL(2)上，可解释2.7%~7.5%的表型变异。扬麦16提供与灌浆速率和千粒重相关QTL的增效基因，累加了定位到的全部籽粒灌浆快和粒重高的位点；扬麦22提供与籽粒灌浆持续时间相关QTL的增效基因。扬麦16和扬麦22可用作选育早熟、大粒小麦新品种的亲本材料。

• 转 RD29A:DREB1A融合基因小麦的获得及其抗旱性研究

  柳娜，杨文雄，王世红，张雪婷，杨长刚

  为了提高小麦的抗旱能力，通过转基因将拟南芥 RD29A:DREB1A转入到小麦品种陇春30中，成功获得三个单拷贝本底DREB1A蛋白低表达水平的纯合转基因家系，并在干旱胁迫下测定了其生理指标及产量相关农艺性状。结果表明，与陇春30相比，转基因小麦的脯氨酸和可溶性糖含量以及SOD、CAT和POD活性都显著提高，H2O2含量、MDA含量和相对导电率均显著降低，株高、穗长、穗粒数、千粒重、地上生物量显著增加，说明 RD29A:DREB1A外源基因的导入能够显著增强陇春30的抗旱性。

• 不同乙醇置换处理对小麦小孢子和花粉育性检测的影响

  刘海英，甄俊琦，茹振钢，张亚娟，冯必得，景秀秀，王莹

  为了探究小麦穗经FAA固定液固定后，不同乙醇置换处理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90%-80%-70%、70%-70%和不置换3种乙醇置换方式处理后，用I2-KI法和DAPI法分别染色对小孢子发育过程进行了观察，并统计了花粉可育率和自交结实率。结果表明，3种乙醇置换处理下，I2-KI法染色均可以清晰显示小孢子内淀粉积累情况，其淀粉积累区域颜色由深到浅排序为不置换>70%-70%乙醇置换>90%-80%-70%乙醇置换。在90%-80%-70%乙醇置换处理下，DAPI法染色在小孢子不同发育时期均能清晰显示细胞核状况，在BNS366的二核期和三核期有细胞质微红现象，但不影响细胞学观察；在70%-70%乙醇置换处理下，DAPI法染色细胞核清晰，在郑麦366三核期和BNS366的二核期也存在细胞质微红现象且程度略有加重，仍不影响细胞学观察；在不置换处理下，DAPI法染色郑麦366和BNS366单核期和开花期的小孢子细胞图像清晰，郑麦366三核期小孢子细胞质发白浑浊，或发红发亮，甚至部分细胞核被染成红色，核显示不清晰，BNS366二核期和三核期小孢子细胞质着红色且比70%-70%乙醇置换处理下程度加剧。三种乙醇置换处理按细胞图像清晰度排序为90%-80%-70%乙醇置换>70%-70%乙醇置换>不置换。I2-KI和DAPI染色统计的花粉可育率与其自交结实率基本一致。从小麦小孢子细胞学观察效果，兼顾经济实用和试验安全角度考虑，FAA固定后采用70%-70%乙醇置换处理较为可取。

• 山西省近二十年审定小麦品种的农艺和品质性状变化

  马小飞，李竹梅，王敏，曹勇，李晓丽，姜兰芳，郝建宇，张定一，姬虎太

  为研究近20年来山西省审定小麦品种的农艺性状和品质性状的演变情况，以1997－2018年山西省审定的175个小麦品种为研究对象，总结分析其农艺性状和品质指标的演化规律。结果表明，山西省近20年来审定品种产量水平呈显著上升趋势；株高呈下降趋势，但中部冬麦区水地审定品种株高过高，有倒伏风险；产量三因素中，穗粒数稳步提升，南部中熟冬麦区品种的穗粒数均高于中部晚熟冬麦区品种，千粒重变化不明显，但“十三五”时期审定的旱地品种千粒重下降明显，单位面积穗数呈显著上升趋势。山西省近年来审定品种品质性状没有显著变化，籽粒蛋白含量、湿面筋含量、沉降值和稳定时间均没有显著提高。山西省今后一段时间的育种目标仍然是品质与产量的协同提高，水地品种应在保证穗数和粒重的基础上加强穗粒数的选择，旱地品种应注重穗粒数和粒重的选择。

• 灌水量和追氮方式对春小麦生态化学计量特征的影响

  张尚文，李广，闫丽娟，马维伟，袁建钰，滕锐，陆燕花，卓玛草

  为探索陇中黄土高原丘陵沟壑区春小麦适宜水氮管理模式，在甘肃省定西市安定区李家堡乡开展大田试验，测定分析不同灌水量（W1:50 mm，W2:100 mm，W3:150 mm）和不同时期追氮（N1:孕穗初期追氮40 kg·hm-2，N2:灌浆初期追氮40 kg·hm-2，N3:孕穗期初期和灌浆初期各追氮20 kg·hm-2）下春小麦各生育时期根、茎、叶的碳（C）、氮（N）、磷（P）元素含量、化学计量特征及其与产量之间的关系。结果表明，随着春小麦生长发育，根系C含量呈逐渐升高趋势，茎和叶C含量呈先升后降趋势，各器官P含量均呈逐渐降低趋势。灌水量和追氮对春小麦根茎叶的C、P含量影响均不显著；同一追氮方式下，春小麦N含量、N/P值随着灌水量的增加而增大，C/N值随着灌水量的增加而降低。C/P值不随外界环境因子的变化而变化，表现出强烈的内稳性。在同一灌水量下，孕穗期和灌浆期分两次追施氮肥处理的N含量、N/P值最大，春小麦单株生物量和籽粒产量与N含量、N/P值呈正相关。因此，在陇中黄土高原丘陵区小麦地，在灌水150 mm时，孕穗期和灌浆期各追施氮肥20 kg·hm-2，更有利于提高小麦的产量和保持化学元素的平衡。

• 不同水分处理对小麦氮素和干物质积累与分配的影响

  傅晓艺，王红光，刘志连，张聘，李瑞奇

  为明确同一肥料水平下不同水分处理对小麦氮素和干物质积累与分配的影响，于2018-2019年在防雨棚条件下，以石麦26、藁优2018和冀麦418为材料，采用随机区组试验，设置不灌水（W1，0 mm）、起身水（W2，60 mm）、拔节水（W3，60 mm）、开花水（W4，60 mm）、起身水+开花水（W5，60 mm+60 mm）、拔节水+开花水（W6，60 mm+60 mm）共6个水分处理，分析了不同水分处理下小麦干物质和氮素积累与分配的特点。结果表明，小麦干物质积累量随灌水量的增加而增加。随着生育进程的推进，干物质积累量呈上升趋势，成熟期达到最大值；起身水显著增加拔节期干物重，开花期和成熟期不同处理间干物质积累量差异显著，成熟期W1处理下干物质积累量最小。开花后干物质积累对籽粒的贡献率因品种而异，冀麦418在W6处理下氮素利用效率和氮肥生产效率最高。W5和W6处理显著增加小麦籽粒产量、氮素吸收效率和氮肥生产效率，说明在小麦营养生长阶段水分正常供应的前提下开花期水分对小麦氮素吸收和向籽粒转运影响较大。W6处理为本试验条件下最佳的灌水处理。

• 减少灌水量对强筋小麦花后干物质和氮素积累、转运及产量的影响

  李翠平，秦保平，李亚静，郭双双，付陈陈，郭振清，张敏，杨敏，蔡瑞国

  为探究灌水量对强筋小麦花后干物质和氮素积累、转运及产量的影响，选用强筋小麦品种中麦998和中麦1062，在防雨棚池栽条件下，春季于拔节期和开花期灌水，每时期设600（W600）、300（W300）和0 m·hm-2（W0）3个灌水量处理，研究了减少灌水量对强筋小麦花后干物质含量、氮素积累和转运、籽粒产量、籽粒蛋白质含量和产量的影响。结果表明，随春季灌水量的减少，强筋小麦植株干物质积累量、氮素积累量、粒重比、叶重比、籽粒产量和蛋白质产量均表现为下降趋势，而蛋白质含量和水分利用效率呈上升趋势。两品种叶片氮素转运量和氮素转运效率以W300处理下最高，且叶片氮素转运效率在W300和W600处理之间均无显著差异。中麦1062在W0和W300处理下水分利用效率无显著差异，中麦998在W300和W600处理下蛋白质含量无显著差异。综上可见，W300处理既能有效提高强筋小麦花后干物质转运量，维持较高的产量和水分利用效率，同时又能提高氮素转运量和籽粒蛋白质含量，达到节水高产的目的。

• 玉米小麦周年氮肥运筹对砂浆黑土区小麦干物质及氮素积累分配和产量的影响

  吕广德，王瑞霞，牟秋焕，米勇，亓晓蕾，李宁，吴科，钱兆国

  为明确黄淮砂姜黑土区玉米小麦周年氮肥运筹对冬小麦干物质及氮素积累、分配和产量的影响，于2016-2018年玉米小麦生长季进行田间氮肥运筹试验。玉米供试材料为郑单958，小麦供试材料为泰山28，玉米季3个施氮量水平为113 kg·hm-2（E1）、181 kg·hm-2（E2）、249 kg·hm-2（E3），小麦季4个施氮水平为90 kg·hm-2（F1）、135 kg·hm-2（F2）、180 kg·hm-2（F3）、225 kg·hm-2（F4），测定了砂浆黑土区周年不同氮肥运筹条件下小麦不同生长阶段干物质和氮素含量，系统分析了干物质和氮素积累、分配对小麦产量及其构成因素的效应。结果表明，整个生育期小麦干物质积累量呈现先增加后降低的趋势，在拔节到开花期最高，达到7 720.24 kg·hm-2；E2F3条件下，小麦各个生育阶段的干物质积累量最高。花后同化物对籽粒产量的贡献率高于花前同化物对籽粒产量的贡献，但E2F3运筹明显增加了花前同化物的积累量。随着小麦生育期的推移，氮素积累量呈现先增加后降低的趋势，且各时期均以E2F3条件下氮素积累量最高，在拔节到开花时最高，为112.50 kg·hm-2，但花前氮素对籽粒氮的贡献率明显高于花后氮素对籽粒氮的贡献率。成熟期籽粒干物质及氮素积累量在E2F3条件下最大，分别达到9 047.44 kg·hm-2和184.10 kg·hm-2，且与其他施肥模式差异显著。综合以上结果，对小麦而言，E2F3处理为本试验条件下砂姜黑土区玉米小麦轮作区最佳氮肥运筹。

• 土壤缺钾对冬小麦碳氮代谢的影响

  刘晓伟，王伟伟，张浩月，孙若希，郝培显，杨学举，赵勇，王殿武

  为探明土壤缺钾对冬小麦产量、品质影响机理，以冬小麦耐低钾型品种科农9204和敏感型品种石新828为材料，采用盆栽试验方法，在土壤缺钾和正常供钾条件下，对冬小麦开花后6个时期（0 d、7 d、14 d、21 d、28 d和35 d）旗叶和籽粒钾含量，旗叶叶绿素含量、碳代谢物含量、蔗糖合成酶活性、蔗糖磷酸合成酶活性，籽粒氮代谢物含量、硝酸还原酶活性进行了测定和分析。结果表明，与正常供钾相比，土壤缺钾处理下耐低钾型冬小麦旗叶、籽粒钾、碳代谢物和氮代谢物含量虽有下降，但整体上变化不显著。土壤缺钾下敏感型冬小麦旗叶和籽粒钾含量总体上较正常供钾处理显著下降，降幅分别为5.01%~65.37%、4.74%~31.83%；旗叶叶绿素、碳含量分别降低5.27%~80.66%、3.29%~10.85%，且差异均显著；旗叶可溶性总糖、蔗糖、葡萄糖、果糖含量总体上呈显著增加趋势，增幅分别为14.37%~119.08%、16.63%~68.00%、16.63%~68.00%、23.41%~80.37%；蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性分别下降32.28%~538.67%、48.51%~421.48%。土壤缺钾导致敏感型冬小麦籽粒氮、粗蛋白质、清蛋白、醇溶蛋白、麦谷蛋白含量和硝酸还原酶活性均显著减少，降幅分别为29.87%~90.33%、15.56%~66.12%、3.73%~26.02%、17.92%~38.81%、6.33%~35.81%和13.89%~33.89%，使球蛋白含量提高2.57%~64.15%，而对耐低钾型冬小麦的籽粒蛋白组分含量和硝酸还原酶活性总体上影响不显著。综上，土壤缺钾导致冬小麦光合作用减弱和光合同化产物减少，抑制了蔗糖酶和硝酸还原酶活性，造成旗叶糖分累积和碳含量及籽粒氮、粗蛋白质含量降低，引起蛋白质组分发生变化，导致碳氮代谢失衡。

• 链霉菌剂种子包衣对小麦幼穗分化及生物学特性的影响

  刘玉涛,杨斌，张凯,马军妮,温宏伟，来航线,薛泉宏

  为探索链霉菌对小麦幼穗分化进程及生物学特性的影响，使用娄彻氏链霉菌（D74）和密旋链霉菌（Act12）混合菌对小偃22种子进行包衣和大田种植，研究了接种链霉菌对小麦穗分化发育进程、生物学性状、光合特性、生理生化指标、穗性状及产量相关性状的影响。结果表明：（1）适量链霉菌包衣可以加快小麦幼穗分化，增加小穗原基数量与小花原基数量，在二棱期至护颖分化期，T2.5处理小穗原基数较对照增加了17.3%；在雌雄蕊原基分化期，T2.5处理的小穗原基数、小花原基数、雌雄蕊原基数和顶端花原基数分别较对照增加了1.5%、3.4%、7.1%和11.1%。（2）适量链霉菌包衣对不同生育时期的植株鲜重、根系鲜重具有明显的促进作用，其中在分蘖期，T2.5处理的植株鲜重及根系鲜重分别较对照显著增加（29.4%及50.0%）。（3）适量链霉菌包衣可影响小麦叶片内酶活性，在灌浆中期，T2.5和5包衣处理的叶片POD活性、PPO活性、可溶性蛋白和根系活力均较对照有所提高，而MDA含量均较对照有所降低，叶片硝酸还原酶活性较对照显著提高（44.4%和66.7%）。（4）在灌浆初期，T2.5和5包衣处理的净光合速率分别较对照提高了24.8%和41.6%，后者差异达显著水平（P＜0.05）。（5）适量链霉菌包衣可以促进小麦产量的形成，T2.5处理的大、中和小型穗的穗粒数分别较对照提高了9.3%、2.2%和4.8%，产量较对照提高了4.9%。

• 利用无人机图像颜色与纹理特征数据在小麦生育前期对产量进行预测

  刘欣谊，仲晓春，陈晨，刘涛，孙成明，李冬双，刘升平，王建军，丁大伟，霍中洋

  为了实现基于无人机的小麦产量快速预测，通过不同种植密度、氮肥和品种的田间试验，应用无人机航拍获取小麦生育前期（越冬前期和拔节期）的RGB图像，通过图像处理获取小麦田间颜色和纹理特征指数，并在小麦收获后测定实际产量。通过分析不同颜色和纹理特征指数与小麦产量的关系，筛选出适合小麦产量预测的颜色和纹理特征指数，建立小麦产量预测模型并进行验证。结果表明，小麦生育前期图像颜色指数与产量的相关性较好，而纹理特征指数相关性较差。对越冬前期利用单一颜色指数NDI构建的产量预测模型验证时，R为0.541，RMSE为671.26 kg·hm-2；对拔节期用单一颜色指数VARI构建的产量预测模型验证时，R为0.603，RMSE为639.78 kg·hm-2，预测结果比较理想，但不是最优。对越冬前期颜色指数NDI和纹理特征指数ENT相结合构建的产量预测模型验证时，R和RMSE分别为0.629和611.82 kg·hm-2，比单一颜色指数模型分别提升16.27%和减小8.85%；对拔节期颜色指数VARI和纹理特征指数COR相结合构建的产量预测模型验证时，R和RMSE分别为0.746和510.29 kg·hm-2，较单一颜色指数模型分别提升23.71%和减小20.24%。上述结果说明，将无人机图像颜色和纹理特征指数相结合建立的估产模型精度较高，可在小麦生育前期对产量进行有效预测。

• 南农92R系列小麦种质在甘肃陇南的条锈病和白粉病抗性表现及其利用价值

  曹世勤，贾秋珍，孙振宇，王万军，张耀辉，岳维云，黄瑾，张勃，王晓明

  为了解南农92R系列小麦种质在甘肃陇南抗条锈病和白粉病的表现及其利用价值，本研究以南农92R系列小麦种质92R137、92R178为供试材料，以铭贤169为对照小麦品种，于2009年和2018年进行苗期和成株期抗条锈病和白粉病人工接种鉴定，于1999－2019年进行条锈病和白粉病自然诱发鉴定。结果发现，人工接种鉴定试验中，两个种质在2009年对条锈菌供试小种（菌系）在苗期、成株期的反应型均为0型，抗病性表现为免疫，2018年对条锈菌供试小种（菌系）CYR32、CYR33和中4的反应型为0型，抗病性表现为免疫，对CYR34及G22-14和混合菌的反应型为3~4型，表现为中感或高感； 2009年和2018年两个种质对白粉病均保持免疫到中抗水平。自然诱发试验中，自2012年始，两个种质对条锈病的反应总体上均呈感病趋势，反应型最高为4型；但两个种质对白粉病的抗性表现稳定，一直保持免疫到中抗水平。这些结果表明，92R137和92R178在甘肃陇南已不能作为抗条锈病种质资源利用，但仍可作为抗白粉病一线资源材料利用。

• 豫皖小麦田麦根腐平脐蠕孢交配型基因检测

  李光宇，李田田，李洪连，臧睿，徐超，耿月华，张猛

  麦根腐平脐蠕孢是一种可以引起多种植物病害的病原真菌，广泛分布于世界各地，对全世界的禾谷类作物生产带来了不可估量的损失。子囊菌交配型基因具有一定的广泛性，其编码的产物是调控子囊菌有性生殖的重要转录因子。为了对河南、安徽小麦田分离获得的麦根腐平脐蠕孢群体的MAT基因型进行探索，对在河南、安徽两省不同地区分离获得33株麦根腐平脐蠕孢菌株，利用麦根腐平脐蠕孢菌的MAT特异性引物进行基因型检测，并对不同交配型代表菌株进行生长形态、孢子形态观察和致病力测定，对麦根腐平脐蠕孢菌 MAT-2基因进行了系统发育分析。结果表明，河南、安徽两省存在两种MAT基因型的麦根腐平脐蠕孢群体，含有 MAT-2基因的菌株21株，含 MAT-1基因的菌株12株，比例为7∶4（ MAT-2∶ MAT-1）。两种交配型菌株的生长形态、孢子形态和致病力无显著差异，整体分析结果与物种的分子系统学分析表现出来的亲缘关系基本一致。