麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2020年第9期

• 小麦光温敏雄性不育系穗发芽抗性鉴定及相关分子标记验证

  侯起岭，赵昌平，杨卫兵，高建刚，陈现朝，杨吉芳，白秀成，张立平，张风廷，孙辉

  为鉴定小麦光温敏雄性不育系穗发芽抗性，筛选有效鉴定穗发芽的分子标记，进一步挖掘抗穗发芽种质资源，测定了88份小麦不育系的整穗发芽率(SGR)，利用 Vp1B3、 Xwmc468、 TaSdr-B1、 TaPHS1-646、 TaPHS1-666和 TaMFT-721J共计6个标记对供试材料进行了基因型检测。结果表明，88份小麦雄性不育系的SGR存在不同程度差异，SGR值变化范围为3.75%～93.23%，平均为45.49%，其中有10个品系的SGR值小于10%。基因型与SGR的相关性分析表明， Vp1B3和 Xwmc468的D片段类型与SGR显著相关（P<0.05）； TaSdr-B1和 TaMFT-721J与SGR相关性不显著； TaPHS1-646与SGR显著相关（P<0.05）； TaPHS1-666的NW97S186单倍型与SGR显著相关（P<0.01）。说明 Vp1B3、 Xwmc468和 TaPHS1-646可作为小麦光温敏雄性不育系穗发芽抗性鉴定的分子标记； TaPHS1-666可作为小麦光温敏雄性不育系穗发芽抗性分子鉴定的参考标记。综合SGR和分子标记检测结果，筛选出6份具有较低SGR值的不育系种质资源，分别为BS212、BS143、BS206、BS129、BS117和BS237。

• 小麦耐冷相关基因TaCTR的克隆及其表达特性分析

  刘焕，杨卓，张丽丽，郑琪，张小红，闵东红

  低温冷害是小麦生长发育过程中面临的重要非生物逆境因素。为了挖掘小麦耐冷功能基因，本研究采用同源克隆的方法从普通小麦品种小偃22中分离到一个耐冷相关基因TaCTR，该基因序列全长2 192 bp，含有12个外显子、11个内含子，编码区全长为1 407 bp，编码468个氨基酸，分子量约为53.43 kDa；系统进化树分析表明，该基因在进化关系上与山羊草最近；亚细胞定位结果显示，该基因编码的蛋白为膜蛋白；实时荧光定量PCR（RT-PCR）结果表明，TaCTR在不同品种、不同组织和不同发育阶段低温特异表达；在干旱、高盐及GA处理下，TaCTR的表达量显著上升，说明该基因可能参与调控小麦的抗逆反应。

• 小麦BNS雄性不育系晚霜冻抗性和低温不育特性观察

  孙海燕，贾菲芸,杨靖，付庆云，茹振钢，李友勇

  BNS是一个低温敏感型小麦雄性不育系，穗分化期间8 ℃以下低温可诱导其花粉败育。为了持续观察BNS的不育特性，于2017年秋季分期播种了BNS及其保持系郑麦366。2018年4月5日至6日该地区发生晚霜冻，草面温度-1.7 ℃，许多小麦品种受到冻害。抽穗后，观察BNS和郑麦366两个材料的冻害特征、穗分化进程和自交结实率，结果发现，10月9日正季播种的郑麦366冻害严重，受冻株率超过75%，11月18日播种的郑麦366未受冻；10月1日和11月17日播种的BNS未受冻，期间的5个播期均出现轻度冻害，受冻株率3.7%～5.4%；郑麦366和BNS两个品种冻害发生的温度敏感期均为药隔期至减数分裂期，并且冻害组织单位是整小穗，而非小花；10月1日和9日播种的BNS自交结实率分别为5.08%和10.41%，高于过去年份的结实率水平，分析发现是霜冻发生前12 d 连续15 ℃以上高温所诱导；BNS对低温敏感始于雌雄蕊分化始期，1周左右即可完成不育诱导，此后高温仅转换少部分小花为可育，后来的霜冻强低温也未能恢复BNS为完全不育。

• 小麦籽粒PPO活性检测方法改良与应用

  翟胜男，李豪圣，宋健民，刘爱峰，曹新有，程敦公，赵振东，何中虎，夏先春，刘建军

  小麦籽粒多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）活性是造成面粉及其制品酶促褐变的最主要原因。为快速、准确地检测小麦籽粒PPO活性，将酶标仪应用于PPO活性测定，对小麦籽粒PPO活性传统检测方法（AACC 22-85.01）进行了改良，并利用改良方法测定了283份国内外小麦品种PPO活性。结果表明，改良方法与传统方法所测PPO活性呈极显著正相关，相关系数达0.982。应用改良方法对144份小麦品种PPO活性进行重复测定，三次重复间的相关系数高达0.993～0.994。283份国内外小麦品种PPO活性变异范围为1.12 U·g-1·min-1～10.95 U·g-1·min-1，筛选到34份PPO活性较低的品种，可作为亲本材料用于低籽粒PPO活性小麦品种选育。与传统方法相比，改良方法大大减少了工作量，缩短了检测时间，效率提高约12～15倍。因此，本研究中改良的AACC 22-85.01法是一个操作简便、准确可靠、稳定高效的小麦籽粒PPO活性检测方法，可代替传统AACC 22-85.01法用于PPO活性大规模测定，为面制品色泽性状遗传改良提供技术支撑。

• 新疆春小麦育成品种耐热性评价

  张金波，王小波，严勇亮，肖菁，彭惠茹，丛花

  为筛选出耐热性好的小麦种质材料，通过开花期至成熟期人工模拟高温胁迫环境，以千粒重热感指数为主要评价指标，评价了新疆近30年来审定的春小麦品种的相对耐热性，并分析了高温胁迫对小麦籽粒蛋白质、湿面筋含量的影响。结果表明，与自然生长相比，高温胁迫条件下新疆春小麦育成品种的千粒重、籽粒宽度的变化均达到了极显著水平（P0.05)，不同品种间耐热性存在很大差异。综合三年千粒重热感指数（HSI）分析，耐热性相对较好的品种有17个，连续三年HSI＜1的品种有11个，其中新春37号、新春2号、新春38号在高温胁迫条下千粒重变化较小，产量较稳定，为强耐热品种；对高温敏感品种有26个，连续三年HSI≥1的品种有13个，其中新春13号、新春18号、新春33号耐热性相对较弱。高温胁迫影响小麦籽粒的品质，其中13.95%的品种蛋白质含量降低，6.98%的品种湿面筋含量降低，其他品种高温胁迫后籽粒蛋白质、湿面筋含量均较自然生长有所提高。

• 高产优质兼顾的强筋小麦品种选育方法与实践

  曹新有，程敦公，刘爱峰，宋健民，赵振东，王利彬，王灿国，刘成，郭军，翟胜男，韩冉，訾妍，李法计，李豪圣，刘建军

  自20世纪80年代以来，我国培育了一系列优质强筋小麦新品种。在当前小麦较高产量水平下，如何培育品质和产量协同提高的强筋小麦新品种，是育种者面临的新挑战。笔者在前人研究的基础上，以“目标明确、背景清晰、优优组合”的亲本选配原则、“抓住抗冻抗倒主要矛盾、平衡其他次要矛盾、汰劣选优”的选择方法，成功育成了济麦44等一批高产优质兼顾的强筋小麦新品种（系）。本文详细论述了这些选育方法，以期为全国高产优质小麦育种提供参考。

• 大麦在网斑病菌侵染后的转录组学分析

  李桃,汪军成,姚立蓉,李葆春,马小乐,杨柯,司二静,尚勋武,王化俊,孟亚雄

  近年来，由子囊菌亚门真菌网斑病菌(Pyrenophora teres)引起的大麦网斑病在我国大麦（Hordeum vulgare L.)主产区大面积发生并流行，导致大麦产量和品质下降。为探索大麦响应网斑菌侵染的分子机制，以抗网斑病种质材料BYT-CYA3（B）和敏感型材料美41/I（M）为研究对象，利用转录组测序技术（RNA-Sep），分析了2个材料在接种网斑病菌后不同时间点的基因表达差异。结果表明，对比网斑病菌侵染后不同时间点的转录组测序数据，共鉴定出35 545个差异表达基因；网斑病侵染大麦3 h、6 h、12 h、24 h和72 h时，抗病材料与敏感型材料间富集到GO和KEGG途径的差异表达基因数目有明显区别；共获得435个网斑病菌侵染诱导表达基因；共筛选出182个主要参与过氧化物酶体（peroxisome）、代谢途径（metabolic pathways）、MAPK信号传导途径-植物（MAPK signaling pathway-plant）、植物-病原体相互作用（plant-pathogen）、植物激素信号转导（plant hormone signal transduction）、次生代谢物生物合成（biosynthesis of secondary metabolites）等生物学过程的差异表达基因，推测这些基因与大麦响应网斑病菌侵染有关。随机从中选取10个基因进行了荧光定量PCR检测，并对其转录组测序结果进行定量分析，发现荧光定量PCR结果与转录结果趋势一致。本试验从分子水平初步探索了大麦对网斑病菌侵染的响应机制，为深入研究抗病基因提供了候选基因。

• 生长调节剂对黑小麦茎秆性状及其籽粒产量和品质的影响

  闫秋艳，鲁晋秀，赵政萍，王苗，贾亚琴，董飞，杨峰，李峰

  为明确不同生长调节剂对黑小麦植株茎秆性状及其籽粒产量和品质的调控效应，以冬黑1号和临黑131为试验材料，在黑小麦起身期喷施不同生长调节剂（多效唑、甲哌胺鲜酯、矮壮素），研究其对黑小麦茎节间长、株高、倒伏级别、籽粒产量及构成因素和籽粒品质的影响。结果表明，与对照相比，喷施生长调节剂均能不同程度降低黑小麦株高、基部第1和第2节间长度、穗下节长度，增加基部节间粗度。其中，多效唑可降低黑小麦株高1.1~4.5 cm，第1和第2茎节粗平均减少1.2 cm和2.3 cm，穗下节减少1.7 cm，茎粗度增加0.55~1.65 mm；甲哌胺鲜酯对黑小麦株高的影响不明显，茎粗度增加0.1~1.35 mm；矮壮素可降低黑小麦株高0.5~1.2 cm，第1和第2茎节间长减少2.1 cm和2.8 cm，穗下节变化不明显，茎粗度增加0.2~0.8 mm。喷施生长调节剂使倒伏级别降低0.30~1.22级，多效唑降低程度显著。喷施多效唑使黑小麦茎秆木质素和纤维素含量显著增加。多效唑处理下，冬黑1号和临黑131产量分别为6 648.0和6 076.5 kg·hm-2，均高于其他处理；甲哌胺鲜酯对黑小麦产量的影响不显著；矮壮素使黑小麦减产。喷施生长调节剂提高产量是通过提高单位面积有效穗数和穗粒数实现的。喷施多效唑显著增加了2个黑小麦品种籽粒蛋白质含量（3.7%~19.6%）。从茎秆指标和产量来看，在冬黑1号和临黑131拔节期喷施多效唑的效果较好。

• 早春低温之前喷施外源调控物质对冬小麦的干物质转运、产量和品质的影响

  南镇武,刘月兰,孟维伟,王旭清,李洪强,徐杰,王娜

  为明确外源调控物质对冬小麦早春低温抵御能力的调控效应，以济麦22为试验材料，在拔节期倒春寒来临前以喷施清水为对照（CK），设喷施氨基酸水溶肥（200倍液，T1）、蔗糖（500倍液，T2）、0.004%芸苔素内酯（800倍液，T3）及其等倍混合液（200倍液氨基酸水溶肥+500倍液蔗糖+800倍液芸苔素内酯，T4）4个调控处理，分析了拔节期发生倒春寒条件下不同调控处理间冬小麦干物质积累、转运、分配、产量及其构成和籽粒品质的差异。结果表明，T4处理下冬小麦开花期、成熟期干物质积累量较CK显著增加，且成熟期籽粒、穗轴及颖壳、茎鞘及叶的干物质积累量均高于其他处理；T2、T3、T4处理使小麦结实率均显著提高；T4处理在不降低穗粒数和穗数的前提下，显著提高千粒重和籽粒产量；T1处理有利于提高小麦籽粒蛋白质含量。由此得出，在冬小麦拔节期倒春寒来临前，喷施氨基酸水溶肥+蔗糖+0.004%芸苔素内酯混合液有助于提高小麦抵御低温逆境的能力，实现抗逆稳产。

• 大丽轮枝孢激活蛋白对小麦旗叶面积及其光合特性和籽粒产量的影响

  黄琴，王红光，李东晓，房琴，李浩然，李瑞奇

  为明确大丽轮枝孢激活蛋白（Verticillium Dahliae Asp-f2 Like，简称VDAL）对冬小麦旗叶面积、花后光合特性及籽粒产量的影响，于2017-2018和2018-2019年两个小麦生长季，以强筋冬小麦品种藁优2018为材料，在河北藁城设置大丽轮枝孢激活蛋白种子包衣，并在大田条件下设置春三叶（倒四叶）露尖（S3）、春四叶（倒三叶）露尖（S4）、春五叶（倒二叶）露尖（S5）、春六叶（旗叶）露尖（S6）以及孕穗期（SB）叶面喷施VDAL和全生育期不喷施VDAL（S0）6个处理，以不包衣且不喷施为对照（CK），分析了VDAL对小麦旗叶面积、花后光合特性和产量的影响。结果表明，S4和S5处理显著（P＜0.05）增加了旗叶的长或宽，从而增大了叶面积。S4、S5和S6处理可以维持旗叶花后较高水平的净光合速率。各喷施处理的籽粒产量均有不同程度的提高，与CK相比，两年间S4处理的籽粒产量均显著（P＜0.05）提高，2018-2019年，S5处理的穗粒数和籽粒产量也显著（P＜0.05）提高。综上，采用VDAL种子包衣，并于春生4~5叶龄喷施VDAL，可以增加旗叶面积和旗叶花后净光合速率，提高穗粒数和千粒重，从而达到增加产量的目的。

• 外源调节物质对铬（Cr6+）胁迫下小麦种子萌发的缓解效应

  孙淑珍，田中伟，郑巧梅，孙传蛟，孙建云

  为明确外源调节物质对Cr6+胁迫下小麦种子萌发的缓解机制，利用水培试验研究了葡萄籽提取物（grape seed extract，GSE）、氯化血红素（hematin chloride，Hemin）和茉莉酸甲酯（methyl jasmonate，MeJA）对Cr6+胁迫下小麦种子萌发的影响。结果表明，Cr6+胁迫显著降低了小麦种子发芽率、幼苗根长、株高、干物质积累量及种子α-淀粉酶活性，同时提高了小麦根系渗透调节物质的含量，并引发氧化胁迫。外源GSE、Hemin和MeJA均可有效缓解Cr6+胁迫对小麦种子萌发的不良影响，促进种子萌发和幼苗生长，提高小麦根系可溶性糖和可溶性蛋白含量，增强α-淀粉酶、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、过氧化氢酶（catalase，CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（ascorbase peroxidase，APX）和谷胱甘肽还原酶（glutathione reductase，GR）的活性。其中，GSE对Cr6+胁迫的缓解效果最佳。总之，外源调节物质可以通过提高Cr6+胁迫下小麦种子萌发过程中的淀粉水解能力、渗透调节能力和抗氧化能力，提高小麦的耐Cr6+性。

• 灌浆期冬小麦生理特性和产量对不同灌水量的响应

  薛佳欣，张江伟，陈宗培，李奔，陈召月，王贵彦

  为了解小麦灌浆期旗叶生理特性和产量对灌水量的响应，以小麦品种衡6632、石农086和济麦22为供试材料，通过旱棚和大田试验，设置春季不灌水（W0）、灌拔节水（W1，75 mm）和灌拔节+开花水（W2，150 mm）3个处理，比较分析了不同灌水量下三个品种灌浆期旗叶抗氧化和渗透调节能力及产量的差异。结果表明，旱棚条件下，与W0处理相比，W1和W2处理显著提高了各品种旗叶超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性，显著降低了丙二醛、脯氨酸和可溶性糖含量，显著增加穗粒数及产量，其中石农086和济麦22的W2处理产量均显著高于W1处理。大田条件下，与W0处理相比，W1和W2处理均显著提高了三个品种旗叶SOD、POD和CAT活性，降低脯氨酸和可溶性糖含量，显著增加有效穗数和产量，各品种产量在W2 与W1处理间无显著差异。这说明春季灌水能不同程度增强小麦抗氧化能力，提高籽粒产量。

• 长期定位施氮条件下不同品质类型冬小麦适宜施氮量的研究

  姚艳荣，金欣欣，李辉，张丽，李谦，申海平，贾秀领

  为了探明河北不同品质类型冬小麦的适宜施氮量，在十年定位试验的基础上，研究了不同施氮水平（0、60、120、180、240和360 kg·hm-2）下小麦中筋品种济麦22、中强筋品种石优20、强筋品种藁优2018和超强筋品种师栾02-1的产量和品质以及农田氮素平衡和土壤氮素盈余状况。结果表明，产量和品质在不同类型小麦品种间及氮肥处理间均差异显著。不施氮和施氮60 kg·hm-2处理的产量和品质显著低于其他处理。长期不施氮肥时各小麦品种的蛋白质含量、湿面筋含量、稳定时间等品质指标降至弱筋麦水平。济麦22、石优20、藁优2018和师栾02-1实现高产高效的适宜施氮范围依次是120～240、180～240、120～300和120～240 kg·hm-2，济麦22达到品种本身品质水平的适宜施氮量范围为120～300 kg·hm-2，其他品种为180～240 kg·hm-2。不同品质指标对施氮量的反应有差异，强筋品种的蛋白质含量和面团稳定时间在施氮120 kg·hm-2条件下能达到较高水平，而湿面筋含量、面团形成时间和延伸性则需要更高施氮量才能达到较高水平。济麦22、石优20、藁优2018和师栾02-1达到农田氮素表观平衡的适宜施氮量分别为197、166、199和218 kg·hm-2，土壤氮素表观平衡的施氮量均为212 kg·hm-2。过量施氮不能提高小麦产量和品质，降低施肥效益，会造成土壤氮素盈余。可见，施氮180 kg·hm-2为最优施氮处理，能实现小麦高产、高效、优质和生态安全的统一。

• 基于无人机影像的小麦株高与LAI预测研究

  郭涛，颜安，耿洪伟

  为快速、准确地估测不同生育时期小麦品种（系）株高与叶面积指数（LAI）表型性状，基于各生育时期小麦品种（系）数字正射影像（digital orthophoto map，DOM）和数字表面模型（digital surface model，DSM），分别构建不同生育时期株高估测模型和光谱指数LAI估测模型。借助一元线性回归、多元逐步回归（SMLR）和偏最小二乘回归（PLSR）分析方法，并采用决定系数（r）、均方根误差（RMSE）和归一化均方根误差（nRMSE）综合性评价指标，筛选出小麦不同生育时期最优的株高和LAI估测模型。结果表明，（1）全生育期株高估测效果最好，模型预测值与实测值高度拟合（r、RMSE、nRMSE分别为0.87、5.90 cm、9.29%）；在各生育时期中，灌浆期模型预测精度较好，成熟期预测精度最差，r分别为0.79和0.69。（2）所选的18种光谱指数与LAI相关性均较好，其中BGRI、RGBVI、NRI和NGRDI的相关系数达到极显著水平，且各时期三种回归估测模型均表现出较高的稳定性和拟合效果，其中SMLR回归模型对各生育时期LAI预测精度最好，其拔节期、孕穗期、扬花期、灌浆期和成熟期的预测集r分别为0.68、0.57、0.61、0.68和0.53。这说明，基于无人机获取的不同生育时期小麦DSM影像提取株高，并运用18种光谱指数构建LAI估测模型方法是可行的。

• 维生素E对小麦赤霉病菌呕吐毒素积累的调控效应

  朱素芹，张语卉，花辰，李磊，孙政玺，李韬

  赤霉病主要由禾谷镰刀菌引起，该菌侵染小麦后会在籽粒中积累脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）等毒素，造成小麦细胞的氧化损伤，并损害人畜健康。为了揭示抗氧化剂维生素E对DON积累的影响，在活体条件下，通过双花滴注法在小麦扬花期同时接种维生素E溶液和禾谷镰刀菌菌液，测定病小穗率，并在小麦成熟期利用LC-MS测定籽粒中的DON含量；离体条件下，在PDA和TBI培养基中分别添加维生素E，测定培养基中禾谷镰刀菌菌丝的生长速率、DON含量和DON合成关键基因 Tri5的表达量。结果表明，活体条件下，维生素E负调控DON的积累，但不能阻止病原菌在穗部扩展；离体条件下，与对照相比，添加维生素E对禾谷镰刀菌的生长、产毒及 Tri5基因的表达均无显著影响。活体条件下，维生素E负调控毒素，可能是通过调控寄主小麦中相关基因的表达而间接调控禾谷镰刀菌产毒相关基因的表达，该结果可为维生素E在小麦DON防控方面的利用提供参考。