麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2021年第2期

• 白粉病菌侵染条件下小麦酵母双杂交文库的构建及可用性检测

  王巧慧，谷建华，郭欢，吕士凯，吉万全,张宏

  为解析白粉病菌侵染小麦以及小麦防御的分子机制，以抗白粉病种质N9134为材料，剪取白粉病菌（Blumeria graminis f.sp.tritici,Bgt）接种48 h后的叶片，提取总RNA，利用SMART技术进行反转录合成双链cDNA（ds-cDNA），并进行均一化处理和SfiI酶切处理，处理后的ds-cDNA分别连接pGADT7-SfiI三框载体，将连接产物转化至感受态细胞HST08中构建文库。通过滴度测定和PCR鉴定其库容量和基因重组率，最后收集细菌并提取质粒。经鉴定，该文库库容量大于1.0×106 cfu·mL-1，插入片段主要分布在 400～2 000 bp之间，重组率为100%，冗余度为3%。利用酵母双杂交系统筛选cDNA文库，获得2个与热休克蛋白HSP40-70互作的蛋白质，分别为DnaJ类蛋白（DnaJ-like）和E3泛素蛋白连接酶AIP2（AIP）。综上表明，文库构建质量较好，为后续筛选抗逆关键基因奠定了基础。

• 小麦新品种陕农33的遗传构成分析

  吴胜男，李英壮，王娜，刘录祥，谢彦周，王成社

  为解析小麦新品种陕农33的遗传构成，利用小麦55K芯片检测到的53 063个SNP标记分析双亲陕农981和新麦18对陕农33的遗传贡献率。结果表明，陕农33与亲本陕农981和新麦18 SNP标记的一致性分别为52.72%和46.38%，陕农981对陕农33的贡献略大于新麦18；从染色体水平看，新麦18对陕农33的贡献率超过50%的染色体有2A、5A、7A、3B、4B、2D、3D、4D和6D，而陕农981在除此之外的12条染色体的遗传贡献率均大于50%；在遗传距离大于5 cM的染色体区段中，陕农33来源于陕农981和新麦18的染色体区段分别有18个和19个，其中，在6B染色体上来源于陕农981的染色体区段最多(4个)，在7A染色体上来源于新麦18的区段最多（6个）；陕农33有154个不同于双亲的特异位点，分布在21条染色体上，其中，在1B、2B、2D、4A、4D和6A染色体上，共发现11个与农艺和品质性状有关的QTL，3个来源于新麦18，8个来源于陕农981。

• 小麦剩余杂合体株高的基因定位

  张俊杰，吉万全，张耀元，张宏，陈春环

  为挖掘小麦矮秆基因，以矮秆小麦品种品冬34和高秆小麦品种Warran杂交构建的重组自交系（RIL）群体为材料，于F7:8筛选出一个株高性状分离的剩余杂合体。利用BSR-seq技术对该剩余杂合体分离的高株与矮株纯系分别混池测序，进行株高位点的初步定位。结果表明，与株高性状相关的候选区域位于7B染色体687～689 Mb处，该区段内有18个候选基因。其中，TraesCS7B02G419700和TraesCS7B02G420400既参与代谢过程，又参与小麦茎的生长发育；而TraesCS7B02G418900、TraesCS7B02G419000、TraesCS7B02G419600和TraesCS7B02G420000虽在茎中表达，却未参与相关代谢过程。这6个基因特别是TraesCS7B02G419000和TraesCS7B02G420400可作为调控株高性状的候选基因进行深入研究。

• 小麦抗穗发芽基因挖掘及分子育种进展

  黄义文，代旭冉，刘宏伟，杨丽，买春艳，于立强，刘朝辉，李洪杰，周阳，张宏军

  穗发芽是影响小麦品质和产量的重要自然灾害之一。了解小麦穗发芽抗性遗传和分子基础，有助于穗发芽抗性改良。本文从穗发芽抗性QTL发掘、功能标记开发、穗发芽主要抗源以及抗穗发芽分子育种几方面对小麦穗发芽研究进展进行综述，并对今后小麦穗发芽抗性研究重点及育种思路进行讨论，以期为小麦穗发芽遗传研究和抗性育种提供参考。

• 普通小麦籽粒硬度的全基因组关联分析

  胡文静，张晓，刘巧，方正武，高德荣

  籽粒硬度是小麦品质评价的重要指标。为挖掘控制小麦籽粒硬度的重要基因/位点，以国内外171个小麦品种组成的自然群体为材料，在4个环境下利用小麦90K SNP芯片对籽粒硬度进行全基因组关联分析（genome-wide association study，GWAS）。171个小麦品种籽粒硬度变异系数为56.59%～66.80%，相关系数为0.88～0.92。GWAS结果表明，共检测到20个与小麦籽粒硬度显著相关的SNPs，其中，14个SNPs（7个位点）在2个及以上环境中能被检测到，分别位于1A、1B、1D、2A、5A和7A染色体上，可解释 6.76%～ 11.79%的表型变异。表型贡献率超过10%的SNPs有4个（3个位点），分布在1D、2A和5A染色体上，其中，1D染色体上的标记wsnp_Ku_c19622_29138795在3个环境中能被检测到，可解释9.08%～ 11.79%的表型变异；2A染色体上的标记Excalibur_c12675_1789在4个环境中均能被检测到，可解释 9.10%～10.86 %的表型变异；5A染色体上的标记wsnp_Ra_c24707_34262900和BS00041219_51在2个环境中能被检测到，可解释6.76%～10.35%的表型变异。在所有环境下均与小麦籽粒硬度显著相关的位点有4个，分别位于1A、1B、2A和7A染色体上。

• 西南地区小麦种质资源白粉病抗性的全基因组关联分析

  高煜，程斌，丁延庆，曹宁，高旭，张立异

  为了有效利用我国西南地区小麦抗白粉病种质资源，于2012―2013年在贵州贵阳、贵州赫章和四川绵阳以及2013―2014年在贵州贵阳对主要来自西南地区的120个小麦品种（系）进行了白粉病抗性鉴定，并利用小麦90K芯片进行全基因组关联分析。抗病性鉴定结果显示，36个品种（系）在四个环境下均表现出抗性，其中大部分品种（系）来自贵州省。全基因组关联分析发现，16个SNP位点与白粉病抗性显著相关，分别位于1A、1D、2A、3A、4B、5B、6A、6D和7B染色体上，其中位于6AS染色体重要区段上的3个SNP位点（Jagger_c4823_169、Tdurum_contig55201_928和Tdurum_contig12215.89）的遗传距离小于1 cM，在四个环境中均与白粉病抗性显著相关。相关分析表明，这3个SNP位点与 Pm21分子标记（SCAR1265）紧密 连锁。

• 不同氮素利用效率小麦苗期的根系形态数量性状分析

  陈旭，杨习文，李文，周苏玫，徐凤丹，贺德先

  为在苗期可通过根系形态数量性状对氮高效小麦品种进行鉴别，利用营养液培养法，在正常氮（5 mmol·L-1）和高氮（45 mmol·L-1）处理下，研究了黄淮平原区18个主栽小麦品种苗期氮素利用效率与根系形态数量性状的关系；通过干物重和氮积累量与根系形态指标相结合的方式对供试小麦品种植株氮效率进行了综合评价，并划分不同氮效率类型。结果发现，在两种氮处理下，供试小麦品种的根干重、茎叶干重、单株干重、根氮含量、茎叶氮含量、单株氮含量、单株总根长、根总表面积、根总体积、根尖数的变异系数均大于15%，可作为氮效率评价指标。小麦的单株总根长、根总表面积、根总体积、根尖数与植株氮积累量呈显著正相关，可以作为育种早期筛选高氮效率材料的指标。不同氮效率类型的单株总根长、根总表面积、根总体积、根尖数均表现为氮高效型>氮中效型>氮低效型。通过逐步回归分析，建立了小麦幼苗植株氮积累量和根系形态数量性状的预测模型，拟合精度在91.91%以上。小麦不同氮效率类型间的单株总根长、根总表面积、单株根尖数的差异均达显著水平，生产上可根据小麦苗期根系的主要形态数量性状判断其氮效率高低。

• 小麦不同进化材料叶与非叶器官C4光合酶活性及δ13C值差异

  魏爱丽，杨茂，黄琴，张英华，王志敏

  为明确小麦进化过程中C4代谢酶活性的变化趋势，以二倍体小麦种（野生一粒小麦、栽培一粒小麦、拟斯卑尔脱山羊草、粗山羊草）、四倍体小麦种（野生二粒小麦、栽培二粒小麦、阿拉拉特、提莫菲维小麦）及六倍体小麦种（斯卑尔脱小麦、普通小麦）为试验材料，对不同染色体倍数小麦种不同绿色器官光合碳同化酶（PEPC、RuBPC、NADP-MDH、NADP-ME、NAD-ME）活性及稳定碳同位素（δ13C）值进行了比较分析。结果表明，在同一种内，非叶器官（叶鞘、穗下节间、芒、护颖、外颖）RuBPC活性显著低于旗叶，除六倍体小麦品种外，其余小麦材料的PEPC及其他C4途径酶活性均高于叶片。在小麦进化过程中，随着染色体倍数的增加，旗叶片的C3和C4同化酶活性均上升，且PEPC/RuBPC活性比值显著增加；非叶器官的RuBPC活性增加，但PEP羧化酶及其他C4途径酶活性下降，PEPC/RuBPC活性比值显著降低。旗叶和穗器官的δ13C值均在C3途径范围内，穗器官的δ13C值高于叶片；随染色体倍数的增加，旗叶δ13C值增高，而穗器官的δ13C值下降。综合来看，小麦非叶器官具有较强的C4光合酶活性，在进化过程中，其C4酶活性趋向减弱，而旗叶的C4酶活性则趋向增加。

• 江苏省小麦品种（系）籽粒产量基因型与环境互作分析

  姚金保，张鹏，余桂红，马鸿翔，杨学明，周淼平，张平平

  为客观评价多点试验中小麦新品种（系）籽粒产量的稳定性、适应性以及试点辨别力，探明适合江苏省小麦多点鉴定试验基因型与环境互作分析方法，采用AMMI模型对2018-2019年度江苏省淮南区试A组15个小麦品种（系）和淮北区试C组14个小麦品种（系）分别在12个试点的籽粒产量数据进行分析。结果表明，在两组试验中，基因型效应（G）、环境效应（E）和基因型与环境互作效应（G×E）均达到极显著水平。环境效应分别占淮南和淮北处理平方和的89.55%和70.71%，基因型效应分别占3.10%和12.89%，互作效应分别占7.35%和16.19%。基因型与环境互作中两条显著的主成分轴分别解释了淮南60.54%和淮北 56.53%的互作平方和。在本年度特定的气候条件下，15个淮南小麦品种（系）中，宁红1479、金丰1701和盐麦0816属于高产稳产品系；14个淮北小麦品种（系）中，保麦1702、淮核16174属于高产稳产品系。12个试点中，淮南以南通、扬州和金湖试点的分辨力最强；淮北以响水、徐州和宿豫试点的分辨力最强。由AMMI双标图及互作效应值分析可知，两组试验的高产品系对某些试点具有特殊适应性。

• 燕麦品种（系）的营养品质综合评价

  王慧，杨富，姜超，施毅，李刚

  为筛选营养品质优良的燕麦品种（系），对72份燕麦品种（系）的粗纤维、粗蛋白、淀粉和β-葡聚糖含量4个营养品质进行分析，并采用灰色关联度分析方法进行综合评价。结果显示，供试燕麦品种（系）的粗纤维、粗蛋白质、淀粉和β-葡聚糖含量平均分别为1.57%、19.35%、41.98%和4.13%；粗纤维含量的变异系数最大，为32.48%；β-葡聚糖含量变异系数最小，为12.59%。营养品质综合表现较好的品种（系）有px0412、8928-2-2、3121-3、8928-7-5，其等权关联度和加权关联度综合排名位列前4。

• 不同施肥条件下的小麦籽粒代谢组学研究

  贲蓓倍,徐维红,邹德玉,牟美睿,杨仁杰,刘海学

  为探究不同肥料对小麦籽粒代谢物的影响，通过非靶向代谢组学结合气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）与多元统计学的方法，对不同施肥条件下（常规施肥CK、缓控释肥一次性基施E、有机肥缓控释肥配施A、缓控释肥B、专家系统推荐施肥NE）的中信麦99籽粒代谢物进行分析。结果显示，从小麦籽粒中共检测到代谢物47种，主要为有机酸类、氨基酸类、糖类及其衍生物、酯类和其他有机物。与CK相比，B、E处理对促进小麦籽粒中有机酸类代谢物积累的效果较优，B、A处理对促进小麦籽粒中糖类代谢物积累的效果较优，B、NE处理对促进小麦籽粒中氨基酸类代谢物积累的效果较优；B、NE处理对促进小麦籽粒中总代谢物含量积累的效果最优，E处理效果次之，A处理效果最差。不同施肥处理对小麦籽粒代谢物中糖类和氨基酸类代谢物影响较大，通过富集20种差异代谢物，得到3条显著变化的代谢途径，分别为氨酰基-tRNA的生物合成，苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成，异喹啉生物碱的生物合成。

• 施氮量对半湿润区小麦-玉米轮作系统土壤氮的影响

  郭倩倩，朱云鹏，王霖，党亚爱

  为探讨不同施氮量对黄土高原半湿润地区冬小麦-夏玉米轮作系统土壤氮动态变化的影响，2016-2018年采用田间试验，研究了不同氮肥用量下冬小麦-夏玉米轮作系统作物不同生育时期0~200 cm土层土壤氮的动态变化。结果表明，不同氮肥处理间0~60 cm土层土壤全氮储量差异显著，两年试验后较试验前，施氮 0 kg·hm-2(N0)、100 kg·hm-2(N100)、200 kg·hm-2(N200)、300 kg·hm-2(N300)和400 kg·hm-2(N400)处理的土壤全氮增量分别为-180、-245、288、627和709 kg·hm-2。不同氮肥处理间0~200 cm土层土壤硝态氮含量及其储量差异显著，土壤铵态氮含量无显著性差异。两年试验后较试验前，N0和N100处理0~200 cm土层土壤硝态氮储量明显降低，N200处理变化不显著，3者均无明显硝态氮下移，而N300和N400处理0~200 cm土层土壤硝态氮储量显著增加，向深层土壤（100~200 cm）下移明显。每季作物施氮200 kg·hm-2可以减少深层土壤硝酸盐累积量。

• 宽幅播种条件下行距对小麦产量及干物质积累和转运的影响

  吕鹏，吕广德，鞠正春，高瑞杰，钱兆国，庞慧，吴科，韩伟

  为了确定小麦宽幅播种的适宜行距，在高产地块以高产小麦品种泰农18为材料，设置20 cm、25 cm、30 cm三个行距处理，研究了宽幅播种条件下行距对小麦产量、群体动态、干物质积累与分配的影响。结果表明,相同行距下，宽幅播种的小麦产量较常规条播提高11.0%。在宽幅播种条件下，行距过大时小麦群体数量较小，成穗不足，干物质积累减少，产量降低；缩小行距可提高群体数量和干物质积累；但行距过小时穗粒数、千粒重下降，群体边际效应减弱，产量降低；适宜行距可协调产量构成因素，提高群体在花后维持较高光合能力，提高花后干物质同化量和对籽粒的贡献度。在本试验的条件下，泰农18以宽幅播种、行距25 cm、播量120 kg·hm-2为宜。

• 种植密度对匀播冬小麦干物质积累、转运及产量的影响

  陈猛，梁雪齐，李玲，张丽，张锋，陈国栋，吴全忠，翟云龙

  为探究匀播冬小麦对种植密度的响应，以不同穗型品种新冬22（A1）和新冬50（A2）为材料，匀播（株行距相等）条件下设置了123万、156万、204万、278万、400万株·hm-2（分别记为M1、M2、M3、M4、M5）5个种植密度，研究了不同种植密度下匀播小麦干物质积累、运转、产量及其构成因素的差异。结果表明，匀播条件下，冬小麦抽穗前干物质积累量随种植密度的增加而增加，抽穗后干物质积累量随种植密度增加先增加后降低；新冬22号花后干物质积累量、花后干物质对籽粒产量贡献率、籽粒产量均表现为M2处理最高，新冬50号花后干物质积累量、花后干物质对籽粒产量贡献率、籽粒产量均表现为M4处理最高。随着种植密度的增加，两个品种的有效穗数呈增加趋势，穗粒数、千粒重呈下降趋势，籽粒产量呈先升后降趋势。匀播条件下，多穗型品种新冬22号适宜种植密度为156万株·hm-2，大穗型品种新冬50号适宜种植密度为278万株·hm-2。

• 外源H2S对盐碱胁迫下裸燕麦幼苗生长和生理特性的影响

  刘建新，刘瑞瑞，贾海燕，卜婷，李娜

  为探讨外源H2S缓解植物盐碱胁迫伤害的生理机制及适宜喷施浓度，以裸燕麦为材料，采用盆栽砂培方法，在根部浇灌50 mmol·L-1盐碱混合溶液(NaCl︰Na2SO4︰NaHCO3︰Na2CO3=12︰8︰9︰1)，同时叶面喷施不同浓度H2S供体NaHS(0、25、50、100、200、400 μmol·L-1)，分析了盐碱胁迫条件下外源H2S对幼苗生长及叶片内源H2S和光合色素含量、活性氧代谢和渗透物质积累的影响。结果表明，盐碱胁迫下裸燕麦幼苗叶片L-半胱氨酸脱巯基酶活性和H2S含量均随NaHS喷施浓度的增大而显著提高；喷施25~100 μmol·L-1 NaHS能够缓解盐碱胁迫对裸燕麦幼苗生长的抑制，喷施200~400 μmol·L-1 NaHS时幼苗生长受抑加重。喷施25~400 μmol·L-1 NaHS均不同程度提高了盐碱胁迫下裸燕麦叶片叶绿素、类胡萝卜素和谷胱甘肽含量，对抗坏血酸和可溶性蛋白质含量影响不大，使超氧阴离子、过氧化氢、丙二醛含量和质膜相对透性显著降低或变化不显著；25~200 μmol·L-1 NaHS处理下超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性均不同程度提高，过氧化物酶(POD)活性和游离氨基酸含量显著下降或变化不显著，400 μmol·L-1 NaHS处理降低了SOD、CAT、APX和POD活性及游离氨基酸、脯氨酸含量；25 μmol·L-1 NaHS处理显著降低了可溶性糖含量，50~400 μmol·L-1 NaHS处理的可溶性糖含量不同程度提高。隶属函数综合评价显示，喷施25~200 μmol·L-1 NaHS提高了盐碱混合胁迫下裸燕麦幼苗的综合评价值(D)，400 μmol·L-1 NaHS处理的D值显著下降。综合以上结果，喷施适宜浓度NaHS (25~100 μmol·L-1)可通过调节活性氧代谢和渗透溶质脯氨酸和可溶性糖积累缓解盐碱胁迫造成的氧化伤害和生长抑制，从而增强裸燕麦对盐碱胁迫的耐性。

• 基于无人机多光谱影像的冬小麦倒伏提取适宜空间分辨率研究

  黄艳伟，朱红雷，郭宁戈，殷姝溦，彭星玥，王雨蝶

  为了解无人机图像空间分辨率对倒伏小麦提取精度的影响，选取2019年6月9日冀南地区倒伏小麦农田为研究区，采用最大似然法、人工神经网络、支持向量机和随机森林四种分类方法，以倒伏小麦分类面积和空间一致性为指标，对不同空间分辨率下小麦倒伏的提取精度进行了比较。结果表明，最大似然法存在严重的错分现象，人工神经网络、随机森林和支持向量机的总体分类结果较好，其中人工神经网络对倒伏面积提取的结果最准确；随着像元尺寸的增大，倒伏小麦分类面积相对误差变化趋势缓慢，但像元尺寸大于40 cm时，分类结果与实际倒伏区域的空间一致性迅速降低。综合考虑无人机图像数据量、获取时间和倒伏小麦提取精度，本研究认为20～40 cm是提取冬小麦倒伏面积较为适宜的空间分辨率范围。