麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2021年第3期

• 近十年基于重要小麦亲本周麦22的遗传改良

  唐建卫，高艳，胡润雨，张根源，殷贵鸿，耿洪伟

  为掌握近十年来黄淮麦区小麦遗传改良的进展和性状间的遗传差异，选用黄淮麦区骨干亲本周麦22及其衍生的22个小麦新品种为材料，研究其产量性状和品质指标，并对其衍生方式、遗传进展进行分析。结果表明，周麦22衍生系的平均产量和穗数分别较周麦22提高598.7 kg·hm-2和12.6个·m-1，遗传增益分别为10.1%和17.6%，差异均达显著水平；而周麦22衍生系的千粒重、穗粒数和株高与周麦22均无显著差异。通过周麦22培育出4个优质强筋小麦品种，占衍生品种总数的18.2%。周麦22衍生系的籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、SDS沉淀值和吸水率较周麦22均显著降低，遗传增益分别为－4.6%、－11.1%、－5.2%和－1.7%；面筋指数和面团稳定时间较周麦22均显著提高，遗传增益分别为148.2%和41.2%；籽粒硬度和面团形成时间较周麦22略有降低，但差异均未达显著水平。周麦22衍生品种产量的提高主要来源于穗数和千粒重的提高，蛋白质质量性状在遗传改良中有所提高，但蛋白质数量性状呈下降趋势。加强蛋白质质量与数量性状的协调改良已成为当前小麦品质改良的重点和难点。

• 黄淮麦区部分小麦品种粒重基因 TaGS5-A1的等位变异分布及其效应分析

  李静雯，董亚超，肖永贵，李法计，杨舒蓉，李鸣，夏先春，何中虎

  为明确粒重基因 TaGS5-A1的育种应用价值，利用竞争性等位基因特异性PCR（KASP）标记对119个不同遗传背景的黄淮麦区小麦品种进行 TaGS5-A1基因等位变异检测，并结合3年2点6个环境的农艺性状表型数据，比较携带等位基因 TaGS5-A1a和 TaGS5-A1b的品种千粒重、粒长、粒宽、株高、穗长和穗下节长等性状。结果表明，检测品种中有91个含 TaGS5-A1b等位基因，分布频率为76.5%，有28个含 TaGS5-A1a等位基因，分布频率为23.5%；在6个环境下含 TaGS5-A1b品种的千粒重(43.4 g)和粒宽(3.4 mm)均极显著高于含 TaGS5-A1a等位基因的品种，增幅分别为6.6%和3.0%，而含 TaGS5-A1b等位基因品种的株高显著低于含 TaGS5-A1a等位基因的品种，降幅为6.6%，含不同等位基因品种的粒长、穗长、穗下节长均无显著差异；安徽、河南、山东、陕西和河北5省检测材料中 TaGS5-A1b优异等位变异的分布频率分别为100%、88.1%、81.8%、66.7%和66.7%。本研究为黄淮麦区小麦粒重分子育种提供了材料和高通量的功能标记。

• 宁夏春小麦种质资源Wx基因分子鉴定及其分布

  亢玲，李瑞博，王小亮，张维军，何进尚，陈东升

  为明确宁夏春小麦种质资源Waxy基因的分布情况，利用Wx-A1、Wx-B1和Wx-D1位点的6个STS标记（PA1、PA2、PB1、PB2、PD1、PD2），对299个宁夏春小麦种质资源进行等位变异检测。结果表明，供试小麦种质的Waxy基因组成以野生型（Wx-A1a/ Wx-B1a/ Wx-D1a）为主，占参试材料总数的88.3%。在Wx-A1、Wx-B1和Wx-D1基因位点上，发现Wx-A1b、Wx-B1b和Wx-D1b突变型材料分别有2、32和2个，分别占材料总数的0.7%、10.7%和0.7%；其中，有1个材料为Wx-A1b/ Wx-B1b突变型，占材料总数的0.3%。宁夏春小麦种质资源中Wx-B1基因缺失类型的分布频率相对较高，在新品种和高代品系中该类型逐步增加。该研究有助于了解宁夏优质面粉小麦品种的生产现状，为该区和我国其他相关春麦区优质面条小麦的选育奠定基础。

• 小麦抗条锈基因 Yr10的抗病通路研究

  高花雨，何琪，贾劲松，丁焱，王亚茹，王晓静，康振生

  小麦抗条锈病基因 Yr10作为全生育期抗性基因，对国内大部分的条锈菌生理小种表现抗性，为探究 Yr10介导的抗病通路，以小麦AvocetS（AvS）和其近等基因系AvSYr10NIL（AvS+Yr10）为材料，接种条锈菌CYR31后分别构成亲和与非亲和体系，通过分析含有抗病基因 Yr10非亲和体系中的信号分子变化，比较非亲和与亲和体系中抗病过程相关基因的表达差异和功能，进而解析 Yr10的抗病通路。结果表明，在含有抗病基因 Yr10的非亲和体系中， RAR1、 HSP90和 SGT1可能参与抗病基因（R）激活下游的抗病通路。R基因的激活引发活性氧在接菌后早期迅速积累，同时内源SA水平在接菌后出现高峰，随后寄主细胞迸发活性氧，并引起下游病程相关基因 PR1表达显著上调，促进植物细胞的坏死，表现为过敏性坏死反应（HR）。总体来说， Yr10的抗病通路为通过R基因的激活后引发SA信号分子，进而影响活性氧的积累，最终诱导下游PR基因的表达和HR反应的发生。

• 陕西关中不同小麦品种产量以及氮磷效率差异研究

  郑景瑞,王云凤,韩燕,卢慧宇,刘琳,杜文婷,罗彩霞,张树兰

  为筛选出高产高效的小麦品种，以陕西关中平原现行栽培以及新育成的15个主要小麦品种为材料，通过大田试验，在两个施肥处理下（不施肥，推荐施肥），研究不同小麦品种的产量、氮磷效率差异及其内在生理机制。结果表明，在施肥和不施肥条件下，部分小麦品种间的产量均存在显著差异，其中，施肥条件下小麦产量为2 757.5~4 589.5 kg·hm-2，不施肥条件下小麦产量为1 928.3~3 065.8 kg·hm-2。无论施肥与否，部分小麦品种间氮、磷效率均差异显著。施肥条件下，小麦产量与收获指数、穗粒数呈极显著正相关；而不施肥条件下，小麦产量仅与穗粒数呈极显著正相关。相关性分析结果显示，施肥条件下，品种间产量高低与开花期旗叶碳氮比有关；而不施肥条件下，品种间产量高低与叶绿素相对含量和旗叶衰老速率有关。在施肥条件下，品种间氮、磷利用效率的高低主要与可溶性糖转运量、开花期旗叶碳氮比及其衰老速度有关；而不施肥情况下，品种间氮、磷利用效率主要与收获指数有关。从最佳产量和实际生产考虑，在推荐施肥条件下高产高效品种有伟隆121和伟隆123。

• 中国小麦的起源、传播及进化

  魏益民

  小麦是由西亚引入我国的主要粮食作物之一，是古丝绸之路物质和文化交流的产物。研究认为，大约3 800年前的新石器时代晚期至青铜器时代早期，小麦被引入河西走廊地区，作为春麦种植，逐步引种到祁连山以南地区，到达海东和洮河流域，之后进入关中平原；然后，进化为冬小麦，以适应当地的种植制度。西汉时期，由于朝廷的重视和推广，小麦开始在黄河及淮河流域种植。由于小麦可秋播夏熟，产量稳定，具有救荒救灾的作用，使小麦在中国的种植区域持续扩大。近百年来由于作物遗传育种和栽培技术水平的提高，目前小麦产量已达到每公顷10 500 kg以上。小麦在中国的传播和进化，对中国的农业生产结构以及人们的饮食结构和饮食文化产生了深远的影响。

• 大麦对大麦条纹病菌毒素胁迫的响应

  孙莉莎，郭铭，司二静，姚立蓉，汪军成，李葆春，杨轲，孟亚雄，马小乐，王化俊

  为探究大麦条纹病菌毒素对大麦种子萌发、幼苗生长及防御酶活性的影响，用大麦条纹病菌毒素处理20个大麦品种的种子，测定120 h后毒素对种子的萌发抑制率和胚根、胚芽生长抑制率，并测定了强抗病性种子萌发48 h、72 h、120 h和168 h时的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）的活性及游离脯氨酸（Pro）、丙二醛（MDA）的含量。结果发现，按照萌发抑制率进行聚类分析，将20个大麦品种分为3类，即高抗型（占5%）、中抗型（占60%）和高感型（占35%），3个类型间的被测萌发指标的差异均达显著水平（P＜0.05）。随时间推移，经毒素液处理的强抗性品种甘啤2号幼苗中的SOD、CAT活性总体呈先降低后上升的趋势，以胁迫72 h时的SOD、CAT活性最低；POD活性及Pro含量均呈上升趋势；MDA含量呈先上升后下降的趋势，在72 h时最大；经毒素液处理的甘啤2号中SOD、POD、CAT活性、Pro和MDA含量均高于对照。综上所述，大麦条纹病菌毒素对大麦种子胚根、胚芽生长有一定的抑制作用；大麦植株通过体内防御酶活性的增强提高抗逆性；利用大麦条纹病菌毒素处理种子可以初步快速筛选出对其具有抗性的品种。本研究结果可为大麦条纹病菌抗性机制的研究和抗性品种的选育提供参考。

• 减量施氮对滴灌春小麦干物质和氮素积累转运特征的影响

  孔丽婷，蒋桂英，杨灵威

  为探明新疆滴灌春小麦氮高效利用特征，于2019 年采用田间试验研究了减氮对强筋型小麦品种新春38号和中筋型品种新春49号的干物质和氮素积累、转运及氮素利用效率的影响。结果表明，新春38号和新春49号拔节期、开花期、成熟期的各器官及植株的干物质积累量和花前干物质转运效率及其对籽粒产量贡献率随减氮比例的增大呈现先增大后减小的趋势，均在CF2（较正常施氮减10%）处理下达到最大值；氮素积累量和花前氮素转运量及花后氮素积累量均随减氮比例的增大呈逐渐减小的趋势，均在正常施氮（CK1）处理下达到最大值；花前氮素转运效率和花前氮素对籽粒氮的贡献率呈增大趋势。新春38号和新春49号的氮肥利用效率均随减氮比例的增大呈先升高后降低的趋势，在CF2处理下达到最大值，为37.53%和35.91%，比CK1提高12.36%和10.21%。小麦籽粒产量随施氮量减少呈先增大后减小的趋势，在CF2处理下最大，与不施氮（CK2）相比，各施氮处理下小麦籽粒产量均显著增加，新春38号和新春49号分别提高24.04%~39.22%和32.05%~45.38%。综合考虑，推荐较正常施氮减氮10%（CF2，270 kg·hm-2）为新疆滴灌春小麦栽培模式的适宜施氮量。

• 离体穗培养条件下C、N供给对小麦穗粒数、粒重及蛋白质含量的影响

  杨茂，黄琴，张震，刘洋，王志敏，张英华

  为探究C、N供给时期和供给水平对小麦籽粒建成及蛋白质含量的影响，以冬小麦品种济麦22为材料，采用离体穗培养的方法，设置了三个蔗糖浓度（C1：20 g·L-1；C2：40 g·L-1；C3：80 g·L-1）和四个硝酸铵水平（N1：0.57 g·L-1；N2：1.14 g·L-1；N3：2.28 g·L-1；N4：4.56 g·L-1），比较分析了开花期和花后7 d培养的小麦穗粒数、粒重及籽粒蛋白质含量对C、N供响应的差异。结果表明，1）开花期增加C、N供给可明显提高小麦穗粒数，C3的穗粒数相比于C1、N3的穗粒数相比于N1分别增加23.5%和8.2%，且弱势粒增幅显著高于强势粒，高氮（N4）下穗粒数显著下降，N4的强、弱势粒数相比于N3分别降低4.8%和29.6%；花后7 d增加C、N供给对穗粒数无显著影响；两个时期比较，以开花期培养的小麦穗粒数更高。2）开花期和花后7 d增加C供给均能显著提高小麦粒重，C3的粒重相对于C1分别提高84.9%和41.5%，且弱势粒增幅大于强势粒；开花期适当增加N供给也能提高小麦粒重，N3的粒重相对于N1增加10.2%，花后7 d适当增加N供给对粒重无显著影响，高氮（N4）下粒重显著下降，且以弱势粒降幅较大；两个时期比较，以花后7 d培养的小麦粒重较高。3）小麦穗粒重随培养基C、N浓度的增加而增加，但高氮下穗粒重显著降低，且穗粒重受粒重的影响较大。4）小麦籽粒蛋白质含量和蛋白质积累量随C浓度的增加而持续降低，随N浓度的增加而持续增加。综上可知，离体穗培养条件下C、N供给水平对小麦穗粒数、粒重及蛋白质含量的调控作用明显，其中开花期增加C、N供给的增粒增重效果更显著，以弱势粒反应更敏感；另外，穗粒数与粒重、粒重与蛋白质含量的调控具有一定矛盾性，其平衡协调仍需进一步研究。

• 耕播方式对稻茬小麦籽粒产量、养分吸收和利用的影响

  李福建，徐东忆，吴鹏，张新钵，丁永刚，马泉，朱敏，李春燕，朱新开，丁锦峰，郭文善

  为给稻茬小麦机械化高产高效生产提供参考，以冬小麦品种扬麦23为材料，研究了水稻秸秆全量还田、耕作层土壤含水量85.7%条件下不同耕作方式（耕翻、旋耕和板茬）和播种方式（条播、带状条播和均匀摆播）对稻茬小麦籽粒产量、蛋白质含量、养分吸收和利用的影响。结果表明，板茬处理更利于小麦对养分的吸收，成熟期氮、磷、钾积累量比耕翻和旋耕处理分别提高了20.1%和5.7%、35.0%和17.7%、7.0%和4.0%，且增加了肥料表观利用率、肥料利用效率、肥料农学效率和百公斤籽粒吸氮量，产量比耕翻和旋耕处理分别高14.9%和9.6%。均匀摆播较条播和带状条播提高了小麦氮、磷、钾素吸收能力，且促进了花后氮、磷素的积累与花前积累的转运；此外，均匀摆播的肥料农学效率比条播和带状条播分别提高30.6%～31.9%和4.1%～4.7%，氮肥、磷肥表观利用率分别提高了15.4%和4.6%、12.8%和3.5%。本试验条件下，板茬配以均匀摆播的耕播方式能够通过提高小麦早期氮、磷、钾养分吸收能力来促进植株生长和后期养分积累，进而增加养分吸收效率，有利于籽粒产量与养分利用效率的协同提高，但籽粒蛋白质含量未有一致表现，仍待进一步研究。

• 播期、密度和氮肥运筹对瑞华麦520产量和品质的影响

  杨永乐，金彦刚，任仰涛，王歆，常东伟，李珍富，赵其兵，夏中华

  为确立抗病小麦品种瑞华麦520高产优质高效栽培管理措施，在大田研究了播期、密度、施氮量及氮肥基追比对瑞华麦520籽粒产量和品质的影响。结果表明，播期和密度对籽粒产量和品质均有明显影响，不同施肥量间差异显著，且播期效应大于密度和施肥效应。播期与密度试验中，10月10日播种、基本苗225万株·hm-2时产量最高，10月10日后随着播期的推迟籽粒产量下降；籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和面团稳定时间均随播期的推迟而增加；籽粒蛋白质含量随密度增加而降低，湿面筋含量和面团稳定时间受密度影响不大。氮肥运筹试验中，施氮量180～270 kg·hm-2范围内，籽粒产量随施氮量的增加而快速增加，施氮量超过270 kg·hm-2后产量增长缓慢；氮肥基追比7∶3时产量最高；籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和面团稳定时间随着施氮量的增加而上升。综合分析，在本试验条件下，10月10日播种、基本苗225万·hm-2、施氮量270 kg·hm-2、基追比7∶3时瑞华麦520可以获得更高的产量和品质。

• 不同杀菌剂对小麦真菌毒素污染防控及农药残留风险评估分析

  吴丽，孙娟，张慧杰，胡学旭，李为喜，孙丽娟，张妍，杜文明，王步军

  为了解不同杀菌剂及施药次数对小麦赤霉病所造成的真菌毒素防控效果及所用杀菌剂带来的潜在安全问题，对信阳、襄阳两地区小麦主栽品种连续两年分别喷施不同种类、不同次数的杀菌剂，通过LC-MS/MS测定小麦中真菌毒素脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）及各杀菌剂残留量，分析不同杀菌剂对小麦中DON累积量的影响，并对小麦籽粒中杀菌剂的残留量进行风险评估。结果表明，4种杀菌剂（50%多菌灵WP、25%氰烯菌酯SC、25%咪鲜胺EC、70%甲基托布津WP）均能不同程度降低小麦中DON含量。随着施药次数的增加小麦中DON含量呈下降趋势（除多菌灵外）。喷施50%多菌灵1次小麦籽粒中DON含量明显增加，较对照增加7%（信阳）、18%（襄阳），当喷施次数增加至2、3、4次，籽粒中DON累积量分别降至对照的55%~65%、24%~39%及20%~27%。25%咪鲜胺EC喷施3次后籽粒中DON含量较对照显著降低（P<0.05），继续增加喷施次数，DON含量并未显著降低。25%氰烯菌酯SC对DON防控效果最佳，喷施1、2、3、4次小麦籽粒中DON毒素降至对照的42%~58%、29%~49%、12%~21%及6%~10%。喷施70%甲基托布津WP对籽粒中DON的影响与25%氰烯菌酯SC效果相差不大，喷施4次可使DON降至6%~12%。4种杀菌剂在小麦籽粒中的残留量均随施药次数的增加而增加。其中多菌灵的残留量最大，当施药4次后，信阳、襄阳两地小麦中多菌灵残留量分别为502.54 μg·kg-1、547.38 μg·kg-1，均超过国家粮食安全限量水平，而其余三种农药残留量较低，均在安全限量范围内。研究结果还发现，小麦籽粒中的杀菌剂残留量与毒素DON的累积水平呈现一定程度的负相关性，施药次数与其残留量成正相关关系。因而，长江流域及江淮地区等小麦赤霉病易流行地区，建议于小麦扬花期及时喷施2~3次防控效果良好的杀菌剂，既能达到防控真菌毒素污染又可避免杀菌剂残留过高带来的安全隐患，以保证小麦安全生产。

• 北疆春小麦不同生育阶段需水量变化的气候响应

  祁嘉郁,巴特尔·巴克，卡力比尔·买买提

  为了给北疆春小麦科学灌溉提供参考，根据北疆地区26个气象站1961-2016年气象资料与春小麦生育期资料，应用FAO推荐的Penman-Monteith公式及调整后的相关作物系数，估算春小麦各生育阶段作物需水量与灌溉需水量，并探究其气候成因。结果表明，56年中，北疆地区春小麦作物需水量与灌溉需水量均呈减少趋势，其中，抽穗-乳熟期作物需水量与灌溉需水量最大，作物需水量在拔节-抽穗期减势最明显，灌溉需水量在乳熟-成熟期减势最明显；气象因子与春小麦各生育时期需水量与灌溉需水量均有较强的相关性，其中降水量影响最显著，日照时数与平均相对湿度影响次之。

• 基于极值概率分布的河南冬小麦晚霜冻时空分布特征

  方文松，王纪军，王秀萍

  为探究河南省小麦晚霜冻害的时空变化特征和分布规律，基于河南省1971-2019年111个气象站温度资料和17个农气观测站小麦发育期资料，采用Mann-Kendall趋势检验法对终霜日的时间及极值概率分布进行拟合分析。结果表明，河南省小麦拔节期常年值在第73-第91日（年积日），小麦晚霜冻终日均值在第80-第95日，小麦晚霜冻害发生频率均值为0.5~4.7次·10年-1。河南省大部分地区的小麦拔节期和小麦晚霜冻终日均呈提前趋势，且终霜日提前幅度更大，但1990-2019年终霜日的变异度较1971-1990年间明显增大，提示晚霜冻发生的概率可能会降低，但潜在危险可能会加剧。93.1%的站点终霜日都满足极值概率函数分布，终霜日的10年、50年、100年重现期的空间分布规律与历史均值存在一定的差异; 终霜日重现期水平与纬度、海拔均呈显著正相关，呈现出明显的地带性分布。由此可见，在气候变化背景下，小麦晚霜冻害的影响仍然不可忽视。

• 手机短信技术服务对小麦绿色生产技术应用的影响

  付浩然，刘家欢，李静菡，张卫峰

  为解决知识信息缺乏对小麦绿色生产技术应用的限制，探索基于手机短信的新型农业技术服务方式对小农户绿色生产技术应用的影响，在充分了解地区生产现状的基础上，结合已有研究形成了小麦全生育期绿色技术规程，并将针对知识制约的关键技术环节编辑成10条农业短信，根据农户地块土壤、苗情、病虫草害诊断结果，于2017-2019年对山东省滨州市阳信县的55户农户进行为期两年的针对性技术服务，在每个生育时期田间操作管理前的3~15 d发送技术指导短信，并以入户调研和田间调查的方式评价了农户短信查收情况、田间管理情况及产量。结果表明，手机短信服务延续性有助于更好地实现短信技术的传播，短信的收到率从2018年的72.4%增加到2019年的92.2%。短信服务提高了农户绝大多数环节的操作科学性，2018年和2019年查看短信的农户科学管理比例分别为52.6%和62.3%，比未查看短信的农户科学管理比例高5.2%和2.6%，但短信服务不能改变那些受到生产设施制约的操作环节，如播后镇压技术因缺乏镇压工具而无法实施等。操作科学性的提高能显著提高产量，查看所有短信的农户冬小麦产量比不查看短信的农户平均增产11.2%和11.6%。由此说明通过手机短信能够进行农业技术的传播，并且利用手机短信进行农业技术服务的方式能够指导农户进行科学管理，实现冬小麦增产。