麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2021年第4期

• 小麦多蛋白桥梁因子基因 TaMBF1c的克隆与表达分析

  曹志琛，吴娴，汪德州，柳珊，杨慧玉，郝小聪，房兆峰，朱文根，王伟伟，王小燕，唐益苗

  多蛋白桥梁因子（multiprotein bridging factor 1,MBF1）是一类广泛存在于植物中的转录共激活因子，在植物生长发育和逆境响应过程中发挥重要作用。为进一步了解该蛋白的功能，利用同源克隆法从小麦中获得 MBF1基因，根据其染色体位置分别命名为 TaMBF1c A、 TaMBF1c B和 TaMBF1c D，通过生物信息学方法分析其蛋白序列特征、蛋白三级结构及顺式作用元件，并利用RT qPCR技术分析其组织表达特异性以及干旱、热胁迫响应模式。序列分析表明，TaMBF1c A、TaMBF1c B和TaMBF1c D分别含有456、471和465 bp的开放阅读框；三维结构预测发现，TaMBF1c A、TaMBF1c B和TaMBF1c D在N端和C端分别含有MBF1结构域和4个α螺旋组成的helix turn helix结构域；系统进化分析结果表明， TaMBF1c基因与二粒小麦（Triticum dicoccum）的亲缘关系最近。顺式作用元件分析发现， TaMBF1c A、 TaMBF1c B和 TaMBF1c D启动子区都含有干旱响应元件（MBS element/MYB element）和热响应元件（HSE element）。RT qPCR分析显示， TaMBF1c A和 TaMBF1c B基因在叶片中特异性表达， TaMBF1c D只在根部特异性表达；在干旱胁迫条件下， TaMBF1c在干旱敏感小麦品种中表达量较高，其表达量是 TaMBF1c在耐旱小麦品种中表达量的280倍， TaMBF1c在干旱信号途径中起负调控作用。在热胁迫条件下， TaMBF1c A和 TaMBF1c B在热敏感与耐热小麦品种中上调表达，而 TaMBF1c D仅在热敏感小麦品种中上调表达，明显高于耐热小麦 品种。

• 小麦LACS基因家族的全基因组鉴定与表达分析

  武雄雄，杨成兰，祁存英，熊辉岩，段瑞君

  长链酰基辅酶A合成酶（long-chain acyl-coenzyme A synthetase，LACS）在脂肪酸代谢、角质层角质和蜡的合成中发挥着重要作用。为研究小麦中LACS基因的特征，以中国春为材料，进行全基因组鉴定和分析。结果共鉴定出148个小麦LACS基因（TaLACS），不均匀分布于21条染色体上，且有成簇分布的现象，编码蛋白大部分为中性、亲水的水溶性蛋白，性质稳定。系统进化分析结果显示，148个TaLACS基因聚为6组，有55对旁系同源基因。表达谱分析表明，TaLACS基因在不同组织和逆境胁迫下存在明显的差异表达，说明TaLACS基因具有组织特异性，在抗低温、干旱和赤霉病过程中TaLACS基因发挥重要作用。该家族中含有响应低温、干旱和脱落酸元件的基因分别占34.9%、46.0%和85.8%，揭示TaLACS基因参与生物胁迫和非生物胁迫过程。

• 适用于转录组测序的大麦胚芽鞘保卫细胞分离方法优化

  张子轩，郭融融，次而甲玛，王宏鹏，王俊斌，曹高燚，包曙光，谢晓东，陈小强

  为获取高质量的大麦幼苗胚芽鞘保卫细胞以进行转录组相关研究，以大麦品种Morex的幼苗胚芽鞘为实验材料，分别对胚芽鞘表皮条撕取方法和保卫细胞分离方法进行优化。结果表明，通过“刮压”技术，不仅可以获得完整的大麦胚芽鞘表皮条，而且缩短了获取的时间；利用纤维素酶R 10与离析酶R 10制备酶解液，同时在酶解液中加入转录抑制剂，并结合表皮条“穿孔”进行辅助酶解，发现酶解温度为30 ℃、酶解时间为水浴1.5 h时，可以获取大量具有活性的大麦胚芽鞘保卫细胞。

• 小麦抗条锈病基因 Yr69连锁标记在育种中的应用评价

  张晓军，杨文静，畅志坚，常利芳，闫贵云，张树伟，李欣，乔麟轶，郭慧娟，雷梦林，贾举庆，穆志新

  由条形柄锈菌小麦专化型（Puccinia striiformis West. f. sp.tritici Eriks.,Pst）引起的小麦条锈病是严重威胁小麦生产的重大病害之一。为促进抗条锈病基因 Yr69在小麦育种中的应用，利用8个与 Yr69连锁的分子标记对推广品种长4738与 Yr69的载体品系CH7086构建的F2群体为材料进行检测，利用小麦条锈菌CYR32、CYR33、CYR34混合小种(1∶1∶1)接种F2:3家系进行抗病性鉴定，并评价 Yr69连锁标记在育种中应用的有效性。结果表明，4个共显性标记Xgwm636、Xgwm210、Xwmc382和X2AS33对 Yr69具有较好的检测效果，其检测准确率随着分子标记与目标基因遗传距离的减小而提高。其中，X2AS33的检测准确率高达96.7%，是分子辅助育种中检测 Yr69的较理想连锁标记。

• 小麦种子颜色测定的色差计法和目测法及对穗发芽抗性的鉴定效果

  陈泠，朱展望，刘易科，佟汉文，何伟杰，邹娟，张宇庆，高春保

  为了解种子颜色目测法和色差计法对小麦穗发芽抗性的鉴定效果，利用这两种方法对1 018份小麦材料种子颜色进行测定，并分析了色差计量指标LYr69*、a*、b*及a*/b*、b*/a*、a*/LYr69*、 b*/LYr69*值与种子颜色和穗发芽抗性的关系。结果表明：（1）红粒小麦a*、a*/b*和a*/LYr69*的均值均显著高于白粒小麦，其他指标均值显著低于白粒小麦；（2）a*/b*和b*/a*值与种子颜色相关性强，相关系数分别为-0.934和0.941，其线性回归方程可用于判断小麦种子颜色；（3）红粒小麦的穗发芽抗性显著高于白粒小麦，但不同红粒品种之间穗发芽抗性差异很大，变异系数为122.36%；（4）种子颜色及a*/b*和b*/a*值与穗发芽抗性相关性强，相关系数分别为0.854、-0.831和0.835；其次是a*/LYr69*值与穗发芽抗性的相关性，其相关系数为-0.735；（5）目测法获得的种子颜色可解释穗发芽抗性72.9%的变异，色差计参数可解释穗发芽抗性72.5%的变异，但在单独分析时，色差计参数对红粒和白粒小麦穗发芽抗性分别仅能解释11.4%和8.7%的变异。总之，色差计法测量种子颜色，可以作为目测法判别小麦种子颜色的补充方法，用于种子颜色定性和定量比较分析。尽管红粒小麦比白粒小麦抗穗发芽，但鉴于红粒小麦品种（系）间穗发芽抗性差异很大，仍需进行穗发芽抗性鉴定。

• 核麦间作模式下种植密度对冬小麦叶片生理特性的影响

  张永强，高永红，陈传信，方辉，范贵强，赛力汗·赛，薛丽华，黄天荣，陈兴武，雷钧杰

  为探究核麦间作模式下种植密度对冬小麦旗叶生理特性的影响，于2016-2017年设置450万株·hm-2（M1）、525万株·hm-2（M2）、600万株·hm-2（M3）、675万株·hm-2（M4）和750万株·hm-2（M5）5个种植密度，研究了核桃树冠下区和远冠区下冬小麦旗叶SPAD值、叶绿素荧光参数、光合特性及产量对种植密度的响应。结果表明，随着种植密度的增大，核桃树冠下区冬小麦旗叶的SPAD值、净光合速率（P?/i>n）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、最大光化学效率（Fv/Fm）、实际光化学效率（ΦPSII）和产量均不同程度降低，在远冠区各指标均呈先升后降趋势，且基本在M2处理达到最大，且冠下区各种植密度处理的冬小麦旗叶P?/i>n、Tr、Gs、Fv/Fm、ΦPSII均低于相应远冠区。冠下区和远冠区的籽粒产量分别以M1和M2处理最高，分别为3 212.19和3 911.12 kg·hm-2。综合来看，在核麦间作模式下，冬小麦种植密度应控制在450万～525万株·hm-2。

• 立体匀播和密度对冬小麦光合、干物质积累分配及产量的影响

  张金汕，贾永红，李鹏，孙鹏，蒋文，石书兵

  为给小麦立体匀播栽培推广提供理论依据，选用小麦品种新冬22号和新冬46号为供试材料，采用裂区设计，主区种植方式设立体匀播和常规条播2个处理，副区种植密度设150万株·hm-2(D150)、225万株·hm-2(D225)、300万株·hm-2(D300)和375万株·hm-2(D375)4个处理，研究了种植方式和密度对冬小麦光合、干物质积累与分配、产量及其构成因素的影响。结果表明，与常规条播比较，立体匀播方式下小麦群体生育后期中、下部叶的LAI、SPAD值和净光合速率显著提高；植株重、干物质转运量、干物质转运效率和干物质转运对籽粒产量贡献率增大，而植株成熟期营养器官干物质分配率降低；随着种植密度增大，茎鞘干物质分配率上升，叶片干物质分配率减小，而颖壳及穗轴、籽粒干物质分配率则无显著变化。与常规条播相比，立体匀播方式下新冬22号和新冬46号主茎穗粒重平均降低7.95%和4.43%，而分蘖穗粒重平均提高11.54%和5.06%，穗数显著提高（17.31%和17.68%），产量提高6.40%和9.84%，以D225处理产量最高；穗粒数分别降低2.23%和1.71%，千粒重分别降低4.38%和4.54%。由此可知，立体匀播方式提高了小麦群体生育后期中、下部叶片叶面积指数和净光合速率，增大了植株干物质积累量，促进了营养器官干物质向分蘖穗籽粒中转运，并主要通过增加群体穗数和分蘖穗穗粒重提高产量；最佳的种植密度为225万株·hm-2。

• 株行配置对南疆冬小麦籽粒灌浆特性及产量的影响

  梁雪齐，李玲，杨志刚，陈猛，陈国栋，吴全忠，翟云龙

  为了探究适宜南疆冬小麦种植的株行配置模式，通过田间小区试验，研究了15 cm×1.7 cm、 12.5 cm×2 cm、10 cm×2.5 cm、7.5 cm×3.3 cm、5 cm×5 cm共5个行、株距配置模式下2个穗型冬小麦品种(新冬22号和新冬50号)籽粒灌浆特性，用Logistic方程拟合籽粒灌浆过程，对南疆冬小麦籽粒灌浆特征参数进行了分析。结果表明，随着行距缩小，多穗型品种新冬22号达到最大灌浆速率的时间先推迟后提前，受快增期灌浆速率的影响，最大灌浆速率、平均灌浆速率均先降低后升高，千粒重先降低后增加；大穗型品种新冬50号达到最大灌浆速率时间随行距缩小而推迟，受渐增期、快增期、缓增期灌浆速率的影响，最大灌浆速率、平均灌浆速率呈降低趋势，千粒重逐渐降低。随着行距缩小、株距扩大，在未发生倒伏的情况下，两个品种的有效穗数和产量呈增加趋势。南疆400万株·hm-2种植密度条件下，冬小麦5 cm×5 cm模式为最佳株行配置模式，但多穗型品种存在倒伏的风险。

• 秸秆还田量对旱地全膜覆土穴播春小麦水分利用及产量的影响

  侯慧芝，张绪成，尹嘉德，方彦杰，王红丽，于显枫，马一凡，张国平，雷康宁

  为了解半干旱区秸秆还田量对全膜覆土穴播春小麦水分利用和产量的影响，2018年在甘肃中部半干旱旱作区(35°35′ N, 104°36′ E)开展大田试验，以陇春35号为供试品种，设置1 500 kg·hm-2秸秆还田（SRL）、3 000 kg·hm-2秸秆还田（SRM）、4 500 kg·hm-2秸秆还田（SRH）和无秸秆还田（CK）4个处理，测定和分析了不同处理下全膜覆土穴播春小麦不同生育时期0~300 cm土壤贮水量、0~300 cm土层阶段耗水量和WUE的特点。结果表明，与CK相比，不同量的秸秆还田均可提高春小麦播种到抽穗期0~300 cm土层土壤贮水量和拔节到灌浆期春小麦对0~300 cm土层的耗水量，降低拔节到成熟期冠层温度，显著增加春小麦叶片SPAD值、叶面积指数、生物量、产量和水分利用效率。SRM处理的产量较SRH和SRL处理分别增加4.0%和17.4%，WUE分别提高4.8%和16.0%。因此，在甘肃中东部半干旱旱作区，全膜覆土穴播春小麦的适宜秸秆还田量为 3 000 kg·hm-2；秸秆还田能够改善春小麦生育前中期土壤墒情，有利于中后期水分利用，促进春小麦叶片光合物质生产，最终实现增产和水分高效利用。

• 硫包膜缓释肥施用模式对稻茬冬小麦冠层结构、光合特性和产量的影响

  马泉，姚远，郑国利，张新钵，叶世超，徐士清，丁锦峰，李春燕，郭文善，朱新开

  为研究硫包膜缓释肥施用方式对稻茬冬小麦冠层结构和光合性能的影响，于2019-2020年进行田间试验，以硫包膜掺混肥（SCU，N∶P2O5∶K2O=26∶12∶12）和尿素（U，46.3% N）为供试肥料设计6种施肥模式：尿素4次分施（M1）；100%SCU一次基施（M2）；60%SCU基施+40%U拔节期追施（M3）；60%SCU基施+40%SCU返青期追施（M4）；51%SCU基施+34%U拔节期追施（M5，在M3基础上减氮15%）；51%SCU基施+34%SCU返青期追施（M6，在M4基础上减氮15%），研究不同施肥模式下小麦花后叶面积、冠层光截获特征、旗叶叶绿素荧光和光合指标等的差异。结果表明，在冠层结构方面，M4和M6模式在开花期的LAI较高，且乳熟期降幅较低，延缓了冠层叶片的衰老，提高冠层尤其是中下部的PAR截获率；M1、M2、M3和M5模式乳熟期的LAI降幅均较大，显著低于M4和M6模式，不利于冠层对光能的有效利用。在小麦光合性能方面，M3、M4和M6模式在开花期旗叶的SPAD值和净光合速率均较高，但在乳熟期M3模式降幅较大；M4和M6模式在乳熟期维持较高的SPAD值、光合电子传递速率和净光合速率，二者的3个指标均显著高于M1、M2和M5模式。M4和M6模式相比于M1模式，分别增产21.31%和10.76%，氮肥利用率分别提升4.36%和7.07%。本试验条件下，硫包膜缓释肥60%基施+40%返青期追施最有利于维持小麦花后合理的冠层结构，提高了光合性能和产量，是高产高效的施肥方式；硫包膜缓释肥51%基施+34%返青期追施模式小麦的光合性能和产量仍可维持较高水平，且提升了氮肥利用率。

• 化肥减量配施有机肥对小麦生长、光合和产量的影响

  候丽丽，王伟，崔新菊，周大伟，周新丽

  为研究化肥减量配施有机肥对小麦生长和产量及经济效益的影响，以小麦品种新冬42号为材料，进行了常规化肥减量25%配施有机肥（CF+M25）、常规化肥减量50%配施有机肥（CF+M50）、常规化肥减量75%配施有机肥（CF+M75）、常规化肥（CF）、空白对照（CK）5个处理的田间试验，分析了不同化肥配施有机肥处理下小麦生长、光合相关指标和经济效益的差异。结果表明，与CF处理相比，CF配施有机肥处理的冬小麦株高、叶面积指数无显著变化，CF+M25处理小麦叶片的比叶重显著增加，增加幅度3.7%，CF+M50处理使小麦叶片单株分蘖数增加了7.89%；有机肥配施处理对冬小麦SPAD和光合参数有一定影响，但与CF处理比较规律性不明显；CF+M50处理显著增加冬小麦穗部干物质积累量,并且有较高的地上部生物量。常规化肥减量25%和减量50%配施有机肥能促进小麦增产且有效降低化肥施用量，可作为新疆伊犁地区有机肥与化肥配施的推荐用量。

• 氮钾配施对扬农啤7号籽粒产量与麦芽品质的影响

  于国琦，姚佳延，洪益，吕超，王菲菲，朱娟，郭宝健，许如根

  为了解氮、钾肥施用量及配比对啤酒大麦产量和品质的影响，以啤酒大麦品种扬农啤7号为材料，测定并分析了氮、钾肥配施对籽粒产量、蛋白质含量及麦芽品质的影响。结果表明，扬农啤7号的籽粒产量和蛋白质含量及麦芽品质性状在氮肥施用量间的差异均显著（P＜0.05）；随着氮肥施用量的增加，籽粒产量、蛋白质含量和麦芽α 氨基氮含量、糖化力呈增加趋势，麦芽脆度、浸出率及库尔巴哈值呈降低趋势；在相同氮水平下，钾肥施用量对扬农啤7号籽粒产量、蛋白质含量及麦芽品质性状有一定影响，但无规律。除2017—2018年度的籽粒蛋白质含量与千粒重呈极显著（P＜0.01）负相关外，籽粒蛋白质含量与产量及其构成要素间均呈显著或极显著正相关；穗粒数、穗数及籽粒产量与麦芽α-氨基氮含量及糖化力呈极显著正相关，与麦芽浸出率及库尔巴哈值呈极显著负相关。氮肥水平太高导致扬农啤7号品质下降，兼顾高产与优质，扬农啤7号高产优质的氮、钾肥配施技术为：氮肥150 kg·hm-2，基肥∶拔节肥∶孕穗肥=4∶4∶2；钾肥150 kg·hm-2，作基肥一次性施用。

• 减氮对不同氮效率小麦品种花后光合物质生产力和产量的影响

  丁永刚，汤小庆，梁鹏，罗周，朱敏，李春燕，朱新开，丁锦峰，郭文善

  为明确不同氮效率小麦品种对减氮的响应特点，以前期筛选出的氮高效品种扬麦25、宁麦21和氮低效品种扬麦22、扬麦20为材料，研究减氮模式对产量、氮肥利用效率、光合生产能力和干物质积累量的影响。结果表明，氮高效品种扬麦25和宁麦21的籽粒产量和氮肥利用效率显著高于氮低效品种扬麦22和扬麦20，氮高效品种的平均籽粒产量和平均氮肥利用效率较氮低效品种分别高10.9%和23.9%。与常规施氮处理（CK）模式相比，减氮20%并采用基肥和拔节肥各施氮90 kg·hm-2（M4）模式下，氮高效品种开花期LAI、旗叶SPAD值、净光合速率及乳熟期旗叶SPAD值和净光合速率均未显著降低，且乳熟期平均LAI提高16.0%，进而使花后干物质积累量增加，从而实现产量稳定和氮肥利用效率的提高；而氮低效品种花后光合生产能力、籽粒产量和氮肥利用效率随施氮量降低而出现不同程度的降低。这说明，氮高效品种较氮低效品种有着更多的减氮潜力，前者在适量减氮和合理施肥方式下，可通过延缓花后叶面积衰减、保持较强的花后光合能力和增加花后物质生产力，实现产量稳定和氮肥利用效率提高。

• 花后渍水时长对小麦根系形态和抗氧化酶活性及产量的影响

  马尚宇,刘雅男，王笑然，姚科郡，黄正来，张文静，樊永惠

  为研究花后渍水对小麦根系形态特征和衰老特性及产量的影响，以小麦品种齐民7号和淮麦44为试验材料，采用柱栽试验方法，在开花期设置0 d（W0）、3 d(W3)、6 d(W6)和9 d(W9)四个渍水时长，分析了不同渍水处理间小麦根系平均直径、总根长、根干重和根系衰老相关酶活性及产量的差异。结果表明，在整个测定时期，W3处理的小麦根系平均直径、总根长、根干重、丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性与W0处理无显著差异，但成熟期千粒重和产量显著低于W0处理。花后21 d，W6和W9处理的根系平均直径、总根体积、总根长、根干重、CAT和SOD活性显著低于W0和W3处理，POD活性和MDA含量显著高于W0和W3处理。成熟期不同处理之间穗数无显著差异，W9处理的穗粒数显著低于其他处理，千粒重和产量表现为W9

• 基于趋势单产和干旱指数的河南省冬小麦单产估算

  李石波，朱秀芳，侯陈瑶，郭锐，刘莹

  为了探究相关气象因子对小麦生产的影响，获取极端气候条件下满足精度需求的作物估产模型，以河南省为研究区，对研究区的历史小麦单产数据进行时间序列分解，得到趋势单产，再结合不同时间尺度干旱指数作为输入变量，以实际单产作为输出变量，建立随机森林回归单产估计模型。选择典型干旱年份（2011年）与非干旱年份（2015年）进行小麦单产模型的精度验证，并对输入变量的重要性进行了分析。结果显示，随机森林回归单产估计模型拟合精度整体较高，各市模型的决定系数平均为0.87，平均绝对值误差的均值为17.69 kg·hm-2,平均绝对相对误差的均值为0.07。面积加权和简单平均估计得到的各市小麦估产的精度平均值在2011年分别为96.16%和95.12%，在2015年分别为92.99%和92.26%。干旱年份估产精度整体上高于非干旱年份估产精度，面积加权后的小麦单产估计精度略高于简单平均的小麦单产估计精度。对建模贡献最大的输入变量是趋势单产。就干旱指数来说，1个月时间尺度的干旱指数重要性整体高于2和3个月时间尺度的干旱指数；4月份的干旱指数重要性整体高于生长季其他月份的干旱指数。该模型能够准确及时地获取极端气候下小麦产量信息以及变量对小麦产量的影响，可以为研究气候变化对小麦产量的影响和提高极端气候条件下的估产精度提供方法参考。

• 豫北小麦高产区化肥施用环境风险分析

  王玉姝,韩燕来,柴汕,高慧珊,李青松

  为了探究小麦生产中化肥施用对环境的影响，选取河南省滑县为研究区域，采用面访式问卷调查方法，获得小麦施肥数据，并参照原中国农业部“3414”试验推荐施肥量作为生态安全临界阈值，对小麦生产中化肥施用环境风险进行分析。结果表明，研究区的氮肥和磷肥施用强度分别超过国家“3414”试验推荐值112.9%和82.2%，钾肥施用强度低于国家推荐值，仅为其77.5%；施肥强度与小麦产量间不存在简单的线性关系，高化肥施用强度并不一定带来高产量；小麦产量对氮肥和磷肥施用环境风险程度不敏感，在钾肥施用环境风险达到严重程度时产量会受到影响且降低。随着氮肥施用环境风险程度的增加，其对应农户比例呈先增后降的趋势，在中度环境风险时最大（36.8%）；不同磷肥施用环境风险等级的对应户比例（除重度风险时较小5.3%）分布较为均匀，介于20.6%~26.6%范围；不同钾肥施用环境风险等级的对应农户比例随风险程度的增加呈递减趋势，中度以上风险等级的农户比例均在10%以下。这说明该区域小麦生产中，无论是从资源节约，还是从环境风险防控的角度，均应采取控氮、减磷、补钾的施肥策略，加大平衡施肥技术的宣传和推广。