麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2021年第8期

• 小麦 TaCSL1基因的克隆及表达模式分析

  陈恒，刘迎春，刘育秀，田仁美，周新颖，于利伟，谢彦周，高欣

  Clavaminate Synthase-Like（CSL）是生物体内的一种氧化还原酶，可催化氨基酸羟基化。为初步了解小麦CSL基因并探究其相关生物学功能，利用同源克隆的方法，以拟南芥 At3g21360（GenBank Accession：NC_003074.8）基因CDS序列为探针搜索小麦基因组核酸序列数据库，得到小麦A、B、D三个亚基因组上的部分同源基因序列。对上述三条序列的全长与编码区进行克隆和测序，经生物信息学分析，发现这三个基因编码的蛋白属于CSL家族。命名该基因为 TaCSL1，来自A、B、D三个亚基因组的部分同源基因分别命名为 TaCSL1-3A、 TaCSL1-3B、 TaCSL1-3D。实时荧光定量PCR分析表明，这三个部分同源基因在小麦不同生长发育阶段和不同组织部位均有表达，除叶鞘组织外，其相对表达水平在各时期叶片中均高于其他组织。分析该基因在小麦不同生长发育时期叶片的相对表达水平发现，该基因的相对表达量在幼苗期至孕穗期持续提高，抽穗期显著下降，开花后再次提高，生育末期降低。就三个部分同源基因的表达水平而言， TaCSL1-3A相对表达量均较低，而 TaCSL1-3B的相对表达量在孕穗期之前最高， TaCSL1-3D在孕穗期之后最高。本研究明确了 TaCSL1的时空表达特征，可为深入研究小麦氨基酸羟基化过程和植物抗病机理研究提供新思路。

• 扬麦13/C615重组自交系籽粒蛋白质含量和硬度性状QTL分析

  胡文静，裔新，李东升，张春梅，高德荣，张勇

  籽粒蛋白质含量和硬度是评价小麦品质的重要指标，也是小麦品质育种的主要选择指标。为挖掘新的与小麦品质相关的QTL，以扬麦13为父本，以CIMMYT引进种质C615为母本，构建了包含198个家系的重组自交系（recombinant inbred line，RIL）群体，利用小麦90K SNP芯片构建遗传图谱，并结合群体在4个环境下的籽粒蛋白质含量和硬度性状，对这两个性状进行QTL定位。结果表明，后代的品质性状偏向于扬麦13； 94个家系的籽粒蛋白质含量平均值小于12.5%，硬度平均值小于50，符合国家弱筋小麦籽粒品质标准；构建的遗传图谱覆盖小麦 21条染色体，长度为4 853.76 cM，平均图距为5.79 cM；共检测到4个与籽粒蛋白质含量显著相关的QTL，分别位于2D染色体短臂、3D染色体短臂、5B染色体短臂和7A染色体长臂上，除 QGpc.yaas-3DS的增效基因来源于扬麦13外，其余3个QTL的增效基因均来自C615。 QGpc.yaas-2DS在4个环境中均能检测到，单个QTL的表型贡献率为2.80%～  11.79%，其他3个QTL均仅能在1个环境下检测到，表型贡献率为  3.09%～9.79%；共检测到2个与籽粒硬度性状显著相关的QTL，分别位于4A染色体长臂和5D染色体短臂上，硬度增效基因都来自C615， QHA.yaas-4AL在2个环境能检测到，表型贡献率为3.17%～3.84%； QHA.yaas-5DS在4个环境下能检测到，表型贡献率为  26.37%～37.51%。聚合2个硬度增效基因的家系硬度值均达到硬质麦水平（硬度值≥50）。综上，扬麦13可作为优异亲本用于弱筋小麦品质育种，定位到的稳定的QTL/基因可为小麦籽粒蛋白质含量和硬度性状的分子标记辅助育种提供帮助。

• 青海省BYDV株系鉴定及BYDV-GAV燕麦分离物基因组序列的测定与分析

  乔世英，季英华，魏有海，闫佳会，郭青云

  大麦黄矮病毒（Barley yellow dwarf virus，BYDV）所引起的麦类作物黄矮病是世界范围内的一个重要病害，对麦类作物生产影响巨大。近年来，该病害在青海省内不断发生流行，为明确该病害在青海省内的主要流行株系，采集90份来自6个地区（青海省西宁市、海西州、海南州、海东市、玉树州、黄南州）的小麦、燕麦、青稞田间病样，利用RT-PCR、基因克隆、序列拼接等技术进行相关试验及分析。结果表明，BYDV-GAV为青海省BYDV的主要流行株系。对青海省BYDV-GAV燕麦分离物进行全基因组克隆与序列分析，发现本试验所获得的BYDV-GAV燕麦分离物与BYDV-GAV中国分离物聚类到一个组内，序列同源性达96.85%～98.08%，说明该燕麦分离物为中国BYDV-GAV的一个分离物。本研究明确了青海省BYDV的流行株系，并获得了燕麦BYDV-GAV全基因组序列，可为后期该病害的防治提供一定的理论支持。

• 2001-2020年河南省审定小麦品种育种特点及表型性状演变分析

  李爱国，宋晓霞，张文斐，王改革

  为了解近年来河南省小麦审定品种育种特点及表型性状演变情况，分析了2001-2020年河南省审定的555个小麦品种的育种特点，统计了其中425个水地组品种的12个农艺和品质性状，并对其演变情况和相关性进行分析。结果发现：（1）品种审定数量加速上升，企业已成为小麦育种的主导力量；2001-2005审定品种60个，2006-2010年审定76个，2011-2015年审定95个，2016-2020年审定324个。品种选育仍以品种间杂交为主，占比90.99%；种质资源利用集中、品种同质化严重。亲本资源集中在周麦16（87次）、矮抗58（76次）、周麦22（59次）、豫麦21（35次）等种质上。企业选育品种数由2001-2015年间的86个上升至2016-2020年间的202个，占同期科研机构育成品种数比例由54.7%上升至185%。（2）品种单产增长，穗粒数增加，千粒重提高，生育期延长。半冬性、弱春性小麦品种的均产分别为7 932.4 kg·hm-2、7 488.6  kg·hm-2。半冬性品种单产增加了610 kg·hm-2，穗粒数增加3粒，千粒重提高4.7 g，生育期延长3.3 d；弱春性品种单产增加672.8 kg·hm-2，穗粒数增加3.4粒，千粒重提高1.7 g，生育期延长5 d。（3）品质改良取得进展，半冬性、弱春性品种的稳定时间分别上升了2.6 min、0.7 min。审定品种以中筋为主，中强筋（含强筋）较少，弱筋最少；单一指标达标品种多，综合指标达标品种少，品质结构不平衡。（4）河南省小麦育种宜选择高生物产量（株高80~85 cm）、适宜群体（550~660万穗·hm-2）、高结实率（穗粒数35~40粒）、高千粒重  （≥45 g）的中大穗品种，需重点改良蛋白质质量，促进各品质性状的协调发展。

• 56份人工合成六倍体小麦的遗传多样性分析

  王秋云，冯雯杰，张巧玲，赵凯，张宪军，刘淑珍，鲍印广

  人工合成六倍体小麦具有丰富的遗传多样性。为给小麦遗传改良提供具有重要利用价值的基因资源，对引自国际玉米与小麦改良中心（CYMMIT）的56份人工合成六倍体小麦材料的主要农艺性状和白粉病田间抗性进行了检测和分析，对其高分子量谷蛋白亚基构成及基因组遗传多样性进行了初步研究。结果表明，供试材料具有繁茂性好、分蘖力强、成穗率高、穗粒数多等优良农艺性状特点，其中，Syn1、Syn2、Syn56等材料的单株成穗数在10穗以上，Syn46的单株穗数平均达到45.4穗；Syn19、Syn30等的穗粒数平均达到50粒以上；Syn52、Syn50、Syn54等材料的千粒重较高，达50~60 g。白粉病抗性鉴定结果显示，Syn4、Syn23、Syn24等80%以上的供试材料对白粉病具有良好的田间抗性。编码高分子量麦谷蛋白亚基的Glu-A1、Glu-B1和Glu-D1位点表现出丰富的多态性，共有35种HMW-GS等位变异；除含有多种优质亚基或亚基组合外，还含有新的亚基类型。利用SSR分子标记对供试人工合成小麦进行遗传多样性分析，发现相较于本地栽培品种，供试人工合成小麦材料具有更高的遗传多样性。

• 花后低温对小麦胚形态发育的影响

  余徐润，顾清钦，冉莉萍，姚慧慧，臧勇，熊飞

  为探明花后低温对小麦胚形态发育的影响，以半冬性小麦品种烟农19和春性小麦品种扬麦15为材料，人工模拟花后低温，采用树脂切片、显微结构观察及Image-Pro Plus软件图像分析等技术，研究小麦胚在花后低温下的形态变化。结果发现：（1）低温处理后两小麦品种胚的脱氢酶活性均降低，扬麦15的降幅大于烟农19；（2）低温延迟了小麦胚的发育进程，影响胚面积的增长和结构的分化；（3）低温影响盾片细胞发育，抑制盾片上皮细胞的伸长和底部上皮细胞层数的增加，同时使薄壁细胞贮藏物质增多；（4）低温对小麦胚分化过程影响较大，对小麦胚芽分化的抑制作用较明显，对胚根分化影响不明显，同时低温还抑制胚轴细胞数目的增加、体积的增长和贮藏物质的积累；（5）低温影响胚乳输导细胞的发育，减慢输导细胞解体进程。以上结果表明，花后低温使小麦胚结构分化延迟、体积增加减慢；春性小麦胚发育进程对花后低温的响应程度大于冬性小麦。

• 远红光对小麦种子萌发与幼苗生长的影响

  朱梅，张天彤，栗昕羽，姚刚，陈雷

  为从光学角度探究促进小麦种子萌发与幼苗生长发育更加安全高效的方法，利用(Y,Gd)3(Ga,Sc)5O12:Cr3+远红光荧光粉封装LED器件作为光源，将LED芯片发射450 nm蓝光转化为峰值波长为730 nm的远红光，利用对比实验，观测白光LED添加与不添加远红光成分两种光照模式下3个小麦品种的种子发芽率、发芽势、发芽指数，以及幼苗根长、株高、芽苗粗干物质质量变化。结果表明，与不添加远红外光的对照相比，经远红光LED辐照后，小麦种子的发芽率、发芽势、发芽指数均显著提高，增幅分别为3.36%～  7.58%、5.32%～  11.08%和  12.73%～33.53%；远红光LED辐照也促进了小麦幼苗发育，使幼苗根长、株高、芽苗粗和干物质量分别增加  5.53%～20.59%、12.47%～23.21%、14.13%～14.58%和5.62%～  11.34%。因此，新型远红光辐照可作为一种用效手段，用于促进小麦种子萌发和幼苗生长发育。

• 根域限制栽培葡萄树与冬小麦间作对树麦的冠层温湿度、光合和产量的影响

  汪瑞琪，马文礼，郭丁菡，刘美玉，徐岩，陈秋菊，纠松涛，马超，张才喜，许文平，王磊，王世平

  为探讨根域限制栽培葡萄树与冬小麦的间作效应，在5年生根域限制栽培葡萄树（品种醉金香，南北行向定植）的4 m宽行间间作冬小麦（品种烟农19号），调查了该间作模式下冬小麦拔节期、孕穗期、灌浆期及成熟期的小气候、生长发育和产量，以及葡萄树萌芽、开花、软化和成熟期的温湿度、净光合速率及产量，并分析了间作模式的经济效益。结果表明，间作模式有降低冬小麦的冠层温度、提高冠层相对湿度的趋势，但影响不显著；从冬小麦的灌浆期开始，葡萄树在上午和下午分别对冬小麦种植区域的东侧和西侧产生遮荫，间作冬小麦冠层的日平均光照强度约为单作冬小麦的90%；间作冬小麦的各项生长发育指标均优于单作冬小麦，且在孕穗期表现出明显的边行优势；间作冬小麦的各产量构成因素均优于单作冬小麦，单位面积产量显著高于单作冬小麦且边行优势显著，增产幅度达35%；间作模式对根域限制栽培葡萄树的温湿度、净光合速率及产量无影响；间作模式的经济效益是单作冬小麦的16.3倍，比根域限制栽培单作葡萄增加5.8%。综合来看，该间作模式不影响葡萄树的温湿度、净光合速率及产量，但促进冬小麦生长发育并增加边际效应，具有较高的经济效益，适宜大力推广。

• 镇压对宽幅播种冬小麦产量和干物质积累转运的影响

  吕广德，吕鹏，鞠正春，庞慧，赵强，吴科，钱兆国

  为明确小麦宽幅播种模式下，不同时期镇压对小麦产量和干物质积累转运的影响，于2018-2020年小麦生长季进行不同时期镇压处理的田间试验。小麦供试品种为泰科麦33，设置11个镇压处理，分别为SP1（播种前）、SP2（播种后）、SP3（播种前+播种后）、SP4（播种前+播种后+返青期）、SP5（播种前+播种后+起身期）、SP6（播种前+播种后+返青期+起身期）、SP7（播种后+返青期）、SP8（播种后+起身期）、SP9（播种后+返青期+起身期）、SP10（返青期）、SP11（起身期），CK为整个生育期不进行镇压。测定了小麦不同生育时期土壤水分含量和不同生育阶段的干物质积累量，系统分析了不同镇压处理下小麦干物质积累和转运特性及其对小麦群体动态变化和产量及产量构成的影响。结果表明，SP8处理下小麦的穗数和产量最高，分别达到686.6×10·hm-2和10 818 kg·hm-2，且显著高于其他处理；镇压处理显著影响小麦的群体动态变化，SP8处理下小麦拔节期、开花期和成熟期的群体最大，且与其他处理间差异显著；镇压处理显著提高了小麦各生育阶段干物质积累量、花前干物质向籽粒的转运量及其对籽粒产量的贡献率，SP8处理下，整个生育期的生物量最高，为16 085 kg·hm-2，收获指数为52.7%，花前干物质转运量达到4 156 kg·hm-2，花前干物质对籽粒产量贡献率为49.0%，均显著高于其他镇压处理。综合以上结果，宽幅播种模式下镇压处理对小麦产量及干物质积累、转运有显著影响，最佳镇压方式为SP8处理，即播后镇压和起身期镇压相结合。

• 不同秸秆还田方式对小麦产量及土壤养分与生理活性的影响

  姚远，马泉，郑国利，李春燕，丁锦峰，朱敏，郭文善，朱新开

  为了探究秸秆还田方式对小麦产量及土壤养分的影响，以扬麦25为材料，于2018-2019年度和2019-2020年度设计水稻秸秆直接还田、草木灰还田和秸秆不还田（对照）3个处理进行田间试验，研究不同秸秆还田方式对稻茬冬小麦产量以及土壤有机质含量、氮素含量和酶活性的影响。结果表明，两个试验年度草木灰还田处理的土壤氮素含量在0~20 cm土层显著高于秸秆还田处理和秸秆不还田处理，其土壤硝态氮含量、铵态氮含量较秸秆不还田处理均显著提高，同时草木灰还田处理下0~60 cm土层土壤蔗糖酶活性也显著提高；两个试验年度秸秆直接还田处理的土壤有机质含量在0~20 cm土层显著高于草木灰还田处理和秸秆不还田处理，同时秸秆直接还田处理下0~40 cm土层土壤脲酶活性也显著提高。两个试验年度草木灰还田处理对冬小麦的增产效果最佳，分别较秸秆不还田处理增产13.65%和6.70%，主要原因在于穗数的增加。综上，草木灰还田对土壤养分与生理活性的提高以及冬小麦增产有明显作用。

• 氮肥追施比例对匀播冬小麦光合特性及产量的影响

  李鹏,贾永红,张金汕,罗四维,王凯,石书兵

  为探明与新疆冬小麦匀播技术配套的氮肥追施比例，以新疆主栽冬小麦品种新冬22号为试验材料，采用双因素裂区试验设计，以播种方式为主区（设置匀播和常规条播2种方式），氮肥追施比例为副区［全生育期施纯氮225 kg·hm-2，50%作为基肥，其余作拔节肥和孕穗肥追施，两个时期追施比例设置4个水平，分别为40%∶60%(N1)、50%∶50%(N2)、60%∶40%(N3)、70%∶30%(N4)］，研究氮肥追施比例对匀播冬小麦光合特性、物质积累和产量影响。结果表明，与条播方式相比，同一氮肥追施比例下，匀播小麦叶面积指数（LAI）、花后旗叶SPAD值、灌浆期旗叶日光合总量均增大，成熟期地上部干物质量、干物质在籽粒中的分配比例、穗数、千粒重和产量提分别提高2.53%～8.89%、0.35%～1.06%、4.16%～9.54%、0.19%～  1.28%和2.74%～10.00%。同一播种方式下，LAI、穗数随拔节肥追施比例的增加呈逐渐上升趋势；增施孕穗肥可提高小麦花后旗叶SPAD值和旗叶日光合总量，N2、N3处理优于其他施氮处理；产量在匀播N3处理下最高，达9 360.23 kg·hm-2。旗叶日光合总量、成熟期干物质积累量及干物质在籽粒中的分配比例、穗数、千粒重、穗粒数、产量均受播种方式和氮肥追施比例显著影响，但不受二者互作的影响。综上，适宜的氮肥追施比例可增加匀播小麦光合面积，促进叶片光合生产、植株干物质积累及其向籽粒的分配，并主要通过增加穗数实现增产。本试验条件下，拔节期与孕穗期追施氮肥的最适比例为60%∶40%。

• 不同类型肥料对潮土冬小麦产量和品质及氮肥利用效率的影响

  缑培欣,陈智勇,张阳阳,周茹,刘山,谢迎新,马冬云,康国章,王晨阳,郭天财

  近年来肥料的不合理使用导致作物产量和品质下降以及氮肥利用率降低。为选择适宜于黄淮潮土农田的肥料类型，在2017-2020年，以鑫华麦818为供试材料，不施肥处理为对照（CK），等量氮、磷、钾养分供应（N-P2O5-K2O：20-20-5）田间定位试验条件下，系统研究了-次性基施普通肥（CF）、腐殖酸肥（HAF）、有机无机配方肥（OMF）和控失肥（CLF）4种类型肥料处理对冬小麦籽粒产量、品质、氮肥利用率及经济效益的影响。结果表明，与CK相比，4种肥料处理（CF、HAF、OMF、CLF）均可提高小麦产量，增幅在22.5%~53.7%之间，且以控失肥处理增产幅度最大，其次为有机无机配方肥处理。通过对各肥料处理产量构成因素分析发现，控失肥处理主要通过增加小麦穗数和穗粒数提高小麦籽粒产量。与CK比较，4种肥料处理均可提高小麦籽粒容重、蛋白质含量和湿面筋含量，以控失肥和有机无机配方肥处理效果较好，但对沉降值和淀粉糊化特性无显著影响。从氮肥利用率和经济效益分析，控失肥、有机无机配方肥和腐殖酸处理小麦的氮肥农学效率分别较普通肥处理平均提高139.0%、67.5%和52.8%，差异均达到显著水平（P<  0.05）；以控失肥的纯效益最高，达14 712 元·hm-2。综上所述，从小麦产量、品质、氮肥农学效率以及纯效益综合效应考虑，-次性基施控失肥（N-P2O5-K2O：20-20-5）900 kg·hm-2可作为当前研究地区的简约化施肥  模式。

• 基于Meta分析和气象因子驱动的苏豫皖小麦籽粒蛋白质含量地理空间分布特征

  夏树凤，江广帅，赵鸿，方乾，胡诗琪，王凡，蔡剑，王笑，周琴，仲迎鑫，姜东

  为明确苏豫皖地区小麦籽粒蛋白质含量空间分布规律，收集该区域1999-2019年间与小麦籽粒蛋白质含量相关的研究文献及相应地点的气象数据，运用Meta分析方法建立基于气象因子驱动的小麦籽粒蛋白质含量模型，用ArcGIS反距离插值创建预测图，并利用2019年在江苏实际取样测定的小麦籽粒蛋白质数据予以模型验证；最后根据国家小麦品质标准进行小麦品质区划。结果表明，籽粒蛋白质含量随灌浆中期的总日照时数升高而升高，随播种-孕穗、灌浆前中期的总降水量增加而降低。在苏豫皖各地处于同一气象等级条件时，小麦籽粒蛋白质含量整体上从西向东呈降低趋势。采用2019年多点抽样获得的小麦籽粒蛋白质含量进行验证，发现分省拟合模型的效果较好，相对误差在-10%～0之间。苏豫皖三省中，中筋小麦主要分布在江苏省的中北部、安徽省中部少部分地区；中强筋小麦主要分布在江苏省的北部、安徽省的北部、中西部和西南部、河南省的东北部；强筋小麦主要分布在河南省东部、西北部和西南部；江苏省的南部和中部、安徽省的东南部最适宜弱筋小麦的种植。

• 1991-2020年西藏春小麦生育期对气候变化的响应

  杜军，高佳佳，索朗塔杰，次旺顿珠

  为了解西藏春小麦物候期变化及其与气候变化的关系，利用1991-2020年西藏日喀则农业气象观测站观测的春小麦生育期和气象资料，采用线性回归、相关系数、Mann-Kendall等方法，分析了西藏春小麦生育期变化特征，并讨论了影响其变化的主导气象因子。结果表明，在1991-2020年期间，西藏春小麦生长季内降水量（Pr）、相对湿度（RH）和日照时数（S）表现为下降趋势，平均最低气温（Tmin）升温率明显大于平均最高气温（Tmax）升温率，平均气温（Tm）、≥0 ℃积温（∑T0）和平均风速（Ws）均呈增加趋势。营养生长期、生殖生长期以及全生育期的热量资源（Tm、Tmax、Tmin、∑T0）和Ws都表现为增加趋势，S与RH趋于减少；Pr在营养生长期增多，在生殖生长期减少，在全生育期略有增加。春小麦所有生育时期都表现为推迟趋势，平均每10年推迟2.33～13.36 d，以乳熟期推迟最明显；播种-出苗、拔节-孕穗2个生育阶段天数对气候变化响应不明显，开花-乳熟期天数以11.03 d·10 a-1的速度显著延长，其他生育阶段天数均呈减少趋势；营养生长期、生殖生长期以及全生育期天数均呈减少趋势。除开花期外，其他生育时期都发生了推迟的气候突变，突变时间主要出现在21世纪前10年的中后期；只有三叶-分蘖、分蘖-拔节、开花-乳熟、乳熟-成熟4个生育阶段天数在21世纪初出现了气候突变。影响春小麦营养生长期、全生育期天数的主导因子是Tm，次要因子为∑T0，而∑T0却是影响生殖生长期天数的主导因子，Tm为次要因子。近30年西藏春小麦营养生长期、生殖生长期以及全生育期天数减少，主要是因为Tm显著升高造成的。