麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2021年第9期

• 北部冬麦区杂交小麦亲本配合力及杂种优势分析

  王汉霞，马巧云，单福华，田立平，张风廷

  为了解北部冬麦区普通小麦品种间的杂种优势及其与配合力关系，选用14个普通小麦品种为亲本材料，按照NCⅡ不完全双列杂交法配制49（7×7）份杂交组合，对亲本及杂交组合的8个农艺性状进行杂种优势和配合力效应分析，并根据亲本的性状表现和一般配合力(GCA)划分杂种优势群。结果表明，杂交小麦具有普遍的中亲优势，对照优势较强，多数性状的超亲优势不强，穗粒数和千粒重是制约杂交小麦产量优势的主要因素。长6452、周麦30号、京生麦1号、中麦175的单株产量GCA较高，强优势组合有中麦175/周麦30号、中麦175/泰科麦33、京花12/周麦30号、农大5181/长6452、京生麦1号/长6452、京冬17/长6452、中麦175/石优20、京生麦1号/周麦30、中麦175/长6452、农大5181/中优206。依据双亲之一的GCA效应值或者双亲GCA效应之和较大的要求进行亲本选配，强优势组合出现的几率较大。经聚类分析，依据8个性状的GCA和表现值将14个亲本分别划分为5个和4个类别。

• 小麦TaGeBPL基因的克隆及表达分析

  王蒙蒙，张香宇，张露，徐晓敏，王琦，王长有，吉万全，张宏

  无表皮毛增强子结合蛋白GeBP（GLABROUS1 enhancer-binding protein）是植物体内特有的一类转录因子，可调控植物表皮毛的生长过程，在植物生长发育、衰老、抗逆、防御反应进程中发挥着重要作用。前期对自发斑点细胞坏死RILs（N13039H/N）进行转录组学比较，发现一个未知功能基因在两个材料中表达差异显著。为深入了解小麦中该基因的序列特征和表达特性，通过RT-PCR方法克隆获得了CDS区域片段。生物信息学分析结果表明，该基因位于3D染色体上，CDS编码区长度为1 527 bp，共编码508个氨基酸，含有1个DUF573结构域和3个核定位信号。InterPro比对表明，编码蛋白属于GeBP家族，故将该基因命名为TaGeBPL。亚细胞定位结果表明，TaGeBPL定位于细胞核。白粉病菌（Blumeria graminis f. sp.tritici, Bgt）侵染条件下的定量qRT-PCR结果表明，TaGeBPL基因在感白粉病近等基因系N9134S中的表达模式呈双峰曲线变化，侵染12和36 h时，基因表达显著上调，而在抗白粉病近等基因系N9134R中的表达呈单峰曲线变化，在侵染12 h时显著下调。TaGeBPL在N9134S中的相对表达量始终高于在N9134R中的表达量，由此推测TaGeBPL基因可能参与病原菌响应的相关途径。酵母转录激活试验表明，TaGeBPL转录因子没有转录自激活活性。本研究结果为深入解析GeBP的功能奠定了基础。

• 黄淮麦区(南片)小麦籽粒过氧化物酶活性分析及其等位基因检测

  陈杰，张星宇，白冬，宋佳静，宋全昊，金艳，赵立尚，朱统泉，朱保磊，陈建辉，宋晓朋

  为研究黄淮麦区(南片)小麦籽粒中过氧化物酶（peroxidase，POD）的活性及其等位基因在此麦区新育成小麦品种（系）中的分布情况，利用分光光度计对黄淮麦区(南片)新育成的94份小麦品种（系）的过氧化物酶活性进行测定，同时利用功能标记POD-3A1、POD-3A2、POD-7D1和POD-7D6对供试材料 TaPod-A1和 TaPod-D1位点的等位基因进行检测。结果表明，参试小麦材料POD活性的平均值为668.6 U·g-1·min-1，变化范围为431.3~954.8 U·g-1·min-1，大部分供试材料的POD活性为中等水平；在 TaPod-A1位点，共检测到 TaPod-A1a和 TaPod-A1b两种等位基因，分布频率分别为48.9%和51.1%，携带两种等位基因材料的POD活性差异达到显著水平， TaPod-A1a与低POD活性相关， TaPod-A1b与高POD活性相关；在 TaPod-D1位点，仅检测到 TaPod-D1b等位基因，分布频率为100%，说明供试材料在 TaPod-D1位点的多态性较为单一。本研究可为黄淮麦区(南片)小麦品质色泽改良提供参考信息。

• 利用 Fhb1基因分子标记辅助回交育种法改良黄淮冬小麦赤霉病抗性

  代旭冉，黄义文，李腾，邓云，苏研，买春艳，于立强，于广军，李辉利，刘宏伟，杨丽，周阳，张宏军，李洪杰

  黄淮冬麦区小麦赤霉病的发生流行程度年际间变化较大，给赤霉病抗性品种的田间选择造成很大困难，因此分子标记辅助选择育种技术的应用显得尤为重要。为明确 Fhb1基因在轮选136背景下对赤霉病抗性的影响，本研究以6个长江中下游麦区抗赤霉病品种（系）为供体，与黄淮冬麦区骨干亲本周麦16的矮败小麦近等基因系进行杂交，并分别与周麦16及其衍生品系轮选136进行2次回交，创建6个BC2回交育种群体。利用功能标记跟踪后代 Fhb1基因，结合单花滴注接种和自然发病鉴定，检测分子标记选择的效果。根据三个环境表型鉴定结果，发现161个携带 Fhb1抗性等位基因（ Fhb1-R）的BC2F3株系平均病小穗数和严重度均低于中感赤霉病对照淮麦20和轮回亲本轮选136。其中，60个BC2F3株系（37.3%）的病小穗数和严重度在三个环境下表现一致，显著低于淮麦20。在入选的122个BC2F4品系中，93个品系（76.2%）的赤霉病抗性优于淮麦20，36个品系（29.5%）优于或相当于中抗对照扬麦158。基因型分析结果表明，赤霉病抗性优于淮麦20的93个BC2F4品系除了携带 Fhb1-R外，还携带轮选136的抗性位点 Qfhb.7D。本研究为黄淮冬麦区小麦抗赤霉病分子标记辅助选择育种提供了重要信息和育种材料。

• 小麦粒形QTL元分析及候选基因预测

  王鹏，田甜，张沛沛，刘媛，陈涛，王彩香，程宏波，杨德龙

  粒形是影响小麦籽粒产量和品质的重要参数，是由多基因控制的复杂数量性状。为发掘控制小麦粒形相关的真实主效数量性状位点（quantitative trait loci，QTL），本研究利用BioMercator 4.2软件，以小麦高密度分子标记遗传图谱为参考图谱，对来自不同遗传作图群体的113个控制小麦粒长的QTL和86个控制粒宽的QTL进行图谱整合、映射以及QTL元分析。通过建立QTL一致性图谱，获得18个控制小麦粒长和8个控制粒宽的一致性QTL(meta quantitative trait loci,MQTL)位点，置信区间最小可达到0.57 cM，主要分布在2B、2D、3A、3B、4B、5A、5B和7D染色体上。在5A染色体Xgwm293~Xgwm304和Xgpw2120~  Xgpw2273a标记区间内，预测到7个与小麦粒长和粒宽相关的候选基因。本研究为小麦粒形QTL精细定位以及分子标记辅助选择育种提供理论依据。

• 小麦不溶性谷蛋白含量与HMW-GS及品质的关系

  6'target='_blank'>朱保磊,陈金平，李刚，周国勤，赵万兵，赵永涛，陈杰，陈建辉5，石守设，詹克慧6

  为了探索小麦不溶性谷蛋白（IG）含量与品质的关系，对176份不同筋力小麦材料的IG含量、HMW-GS组成类型和加工品质参数进行了检测及相关性分析。结果表明，供试材料的平均IG含量为  2.44%，变化范围为1.25%~3.71%。共检测到10种HMW-GS亚基类型和16种亚基组合，其中，出现频率较高亚基类型是1（76.13%）、7+9（61.37%）、2+12（51.70%）和5+10（48.30%），出现频率较高亚基组合是1/7+9/2+12（25.57%）和1/7+9/5+10（22.16%）。亚基类型与IG含量显著相关，其中，优质亚基1、7+8和5+10比同位点的其他等位变异均显著增加IG含量，亚基组合1/7+8/5+10的IG含量最高，N/14+  15/5+10的IG含量最低。IG含量与蛋白质含量、吸水率和稳定时间均呈显著正相关。IG含量可以作为小麦品质育种的快速有效检测指标。

• 麦苗营养价值研究进展

  李金鹏，翁颖，田梦杰，曹新农，苏慧，唐秀巧，庄腾飞，胡澍韬，宋有洪

  麦类作物在我国广泛种植，麦苗资源丰富，目前主要以粮食生产为主，其幼苗营养价值和药用保健机理研究不足，麦苗资源利用手段和高效益研发途径缺乏。本研究主要分析和总结了1990-2020年有关麦苗化学营养成分、医药保健功能以及麦苗相关产品等研究进展。结果表明，麦苗含有丰富的蛋白质、叶绿素、维生素、酶类、酚类、矿物质等多种营养成分，能被人体直接吸收且有益人体健康,极具开发价值。麦苗提取物具有调节人体代谢、抗衰老、抗炎症、降血脂血糖、增强免疫力等药用价值。目前关于麦苗的药理作用机制尚不十分明确，相关产品开发利用也缺乏深度和影响力。因此，现阶段需要结合作物学与药理学研究技术手段，进一步探明麦类作物幼苗药用保健机理，加大麦苗的高附加值研发力度和品牌打造。总之，加强我国麦类作物幼苗的创新利用开发能力，不仅能丰富我国绿色营养保健产品，为乡村产业发展提供新的助力与科技支撑，也将有助于农民增收。

• 谷物β-葡聚糖测定方法研究进展

  李丹青，张凯龙，闫金婷，胡新中，董锐，闫喜梅

  谷物β-葡聚糖具有多种生理活性，在食品等领域广泛应用。如何快速、准确、经济地检测β-葡聚糖含量已成为燕麦、大麦等谷物产业亟需解决的问题。目前，谷物β-葡聚糖的检测方法主要有酶法、色谱法、刚果红法、荧光法、粘度法、近红外法等，各方法采用不同的原理，在准确度、检测效率、检测成本等方面均有所差异。其中，酶法测定结果准确度高，已被开发成试剂盒并成为谷物β-葡聚糖的标准检测方。法，但是高纯度酶价格昂贵；近红外法检测简单快捷，可大批量检测样品，甚至可以选用全谷物籽粒进行无损检测，然而该方法在建立时需要大量已知含量的样本确定定量模型。本论文综述了当前谷物β-葡聚糖的检测原理、检测方法的优缺点和相关标准。

• 外源甘草根系分泌物对春小麦产量及品质的影响

  李振凯，彭励，张双喜，李娜，李琴，梁新华

  为了研究不同甘草根系分泌物对后茬春小麦产量和品质的影响，以宁春55号、宁春50号和农麦4号三个春小麦品种为供试材料，于灌浆期分别喷施甘草根系分泌物草酸、乳酸、邻苯二甲酸二异丁酯（DIBP）和蒸馏水（对照组），采用随机裂区设计，分析喷施不同外源甘草根系分泌物对小麦株高、穗长、穗粒数和千粒重等产量性状及籽粒中蛋白质和7种人体必需氨基酸含量的影响。结果表明，3个春小麦品种在DIBP处理下的株高、穗长均显著增高，在草酸处理下的穗粒数和穗粒重均显著增高。在籽粒品质方面，3种外源甘草根系分泌物处理显著降低了宁春55号和宁春50号的籽粒蛋白质含量，乳酸和DIBP处理提高了农麦4号的籽粒蛋白质含量。12种氨基酸含量与蛋白质含量呈正相关关系；不同春小麦品种在相同处理下蛋白质和氨基酸含量的变化规律不同，其中，农麦4号在草酸、乳酸、DIBP处理下赖氨酸和苏氨酸含量均提高，在DIBP和乳酸处理下必需氨基酸占比显著提高。本试验结果对研究甘草根系分泌物对春小麦的影响以及甘草种植地后茬春小麦品种的选择具有积极意义。

• 施氮量对不同叶绿素含量小麦生长、产量和品质的影响

  师筝，高斯曼，李彤，李雨泽，李红霞，廖允成

  为探究陕西关中地区施氮量对不同叶绿素含量小麦生长、产量和品质的影响，并筛选出适宜高光效小麦的较佳施氮量,以西农979、冀麦5265及其黄绿叶突变体为供试材料，设置4个施氮水平：0  kg·hm-2(CK)、120 kg·hm-2(N1)、240 kg·hm-2(N2)和360 kg·hm-2(N3)，分析施氮量对不同叶绿素含量小麦光合能力、氮利用、产量及其构成因素和品质的影响。结果表明，施氮量对小麦生长特性和产量有显著影响，随着施氮量的增加，西农979和冀麦5265黄绿叶突变体的旗叶面积、SPAD值、光合速率以及穗数、穗粒数、产量和品质等指标均呈先增后减的趋势，并在N2处理下达到最大值；而冀麦5265的各项指标则呈现增加趋势，在N3处理下达到最大值。西农979和冀麦5265及其黄绿叶突变体的氮肥偏生产力均随着施氮量增加而减小，氮素利用效率则均随着施氮量增加而呈现先减后增趋势。综上所述，在关中平原地区，西农979和冀麦5265黄绿叶突变体兼顾产量、品质与施肥效益的最佳施氮量为240 kg·hm-2，冀麦5265为360  kg·hm-2。

• 不同氮反应冬小麦品种幼苗素质及氮代谢关键酶活性的耐低氮差异研究

  张聘，王红光，房琴，李浩然，李东晓，李瑞奇

  为了明确不同氮敏感型冬小麦品种的幼苗对低氮胁迫的反应，基于小麦籽粒产量和籽粒氮含量的耐低氮指数，对24个冬小麦品种进行了耐低氮丰产型和氮敏感型分类，并以典型品种为材料，比较了其幼苗（5叶龄）在不施氮（0 mmol·L-1）和施氮（16 mmol·L-1）条件下，地上部和根部的干物质积累量、氮含量、氮积累量及其叶片和根部的硝酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合成酶（GS）活性。结果显示，与施氮处理相比较，不施氮处理小麦品种的幼苗根部干物质积累量、根冠比均增加，地上部干物质积累量、氮含量和氮积累量、根部氮含量和氮积累量以及NR和GS活性均降低。在不施氮处理下，耐低氮丰产型小麦品种的幼苗地上部干物质积累量的降幅小于氮敏感型品种，根部干物质积累量和根冠比的增幅均大于氮敏感型品种；耐低氮丰产型小麦品种幼苗总根长和总根表面积显著增加，根直径显著下降；氮敏感型小麦品种幼苗根直径和总根体积显著降低。与氮敏感型品种相比，耐低氮丰产型小麦品种幼苗地上部、根部的氮吸收能力较高，NR和GS两种酶活性降幅较小。

• 不同播种方案下补灌对冬小麦水分利用和产量的影响

  王森，尚云秋，朱俊科，谷淑波，王东

  为明确不同的群体结构下冬小麦的合理补灌水时间和数量，于2018-2019年冬小麦生长季，通过裂裂区试验，以品种为主区，选用大穗型品种山农23和中多穗型品种山农29；以播种方案（播期+种植密度）为副区，设10月5日播种+基本苗120×10 株·hm-2（适期精播，A1）和10月12日播种+基本苗240×10 株·hm-2（晚播增密，A2）两个水平；以补灌方案为副副区，设拔节期和开花期补灌使0～20 cm土层土壤相对含水率达100%田间持水率（W1）和拔节期补灌使0~40 cm土层土壤相对含水率达100%田间持水率（W2）两个水平，分析了拔节期和开花期补灌对不同播期和种植密度下冬小麦水分利用和籽粒产量的影响。结果表明，在A1条件下，与W2处理相比，W1处理显著降低了小麦对土壤贮水的消耗，增加了对补灌水的利用，提高了自群体总茎蘖数量达到最大值至开花期的分蘖消亡速率，增加了成熟期群体干物质积累量，显著提高穗粒数、千粒重、水分利用效率和灌水生产效率；在A2条件下，与W2处理相比，W1处理提高了拔节至开花期间的分蘖消亡速率、成熟期群体干物质积累量、穗粒数、籽粒产量和灌水生产效率，显著增加小麦对土壤贮水的消耗量和农田耗水量。上述结果说明，拔节期和开花期补灌使麦田0～20 cm土层土壤相对含水率达100%田间持水率，提高了两种播种方案下大穗型和中多穗型小麦品种的穗粒数、千粒重和灌水生产效率，尤其提高了适期精播小麦的水分利用效率和晚播增密小麦的籽粒产量，是调控不同群体结构下冬小麦实现高产和高水分利用效率的最优补灌方案。

• 小麦根系细胞学观察体系的构建和应用

  赵佳男，王鹏程，贾晓雯，蒋钰婕，许盛宝，王晓明

  为给小麦根系的生物学研究提供技术支撑，基于激光扫描共聚焦显微镜(laser scanning confocal microscope，LSCM)和光切片技术，通过优化制片体系和调整观察参数，构建了小麦根系胚根的横向和纵向细胞结构观察技术体系，并利用该体系对小麦品种农大1108、小偃22、烟农19号、碧蚂4号和西农88的主胚根根冠、分生区、过渡区、伸长区和成熟区进行了连续观察和比较。结果表明，供试材料的根冠和分生区长度、成熟区内部的不同组织细胞大小在材料间均存在显著差异，但分生区横向细胞结构和过渡区长度在材料间无明显差异。

• 小麦水分利用效率对CO2浓度响应的模型研究

  康华靖，楼珏，王复标，安婷，叶子飘

  为了定量研究水分利用效率(water use efficiency, WUE)对CO2浓度的响应，在植物光合作用对CO2响应模型的基础上构建了WUE(分为内禀水分利用效率和瞬时水分利用效率，即WUEi和WUEinst)对CO2(包括大气CO2浓度和胞间CO2浓度，即Ca和Ci)的响应模型，并应用新构建的模型对小麦(Triticum aestivum L.)测量数据进行了拟合。结果表明，新构建的模型不仅可以很好地拟合小麦叶片WUE对CO2浓度的响应曲线(包括WUEi-Ca、WUEi-Ci、WUEinst-Ca和WUEinst-Ci曲线)，而且还可以直接给出小麦的最大WUEi和WUEinst以及相对应的饱和Ca和Ci。以小麦WUEi-Ca和WUEinst-Ca曲线拟合结果为例，得到的最大WUEi和WUEinst分别为176.29 μmol·mol-1和8.65 mol·mmol-1，其对应的观测值分别为172.96 μmol·mol-1和8.62 mol·mmol-1；拟合得到的饱和CO2浓度分别为1 410.52和  1 399.73  μmol·mol-1，对应的观测值分别为1 294.05和1 332.84 μmol·mol-1。拟合值与观测值之间均无显著差异。由此可见，新建模型拟合得到的这些参数与观测值高度相符，可用于植物WUE对未来CO2增加响应规律研究。