麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2022年第10期

• 大麦气孔发育相关基因HvSPCH的克隆及初步功能分析

  次尔甲玛，王宏鹏，苟筱颖，佟可心，郭瑞超，王俊斌，曹高燚，包曙光，谢晓东，陈小强

  气孔是植物与外界进行气体交换的通道，对植物的生长发育至关重要。SPCH转录因子与气孔的发育关系密切，为揭示其在大麦中的功能，以大麦G1614为材料，利用PCR方法克隆大麦SPCH（HvSPCH）基因后，进行生物信息学分析，并对该基因在干旱胁迫条件下的表达模式进行分析。结果表明，HvSPCH基因编码区长为1 098 bp，可编码365个氨基酸，相对分子量为90 504.73 Da，理论等电点为4.96，为疏水的、不稳定的碱性蛋白质。氨基酸序列分析表明，HvSPCH蛋白的氨基酸序列不含有跨膜结构域和信号肽，含有40个磷酸化位点和27个糖基化位点。二级结构分析表明，HvSPCH蛋白包含35.62%的α-螺旋、8.77%的延长链、2.47%的β-转角和53.13%的无规则卷曲。系统进化分析表明，大麦HvSPCH蛋白与水稻、野生二粒小麦、二穗短柄草的SPCH蛋白亲缘关系较近。qRT-PCR分析结果表明，干旱处理4 h和12 h时，HvSPCH基因的相对表达量显著升高，说明其有可能参与大麦的干旱逆境响应过程。

• 春小麦主要籽粒性状的全基因组关联分析

  严勇亮，张恒，张金波，时晓磊，耿洪伟，肖菁，路子峰，倪中福，丛花

  为挖掘控制春小麦主要籽粒性状的关联SNP及候选基因，以国外引进品种、新疆地方品种、新疆自育品种共298份春小麦品种为材料，利用小麦55K SNP芯片，对5个环境下小麦千粒重、粒长、粒宽3个主要籽粒性状进行基于Q+K混合线性模型(mixed linear model，MLM)的全基因组关联分析（genome-wide association study，GWAS）。结果表明，供试小麦品种的3个主要籽粒性状在5个环境下的变异系数为3.89%~19.77%，其中粒宽的变异幅度最小，千粒重的变异幅度最大。不同环境中，新疆育成品种的3个主要籽粒性状的平均值均最高，而新疆地方品种的3个籽粒性状的平均值均最低。GWAS结果表明，共检测到84个与小麦主要籽粒性状显著关联的稳定SNP位点，它们分布在小麦的21条染色体上，单个SNP位点可解释3.74%~11.18%的表型变异。在1B、2B、3B、4B、5A、5D染色体上检测到6个同时关联多个籽粒性状的稳定位点。对84个SNP位点进行候选基因筛选，筛选到6个可能与小麦主要籽粒性状相关的候选基因，可作为小麦籽粒研究的重要基因。

• 春化及光周期基因的等位变异对小麦主要农艺性状及产量的影响

  乔朋放，毕起，李玹，陈亮，胡银岗

  为了解春化及光周期基因对小麦生育期、农艺性状及产量的影响，以田间种植的253份国内外小麦品种（系）为材料，利用分子标记检测其春化基因（Vrn-1）和光周期基因（ Ppd-D1）的等位变异，记录其抽穗期、开花期，在灌浆中期调查其株高、成穗数等农艺性状，收获后调查其产量性状。结果表明，供试材料中包含13种春化和光周期基因等位变异组合类型，其中含有 vrn-A1+vrn-B1+vrn-D1+Ppd-D1a组合的材料最多，占59.68%； Vrn-1+Ppd-D1a 组合可显著缩短小麦播种至开花所需的时间。含有 Vrn-A1a或 Vrn-B1材料的成穗数显著多于含有 Vrn-D1 或 vrn-1的材料，但含有 Vrn-1不同等位变异的材料间产量无显著差异；含有 Vrn-A1a材料的旗叶长而窄。与含有 Ppd-D1b的小麦材料相比，含有 Ppd-D1a的材料开花期显著提前，且株高降低，同时穗下茎长、旗叶长和倒二叶长均显著缩短。综上，春化及光周期基因在影响小麦抽穗开花期的同时，对农艺性状和产量也有重要影响；含有 Vrn-D1+ Ppd-D1a组合的小麦材料在生育期稳定性、产量等性状上均表现优异，在育种中可多加利用。

• 3个粒重基因在青海高原春小麦品种中的分布

  张业猛，朱丽丽，郭仁世，邢瑜，马德林，陈志国，刘德梅，王海庆

  为了解青海高原地区春小麦品种中粒重基因的分布情况，采用KASP标记检测3个粒重基因（ TaCwi-A1、 TaGW2-6A和 TaTGW6-4A）等位变异在青海高原地区主栽的49个小麦品种中的分布，并结合千粒重表型，分析不同等位变异组合对小麦粒重的影响，探索最优基因型。结果显示，49个品种的千粒重在不同年度均存在显著差异； TaCwi-A1位点存在 TaCwi-A1a和 TaCwi-A1b两种等位变异，分布频率分别为69.39%和30.61%； TaGW2-6A位点存在 Hap-6A-A和 Hap-6A-B两种等位变异，分布频率分别为46.94%和53.06%； TaTGW6-4A位点存在 TaTGW6-4Aa和 TaTGW6-4Ab两种等位变异，分布频率分别为97.96%和2.04%。 TaCwi-A1、 TaGW2-6A和 TaTGW6-4A位点的不同等位变异均会导致小麦千粒重发生显著变化，其中， TaCwi-A1位点的等位变异对小麦千粒重影响较为重要。49个小麦品种中， TaCwi-A1a/ Hap-6A-A/ TaTGW-6-4Aa等位变异组合类型的品种的分布频率为32.65%，其千粒重最高，显著高于其他等位变异组合类型的品种，是青海高原地区优异的基因型组合。

• 不同麦类种质抗旱性评价及优异种质筛选

  郭莹，王振平，吕迎春，虎梦霞，马小乐，杨芳萍

  为了解不同麦类种质的抗旱性，进一步发掘小麦近缘种的优势性状以改良小麦品种，2018—2019年在兰州新区和武威黄羊镇对引自国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）的灌溉圃小麦、干旱半干旱圃小麦、合成小麦、硬粒小麦和小黑麦设置了正常灌溉和水分胁迫两种处理，在拔节期、抽穗期、灌浆期对心叶或旗叶进行了叶绿素荧光动力学参数测定，并进行了农艺性状鉴定和产量测定，分析了不同生育期叶绿素荧光参数的变化及其与抗旱指数的关系。结果表明，水分胁迫对不同麦类作物产量构成因素的影响程度不同导致其抗旱性有差异。水分胁迫下，PSⅡ潜在活性（Fv/Fo）、PSⅡ反应中心最大光化学效率（Fv/Fm）、PSⅡ实际光化学量子效率（F′q/F′m）均较正常灌溉下降低，而非光化学淬灭系数（NPQ）升高。随小麦发育进程推移，Fv/Fo、Fv/Fm、F′q/F′m呈先升后降的趋势，NPQ呈上升趋势。荧光参数的变化说明，干旱胁迫导致PSⅡ结构受损，反应中心受到破坏，光能转化效率降低，电子传递受阻。灰色关联度分析显示，灌浆期荧光参数与抗旱指数的关联度较高，其次为抽穗期、拔节期，各荧光参数与抗旱指数关联度为Fv/Fm>F′q/F′m>Fv/Fo>NPQ。基于农艺性状、抗旱指数和叶绿素荧光参数，得出不同麦类种质的抗旱性强度依次为小黑麦、干旱半干旱圃小麦、灌溉圃小麦、合成小麦；筛选出9份优异材料，可用于今后小麦育种。

• 不同基因型小麦品种倒春寒抗性分析及其评价

  王维领，刘畅，张雨婷，段瑞华，赵灿，李国辉，许轲，霍中洋

  倒春寒是限制我国黄淮和长江中下游冬麦区小麦高产稳产的重要因素。为了明确黄淮和长江中下游冬麦区24个主栽或近年来审定的小麦品种倒春寒抗性强弱，在拔节期利用人工气候室进行冷冻胁迫处理（两种强度：L1，-4 ℃/1 d；L2，-2 ℃/2 d），对这些品种叶片受冻指数、幼穗冻伤率、产量等指标进行调查，以鉴选抗倒春寒的小麦品种，同时对品种倒春寒抗性（叶片受冻指数和幼穗冻伤率）与品种冬春性、越冬期抗寒性（叶片受冻指数）和农艺性状（如茎长、茎粗、SPAD等）的关系进行了分析。结果表明，各品种叶片受冻指数、幼穗冻伤率及产量降幅在L1和L2下的表现有所不同。在L1和L2下，淮麦20、江麦816和济麦22的叶片受冻指数、幼穗冻伤率和主茎产量降幅整体上表现较低；而连麦8号、淮麦20、柳麦618和镇麦12的产量降幅表现较低。虽然小麦品种倒春寒抗性、冬春性和越冬期抗寒性间存在密切关系，但单个品种的三者之间并无必然关联。拔节期农艺指标难以反映小麦品种的倒春寒抗性。

• 不同释放期缓释尿素配合一次基施对稻茬冬小麦产量及氮肥利用率的影响

  陈立，钱晨诚，徐东忆，钱彩虹，李春燕，丁锦峰，朱敏，李天兵，郭文善，朱新开

  为了探究能够匹配小麦氮素需求的最佳缓释肥一次性基施的配比，以达到精准、减次、控释的目标，设置7种新配方缓释肥(由40 d、120 d、160 d三种不同释放期的缓释尿素按照不同比例组合，M1~M7)一次基施处理以及三个对照(现生产中主推的缓释期120 d尿素一次基施、基肥和返青肥各施50%二次施用，普通尿素分4次按基肥∶分蘖肥∶拔节肥∶孕穗肥=50%∶10%∶20%∶20%施用，CK1~CK3)，对不同处理的产量及氮肥利用效率进行了测定和分析。结果表明，新配方缓释肥（M1~M7）处理均较CK1和CK3增产，以M5处理产量最高，比CK3、CK2、CK1分别高16.71%、6.29%、15.54%。M3、M4、M5处理拔节期植株氮素积累水平较低，但成熟期植株氮素积累量显著高于其他处理，籽粒氮积累量也高于其他处理。在新配方缓释肥（M1~M7）处理中，M5处理花前氮素转运量和花后氮素积累量显著高于其他处理，氮肥表观利用率与氮肥农学效率也最高；M5处理的净效益最高，比CK3、CK2、CK1分别高21.14%、12.24%、29.36%。

• 腐植酸对不同筋度小麦品种生长特性、产量和品质的影响

  王云赫,范仲卿，郭新送，李学峰，宋小伟，杨猛，丁方军

  为明确腐植酸施用量对不同筋度小麦品种生长特性、产量与籽粒品质的影响,以中筋小麦品种山农38、中强筋小麦品种山农47及强筋小麦品种济麦44为供试材料,设置0、75、150、300、600 kg·hm-2共5个腐殖酸处理(分别用F0、F1、F2、F3、F4表示)，分析了不同基施腐植酸施用量对不同筋度小麦品种生长特性、产量与籽粒品质相关指标的效应。结果表明：（1）施用腐植酸能够显著提高供试小麦品种的株高、穗长、产量、湿面筋含量、沉降值、稳定时间，增加小麦旗叶的SPAD值，对小麦的成穗率、千粒重、籽粒总淀粉含量、直链淀粉含量、支链淀粉含量及直/支比没有显著影响。（2）施用腐植酸能够显著增加中筋小麦品种山农38的最大分蘖数、有效穗数、籽粒硬度、形成时间；显著提高中强筋小麦品种山农47的有效穗数；显著提高强筋小麦品种济麦44的穗粒数、籽粒蛋白质含量。腐植酸对不同筋度小麦品种生长特性、产量和品质相关指标的影响存在差异。

• 花后渍水和高温对小麦旗叶光合特性、干物质积累及产量的影响

  盖盼盼，侯君佑，耿兵婕，张文静，樊永惠，黄正来

  为了解花后渍水和高温对小麦旗叶光合特性、干物质积累与分配和产量的影响，以扬麦18和烟农19为试验材料，采用盆栽法，在小麦开花期设置渍水（WL）、高温（HL）和渍水+高温复合胁迫（WL+HL）处理，以正常生长为对照（CK），测定并分析了不同处理下小麦旗叶光合指标、干物质积累量、产量及其差异。结果表明，与CK比较，花后渍水、高温、渍水+高温胁迫均显著降低了2小麦品种旗叶的SPAD值、净光合速率(Pn）、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ФPSⅡ，增加了胞间CO2浓度（Ci）。花后渍水、高温、渍水+高温胁迫处理较CK降低了成熟期各器官干物质积累量及籽粒占总干物质积累量的比例，提高了营养器官所占比例；显著降低了小麦穗粒数、千粒重和产量。渍水+高温复合胁迫对光合指标、干物质积累量以及产量的影响程度明显大于渍水和高温单一因素，高温对其影响大于渍水。在花后21 d时，被测光合参数（除Ci）均与产量呈正相关关系，Ci与产量呈负相关关系，其中扬麦18的ФPSⅡ、Pn对其产量影响较大，烟农19 的SPAD值、Pn对其产量影响较大。

• 生长调节物质对深播和渍水小麦幼苗生长和籽粒产量的影响

  徐东忆，李福建，董金鑫，杨迪迪，陈立，朱敏，李春燕，朱新开，丁锦峰，郭文善

  为探究可促进冬小麦弱苗转壮、实现稳产的化控途径，在深播和深播+渍水两种条件下研究了喷施生长素（IAA）、玉米素（ZT）、6-苄氨基嘌呤（6-BA）、赤霉素（GA）、2,4-表油菜素内酯（EBR）、亚精胺（SP）、碧护（BH）和去离子水（CW）对小麦幼苗生长、产量及其构成的影响。结果表明，深播和深播+渍水易形成弱苗，降低植株糖、氮积累量，抑制分蘖发生，造成光合面积和干物质积累量的下降，最终导致减产。深播和深播+渍水下喷施生长调节物质可分别提高籽粒产量1.23%~37.56%和4.69%~59.27%。深播下喷施ZT和EBR对幼苗质量和籽粒产量提升效果最佳，使籽粒产量可达适宜播深+自然生长（CK）水平。喷施ZT可提升碳、氮代谢水平，喷施EBR可维持高水平氮代谢，促进深播小麦的分蘖发生，增加光合面积和光合产物积累量。喷施ZT可提高深播小麦的单株穗数、穗粒数和千粒重，喷施EBR可提升单株穗数和千粒重。深播+渍水条件下喷施EBR虽然可增加分蘖数，促进碳氮物质积累，提高单株穗数和千粒重，但产量难以恢复到CK水平。综上所述，ZT或EBR可推荐用于深播小麦改善苗质、提升产量；喷施EBR可改善深播且苗期渍水小麦幼苗生长质量，促进产量形成。

• 长期秸秆全量还田对砂姜黑土区冬小麦幼苗生长质量的影响

  蔡洪梅，吴宇，于敏，许波，代雯慈，王捧娜，任驿，张梦祥，李金才，陈翔

  为探讨安徽淮北平原砂姜黑土麦-玉两熟条件下秸秆全量还田对小麦出苗与幼苗生长质量的影响，基于长期秸秆还田定位试验点，比较分析了秸秆不还田（CK）、玉米单季秸秆全量粉碎翻埋还田（T1）、小麦-玉米周年秸秆全量粉碎还田（T2）和小麦单季秸秆全量粉碎覆盖还田（T3）4个秸秆全量还田方式间小麦出苗、分蘖、干物质积累及光合性状的差异。结果表明，长期秸秆全量还田影响小麦出苗速率，出苗速率表现为CK>T1、T3>T2；秸秆全量还田不同程度降低了小麦出苗率，但影响不显著；长期秸秆全量还田下六叶期小麦单株分蘖数、LAI、地上部与地下部干物重、根冠比、SPAD值、根表面积和根平均直径均增加，冬前群体生长率及光合势分别提高了8.33%~35.29%和4.33%~22.11%。 综合来看，在安徽淮北平原砂姜黑土区，长期小麦单季秸秆全量粉碎覆盖还田有利于壮苗的培育，是适合在当地进行推广的秸秆还田方式。

• 稻秸还田与耕作方式对小麦产量形成及籽粒品质的影响

  周冬冬，张军，李福建，葛梦婕，李必忠，刘忠红，张永进，李春燕，朱新开

  为明确不同秸秆还田模式下耕作方式对小麦籽粒产量及品质的影响，在沿淮下游地区，以淮麦36为材料，通过二因素裂区试验，以稻秸全量还田（S1）、稻秸不还田（S0）2种秸秆还田模式为主区，以免耕（T1）、旋耕（T2）、翻耕（T3）3种耕作方式为副区，比较分析了不同处理下小麦出苗、干物质转运、产量和品质等方面的差异。结果表明，在土壤墒情适宜（两年度土壤相对含水量分别为78.6%和72.5%）条件下，稻秸全量还田免耕处理的小麦出苗率和出苗均匀度较不还田处理分别下降了14.04%和28.46%，有效穗数降低4.37%，差异均显著。翻耕可减弱秸秆还田对小麦出苗带来的不利影响，提高出苗率和出苗均匀度，改善播种质量，增加拔节后光合面积，促进花后光合物质生产，增粒增重，最终实现增产，使产量较免耕平均增加12.85%。稻秸还田与翻耕均可改善小麦加工和营养品质。综上，稻秸全量还田结合翻耕有助于实现高产优质小麦的生产，适宜在沿淮下游稻茬麦区推广应用。

• 生物炭还田方式对冬小麦籽粒灌浆特性及产量的影响

  张莉，马国珠，谷彩花，赵敏，刘合满，付国占

  为探明生物炭不同还田方式对冬小麦产量形成的影响，选用扬麦13为材料，研究了旋耕生物炭不还田（CK）、生物炭旋耕还田（XG）、常规翻耕还田（FG）和深翻还田（SFG）对冬小麦产量、干物质转运和籽粒灌浆特征的影响。结果表明，与CK相比，XG、FG和SFG处理显著增加冬小麦开花期、成熟期地上干物质积累量，促进花后干物质向籽粒转运，其中XG处理花后干物质对籽粒产量的贡献率比CK提高4.97%，二者间差异显著，而FG、SFG处理与CK间无显著差异；XG、FG和SFG处理对冬小麦强、弱势粒灌浆起始势和灌浆活跃期无显著影响，但可提高冬小麦强、弱势粒快增期灌浆速率和最大灌浆速率（Vmax），缩短到达最大灌浆速率的时间（Tmax），以XG处理效果最明显，其强、弱势粒Vmax分别比CK提高16.41%、6.49%， Tmax减少6.69%、12.97%，差异均显著；XG、FG和SFG处理能优化产量构成，其中XG处理有效穗数、千粒重、穗粒数、产量最高，分别比CK提高3.63%、8.19%、17.01%、14.27%，差异均显著。因此，在小麦-玉米轮作雨养无灌溉条件下，玉米秸秆生物炭旋耕还田可促进小麦干物质积累及花后干物质向籽粒的转运，提高强、弱势粒灌浆速率，增加冬小麦产量。

• 基于无人机多光谱遥感的冬小麦叶片含水量反演

  芮婷婷，徐云飞，程琦，杨斌，冯志军，周涛，张世文

  为了快速监测小麦叶片水分含量，以敏感波段组和植被指数组2种变量分别作为输入变量，以地面同步观测的冬小麦叶片含水量作为输出变量，分别采用偏最小二乘(partial least squares,PLS)、极限学习机(extreme learning machine,ELM)和粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)优化极限学习机，建立冬小麦叶片含水量预测模型，并对其反演效果进行比较。结果表明，光谱反射率和植被指数与叶片含水量之间存在较为密切的相关性，依此确定的敏感光谱波段为红光、蓝光和近红外波段，敏感植被指数为绿度指数、过红指数、归一化绿红差值指数、三角形植被指数和过绿指数。从2种变量的建模效果看，基于植被指数组构建的模型的精度和稳定性均优于敏感波段组，其中基于植被指数组的PSO-ELM模型在6个叶片水分含量反演模型中表现最佳，其R2和RMSE分别为0.98和0.26%。利用最优模型反演得到研究区冬小麦叶片含水量的分布范围为45%~75%，平均为64.57%，反演结果与地面实测较相符，说明基于无人机光谱数据通过建立以植被指数为变量的PSO-ELM模型可实现对冬小麦叶片水分含量的精准预测。

• 2019年浙江省部分地区小麦赤霉病菌种群组成及其对杀菌剂的敏感性调查

  赵心雨，郭宇燕，张璐，赖朝晖，黄福旦，胡东维，梁五生

  为了解2019年浙江省小麦赤霉病菌的种群组成及其对杀菌剂的敏感性，调查了浙江省3个地区（杭州市萧山区、杭州市桐庐县、宁波市象山县）麦田的稻桩带菌率和小麦病穗率，利用PCR和DNA测序技术鉴定病菌的种群组成。结果显示，3月份3个地区田间稻桩的赤霉病菌子囊壳携带率为26.4%～55.4%，其释放的子囊孢子能正常萌发长出菌丝并快速形成菌落；小麦田间3月份空气中赤霉病菌游动孢子数量最多，4-5月份数量有所下降；田间小麦于4月份中旬开始出现病穗，4月下旬病穗率快速攀升；从386个分离菌株中随机选择的32个菌株均被鉴定为亚洲镰孢菌(Fusarium asiaticum)；72个菌株被认定为多菌灵（10 mg·L-1）抗性菌株，约占分离菌株的18.65%。采用菌丝生长速率法检测16个分离菌株对杀菌药剂的敏感性，发现75%肟菌·戊唑醇水分散粒剂和30%唑醚·戊唑醇悬浮剂对分离菌株的EC50值（有效抑制中浓度）均低于5.0 mg·L-1，40%戊唑·咪鲜胺微乳剂和25%氰烯菌酯悬浮剂对分离菌株的EC50值均低于2.0 μL·L-1，表明上述4种药剂的抑菌效果均良好；进一步对这4种杀菌药剂进行两两混配，检测对16个分离菌株的抑菌效果，发现混配方案“75%肟菌·戊唑醇水分散粒剂”+“30%唑醚·戊唑醇悬浮剂”对分离菌株的抑菌效果最强。