麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2022年第11期

• 小麦光敏不育系中光121S的育性转换及杂种优势利用研究

  蒲传永，蒲春雷，伍建春

  小麦杂种优势利用经历了半个世纪的研究，但至今未能在生产上大面积推广。本课题组前期利用光敏不育材料N4-IS与米拉的变异株系4151杂交，经9个世代的定向单株选择，育成了不育系中光121S。为进一步了解其育性特点，对其进行两年三季的温度测试以及播期和定光试验。结果表明，中光121S为光敏不育系，其育性转换只受光照时长控制，不受气温和其他不育基因影响。其育性转换时期为孕穗期，日长 12.3 h以下为雄性不育，可以配制杂交种；日长12.3 h以上育性开始恢复；日长12.8 h能完全恢复可育，且能够繁殖种子。经三年利用84个普通小麦品种与中光121S进行测交，发现杂种育性均能完全恢复，证明中光121S的不育基因属于隐性遗传，所有普通小麦品种都是其良好的恢复系，能及时利用常规育种的成果，筛选出强优势组合。已测配出超标优势高达35.3%的强优势组合为中光121S/南814。

• TaJAZ7D蛋白在冬小麦JA抗寒途径中的作用

  梁佳文，魏铁锁，樊晓培，苍晶，张达

  转录抑制因子JAZ（Jasmonate ZIM-domain）蛋白是茉莉酸（Jasmonate，JA）信号转导途径的核心元件，前人研究发现，拟南芥中AtJAZ1、AtJAZ4与AtICE1蛋白互作可抑制 AtICE1基因的转录，负调控拟南芥的抗寒性，然而小麦中TaJAZ与TaICE蛋白的互作调控机制尚不清楚。本研究以强抗寒冬小麦品种东农冬麦1号（Dn1）为试验材料，以与拟南芥AtJAZ1、AtJAZ4蛋白高度同源的TaJAZ7、TaJAZ12蛋白为对象，检测外源茉莉酸甲酯（MeJA）对低温胁迫下 TaJAZ7、 TaJAZ12基因表达量的影响。结果发现， TaJAZ7基因的表达量与温度变化呈明显负相关，故对TaJAZ7(以TaJAZ7D为研究对象进行后续研究)蛋白进行生物信息学分析和亚细胞定位，并利用酵母双杂交技术验证TaJAZ7D蛋白与TaMYC2和TaICE41蛋白的互作。生物信息学分析表明， TaJAZ7D基因编码区序列全长为633 bp，为不稳定的亲水性混合型蛋白；TaJAZ7D蛋白有典型的TIFY和Jas结构域，属于TIFY家族。亚细胞定位发现，TaJAZ7D蛋白位于细胞核中。酵母双杂交验证试验发现，TaJAZ7D蛋白与TaMYC2和TaICE41蛋白分别存在互作关系。

• 三雌蕊小麦EMS诱变株系的农艺性状评价及SSR多态性分析

  李玉豪，余周源，佟·乌日娜，廖明莉，国钰环，魏淑红，杨在君，彭正松

  为获得新的小麦雌蕊和雄蕊突变材料，并促进小麦遗传改良和功能基因组学的研究，利用甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate，EMS)对三雌蕊小麦(TP)种子进行诱变处理，确定半致死浓度和时间，并对诱变的突变体进行SSR检测和农艺性状分析。结果表明，TP种子适宜的EMS诱变条件为0.8%的EMS处理8 h。利用EMS诱变处理5 000粒TP种子，结果在其M3单粒传群体中共发现20个能稳定遗传的雌蕊和雄蕊突变株系。农艺性状分析表明，与TP相比，20个突变株系的穗粒数明显减少，部分突变株系的株高、穗长等性状与TP之间具有显著差异。SSR分析结果表明，22个SSR标记共扩增得到61个等位基因位点，平均每个标记可以检测到2.77个等位基因。获得42条多态性条带，多态性为68.85%。20个突变株系和对照TP的遗传相似系数变化范围为0.352 9~0.956 5，说明这些突变体具有丰富的遗传多样性。聚类结果表明，不同突变性状之间可以较好地被区分开，相同突变性状（尤其是单雌蕊性状）可以被较好地聚在同一簇下。

• 小麦BNS雄性不育基因连锁群分析和主效QTLs初步定位

  杨靖，卫笑，付庆云，曹银萍，茹振钢，李友勇

  为初步定位小麦温敏雄性不育系BNS中与不育相关的QTL及其所属连锁群，用BNS及其完全保持系郑麦366的F2为作图群体，建立自交结实率和花粉可育率两个表型BSA池，选用均匀分布在小麦染色体上的710个SSR分子标记，在BSA池中筛选连锁标记，并进行QTL定位，同时用连锁标记引物在BNS DNA中重扩增，扩增产物序列在小麦基因组中进行比对，验证标记所属染色体并分子定位。结果表明，在2对BSA池中共筛选到12个连锁标记，涉及8个连锁群。单标记分析发现，5个连锁标记（Xwmc396、Xwmc517、Xbarc55、Xwmc332和Xwmc752）与不育QTL紧密连锁。用区间分析法分析发现，有2个主效不育QTL，分别为2B染色体上的 qBS1 （紧密连锁Xwmc332和Xbarc55）和7B染色体上的 qBS2 （紧密连锁Xwmc396和Xwmc517）。两个主效QTL的LOD值均大于5，贡献率均大于13%，且显性效应均大于加性效应。

• 青海省小麦品种基于55K SNP 芯片的遗传多样性分析

  谢静敏，侯万伟，张小娟

  为研究青海省小麦品种之间的遗传关系和遗传多样性，选取93个青海小麦品种，基于55K SNP芯片对其进行全基因组扫描，并进行遗传多样性分析。结果共扫描到53 063个SNP位点，选择分型成功率（call rate，CR）≥0.90、缺失率＜10%、MAF＞0.05的SNP位点，获得多态性SNP位点50 243个，多态性比率为94.68%。其中多态性位点在第2同源群中分布最多，在第4同源群中分布最少，在基因组中分布呈现B＞A＞D，特别是4D染色体上的多态性SNP分布最少。93个小麦品种的多态性信息含量(PIC)为0.00～0.59，平均值为0.33，为中度多态性位点；两两品种间的遗传距离为0.00～0.67，平均值为0.41。通过聚类分析表明，根据遗传距离可将93个小麦品种划分为8个类群。综上，青海省现有小麦品种的遗传关系较近，需要引进外来品种来丰富青海省小麦品种的遗传多样性，推动小麦品种的选育及研究工作。

• 50份哈萨克斯坦小麦高分子量谷蛋白亚基解析

  吴勇昊，刘玉秀，王一钊，桑珠，朱酉正捷，张正茂

  为发掘优良的小麦种质资源，利用SDS-PAGE技术分析了50份哈萨克斯坦小麦种质高分子量谷蛋白亚基组成及其品质得分。结果表明，50份供试材料中共检测到8种亚基类型，其中在 Glu-A1位点有2种亚基类型（Null，1）， Glu-B1位点有2种亚基类型（7＋8，7＋9），在 Glu-D1位点有4种亚基类型（5＋10， 2＋10，2＋12，4＋12）。利用PCR分子标记对所得到的高分子量谷蛋白亚基进行验证，结果一致。在50份哈萨克斯坦小麦中，优质亚基1、7＋8、5＋10的出现频率较高，分别为34%、22%、56%。亚基组合Null/7＋9/5＋10在所有亚基组合类型中出现频率最高，为28%，品质得分为7分，而组合1/7＋8/5＋10出现频率仅为8%，品质得分为10分；供试材料品质得分大多为7、8分，平均为7.10分。出现频率较高的优质亚基可以作为改善现有品种亚基组成状况的亲本材料。

• 山西主栽小麦品种蒸煮食品加工性比较

  姜兰芳，王敏，曹勇，马小飞，李晓丽，郝建宇，张定一，姬虎太

  为了解近年山西主栽小麦品种的品质性状及蒸煮面食制品加工适宜性、筛选优质面条和馒头小麦品种，以晋麦95号为对照，对山西省近五年21个主推小麦品种的籽粒、面粉品质性状及面条、馒头加工品质特性进行了系统检测与分析。结果表明，山西省近五年主推小麦品种多为中强筋品种，所占比例为 63.6%，大部分品质性状的遗传多样性较为丰富；适宜制作面条的小麦品种有15个，占所有品种的68.2％。21个主推小麦品种馒头综合评分平均为82.0分，变化范围77.0～88.5分；达到良好馒头标准（80～90分）的共有14个品种；晋麦92、晋麦47、运旱139-1、运旱805、济麦23、品育8012、运旱618、晋麦101的馒头感官评分均高于对照。面条、馒头感官评分与小麦面粉的形成时间、稳定时间呈极显著正相关( P<0.01 )，与弱化度呈显著负相关( P<0.05 )，与质构参数（TPA）的内聚性、胶黏性和咀嚼度均呈极显著正相关( P<0.01 )。山西近五年主推小麦品种有较好的蒸煮加工品质特性。

• 水肥管理模式对小麦氮素吸收及转运的影响

  曹彩云，党红凯，郑春莲，李佳，刘学彤，李科江，马俊永

  为优化冬小麦水肥管理模式，在2013-2016三个小麦生长季，通过裂区试验，以春季5个不同水肥管理模式作为主区［M0：不灌溉+趁墒追肥模式；M1：拔节水+拔节肥模式；M2：拔节和扬花或灌浆初灌溉2水+拔节肥模式；M3：返青-拔节水（+追肥）+孕穗或扬花水+灌浆水的3水模式；M4：起身水（+1/2追肥）+拔节水（+1/2追肥）+扬花或灌浆初浇水+灌浆水的4水模式］，以2个当地主推冬小麦品种作为裂区（衡观35和衡4399），比较分析了不同水肥管理模式下小麦不同生育阶段生物量、氮素吸收量、氮素利用效率、花后氮素转运效率、氮素贡献率及产量的差异。结果表明，冬小麦干物质积累量在起身到拔节期平均以M0模式最高，从扬花期开始平均以M0模式最低，成熟期M1、M2、M3和M4模式分别较M0模式高 15.9%、27.6%、40.0%和39.5%。随春季灌溉量和灌溉次数的增加，籽粒产量和氮素吸收量呈现增加趋势，与M0模式相比，M1、M2、M3和M4模式的产量分别提高28.5%、36.7%、44.7%和45.7%，氮素吸收量分别提高 21.2%、36.3%、48.2%和48.1%，氮素利用效率以M2模式最高。M1、M2、M3和M4模式的营养器官氮素花后向籽粒的转运总量较M0模式分别高26.7%、15.2%、30.1%和20.2%，但氮素转运效率及对籽粒氮素的贡献率均随灌溉次数和灌水量的增加呈现降低的趋势。衡4399三年较衡观35平均增产3.4%，差异显著；两个品种间干物质积累量、氮素积累量及氮素的吸收和利用效率差异均不显著；衡4399的氮素转运效率和贡献率分别较衡观35高5.1和12.2个百分点。在水肥利用效率较高的M2模式下，衡4399的水分利用效率和氮素利用效率较衡观35分别提高1.1%和5.6%。因此，在缺水的华北低平原区采用M2模式，选用产量潜力大、水氮利用效率高、花后营养器官氮素转运效率高的衡4399，对保证小麦产量和区域农业的可持续发展意义重大。

• 不同水氮处理对冬播春小麦产量和水氮利用效率的影响

  王欢，苏文平，赵鑫琳，艾木拉姑丽·库尔班，孙诗仁，薛丽华，章建新

  为探明春麦冬播高产、高效水氮运筹模式，2019-2021年在田间进行两因素三水平裂区试验，灌水量设3 150(W1)、3 600(W2)和4 200 m3·hm-2(W3)三个水平；施氮量设0(N0)、135(N1)和210 kg·hm-2(N2)三个水平，研究了9种水、氮处理组合对春小麦品种新春48号0~100 cm土层耗水量、群体叶面积指数、干物质积累量、产量及水、氮利用效率的影响。结果表明，增加灌水量提高了0~40 cm 土层含水量，减少了40～100 cm土层储水消耗量，增加了总耗水量；同一灌水量条件下，施氮量对总耗水量影响不显著；水、氮协同增产效应大于其单因素效应，增加滴水量或氮肥量均增加小麦群体叶面积指数、总光合势和干物质积累量，水分利用效率（1.12～1.23 kg·m-3）和氮肥农学利用效率（7.58～11.17 kg·kg-1）呈先增后降趋势。水、氮协同增产是叶面积指数、总光合势和干物质积累量提高的结果。北疆春麦冬播适宜的水、氮运筹模式为总灌水量3 600～4 200 m3·hm-2、总施氮量135～210 kg·hm-2。

• 施氮模式对强筋小麦氮素积累和籽粒蛋白质含量的影响

  付陈陈，刘子晶，蔡瑞国，郭双双，徐东娜，史金平，张敏

  为探索冀东平原强筋小麦适宜的氮肥施用模式，选用2个强筋小麦品种（津农7号和中麦998），在总施氮量为210 kg·hm-2的前提下设置4种施氮模式（CK：底肥50%+拔节肥50%；N1：底肥30%+起身肥20%+拔节肥50%；N2：底肥50%+拔节肥30%+孕穗肥20%；N3：底肥30%+拔节肥50%+孕穗肥20%），研究了不同施氮模式对强筋小麦氮素积累、转运、籽粒蛋白质及其组分含量的影响。结果表明，与CK相比，N2和N3处理提高了强筋小麦干物质积累量，显著增加植株花前氮素积累量及其转运量。花前氮素对籽粒氮素的贡献率因品种和处理而异，津农7号花前氮素对籽粒氮素的贡献率以CK最高，中麦998花前氮素对籽粒氮素的贡献率以N2处理最高。与CK相比，N2和N3处理显著增加小麦籽粒的蛋白质含量，提高醇溶蛋白和谷蛋白含量；2个强筋小麦品种籽粒产量均以N2处理较高。综上所述，本试验条件下，总施氮量的20%后移至孕穗期可提高强筋小麦植株干物质积累量，促进花前积累氮素向籽粒转移，提高籽粒蛋白质含量；N2处理可使津农7号获得最高的籽粒产量和蛋白质含量；中麦998在N2处理下籽粒产量最高，N3处理下蛋白质含量最高。

• 三种数学模型模拟不同播期小麦籽粒灌浆过程的比较分析

  王珂，杨娜，席吉龙，杨志国，王健，张建诚

  为比较分析Logistic、Richards和三次多项式（Cubic）3种小麦籽粒灌浆模型的特点，用其分别对4个小麦品种（济麦44、品育8012、周麦36和晋麦84）在4个播期下的籽粒灌浆过程进行拟合。结果表明，不同播期小麦籽粒灌浆过程用三种模型均可拟合，各模型方程的决定系数均在0.98以上，且达极显著水平，Cubic和Richards模型拟合效果优于Logistic模型；通过Cubic模型模拟的灌浆起始期较观测值晚0.58~6.65 d，10月12日播期起始灌浆日期模拟值与观测值最接近；在本试验条件下，Logistic模型可以假定粒重达理论最大粒重的2.76%左右时为灌浆起始期（开花期）；Richard模型中，播期对起始粒重比例（灌浆起始期粒重/理论最大粒重）有显著影响，第一、第二播期（10月12日、10月20日）的超始粒重比例显著低于第三、第四播期（10月28日、11月5日）；三种模型理论最大粒重在品种和播期间的规律与灌浆终止粒重一致；Cubic模型模拟的理论最大粒重与灌浆终止粒重最接近，终止粒重比例（灌浆终止粒重/理论最大粒重）平均值达 97.84%；Logistic与Richards模型中，终止粒重比例随播期的推迟呈增加趋势，Richards模型终止粒重比例在播期间的变异系数大于Logistic和Cubic模型。小麦快增期灌浆参数T2（快增期持续时间）、Tmax（最大灌浆速率出现时间）、V2（快增期平均灌浆速率）、Vmax（最大灌浆速率）在三种模型间存在差异，Richards模型在播期间差异最大（T2、Tmax、V2、Vmax变异系数分别为35.25%、20.43%、11.94%、10.8%），Logistic模型在播期间差异最小（T2、Tmax、V2、Vmax变异系数分别为8.79%、7.59%、3.30%、3.30%）。

• 基于PROSAIL模型和无人机高光谱数据的冬小麦LAI反演

  李天驰，冯海宽，田坤云，杨福芹，杨佳琪

  为及时准确高效监测小麦叶面积指数（leaf area index，LAI），获取了冬小麦挑旗期和开花期地面实测光谱与无人机高光谱遥感影像数据，并基于查找表建立PROSAIL辐射传输模型得到冬小麦冠层模拟光谱数据，利用数学统计回归模型与偏最小二乘回归法分别构建冬小麦LAI单变量、多变量预测模型，以实测LAI数据对预测结果进行精度评价，将最佳预测模型应用于无人机高光谱影像以分析LAI空间分布情况。结果表明，冬小麦各生育时期的预测模型均具有较高的预测精度，单变量预测模型和多变量预测模型的决定系数分别为0.598~0.717和0.577~0.755，其中以基于植被指数的多变量预测模型表现最优，其在开花期的验证精度最高，RMSE和MAPE分别为0.405和12.90%。在LAI空间分布图中，开花期预测效果优于挑旗期，各试验小区的LAI分布较为均匀。

• 基于多源遥感数据和机器学习算法的冬小麦产量预测研究

  甘甜，李雷，李红叶，宋成阳，谢永盾，陶志强，肖永贵，孟亚雄

  为探讨基于多源遥感数据和机器学习算法预测冬小麦产量的可行性，利用中麦175/轮选987重组自交系F7代群体中70个家系开展田间试验，通过无人机遥感平台和地面表型车平台及手持式冠层鉴定平台，获取冬小麦灌浆期光谱数据，分别用4种机器学习方法和集成方法建立产量预测模型。结果表明，在61个光谱指数中，除MCARI、DSI、PVI外，其余指数均与产量显著相关或极显著相关，700 nm和800 nm组合的高光谱指数能够比较准确地预测产量。相对于高光谱和多光谱，RGB传感器预测产量精度最高，平均决定系数（r2）为0.74，平均均方根误差（RMSE）为517.78 kg·hm-2。相对于决策树（DT）、随机森林（RF）、支持向量机（SVM）三种传统机器学习算法，岭回归（RR）算法预测产量的精度最高，平均r2为0.73，平均RMSE为516.1 kg·hm-2。与单一的传统机器学习算法相比，DT、RF、SVM、RR结合集成算法的预测精度高且稳定，r2高达0.77，RMSE也较低。SVM 、RF、DT、RR四种机器学习算法和RGB、ASD、UAV、UGV四个传感器构成的算法-传感器集成方法的预测精度提升，r2为0.79，RMSE降至469.98 kg·hm-2。因此，利用Stacking集成方法将不同算法、传感器进行结合，能够有效地提高冬小麦产量预测精度。

• 小麦茎基腐病病原假禾谷镰刀菌与赤霉病之间的关系

  江航，祁凯，马立国，张博，张悦丽，马国苹，齐军山

  近年来，黄淮地区小麦茎基腐病发生严重，假禾谷镰刀菌是黄淮地区小麦茎基腐病的优势病原菌，同时也可引起小麦赤霉病。为明确假禾谷镰刀菌与小麦赤霉病的关系，本研究从山东省商河县小麦茎基腐病重病田块分别采集苗期和成熟期小麦病株，通过分离鉴定发现，苗期小麦茎基腐病的优势病原菌为假禾谷镰刀菌，且致病性试验结果显示，假禾谷镰刀菌在人工接种条件下能够引起严重的小麦赤霉病；此外，在小麦苗期田间的玉米秸秆上能够观察到尚未成熟的子囊壳，对子囊壳进行真菌分离鉴定，发现其包含禾谷镰刀菌和假禾谷镰刀菌形成的子囊壳。在小麦成熟期，从小麦赤霉病病穗中也分离到了假禾谷镰刀菌。这是山东省首次报道假禾谷镰刀菌引起的小麦赤霉病。综上，在小麦茎基部和穗部均能分离到假禾谷镰刀菌，且假禾谷镰刀菌在人工接种条件下能够引起严重的小麦赤霉病。结合当前黄淮地区小麦茎基腐病严重发生以及普遍秸秆还田的现状，推测假禾谷镰刀菌可能会助推小麦赤霉病的发生流行。

• 不同冻结方式对冷冻熟面品质的影响

  陈建洋，张波波，程李琳，梁宸，谢新华

  为研究冻结方式对冷冻熟面品质的影响，采用冰箱冻结、螺旋隧道冻结和液氮喷淋冻结三种冻结方式对熟面进行冻结，利用质构仪、核磁共振成像仪、流变仪、扫描电子显微镜分别测定熟面的质构性能、水分分布、流变特性及微观结构。结果表明，随着冻结温度的降低，冷冻熟面复煮后，干物质损失率减小，吸水率增加，液氮喷淋冻结处理熟面的干物质损失率最小（0.26%），吸水率最大（34.72%），面条的硬度、弹性、咀嚼性和最大拉伸距离最高。核磁共振结果显示，三种冻结方式均导致冷冻熟面的强结合水向弱结合水、自由水方向转化，而液氮喷淋冻结处理的A21峰面积占比（4.48%）高于螺旋隧道冻结（4.20%）和冰箱冻结组 （2.03%），说明液氮喷淋冻结面条持水能力更好。流变学检测显示，液氮喷淋冻结处理的面条解冻后的储能模量（G′）和损耗模量（G″）最高，说明面条的黏弹性最大，此时扫描电镜下的面条横截面面筋网络结构均匀、致密，表面粗糙度最低。液氮喷淋冻结减小了冷冻熟面因冰晶造成的损伤，改善了冷冻熟面的品质。