麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2022年第3期

• 119份春小麦种质萌发期抗旱性鉴定及抗旱相关基因表达特性分析

  冯举伶,姚立蓉，汪军成，司二静，杨轲，李葆春，孟亚雄，马小乐，尚勋武，王化俊

  为了解不同小麦种质萌发期抗旱性强弱，以20% PEG6000溶液模拟干旱胁迫，对119份春小麦萌发期种子发芽势、种子发芽率、根鲜重、根干重、苗鲜重、苗干重、叶鲜重、叶干重、根长和苗长进行测定分析，并综合评价其抗旱性。结果表明，种子发芽势、种子发芽率、苗鲜重、苗干重、叶鲜重和苗长可以作为评价春小麦萌发期抗旱能力的主要指标，并筛选出了1份抗旱型材料、36份较抗旱型材料、43份较敏感型材料和39份敏感型材料。为进一步研究抗旱相关基因在抗旱型与干旱敏感型材料萌发期响应干旱胁迫的表达特性，从而验证抗旱材料鉴定的准确性，以筛选出的2份抗旱性最好的种质（蒙茬1号、黑穗）和2份干旱敏感型种质（09594、K250）为材料，利用qRT-PCR对其在不同时长（0 h、1 h、6 h、12 h、24 h）的20% PEG6000胁迫下 TaNAC29、 TaC2DP1、 TaDLEA3、 TaCP、 Taα-AMY和 TaGPX的表达特性进行分析表明，随着胁迫时间的增加，以上6种基因在小麦叶片和根系中均上调表达，表达量均在胁迫24 h时达到峰值，且 TaNAC29、 TaDLEA3、 TaCP和 TaGPX在根系中的表达量均明显高于叶片，而 TaC2DP1和 Taα-AMY在叶片中的表达量更高；此外，抗旱材料蒙茬1号和黑穗中6种基因的表达量均高于敏感材料09594和K250。

• 基于55K SNP芯片分析的优质小麦的遗传多样性

  张楠，彭义峰，李亚青，张士昌，李孟军，何明琦

  为分析优质小麦品种的遗传多样性，探讨其亲缘关系，以45个优质小麦品种和5个优质高代品系为试验材料，利用55K SNP芯片对其杂合度、遗传相似度、群体遗传结构和染色体低多态性区段进行分析。结果表明，45个优质小麦品种的遗传相似度系数（GS）为0.488~0.928，平均值为0.603，其中16个品种与其他品种的GS均高于0.800；50个优质小麦品种（系）可分为2个类群7个亚群，其中类群1可分为6个亚群。除亚群Ⅴ的10个品种外，其余亚群品种的遗传聚类结果与品种系谱来源较为吻合。B基因组的多态性SNP位点最多，A基因组次之，D基因组最少。在21条染色体中，4D染色体上的多态性SNP位点最少。A基因组和D基因组染色体低多态性区段高于B基因组。在优质小麦选育过程中，A基因组和D基因组受到的选择压力高于B基因组。

• 麦类作物落粒控制的分子机制研究进展

  赵永亮，李美美

  作物驯化在人类从狩猎和采摘的原始生活状态到农耕文明的演化过程中起着至关重要的作用，落粒性的丧失是作物驯化的首要性状。麦类作物是最早被驯化的作物之一，近年来随着大麦、小麦及其近缘物种基因组测序工作的完成，对麦类作物落粒控制系统驯化分子机制的研究取得了长足进展，本文就麦类作物脆轴性与作物驯化、大麦脆穗基因与驯化模式、小麦脆穗基因的同源性和多态性、脆穗基因在禾本科作物基因组中的排列方式以及影响麦类作物脆穗形成的其他机制等方面的研究进展进行综述，并对麦类作物脆穗基因的研究方向进行展望，以期对相关研究者提供参考。

• 河南71个重要小麦生产品种的抗叶锈性鉴定

  王炜星，张梦宇，董瑞，张培培，张佳瑶，李在峰，刘大群

  为给防治中国小麦叶锈病和培育抗叶锈病小麦品种奠定基础，本研究以36个携带已知抗病基因的载体品种和71个河南主栽小麦品种为材料，在苗期接种16个小麦叶锈菌生理小种进行基因推导，并利用系谱分析和分子标记检测对推导结果进行验证，于2014－2015年度在河北保定小麦试验田及2014－2015和2015－2016两年度在河南周口黄泛区农场进行田间成株期抗叶锈性鉴定。结果发现，71个河南小麦品种中，36个品种在苗期共鉴定出7个抗叶锈病基因（ Lr1、 Lr2b、 Lr10、 Lr26、 Lr17、 Lr34和 Lr39），其中27个品种含有 Lr26，4个品种含有 Lr39，2个品种含有 Lr10，含有 Lr1和 Lr17的品种各有8个，含有 Lr2b和 Lr34的品种各有1个。成株期抗叶锈性鉴定结果表明，仅有7个品种具有成株期慢锈性，可能含有成株期抗性基因，可进一步用于培育抗叶锈病品种和抗叶锈病基因的合理布局。

• 硬粒小麦白粉病成株抗性QTL的遗传分析

  任妍，吕侠雷，吴晓辉，侯玮秀，刘倜，王丽艳，冯家春，陈锋

  小麦白粉病是世界范围内广泛流行的小麦叶部真菌病害，显著影响小麦的产量和品质。由于现有品种的白粉病抗性不断丧失，使得进一步挖掘新的白粉病抗源及抗病基因十分重要。本研究以硬粒小麦品种UC1113和Kofa构建的包含93个株系的F8代RIL群体为材料，利用235个多态性标记构建遗传图谱，并结合白粉病成株抗性表型数据，对4个环境下的白粉病成株抗性进行QTL定位。结果表明，在RIL群体中共定位到4个与白粉病成株抗性相关的QTL，分别位于1AL、4AL（2）和5AL染色体上。其中，来自UC1113的3个QTL（ QPm.hnau-1AL、 QPm.hnau-4AL.1和 QPm.hnau-4AL.2）为新的白粉病成株抗性QTL。本研究为小麦白粉病抗性基因挖掘和抗病育种提供了重要信息。

• 59份江苏小麦品种（系）的抗赤霉病评价与农艺性状分析

  廖森，方正武，胡文静，王书平，王晓玲，吴荣林，江伟，高德荣

  赤霉病是小麦的重要病害，严重影响小麦产量和品质。为发掘赤霉病的抗性种质资源和抗性基因，本研究分别以苏麦3号、扬麦158、扬麦15和安农8455为高抗、中抗、中感和高感赤霉病对照品种，于2016-2017和2017-2018连续2年对来自江苏的59份小麦品种（系）采用单花滴注接种法进行田间赤霉病抗性鉴定，同时利用与 Fhb1、 Fhb2、 Fhb4、 Fhb5和 QFhs.crc-2DL连锁的分子标记对供试材料进行检测，并对赤霉病表现为稳定中抗及以上水平品种（系）的千粒重、株高、穗粒数等农艺性状进行调查。结果表明，59份供试小麦品种（系）中，19份在两个年度均表现为中抗。分子标记检测发现，9份小麦品种（系）仅携带 Fhb1，平均病小穗率为22.21%；10份小麦品种（系）仅携带 QFhs.crc-2DL，平均病小穗率为27.82%；携带 Fhb2、 Fhb4和 Fhb5基因的品种（系）较少。镇麦12号、宁麦1529、宁麦27、镇麦13322、宁麦17110、镇麦13、宁麦17108和宁麦17396的赤霉病抗性和综合农艺性状均较好，可以作为小麦抗赤霉病遗传改良的种质资源。

• 97份安徽省种植小麦品种HMW-GS组成及品质分析

  何贤芳，赵莉，都斌斌，马斐,吴子峰，郑文寅，汪建来

  为探究安徽小麦品种高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）组成及品质性状，对97份安徽省主要种植的小麦品种进行了HMW-GS组成及品质性状分析。结果表明，供试材料中共检测出10种HMW-GS亚基类型和19种亚基组合，在 Glu-A1位点检测出3种亚基类型，以1亚基（57.73%）和Null亚基（40.21%）为主；在 Glu-B1位点共检测出3种亚基类型，以7+8亚基（52.58%）为主；在 Glu-D1位点共鉴定出4种亚基类型，优质亚基5+10占比最大，为45.36%；供试品种亚基组合品质得分在4~10分之间，10分的亚基组合1/7+8/5+10和1/17+18/5+10共19份材料（19.59%），8分以下的共44份材料（45.36%）。对供试材料HMW-GS与品质性状进行相关分析发现， Glu-1的三个位点与硬度指数、溶剂保持力和吸水率相关达显著或极显著水平，对溶剂保持力影响表现为 Glu-A1> Glu-B1> Glu-D1；不同亚基组合对品质性状的影响存在差异，亚基组合为1/17+18/5+10的品种具有最高的硬度指数、4种溶剂保持力、吸水率、稳定时间和粉质质量指数，具有最低的L*和W，该类品种有烟农19、泰农19、山农17和糯小麦1012；亚基组合为Null/7+9/4+12的品种具有最低的硬度指数、4种溶剂保持力、吸水率、稳定时间和粉质质量指数，具有最高的弱化度、L*和W，该类品种有荃麦725、皖麦52和未来0818。

• 大麦穗长和株高QTL的鉴定

  魏佳泰，刘航，邓梅，唐华苹，牟杨，兰秀锦，马建

  为挖掘大麦穗长和株高的QTL位点，以1个大麦重组自交系（recombinant inbred line,RIL）群体（以J36528和BMJ89为亲本，包含125个F10代）为材料，基于本课题组前期利用DArT标记构建的连锁图谱，结合4年2点共6个不同生态环境测得的穗长和株高表型数据，鉴定大麦穗长和株高QTL。结果表明，共鉴定到3个穗长QTL和2个株高QTL，分别分布在2H、3H、6H和7H染色体上，其中，穗长位点 Qsl.sicau-JB-2H在2个环境中被检测到，能够解释11.38%~14.66%的表型变异； Qsl.sicau-JB-7H在6个环境中均被检测到，能够解释35.10%~46.34%的表型变异；而 Qph.sicau-JB-6H仅在1个环境中被检测到，可解释17.99%的表型变异。株高位点 Qph.sicau-JB-6H在5个环境中均被检测到，能够解释16.36%~21.18%的表型变异；而 Qph.sicau-JB-3H仅在1个环境中被检测到，可解释15.40%的表型变异。本研究为解析大麦植株形态和产量性状遗传机制以及分子辅助育种奠定了基础。

• 施氮量对川西平原酿酒小麦原粮及其酿酒品质的影响

  刘琼，陈艳琦，陈松鹤，杨洪坤，马宏亮，赵佳蓉，吴东明，边巴拉姆，樊高琼

  为明确施氮量对酿酒小麦原粮品质和酿酒品质的影响，以绵麦902和中科紫糯麦168（糯性）两个小麦品种为材料，设置6个施氮量（0、45、90、135、180、225 kg·hm-2），对小麦产量、原粮品质和酿酒品质进行了分析。结果表明：（1）两供试小麦品种的产量和有效穗数无显著差异；随施氮量增加，两品种的有效穗数、穗粒数及产量增加，均在施氮225 kg·hm-2达最大值。（2）随施氮量增加，两个小麦品种的籽粒蛋白质、脂肪和灰分含量增加，均在135 kg·hm-2处理下较高；淀粉含量和粉质率降低，绵麦902直链淀粉含量和直支比均以180 kg·hm-2处理最高，分别为22.6%和0.641，支链淀粉含量以45 kg·hm-2处理最高，为42.6%；中科紫糯麦168直链淀粉含量和直支比均以45 kg·hm-2处理最高，分别为3.9% 和0.058，支链淀粉含量以90 kg·hm-2处理最高，为69.3%。（3）与中科紫糯麦168相比，绵麦902出酒率较高，总酸、总酯含量较低，增施氮肥显著降低总酸含量，显著增加总酯含量；施氮90~135 kg·hm-2范围内两品种出酒率较高，总酸和总酯含量较协调；（4）相关分析表明，出酒率与直链淀粉含量和粉质率呈显著和极显著正相关，与脂肪含量呈极显著负相关；总酸含量与总淀粉、支链淀粉和脂肪含量呈显著正相关，与粉质率呈显著负相关；总酯含量与灰分含量呈显著负相关。本研究认为，绵麦902和中科紫糯麦168酿酒品质各具优势，绵麦902出酒率高，中科紫糯麦168具有更好的产酯特性；在90 ~135 kg·hm-2施氮范围内，两品种蛋白质含量较适宜，总淀粉和支链淀粉含量较高，灰分含量高，脂肪含量适宜，出酒率和总酸含量也较高，是川西平原酿酒小麦较佳施氮量范围。

• 运黑14207硒赋存形态及抗氧化特性研究

  于章龙，赵智勇，刘瑞，宋昱，谢飒英，蔡岳，孙元琳

  为了解黑小麦中硒含量及其赋存形态，对运黑14207的硒含量及其在蛋白质、多糖和核糖中的含量及各组分抗氧化性进行了测定。结果表明，运黑14207硒含量为0.185 mg·kg-1，有机硒含量占总硒含量58.56%；有机硒主要以蛋白结合态形式存在，蛋白结合态硒含量占总有机硒含量的78.84%。八种提取组分中,水溶性多糖得率最高,为11.08%；水溶性蛋白硒含量最高,为1.53 mg·kg-1。运黑14207粉中，碱溶性蛋白结合硒含量占比最高,为23.38%。在抗氧化特性方面，水溶性多糖及水溶性蛋白较其他组分对ABTS、DPPH、Fe3+均具有较高的清除力，但均低于对照Vc。研究表明，运黑14207属于富硒谷物，为后续富硒产品开发提供了理论依据。

• 不同水分条件下燕麦穗颈维管束结构与穗部性状的关系

  于治广，赵宝平，闫洁，米俊珍，吕品，张茹，武俊英，刘景辉

  为了解不同水分条件下燕麦穗颈维管束结构与穗部性状的关系，在大田栽培条件下，连续两年设置灌溉和旱作两个水分处理，以内燕5号、燕科2号、品5号、坝莜9号4个燕麦品种为材料，观测抽穗期穗颈维管束性状、灌浆速率和穗部产量性状。结果表明，燕麦穗颈维管束发育受干旱影响，干旱条件下各品种的大维管束数目、大维管束面积、大维管束韧皮部面积、大维管束导管直径较灌溉处理均显著降低,其中坝莜9号维管束各性状对干旱反应最敏感，其大维管束面积降低幅度最大，达到55.47%。灌水条件下坝莜9号两个年度大维管束面积分别较内燕5号、燕科2号、品5号高出32.66%、15.77%、9.50%；旱作条件下品5号的维管束性状优于其他3个品种，大维管束面积分别较内燕5号、燕科2号、坝莜9号高出20.04%、4.42%、 20.42%。旱作条件下4个品种的灌浆速率较灌溉处理均降低，品种间差异较大，品5号两个年度平均灌浆速率最优，分别较内燕5号、燕科2号、坝莜9号高出21.95%、21.34%、7.93%；灌水条件下坝莜9号的平均灌浆速率分别较内燕5号、燕科2号、品5号高出23.94%、28.17%、17.84%，穗粒重分别高出40.39%、10.33%、4.27%，穗粒数分别高出40.78%、19.42%、17.37%。经相关分析，灌水条件下大维管束数目与穗长呈现极显著相关；旱作条件下大维管束导管直径与总小穗数、穗长、穗粒数呈极显著相关，其中与总小穗数相关性最大。因此，灌溉可促进燕麦维管束发育和籽粒灌浆，进而获得高产。

• 种植密度对春大麦物质积累与转运的影响

  王文迪，刘志萍，巴图，马宇，李建波，吕二锁，郭呈宇，王海泽，王金波，齐海祥，徐寿军

  为给大麦高产优质栽培中种植密度的合理选择提供理论依据，以蒙啤3号、甘啤4号、蒙啤5号、垦啤7号4个品种为供试材料，分析了375万、450万、525万和600万株·hm-24个种植密度下大麦干物质和氮素积累、转运的规律。结果表明，随着种植密度的提高，大麦干物质花前积累量呈先升后降趋势，积累率及对籽粒产量的贡献率呈先降后升趋势，茎叶的干物质转运量在525万株·hm-2种植密度下最高。氮素花前积累量和转运量均呈先升后降趋势，花前积累率、转运效率及对籽粒氮素的贡献率呈先降后升趋势。不同种植密度下各大麦品种茎秆干物质转运量均大于叶片，转运效率则表现为叶片大于茎秆，干物质转运对籽粒产量的贡献率以茎秆较高。蒙啤3号和甘啤4号各器官氮素转运量以叶片较高，蒙啤5号和垦啤7号则以茎秆较高；转运效率均以叶片较高；蒙啤3号和甘啤4号氮素转运对籽粒氮素的贡献率以叶片较高，蒙啤5号和垦啤7号则以茎秆为高。在本试验条件下，大麦最高产量的种植密度范围为550万～558万株·hm-2。

• H2S对盐碱混合胁迫下裸燕麦叶片脂肪酸组成的影响

  刘建新，刘瑞瑞，贾海燕，刘秀丽，卜婷，李娜

  脂肪酸是细胞膜脂的重要组成成分，信号分子硫化氢(H2S)在植物响应盐碱胁迫中发挥着重要作用。为探讨H2S对盐碱混合胁迫下裸燕麦脂肪酸组成的效应，采用盆栽砂培试验，研究了外施H2S供体硫氢化钠(NaHS)和H2S生成抑制剂羟胺(HA)对50 mmol·L-1盐碱混合胁迫下裸燕麦品种定莜9号植株生长、叶片细胞膜脂氧化和脂肪酸组成的影响。结果表明：（1）喷施50 μmol·L-1 NaHS可显著缓解盐碱混合胁迫下定莜9号植株干重的下降和叶片超氧阴离子、过氧化氢和丙二醛含量的提高；增添HA后逆转了喷施NaHS缓解盐碱混合胁迫抑制定莜9号植株生长和叶片膜脂氧化损伤的作用。（2）盐碱混合胁迫导致定莜9号叶片50种脂肪酸中的部分组分含量发生显著改变，使总脂肪酸含量和脂肪酸不饱和程度显著降低。喷施50 μmol·L-1 NaHS使盐碱混合胁迫下定莜9号叶片5种脂肪酸组分棕榈酸(C16∶0)、岩芹酸 (C18∶1N12)、异油酸(C18∶1N7)、亚油酸(C18∶2N6)和α-亚麻酸(C18∶3N3)含量显著降低，其余45种脂肪酸组分含量变化不大；增添HA后5种脂肪酸月桂酸(C12∶0)、反-10-十五烯酸(C15∶1T)、亚油酸 (C18∶2N6)、α-亚麻酸(C18∶3N3)和二十三烷酸(C23∶0)含量提高，8种脂肪酸硬脂酸(C18∶0)、反异油酸(C18∶1N7T)、岩芹酸(C18∶1N12)、异油酸(C18∶1N7)、顺-11,14-二十碳二烯酸(C20∶2)、HOMO-γ-亚麻酸(C20∶3N6)、神经酸(C24∶1)和顺-7, 10, 13, 16-二十二碳四烯酸(C22∶4)含量下降，其余37种脂肪酸含量无显著变化。（3）喷施50 μmol·L-1 NaHS显著降低了盐碱混合胁迫下定莜9号叶片饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸和总脂肪酸含量及脂肪酸不饱和度和双键指数，添加HA后显著逆转了NaHS降低不饱和脂肪酸和总脂肪酸含量及脂肪酸不饱和度和双键指数的作用。综上所述，H2S通过降低活性氧积累导致的细胞膜脂氧化损伤和参与脂肪酸组分调控及降低脂肪酸含量和脂肪酸不饱和程度提高裸燕麦适应盐碱胁迫的能力。

• 基于APSIM模型的陇中旱地春小麦产量对播期、施氮和降水量变化的响应模拟

  高雪慧，刘强，王钧

  为探讨播期调控和水氮优化对小麦（Triticum aestivum L.）产量的耦合效应，在甘肃省定西市安定区李家堡乡田间试验调试参数的基础上，基于APSIM平台设置播期和水氮耦合情景［播期设早播(3月3日)、正常播(3月18日)和晚播(每年3月31日)，分别用ESW、NSW和LSW表示；降水设以当年自然降水为基础减少20%、减少10%、不变、增加10%和增加20%等5个梯度，分别用W1~W5表示；施氮量设0、52.5、105、157.5和210 kg·hm-25个梯度，分别用N1～N5表示］，对2000-2018年不同处理的春小麦产量进行了模拟，定量分析了不同降水年型下最佳播期和水氮管理耦合方案。结果表明，基于APSIM-wheat模型，春小麦不同播期模拟产量的归一化均方根误差在5%以内，模型的有效性指数均大于0.5，说明此模型在研究区具有较好的拟合度和适宜性。经回归分析，限制小麦产量因素的影响程度表现为降水量>施氮量>播期。从不同耦合方案的产量及产量年际变率看，该地区春小麦在干旱年，晚播W5N3（降水量增加20%施氮量为105 kg·hm-2）处理下可获得最优产量3 803.77 kg·hm-2；平水年，正常播W4N3（降水量增加10%施氮量为105 kg·hm-2）处理下可获得最优产量4 390.93 kg·hm-2；湿润年时，晚播W5N4（降水量增加20%施氮量为157.5 kg·hm-2）处理可获得最优产量4 657.88 kg·hm-2。

• 麦茬免耕对不同麦玉轮作方式土壤有机碳含量的影响

  杨彩红，耿艳香，伏星舟，严长庚，柴　强

  为探讨耕作及轮作方式对小麦、玉米田土壤有机碳的影响，设小麦/玉米→小麦/玉米→小麦/玉米（T1）、小麦-冬油菜→玉米→小麦（T2）、小麦→玉米→小麦（T3）三种轮作模式，以及小麦免耕留茬（N）和传统耕作（C）两种耕作方式，研究6种模式下西北荒漠绿洲区小麦（W）、玉米（M）农田土壤呼吸、土壤有机碳及有机碳组分变化。结果表明，2016-2018年度，在小麦、玉米关键生育时期，免耕处理（NT1-W、NT1-M、NT2、NT3）的土壤呼吸速率分别较相应传统耕作处理减少了5.51%~37.08%、1.26%~6.44%、5.37%~ 68.63%和16.74%~71.92%，0~5 cm土层有机碳含量分别增加了-4.23%~12.75%、13.27%~23.92%、6.78%~ 15.15%和-11.48%~23.74%。在2018年，5~20 cm土层的微生物量碳含量表现为NT1-M > NT2 > NT3 >CT3 >CT1-M > NT1-W > CT2 > CT1-W；NT1-W、NT1-M、NT2、NT3处理的土壤水溶性有机碳含量分别较相应传统耕作处理降低了22.97%、9.14%、13.57%和6.55%。小麦间作玉米免耕处理提高土壤重组有机碳的效果最优， 0~5 cm和5~20 cm土层的重组有机碳分别较CT2、CT3高出19.87%~34.60%、18.33%~30.38%和16.15%~31.33%、14.63%~33.89%。总之，免耕轮作使土壤呼吸速率、有机碳含量降低，改善了土壤有机碳组分，但不同轮作模式间有差异；本试验条件下，小麦/玉米→小麦/玉米和小麦-冬油菜→玉米更有利于土壤固碳，可以考虑作为重要轮作模式在研究区域进行推广和应用。