麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2022年第5期

• 转小麦 TaPDI-A、 TaTRXh-A和 TaPP2Ac-D基因拟南芥植株的主要抗旱性研究

  张云瑞，魏凡，杨燕宁，田淑媛，张双星，张晓科

  核氧还蛋白（nucleoredoxin,NRX）可通过还原目标蛋白的二硫键来调控其生物活性，在植物的生长发育和抗逆境胁迫中发挥着重要作用。蛋白质二硫键异构酶（protein disulfide isomerase,PDI）、h型硫氧还蛋白（h-type thioredoxin,TRXh）和蛋白磷酸酶2A催化亚基（protein phosphatase 2A catalytic subunit,PP2Ac）是小麦核氧还蛋白TaNRX1的互作蛋白。为了明确TaNRX1互作蛋白的抗旱性功能，本研究在拟南芥中过表达了小麦 TaPDI-A、 TaTRXh-A和 TaPP2Ac-D基因，对野生型和转基因拟南芥的表型和抗旱相关生理指标进行了鉴定。结果表明，干旱胁迫处理后，转 TaPDI-A、 TaTRXh-A和 TaPP2Ac-D基因拟南芥的根长、存活率、脯氨酸含量均大于野生型，离体叶片失水率、丙二醛（MAD）含量均小于野生型。二氨基联苯胺（diaminobenzidine,DAB）对H2O2组织定位染色结果表明，干旱胁迫处理后，转 TaPDI-A、 TaTRXh-A和 TaPP2Ac-D基因拟南芥的H2O2含量均低于野生型。上述结果说明，TaNRX1的互作蛋白基因 TaPDI-A、 TaTRXh-A和 TaPP2Ac-D增强了拟南芥对于干旱胁迫的抵抗能力。本研究可为小麦抗旱育种提供候选基因和理论基础。

• 周8425B衍生品种耐旱相关性状的遗传解析

  于海飞，王丽娜，殷贵鸿，邹少奎，李楠楠，张倩，吕永军，王雅美，韩玉林

  解析小麦耐旱遗传机制，发掘耐旱基因，选育耐旱品种，是减少干旱对中国粮食生产安全威胁最为经济、高效的方式。周8425B是中国黄淮麦区重要的小麦骨干亲本，农艺性状优良，其衍生品种具有较好的耐旱特性。本研究基于68份来自于河南、山东等地的周8425B衍生品种，利用50K SNP芯片对耐旱相关性状进行全基因组关联分析（genome-wide association analysis，GWAS）。结果表明，共检测到252个显著关联的SNP标记，分布于37个位点上，可解释7.9%~21.5%的表型变异。其中，16个位点与已报道的位点位置部分重叠或一致，其余21个为新的位点。周麦16、矮抗58、郑农21、淮麦28、周麦21、郑麦379、浏虎98和偃展4110共8份品种具有较好的耐旱性，且含有较多的优异等位基因，可应用于下一步遗传育种中。本研究对解析小麦耐旱遗传机制，选育耐旱品种具有参考价值。

• 华山新麦草2Ns染色体SCAR标记的开发

  吕博雅，张珍悦，赵李，李晓萍，李家创，白宇皓，刁慧珊，刘洋，杨群慧，刘淑会，武军，陈新宏

  为准确快速地建立小麦-华山新麦草杂交后代的分子标记鉴定方法，利用180条长度为10 bp的随机引物R1~R180对小麦-华山新麦草全套（1Ns~7Ns）二体附加系及其亲本华山新麦草和普通小麦7182共9个材料进行了RAPD分析。结果表明，R131在华山新麦草和小麦-华山新麦草2Ns二体附加系中可以扩增出特异条带。将该特异条带回收并测序，发现其全长为1 126 bp，对其进行序列比对分析后设计SCAR引物S131，然后利用S131重新对9份材料进行了SCAR分析。结果显示，S131只在华山新麦草和小麦-华山新麦草2Ns二体附加系中扩增出特异性条带，表明RAPD标记R131已成功转化为可靠、特异的SCAR标记S131。这个新的SCAR标记可用于检测普通小麦背景下华山新麦草2Ns染色体。

• 黄淮北部不同小麦品种（系）株型性状与产量关系研究

  梁永波,李浩然,张志慧,梁红凯,韩东伟,王建伟,王红光,李东晓,李瑞奇

  为了明确黄淮北部地区不同品种（系）株型性状与产量的关系，在2018-2019年和2019-2020年分别对黄淮北部麦区19个和21个供试小麦品种（系）的株型和产量性状进行了调查和分析。结果表明，通过聚类分析，在供试品种（系）中，高产型占5.3%～14.3%，低产型占19.0%～21.1%，中高产和中产型占66.7%～73.7%；通过对29个株型性状的因子分析，旗叶长和面积对不同品种（系）小麦株型性状变异的贡献最大；经相关分析，小麦产量与倒3叶宽、倒2节间长、倒3节间长、倒4节间长呈显著正相关，与倒1节间构成指数、倒2叶基角、旗叶披垂度呈显著或极显著负相关，倒4节间长与有效穗数呈显著正相关，旗叶长、穗长、倒1节间长、倒1节间构成指数、倒3节间构成指数、倒3叶基角、旗叶披垂度与有效穗数均呈显著或极显著负相关，说明株型性状对有效穗数的形成具有重要影响。综上，黄淮北片麦区高产型品种（系）(产量>9 000 kg·hm-2)的适宜株型指标：全生育期233~237 d，株高80.00~83.00 cm,株高构成指数>0.61,穗长7.0～7.4 cm,旗叶长13 cm左右，宽1.4 cm左右，旗叶基角<16°，倒2节间长16.5～18.2 cm，倒3节间长11.5～12.0 cm。

• 基于UPLC同时测定三种小麦赤霉病毒素方法的构建与应用

  陈璨，彭逸，余宁静，卢杰，司红起，马传喜

  为测定小麦籽粒中因赤霉病产生的毒素脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol, DON)、雪腐镰刀菌烯醇(nivalenol, NIV)和玉米赤霉烯酮(zearalenone, ZEN)，本研究构建了一种多功能净化柱-超高效液相色谱-二极管阵列检测器(multifunctional column-ultra performance liquid chromatography-diode array detector, MFC-UPLC-DAD)方法，可同时测定上述三种毒素，对该方法与多功能净化柱-高效液相色谱-二极管阵列检测器（multifunctional column-high performance liquid chromatography-diode array detector, MFC-HPLC-DAD）法测定9个小麦品种中上述3种毒素含量的结果进行比较；并用MFC-UPLC-DAD法检测了129份小麦品种(系)的毒素含量。结果显示，MFC-UPLC-DAD法检测三种毒素在检测范围内（0.01~10.00 μg·mL-1）标准曲线的相关系数均大于0.994；三种毒素的检出限为15~78 μg·kg-1；回收率在80.25%~118.35%之间，相对标准偏差为0.20%~1.92%；9份小麦品种中，3种毒素含量的测定结果在两种方法间差异均不显著。利用MFC-UPLC-DAD法测定自然发病的129份材料发现，DON毒素与NIV毒素检出率较高，分别为99%和92%；符合限量标准且毒素含量较低的材料共80份。本研究构建的MFC-UPLC-DAD法可同时测定小麦种DON、NIV和ZEN含量，测定结果重复性好，准确度高，可对抗赤霉病育种提供方便。

• 小麦分蘖性状分子遗传研究进展

  陈悦，王同著，郑跃婷，杨雨露，王盈，张香粉，陈锋，赵磊

  小麦分蘖性状是重要的株型性状，决定小麦的最终产量。对小麦分蘖性状进行遗传研究，挖掘调控小麦分蘖性状的重要基因并进行功能分析，有助于了解小麦分蘖性状的分子遗传机制及培育高产小麦新品种。本文针对目前小麦分蘖性状遗传研究所取得的进展进行总结，对已定位到的、参与调控小麦分蘖数目和分蘖角度的重要QTL位点进行分析，并对部分已经克隆的分蘖性状相关基因及其作用机理进行阐述，以期为小麦分蘖性状相关基因的克隆、分子机制解析和分子育种提供参考信息。

• 西汉河西走廊谷物及其籽粒特性考证

  魏益民，钟爱亭，赵博

  了解河西走廊农作物种类、食物结构和饮食文化有助于认识东西方物质和文化交流历史。西汉时期，汉王朝大力开发河西走廊地区的农业资源，特别是绿洲农业资源，以满足士兵和移民的粮食和饲料需求，固疆戍边。笔者对甘肃省敦煌市敦煌藏馆提供（由黑河流域牧民收集）的谷物籽粒进行特性分析以及同位素测年，发现敦煌藏馆保留的谷物籽粒形态完整、色泽清晰，直观可辨。这些籽粒包括大麦(Hordeum vulgare L.)、青稞(Hordeum vulgare Linn.var. nudum Hook. f.)、糜子(Panicum miliaceum)和谷子(Setaria italica)。两批大麦样本的单籽粒平均粒重为0.029 g和0.030 g，最大单籽粒粒重达到0.041 g，但大麦籽粒已无发芽能力。两批青稞单籽粒平均粒重为0.025 g和0.028 g，最大单籽粒粒重达到0.048 g。经碳同位素（14C）测年鉴定，大麦距今2 063~1 898年，青稞距今2 010~1 885年，糜子距今1 994~1 865年，均为西汉时期的谷物籽粒。这一结果对研究东西方物质和文化交流具有重要的历史和学术意义。

• 燕麦生产及品种选育技术研究进展

  杨崇庆，常耀军，杨娇，李耀栋，王湛，常克勤，穆兰海，杜燕萍，张久盘

  目前，燕麦生产发展潜力巨大，但育种技术较为落后，现代的新型育种方式应用不够成熟。因此，高度重视种质资源的创新和专用型新品种的选育已成为中国今后燕麦育种工作中的重中之重。本文从国内外燕麦生产、贸易情况及发展潜力方面进行研究总结，并对中国燕麦品种选育技术及育种发展方向的相关进展进行综述，以期为中国燕麦产业的发展及新品种的培育提供参考。

• 小麦铭贤169休眠解除期间种子结构与主要成分的变化

  张明婷，姚雅鑫，王京宏，孙风丽，张超，奚亚军

  为探究小麦种子休眠解除期间的成分变化对发芽率的影响，了解种子休眠解除机制，以铭贤169为材料，在收获后不同储藏时间（间隔20 d）取样,通过显微设备观察了种子后熟期间的结构变化，测定了相关生理指标和成分，以探究铭贤169种子休眠性原因。结果表明，铭贤169种子休眠解除过程中，种皮细胞结构、组织结构、淀粉粒结构、蛋白基质等均发生变化，淀粉含量、粒径、糊化特性、热稳定性随贮藏时间延长变化显著。铭贤169的离体胚在花后25 d就具有发芽能力，但种子在花后35 d仍处于休眠。收获后熟期间，种胚活性、种子吸水率、含水量、淀粉含量、淀粉糊化谷值粘度和峰值时间、热稳定性逐步上升，与发芽率正相关。A型淀粉粒表面破损，淀粉粒与蛋白质结合紧密，种皮结构松散；淀粉粒径、淀粉酶活性、可溶性糖含量和沉降值减小；面筋和粗蛋白含量变化不大。推测铭贤169种子的休眠性与种子母体成分有关，休眠解除期间发芽率变化受种皮结构、淀粉的分解程度、淀粉粒与蛋白质的结合方式、可溶性糖含量、淀粉含量和性质以及淀粉酶活性等因素影响。

• 关中平原小麦品种穗部温度演替特征及其与产量的关系

  孙宝阳，戚留冉，郭同济，曾寰宇，高福莉，梁琴琴，赵建云，王笑鸽，高国英，杨佳鹏，白金泽，马亚欢，张睿，王云奇

  为探究关中地区小麦品种穗部温度的演替特征及其与产量的关系，以关中平原过去80年主推品种为研究对象，对各品种开花期、花后7 d、花后14 d、花后21 d、花后28 d和成熟期穗部温度、穗数、穗粒数、千粒重、穗粒重和产量及其关系进行分析。结果表明，小麦品种开花期和花后穗部温度随审定年份的递进分别呈现逐渐升高和降低趋势，穗数、穗粒数、千粒重、穗粒重和产量均呈现逐渐增加趋势。开花期穗部温度与穗粒重、产量及其构成因素均呈正相关，而花后穗部温度与之均呈负相关。这说明穗部温度在开花期较高、在花后较低时有利于小麦产量形成，可作为小麦高产品种选育的参考指标。

• 硒酸钠施用对小麦的富硒效应及其残效

  马小艳，尹丹，周沫，晏小川，郭成，黄冬琳，王朝辉

  为明确外源硒酸盐对小麦各器官硒含量的影响以及硒酸盐的残效，通过两年连续盆栽试验，设置了0、0.02、0.04、0.08、0.16 mg·kg-1五个施硒水平，第一年施硒，第二年不施硒且在原土中继续种小麦，测定和分析了两年小麦不同器官（叶、茎、籽粒和颖壳）和土壤硒含量及产量和生物量。结果表明，施硒当季能够增加小麦产量及地上部生物量，显著提高各器官硒含量，各器官硒含量与施硒量均呈显著的线性正相关。器官中叶片对硒的富集能力最强，其次为籽粒、茎和颖壳。小麦不同器官硒强化指数大小与富集系数表现一致，施硒量每增加1 mg·pot-1，叶片、籽粒、茎、颖壳的硒含量分别增加8.9、6.2、4.6和3.6 mg·kg-1。外源硒酸盐具有残效，尤其在硒施用量较高时，小麦对外源硒的利用率两年均随施硒量的增加而增加，当季硒的利用率最高值为33.7%，两年累积利用率最高值为34.7%。施硒在第二年对小麦各器官硒的含量、土壤硒含量仍有显著的增加效应，尤其在施硒量较高时，但其对小麦硒含量的影响大于对土壤有效硒、总硒含量的影响。在农业生产应用中应选择适宜的施硒用量，关注硒肥的后效，实现高效安全的小麦硒强化。

• 外源海藻糖对高温胁迫小麦干物质积累和籽粒灌浆的影响

  李哲，姜沣益，代梦雪，李宇星，张文静，马尚宇，黄正来，樊永惠

  为明确海藻糖喷施时期及浓度对高温胁迫小麦产量形成的影响，于2020—2021年度以扬麦18、烟农19为供试品种，设置三个海藻糖浓度5 mmol·L-1（C1）、10 mmol·L-1（C2）、15 mmol·L-1（C3），分别在抽穗期（T1）、开花期（T2）、花后10 d（T3）喷施海藻糖，以喷施等量清水为对照，花后15~19 d进行高温胁迫，分析不同处理对小麦干物质积累、分配和产量的影响。结果表明，T1时期喷施海藻糖较T3和T2时期产量增加了0.64%和2.54%。C3浓度处理较C2和C1浓度处理产量提升了2.35%和10.30%；T1时期喷施C3浓度海藻糖小麦产量最高，与对照相比烟农19产量增加了15.87%，扬麦18产量增加了17.75%。T1处理下籽粒干物质分配比例较T2、T3处理分别高0.24%和0.15%，C3处理较C1、C2处理分别增加了3.07%和0.82%；海藻糖处理较对照提高了营养器官中干物质向籽粒的转运量，提升了高温胁迫下小麦干物质积累速率、小麦籽粒平均灌浆速率、有效灌浆时长、最大灌浆速率，延缓了最大灌浆速率出现时间。这说明海藻糖处理能够提高小麦的耐高温性，海藻糖喷施浓度比喷施时期对小麦产量的影响更大。本试验条件下，T1时期喷施C3浓度海藻糖产量最高。

• 小麦产量和品质对不同类型土壤和施氮处理的响应

  刘哲文，郭丹丹，常旭虹，王德梅，王艳杰，杨玉双,王玉娇，柏军兵，石书兵，赵广才

  为了解小麦产量和品质对不同类型土壤和施氮处理的响应，以津强11号为试验材料，研究不同类型土壤（黑土、潮土）和施氮处理（不施肥、底施、三叶期施、拔节期施、抽穗期施）对春小麦产量和品质的调控效应。结果表明，土壤养分含量较高的黑土更有利于小麦穗部性状及产量和品质的提高，黑土处理小麦的总小穗数、穗粒数、千粒重、籽粒产量较潮土分别提高5.76%、28.07%、18.37%和38.4%，蛋白质含量及其产量提高14.35%和38.37%，差异均极显著（P黑土，其他籽粒性状在各处理间均无显著差异。

• 遥感光谱指标和神经网络结合的冬小麦地上部生物量估测

  张传波，李卫国，张宏，李伟，马廷淮，张琤琤，陈华

  为探讨基于神经网络对小麦地上部生物量（aboveground biomass，AGB）进行遥感估测的可行性，在江苏省泰州泰兴市、盐城大丰区和宿迁沭阳县布设冬小麦大田试验，在对冬小麦近红外波段反射率（near-infrared band reflectance，REFnir）、红光波段反射率（red band reflectance，REFred）、归一化差值植被指数（normalized difference vegetation index，NDVI）、差值植被指数（difference vegetation index，DVI）、比值植被指数（ratio vegetation index，RVI）、土壤调节植被指数（soil adjusted vegetation index，SAVI）和优化土壤调节植被指数（optimized soil adjusted vegetation index，OSAVI）等7个遥感光谱指标与冬小麦生长指标（LAI和AGB）进行相关性分析基础上，构建基于BP神经网络的冬小麦AGB估测模型，并与多元线性回归估测模型进行精度比较。结果表明，冬小麦拔节期REFred、NDVI、RVI、SAVI、OSAVI和LAI与AGB之间存在较好相关性，其中LAI与AGB的相关性最高（相关系数为0.782），SAVI与AGB的相关性最低(相关系数为0.647)。利用BP神经网络建立的冬小麦AGB估测模型AGBBP的决定系数（r）为0.918，均方根误差（root mean square error，RMSE）为582.9 kg·hm-2，平均相对误差（average relative error，ARE）为18.4%。利用多元线性回归分析建立的冬小麦AGB估测模型AGBRA的r为0.784，RMSE为871.1 kg·hm-2， ARE为32.6%。利用冬小麦抽穗期AGB实测数据再对模型AGBBP和AGBRA进行验证，其RMSE分别为1 140.4和1 676.7 kg·hm-2， ARE分别为20.5%和33.1%。由此可以看出，冬小麦估测模型AGBBP精度优于模型AGBRA，说明利用多个遥感光谱指标结合LAI建模可以有效提高冬小麦AGB的估测精度。

• 基于机器学习的春小麦叶片水分含量高光谱估算

  热依拉·艾合买提,吾木提·艾山江,阿不都艾尼·阿不里,尼加提·卡斯木

  为了比较不同机器学习算法在干旱半干旱区春小麦叶片水分含量（leaf water content,LWC）遥感监测中的应用效果及筛选最佳波段组合，在田间尺度上，以春小麦冠层高光谱数据为基础，采用两波段组合形式，计算15种光谱参数（比值植被指数RVI、归一化植被指数NDVI、差值植被指数DVI和12种水分植被指数），通过对抽穗期叶片含水量与光谱参数拟合效果进行对比与分析，分别构建了基于机器学习［人工神经网络（artificial neural network,ANN）、K近邻(K-nearest neighbors,KNN)和支持向量回归(support vector regression,SVR）］和光谱参数的春小麦LWC反演模型，并对模型精度进行验证，以确定有效波段组合。结果表明，小麦抽穗期LWC与冠层高光谱反射率（R784～950）、12种水分植被指数均显著相关（P＜0.01）；波段组合形式有效地优化了两波段指数的波段组合，在800～1 000 nm区间光谱参数（RVI1046,1057、NDVI1272,1279、DVI1272,1279）的波段组合计算明显提升了其对LWC的敏感性；在不同的机器学习算法中，基于两波段组合光谱参数的KNN算法所见模型对LWC的预测效果（r=0.64,RMSE=2.35，RPD=2.01）优于ANN、SVR两种算法。这说明两波段光谱指数和KNN算法在春小麦叶片水分含量的高光谱遥感估算中具有一定的优势。