麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2023年第10期

• 小麦硝酸盐转运蛋白TaNRT1.1 1A转录活性检测及互作蛋白筛选

  宋晓，黄绍敏，张珂珂，王沙沙，李向东，杨程，杨天军

  为了进一步解析小麦硝酸盐转运蛋白TaNRT1.1-1A的调控机制，本研究对其进行了自激活性检测。利用已构建好的小麦酵母cDNA文库，以TaNRT1.1-1A为诱饵，通过酵母双杂交技术筛选其互作蛋白，回转试验进一步验证其互作关系。结果表明，TaNRT1.1-1A无自激活活性，酵母双杂技术筛选小麦cDNA文库，共获得2个候选互作蛋白，候选蛋白Sdr I-like主要参与植物病害有关的应答响应。Sdr I-like的回转验证结果表明，该蛋白可能与TaNRT1.1-1A存在互作关系。该结果可为进一步研究TaNRT1.1-1A调控小麦硝酸盐吸收有关的分子机制奠定基础。

• 大麦醇溶蛋白启动子HorD的克隆及其种子特异性表达分析

  刘宝龙，姜燕燕，曹东，常砚梓，李云

  种子特异性启动子的克隆和功能分析不仅有助于阐明作物种子发育和胚乳特异性基因的表达调控机制，也是进行作物品质改良和种子生物反应器在内的植物基因工程改造的基础。本研究从大麦品种Golden pormise中克隆到大麦胚乳特异性启动子HorD，生物信息学分析表明，其具备启动子的基本元件，如A-box、TATA-box、CAAT-box等，此外还含有胚乳特异性表达所需要的元件Prolamin-box。为验证HorD启动子的表达特性，以pU1300载体为骨架，将HorD启动子和新型冠状病毒（SARA-CoV-2）刺突蛋白基因LPS通过双酶切连接的方式构建表达载体phorD-LPS，并利用农杆菌介导的遗传转化试验验证其种子表达特性。结果表明，HorD启动子能驱动LPS基因在转基因大麦各组织中表达，但在根、茎、叶及颖壳中表达量较低，在种子中表达量较高。这说明HorD启动子可以驱动外源目的基因在大麦种子中特异高效表达。

• 31份小麦材料中抗旱基因的KASP检测

  李玮，孔淑鑫，宋国琦，李玉莲，张淑娟，张荣志，高洁，李吉虎，樊庆琦，李根英

  为明确小麦材料中抗旱相关基因的组成，利用已报道的29个标记（11个新转化的KASP标记以及已报道的18个KASP 标记），对16份抗旱小麦品种和15份高产小麦品种进行KASP检测。结果表明，多数基因位点在抗旱小麦品种和高产小麦品种间的优异等位基因数目无明显差别；TaPYL1-1B、Wcor14-2B、TaSRL1-4A、TaSnRK2.3-1A、QTDW.caas-6BL位点的优异等位基因在旱地品种中占比较高，而TaWRKY51-2B和TaSnRK2.4-3A位点的优异等位基因仅存在于抗旱品种中，前者的供体材料为晋麦47、晋麦92和晋麦101，后者的供体材料为济麦379。

• 45份青海春小麦品种矮秆基因检测及效应分析

  马德林，邢瑜，郭仁世，王成林，张业猛

  为明确矮秆基因Rht-B1和Rht-D1在青海春麦区小麦品种中的分布，以青海春麦区历年种植的45份春小麦品种（25份育成品种，14份引进品种，6份地方品种）为材料，利用KASP标记技术检测其两个矮秆基因的分布，并分析这两个矮秆基因对株高、穗长、小穗数和穗粒数的影响。结果表明，Rht-B1位点上存在Rht-B1a和Rht-B1b两种等位变异，分布频率分别为91.11%和8.89%；Rht-D1位点上存在Rht-D1a和Rht-D1b两种等位变异，分布频率分别为86.67%和13.33%。25份育成品种中，Rht-B1b和Rht-D1b的分布频率分别为16.00%和12.00%，未发现Rht-B1a和Rht-D1a；引进品种中仅含有Rht-D1b，分布频率为21.43%；地方品种中未发现Rht-B1b和Rht-D1b。Rht-B1b和Rht-D1b均具有一定的降秆效应，Rht-D1b的降秆效应大于Rht-B1b。携带Rht-B1a/Rht-D1b品种的株高显著低于携带Rht-B1a/Rht-D1a和Rht-B1b/Rht-D1a的品种，该组合类型不仅可使株高降低，也可增加小穗数和穗粒数；未发现携带Rht-B1b/Rht-D1b组合类型的品种。

• 高产抗旱节水高水效冬小麦品种鉴选研究

  乔文君，杨晗，杨红，李永鹏，马玉诏，钟苑宁，乔匀周，董宝娣

  为明确鉴选指标并筛选出适宜缺水地区种植的高产抗旱节水高水效小麦品种，在雨养旱作和常规灌溉条件下对56个河北小麦品种的产量（GY）、耗水量（ET）、水分利用效率（WUE）和农艺性状进行了比较分析。结果表明，河北冬小麦品种的GY、ET和WUE表现稳定，未见极高或极低品种。联合使用产量-水分高效利用指数（YHWUEI）、GY-ET-WUE指数对参试品种进行筛选，可将小麦品种划分为产量-高水效组、高产抗旱低耗水高水效组2个优势组。对2个优势组的品种取交集，最终筛选出5个具有高产、抗旱节水、高水效特征的品种，分别为衡444、衡H116021、科农1223、石麦28和中信麦15。这5个品种的典型特征是株高60~65 cm，穗下节间长度15~20 cm，穗粒数28~35粒，每穗不孕小穗数2~4个。

• 2个小麦AL型细胞质雄性不育系的异交特性分析

  崔凤娟，聂迎彬，徐红军，孔德真，穆培源，田笑明

  提高不育系的异交结实率是杂交小麦制种产量取得突破的重要途径。为明确小麦AL型雄性不育系的异交结实特性，连续3年测定了2个小麦AL型不育系36A和3235A的柱头活力、柱头外露率、颖间距和自然异交结实率。结果表明，36A和3235A的平均自然异交结实率分别为113.02%和44.65%，柱头活力分别为104.96%和76.7%，差异均达到显著水平；二者的柱头外露率和颖间距无显著差异。相关分析表明，授粉天数与柱头活力呈显著负相关，柱头活力随授粉天数的延长而降低；柱头活力与柱头外露率和颖间距、柱头外露率与颖间距间均呈显著正相关。随授粉进程推移，柱头活力、柱头外露率和颖间距均呈先增后减趋势，36A的3个指标均高于3235A，综合表现为异交结实率高。花后第4～11天套袋饱和授粉异交结实率最高，授粉后第6～12天，柱头外露率和颖间距均达到最大。因此，小麦AL型不育系的恢复系扬花始期比不育系推迟2～3 d，小花陆续开放、柱头活力也较强，并持续开颖，可保持较高结实率，为最佳授粉时间。

• 小麦新品系的赤霉病抗性及分子标记分析

  王紫檀，李浩阳，赵文莎，宋鹏博，孙道杰，冯毅，张玲丽

  为有效降低赤霉病对我国黄淮麦区小麦生产的影响，培育抗赤霉病小麦新品种，以自主创制的13个抗赤霉病稳定的小麦新品系为材料，利用赤霉病菌地表接种和单花滴注法接种鉴定、分子标记检测等技术，鉴定其抗病性、主要农艺性状及赤霉病抗性相关的遗传基础。结果表明：（1）品系Xn12-2和Xn13-2对赤霉病表现为抗，平均病小穗率为11.5%和13.4%，严重度为1.9；其余11个品系表现中抗，平均病小穗率均小于30%，严重度均小于3.0，其中4个品系（Xn12-2、Xn10-2、Xn12-3和Xn12-7）兼抗条锈病；（2）参试新品系的越冬抗寒性较好，株高较矮（67~82 cm），穗较长（9.6~11.3 cm），千粒重高（39.2~50.2 g）；（3）11个品系携带有苏麦3号的Fhb1基因，部分品系兼具苏麦3号的Fhb2、Fhb5或QFhs.crc-2DL位点的优异等位变异。综上所述，参试部分品系不仅具有良好的赤霉病和条锈病抗性，其主要农艺性状基本满足黄淮南部麦区的主要育种目标要求，可作为小麦抗赤霉病改良的材料。

• 陕西省小麦不同部位镰刀菌分离鉴定及毒素化学型分析

  左宏旭，雷琼，刘叩晗，王欣桐，王保通

  为明确陕西省小麦不同部位镰刀菌种群结构及其毒素化学型，于2022年小麦灌浆期分别从陕西省渭南市、宝鸡市、咸阳市、西安市采集小麦穗部、茎秆以及茎基部具有明显病状的样品，采用单孢分离法获得镰刀菌菌株，并使用分子生物学鉴定其种群结构及毒素化学型。结果表明，从采集的样本中共分离到156株镰刀菌菌株，其中发生在穗部的赤霉病以及发生在茎秆的秆腐病的优势病原菌均为禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum），主要以15-ADON化学型为主；发生在茎基部的茎基腐病的优势病原菌为假禾谷镰刀菌（F.pseudograminearum），其15-ADON和3-ADON化学型占比差异不大；未检测到NIV毒素化学型的镰刀菌。以上结果说明，小麦不同部位对镰刀菌毒素化学型可能不存在选择性，小麦茎基部与穗部和茎秆的镰刀菌毒素化学型不同，原因可能是由优势病原菌不同造成的。

• 黄淮麦区小麦品种抗倒春寒鉴定及其评价方法构建

  方宇辉，齐学礼，张煜，李艳，赵明忠，胡琳，许为钢

  小麦抗倒春寒特性与发育进程和体内生理指标密切相关。为筛选小麦品种抗倒春寒指标，建立小麦春季抗寒性评价方法，以郑麦7698、矮抗58、石麦19等11份黄淮麦区小麦品种为材料，于小麦二棱期、小花分化期、雌雄蕊分化期、药隔期和四分体期在人工气候室，对试验材料进行低温处理，于6、12和18 h后观察幼穗的受冻情况，测定每个小麦品种的可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛（MDA）含量以及超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性，并对产量性状进行测定。结果表明，幼穗冻害级别以二棱期最低，药隔期最高。进一步对小花分化期、雌雄蕊分化期、药隔期和四分体期低温处理后小麦叶片的生理指标进行比较，发现药隔期低温处理18 h后小麦叶片的可溶性糖含量以及CAT和SOD活性的平均降幅显著高于其他三个时期，分别为32.33%、38.22%和45.20%，MDA含量的平均增幅显著高于其他三个时期，为84.73%。幼穗冻害级别与药隔期低温处理12 h后的可溶性糖含量、SOD活性和MDA含量的变幅均呈极显著相关。这些结果说明，药隔期为小麦抗倒春寒鉴定的最佳生育期，可溶性糖含量、SOD活性和MDA含量可作为小麦抗倒春寒鉴定的生理指标；基于以上3项生理指标的隶属函数综合值对不同品种进行抗寒性评价，综合值（D值）为0.65

• 低温胁迫下漯麦163的生理生化变化及抗寒基因表达分析

  曹燕燕，葛昌斌，廖平安，崔江宽，黄杰，郭春强，王君，卢雯瑩

  为明确拔节期低温对小麦新品种漯麦163的生理生化以及抗寒基因表达特性的影响，以漯麦163及其母本漯麦6010为材料，于拔节期在人工智能低温室进行低温胁迫，分析低温胁迫对两品种叶片叶绿素含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性和脯氨酸含量的影响，并对抗寒相关基因（SOD、WCS120、LEA和P5CS）的表达模式进行分析。结果表明，持续低温胁迫下，两个品种的叶绿素含量均显著下降，SOD活性和脯氨酸含量均呈现先升后降的变化趋势。对抗寒相关基因的表达模式进行分析，发现与对照（低温处理0 d）相比,低温胁迫下，SOD和WCS120基因的表达量在两品种中于处理后不同时间点均显著下降；LEA基因的表达量在漯麦6010中于处理后不同时间点显著下降，而在漯麦163中于低温处理1 d后显著提高；P5CS基因的表达量在漯麦163于低温处理3 d后以及在漯麦6010于低温处理2 d和3 d后均显著提高。结合大田观察，发现漯麦163和漯麦6010均具有较强的耐倒春寒能力，可作为抗寒性亲本种质资源。

• 冬小麦miR172响应抗寒的特征分析

  王多佳，王政委，任志鹏，彭瞰看，田宇，张达，徐庆华，苍晶

  东农冬麦1号（Dn1）是我国首个能在黑龙江省高寒地区安全越冬的强抗寒冬小麦品种。为了解tae-miR172在Dn1抗寒中的调控机制，本研究克隆了Dn1中tae-miR172的前体pre-tae-miR172，根据生物信息学分析预测其靶基因为AP2dn1(TraesCS5D02G486600)。通过农杆菌介导的烟草瞬时表达试验，进一步证明tae-miR172靶向AP2dn1；利用qRT-PCR技术对大田越冬期Dn1分蘖节中pre-tae-miR172和Ap2dn1的相对表达量进行分析。结果表明，pre-tae-miR172的表达量随温度降低呈先升后降的变化趋势，而靶基因Ap2dn1的表达量变化趋势则相反，说明tae-miR172负调控Ap2dn1的表达。

• 小麦DH高效生产技术体系在云南的研究与应用

  杨忠慧，杨木军，李绍祥，丁明亮，刘琨，顾坚，李宏生

  双单倍体（DH）技术可使杂合育种材料在一个世代纯合稳定，被广泛用于作物遗传育种。小麦×玉米杂交是产生小麦DH的主要途径之一，但小麦和玉米一般在不同季节种植，制约了该技术的广泛应用。春性和经春化处理的半冬性、冬性小麦材料在云南昆明自然条件下一年四季均可播种、收获，为每年4月至12月进行小麦×玉米杂交提供了便利条件。本团队前期建立了平均得胚率为25%（15%~70%）、成苗率为62%（50%~80%）以及加倍率为62%（50%~90%）的小麦DH批量生产技术规程。并于2015年以来，利用国内外共1 900余份不同遗传背景的春性、半冬性和冬性小麦材料进行验证，共获得10.5×104个小麦DH株系；构建了64个DH遗传群体；育成了云麦110、云麦112等小麦新品种；创制了24个优良小麦温光敏核不育系及一批抗病优良品系，初步实现了该DH技术在小麦育种中的应用。后续还需继续完善规模化DH生产技术规程，提高得胚率、成苗率、加倍率等关键技术指标和DH生产效率，降低成本，促进该技术在小麦遗传育种中更广泛地应用。

• 小麦耐盐性QTL的元分析

  程宇坤,何万龙,任毅,耿洪伟

  为挖掘真实有效的小麦耐盐性数量性状位点（quantitative trait loci，QTL），利用生物信息学方法，借助小麦高密度分子标记遗传图谱，对来自不同遗传背景群体的215个耐盐性QTL进行图谱整合、映射以及元分析。通过建立QTL一致性图谱，获得100个一致性QTL( meta quantitative trait loci，MQTL)位点，不均匀分布在21条染色体上；存在3个耐盐性MQTL热点区域，分别位于4A染色体的Xgwm219~Xbarc78标记区间、3B染色体的Xwpt 800213~Xwpt 9432标记区间和7B染色体的Xbarc176~Xwgp45标记区间，分别包含7、5和6个MQTL。

• 小麦SnRK2家族基因鉴定及进化分析

  韦秀兰，苏宁，刘涛，聂小军，童维

  SnRK2是一种植物特异性的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，在植物生长发育和胁迫耐受信号传递过程中发挥着至关重要的作用。为探索SnRK2在小麦抗逆中的作用，基于最新的小麦基因组信息，采用blastp和hmmer两种方法在普通小麦中共鉴定到30个SnRK2基因家族成员。系统发育分析表明，SnRK2基因在普通小麦及其祖先物种的进化过程中高度保守。利用RNA seq数据分析小麦SnRK2基因在不同组织以及不同胁迫条件下的表达模式，结果表明，小麦SnRK2基因家族成员在不同组织以及不同胁迫条件下表达量均存在差异，且具有显著的组织特异性。通过qRT PCR进一步验证6个小麦SnRK2基因的表达模式，发现不同基因之间的表达量存在明显差异，推测小麦SnRK2基因家族的部分成员出现功能分化。随后，利用已发表的六倍体小麦重测序数据，分析不同小麦群体中SnRK2基因的核苷酸多样性(Pi)和分化指数(Fst)，并解析单倍型，推测Ta 5B SnRK2.28基因的AA单倍型为优异等位变异。通过同源建模预测小麦SnRK2蛋白的三维结构，发现小麦SnRK2蛋白结构在进化上高度保守。

• 小麦SPL家族基因在非生物胁迫下的表达分析

  贺金秋，苗敬南，马超，樊紫薇，王超丽，李欢欢，赵月，刘文轩

  SQUAMOSA promoter binding protein like(SPL)是一类在植物中广泛存在的转录因子家族，在调控植物生长发育、响应逆境胁迫等方面发挥着重要作用。为解析小麦中SPL家族基因响应非生物胁迫的机理，本研究采用生物信息学的方法在全基因组范围内对小麦SPL基因家族成员进行鉴定，并对鉴定到的SPL基因进行表达模式分析。结果表明，在全基因组范围内共鉴定到56个小麦SPL基因，其中27个是miR156的靶基因；系统进化分析发现，56个小麦SPL基因聚类为7个亚家族。基于转录组数据对表达模式进行分析，发现36个小麦SPL基因与非生物胁迫响应相关，响应缺氮、缺磷、高盐、低温、干旱、高温胁迫以及热旱共胁迫的基因分别有12、16、22、6、13、14和21个，其中TraesCS3D02G425800同时响应7种非生物胁迫。qRT PCR验证结果与转录组数据基本一致。

• 小麦分蘖数目遗传研究进展与展望

  申雪懿，李东升，陈琛，曲朝喜，郭瑞，姚维成，刘家俊，邓垚，温明星

  分蘖数目是决定小麦产量的重要性状之一。在小麦生长发育过程中，分蘖是一个复杂的生理过程。了解小麦分蘖数目的分子遗传机制有利于对小麦株型进行精准改良。本文从分蘖生长发育过程、分蘖数目遗传位点的挖掘以及相关基因的克隆三方面进行综述，并对小麦分蘖数目性状的研究进行展望，以期为小麦分蘖遗传研究和品种改良提供参考。

• 酿酒专用小麦研究进展

  邹凤亮，何员江，朱自忠，李超，钟和平，郑首航，吴舸，张华，任勇

  我国是世界上最早用曲酿酒的国家。小麦既是制曲原料（小麦占95%~100%），也是酿酒发酵的主要原料之一，其品质影响着白酒的质量和风味。随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，对白酒的品质要求也更高，越来越多的酒企更加注重从“一粒种子到一滴美酒”的每一个细节，白酒企业对制曲和酿酒专用小麦的需求不断上升。在巨大的市场需求下，酿酒专用小麦研究逐渐被重视，我国酿酒专用小麦研究取得了一些进展，育成了一批酿酒专用小麦品种，酿酒专用小麦种植面积不断扩大。但我国白酒产业“酒强粮弱”的整体现状仍未改变，且酒企对制曲和酿酒的质量评价通常以感观评价为主，酿酒专用小麦品质与酿造品质指标缺少有效衔接，还未建立相互联系的定量指标体系。本文试图探讨酿酒专用小麦的质量要求、需求现状、品种选育、栽培技术研究进展；针对我国酿酒专用小麦产业发展中的问题，从品种改良、标准化种植、基地建设等方面提出了意见和建议，以期为酿酒专用小麦产业健康发展提供借鉴。

• 基于FISH和SNP标记分析百农64对其衍生品种的遗传贡献

  张金龙，闫林杰，贠艳鸽，李云香，介艺泽，陈向东，胡喜贵，周锋，郭冉冉，茹振钢

  百农64因其抗病性好、适应性广，已成为黄淮南片麦区小麦育种的重要亲本之一。本研究将荧光原位杂交（FISH）和小麦55K SNP芯片分析相结合，对百农64及其衍生品种（百农207、百农160、华育198和04中36）和相关亲本共8份小麦材料进行全基因组分析，揭示百农64对其衍生后代的遗传贡献。结果表明，在研究材料中共鉴定出48种染色体多态类型（block），A、B和D基因组分别为18、20和10种，其中1A和6B染色体多态类型最多；在百农64和百农207中鉴定出了臂间倒位perInv6B，在5份小麦材料中鉴定到了小麦-黑麦T 1RS/1BL易位。利用55K SNP芯片在供试材料的A、B和D基因组分别获得8 504、9 726和5 093个多态性SNP标记，多态信息含量（PIC）变异范围在0.110~0.375之间，平均值为0.295；百农64特异性SNP在衍生品种的A、B和D三个基因组上的分布比例分别为54.2%、46.9%和36.5%，6A染色体比例最高（85.4%），在百农207、华育198和04中36各染色体上分布比例的平均值均超过了50.0%。整合48个细胞学和23 323个SNP标记分析显示，除百农160以外，其余3个衍生后代与百农64的遗传相似系数（GS）都超过了0.700；聚类分析结果显示百农64与其4个衍生品种聚为一类，与遗传相似系数结果一致。研究表明百农64对其衍生后代遗传贡献率较高，这为小麦种质资源利用和新品种选育过程中的亲本选配提供了理论支撑。