麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2023年第3期

• 小麦硝酸盐转运蛋白基因 TaNRT1.1的鉴定及其等位变异分析

  王沙沙，黄绍敏，张珂珂，宋晓

  为解析小麦硝酸盐转运蛋白基因 TaNRT1.1的生物学功能，本研究通过同源克隆的方法从普通小麦中克隆了小麦硝酸盐转运蛋白基因 TaNRT1.1(TaNRT1.1-1A、 TaNRT1.1-1B和 TaNRT1.1-1D)。生物信息学分析表明，这三个同源基因编码的蛋白均为疏水蛋白，含有丰富的α-螺旋和无未见则卷曲，主要定位于质膜上。小麦不同组织qRT-PCR分析表明， TaNRT1.1-1A和 TaNRT1.1-1B基因在根中表达量最高，其次是叶和茎， TaNRT1.1-1D基因在茎中表达量最高，其次是叶和根。因此，推测 TaNRT1.1-1A和 TaNRT1.1-1B基因在硝酸盐吸收过程中发挥了重要作用， TaNRT1.1-1D基因在硝酸盐转运过程中发挥了重要作用。通过对小麦 TaNRT1.1基因多态性筛选发现，在 TaNRT1.1-1A基因启动子上游1 120 bp的位置有一个8 bp(TGCATGCA)的插入位点，该位点可能与小麦氮利用效率相关。不同氮利用效率小麦品种qRT-PCR分析结果表明，氮高效小麦品种（基因型为 TaNRT1.1-1A-b）苗期根中 TaNRT1.1-1A基因的相对表达量显著高于氮低效小麦品种（基因型为 TaNRT1.1-1A-a）。

• 黄淮海麦区部分小麦品种的抗旱性评价及相关分子标记的有效性验证

  吴晓军，姜豪，宋林通，方方，陈向东，胡喜贵，黄中文，李淦，胡铁柱，茹振钢

  为研究黄淮海麦区小麦品种的抗旱性，对黄淮海麦区46个小麦品种萌发期的抗旱性进行鉴定，验证3个抗旱性相关分子标记的有效性，并利用分子标记检测抗旱性相关基因 1-feh-w3、 TaDreb-B1、 TaNRX-B1的单倍型分布。结果显示，供试材料的平均相对发芽率为64.8%，变化范围为30.7%~95.4%，中等及以上抗旱性等级小麦品种占比84.8%。 1-feh-w3基因的Westonia type单倍型平均相对发芽率显著高于Kauz type单倍型，但与相对发芽率相关性并不显著。 TaNRX-B1基因的 TaNRX-B1a单倍型平均相对发芽率显著高于 TaNRX-B1b单倍型，且与相对发芽率显著相关。 TaDreb-B1基因的 TaDreb-B1a单倍型平均相对发芽率显著高于 TaDreb-B1b单倍型，品种占比达到95.7%，在小麦抗旱性中起重要作用，与相对发芽率相关性也不显著。单倍型组合Westonia type/TaDreb-B1a/TaNRX-B1a的平均相对发芽率最高，为76.79%。筛选出抗旱性较好的小麦品种14个，分别为徐麦36、中植0914、囤麦127、洛麦26、百农418、齐民7号、丰德存麦20、丰德存麦12、丰德存麦1号、赛德麦7号、驻麦328、周麦32、国红3号和迁麦088，可以在小麦育种中作为抗旱种质加以利用。

• 江苏淮北小麦品种（系）重要性状功能基因的KASP检测

  杜莹莹，顾正中，周羊梅，王安邦，杨子博，张勇

  为了解江苏淮北麦区小麦品种（系）重要性状功能基因的组成，利用高通量KASP标记技术对江苏淮北麦区74份小麦品种（系）的产量、品质、抗病虫性以及抗穗发芽相关基因进行检测。结果表明，产量性状相关基因中， TaSus1-7B、 TaSus2-2A、 TaGS3-D1、 TGW6-A1、 TaGW2-6A、 TaCwi-A1、 TaCWI-4A和 TaCWI-5D的高粒重等位变异占供试材料的60%以上，分布频率分别为94.59%、75.68%、90.54%、100%、 98.65%、86.49%、82.43%和100%。品质性状相关基因中，高分子量麦谷蛋白（HWM-GS）基因 Glu-A1、 Glu-B1和 Glu-D1的优异亚基分布频率分别为82.43%、2.70%和47.30%；非1B/1R易位的分布频率为31.08%；非糯质等位变异 Wx-B1a在所有供试材料中均能检测到，而高蛋白质含量等位变异 Gpc-B1（+）在供试材料中均未检测到；籽粒硬度基因 Pina-D1、 Pinb-D1和 Pinb2-V2的硬度等位变异分布频率分别为1.35%、63.51%和25.68%；多酚氧化酶（PPO）活性基因 TaPpo2-2D的低活性等位变异分布频率为18.92%，而 TaPpo2-2A低活性等位变异在供试材料中均未检测到；黄色素含量基因 TaPsy-A1、 TaPsy-B1、 TaPsy-D1、 TaPds-B1、 TaLyc-B1、 TaZds-A1和 TaZds-D1的低黄色素含量等位变异分布频率分别为36.49%、62.16%、93.24%、44.59%、83.78%、16.20%和100%。抗赤霉病基因中，苏麦3号 Fhb1基因型和UMN10 Fhb1基因型的分布频率分别为4.05%和2.70%；抗条锈病基因 Yr15的分布频率为4.05%；抗叶锈病基因 Lr14a和Lr68的分布频率分别为27.03%和40.54%；抗禾谷孢囊线虫病基因 Cre8的分布频率为39.19%。抗穗发芽基因中， TaPHS1、 TaMFT-A1、 TaVP1-B1和 TaSdr-B1的抗穗发芽等位变异的分布频率分别为67.57%、31.08%、67.57%和12.16%。

• 黄淮南部和黄淮北部麦区小麦品种间的杂种优势、配合力及遗传特性分析

  逯腊虎,张婷,张伟,袁凯,史晓芳,杨斌,张建诚

  为了探讨黄淮南部和黄淮北部麦区小麦品种间的杂种优势以及主要农艺性状的遗传特性，以黄淮南部麦区的8个小麦品种和黄淮北部麦区的7个小麦品种为亲本配制56个不完全双列杂交组合，对亲本及杂交组合的9个农艺性状进行杂种优势、配合力及遗传特性分析。结果表明：（1）株高、千粒重和结实小穗数的平均中亲优势较高，单株粒数和穗粒数的平均中亲优势为负向优势，各性状均出现了中亲优势较高的组合，说明黄淮麦区不同生态区小麦品种间具有较强的杂种优势。（2）临Y8012、周麦27和邯生923单株粒重的一般配合力效应最高，其他农艺性状的一般配合力也基本上表现优秀，用作亲本可进一步提高组合的产量。单株粒重特殊配合力较高的组合为百农207×临Y8012、秋乐2122×邯生923、周麦27×济麦39、浚2016×冀麦181、周麦17×冀麦181。组合百农207×临Y8012、周麦27×邯生923和周麦27×济麦39两个亲本的一般配合力效应及特殊配合力效应均比较高，为本研究中的最优组合。（3）株高和千粒重的广义遗传力和狭义遗传力都较高，说明这两个性状加性效应较大且受环境影响较小，直接对这两个性状进行选择可取得良好的效果；单株粒重的广义遗传力较高，但其狭义遗传力较低，非加性方差成分占优势，因而对单株粒重直接选择效果不太显著，需要通过其他相关性状来辅助选择。

• 过氧化物酶基因 TaPRX-2A调控小麦穗部性状的功能分析

  苏培森,隋超，郭尚敬，臧娇娇，满全财

  为研究过氧化物酶基因 TaPRX-2A在调控小麦穗部性状中的功能，以苏麦3号为材料，通过Ensemblplants数据库获得 TaPRX-2A全长cDNA序列，利用PCR方法克隆获得该基因编码区全长序列。生物信息学分析结果表明，该基因包含一个1 026 bp的开放阅读框，编码342个氨基酸。进一步构建基因过表达载体 TaPRX-2A-PC186，通过基因枪介导的遗传转化方法将 TaPRX-2A-PC186转入小麦KN199中，创建过表达 TaPRX-2A转基因株系，调查 TaPRX-2A基因对转基因株系穗部性状的影响。结果表明，过表达 TaPRX-2A转基因株系的穗长显著变短，穗粒数显著减少，说明 TaPRX-2A在调控小麦穗部发育过程中具有重要的作用。

• 西藏青稞染色体多样性分析

  黄芩，唐玉清，何燕，亓增军

  为了解西藏青稞的染色体多样性，从西藏六个地区共采集124个青稞品种，每个品种取3个单株，基于南京农业大学开发的寡核苷酸探针ONPM#8（Oligonecleotide probe multiplex#8），利用荧光原位杂交（fluoresence in situ hybridization，FISH）技术对所有品种进行染色体鉴定，并建立可以区分全部染色体的青稞参考核型。结果表明，采集到的青稞植株有26种染色体多态类型，其中5种多态类型（1H-1、2H-2、4H-1、5H-1和7H-4）的频率大于50%。染色体多态性信息含量（PIC）分析发现，3H染色体最多（PIC=0.75），5H染色体最少（PIC=0.00）。372个单株存在明显的核型变异，涉及染色体多态性、杂合性和异质性，其中261个单株为纯合类型，其余111个单株为杂合类型，平均每株包含1.15对杂合染色体，说明新采集的青稞涉及染色体多样性，可通过后续个体选择和后代鉴定选育出纯系品种。

• 氮肥减量配施生物炭对北疆灌区春小麦光合和干物质转运特性及产量的影响

  宋世龙，杨卫君，陈雨欣，贾永红，李大平，惠超，郭颂，杨梅

  为探讨氮肥减量配施生物炭对北疆灌区春小麦光合和干物质转运特性及产量的影响，通过田间试验，设置对照（不施氮，CK）、常规施氮（300 kg·hm-2、N1）、单施生物炭（20 t·hm-2、B）、常规施氮+生物炭（N1B）、减氮15%（255 kg·hm-2、N2 ）、减氮15%+生物炭（N2B）、减氮30%（210 kg·hm-2、N3）、减氮30%+生物炭（N3B）8个处理，对比分析了不同处理间春小麦光合作用、干物质积累和转运及产量的差异。结果表明，与常规施氮相比，减氮（N2、N3）对春小麦光合作用、干物质积累和转运均无显著影响，但产量及其构成要素和氮肥农学利用效率随着施氮量的减少而降低，配施生物炭后上述各指标均显著提升。综合表现以减氮15%配施生物炭处理（N2B）效果最优。该处理下旗叶SPAD值和净光合速率处于较高水平，成熟期单茎干重、籽粒占单茎重比例、花前同化物对籽粒产量的贡献率分别为5.01 g、51.31%和18.03%；籽粒产量为8 301.35 kg·hm-2，较 CK及N1处理分别增产38.09%和18.11%；氮肥农学利用效率最高，为12.40 kg·kg-1。在本试验条件下，氮肥减量15%配施20 t·hm-2生物炭最有利于春小麦光合生产、干物质积累和转运及产量提升。

• 氮水运筹对苏北平原稻茬麦干物质积累、产量和氮肥利用的影响

  文廷刚，贾艳艳，顾大路，杨文飞，施洪泉，高怀中，诸俊，杜小凤

  为明确苏北平原稻茬麦的最优氮水运筹模式，以淮麦30为材料，在大田测土施肥条件下，设置0 kg·hm-2（N0）、180 kg·hm-2（N1）、270 kg·hm-2（N2）3个施氮量和生育期不灌水（W0）、灌拔节水（W1）、灌拔节水+孕穗水（W2）3个灌水处理，研究小麦干物质积累与转运、产量形成和氮素吸收与利用对不同氮水运筹的响应。结果表明，小麦干物质积累量、转运量和转运效率，氮素积累量、转运量和转运效率，花后干物质贡献率及氮素贡献率均随施氮量和灌水次数的增加而增加，各处理均以N2W2效果最佳。氮肥和灌水次数的增加对小麦成穗数、穗粒数、千粒重和产量、氮素收获指数与氮素利用效率均有显著促进作用，以N2W2效果最佳。氮肥农学效率、氮肥表观利用率和氮肥偏生产力则随施氮量增加而降低，以N1W2效果最佳；在相同氮肥水平下，灌水处理的上述三个指标较不灌水处理高。对本试验条件下各测定指标，氮肥在氮水运筹中起主导作用，且氮肥和灌水有显著的互作效应。综上，在苏北平原稻茬麦区，施氮量180 kg·hm-2结合浇灌拔节水和孕穗水（W2）的氮水模式可在协调小麦干物质和氮素的积累、转运与分配、促进增产的同时，提高氮肥利用效率，从而实现节氮增产的目标。

• 缩行配施保水剂对滴灌燕麦群体特征和产量的影响

  田露，刘景辉，米俊珍，赵宝平，李英浩，张胜，王凤梧，焦伟红，高卿

  为探索适应于滴灌燕麦的高效栽培技术，于2019-2020年通过裂区试验，设置20 cm（A，常规等行距种植）、15 cm（B，带状种植）和10 cm（C，带状种植）3种行距作为主区，以及 22.5 kg·hm-2（Y）、 0 kg·hm-2（N）2个保水剂施用水平作为副区，分析行距和保水剂对滴灌燕麦群体数量、群体质量和产量水平的影响。结果表明，适度缩小行距能够促进燕麦群体结构形成、群体质量提升以及产量的增加，过度缩小行距则会抑制燕麦生长。在不施用保水剂条件下，AN和BN处理间燕麦群体结构、群体质量及产量基本上差异不显著；施用保水剂后差异显著，与AY处理相比，BY处理分蘖期总茎数、分蘖数、分蘖成穗率、株高、叶面积指数、抗倒伏指数和籽粒产量2年平均分别提高1.93%、4.48%、4.40%、3.37%、9.43%、 6.87%和16.65%。同种行距下，保水剂的施用能不同程度促进燕麦群体结构形成、群体质量提升以及产量的增加，整体以行距为15 cm的带状种植表现更优；与BN处理相比，BY处理的基本苗数、分蘖盛期总茎数、总分蘖数、分蘖成穗率、株高、叶面积指数、抗倒伏指数和籽粒产量2年平均分别提高1.88%、3.27%、5.10%、2.96%、6.67%、17.24%、17.12%和22.99%。综合来看，将种植行距由20 cm缩小为15 cm，等行距种植调整为8行一带的带状种植，结合施用22.5kg·hm-2保水剂的种植方式能够改善滴灌燕麦群体特征，促进籽粒产量形成，可在生产上推广应用。

• 基于示范样地实际倒伏样本的小麦抗倒机制解析

  曹帅,侯朋福,薛利祥,赵素雅,薛利红,杨林章

  为解析影响小麦倒伏发生的关键因子与内在机制，基于示范样地，选择不同养分管理下实际倒伏三块样本(1个高倒伏田块和2个低倒伏田块，养分管理方式分别为普通化肥深施、普通化肥撒施和缓控释肥深施)，对小麦株型、倒伏节间的形态、组分及维管束数量、根系构型、土壤养分供应等进行比较分析。结果表明，在同等氮肥施用量与相同播种密度下，化肥深施田块（D-CF）的倒伏率高于化肥撒施（M-CF）和缓控释肥深施田块（D-RCU）。茎基部节间是小麦倒伏发生的主要部位，节间越长，倒伏高度越高。高倒伏样本田块（D-CF）的株高显著高于M-CF和D-RCU田块，分别增加15.7%和15.1%，且D-CF田块的穗重与茎鞘叶重比最高。不同田块倒伏节间（茎基部节间）的外径、壁厚均无显著差异，但高倒伏田块D-CF的茎基部节间维管束面积和数量均低于低倒伏田块，较M-CF减少8.7%和9.0%，较D-RCU降低了11.8%和5.9%，且纤维素、半纤维素与木质素的含量显著低于D-RCU田块。D-CF田块的根尖数显著高于两低倒伏田块，且根系总长与表面积显著高于D-RCU田块。D-CF田块的5~10、10~15和15~20 cm土层的速效氮含量均最高。经相关性分析，倒伏率与株高呈显著正相关，与倒伏节间维管束数量及半纤维素、纤维素与木质素的总含量均呈显著负相关。株高分别与根系总根长、根尖数及5~20 cm土壤速效氮含量呈极显著或显著正相关，而维管束数量与5~10 cm土壤速效氮含量呈显著负相关，纤维素及木质素含量均与5~20 cm土壤速效氮含量呈显著负相关，半纤维素含量则与10~15 cm土壤速效氮含量呈显著负相关。受田间小麦根系构型及中下层土壤速效氮含量影响，株高和茎基部节间维管束数量及三素（半纤维素、纤维素、木质素）含量是小麦倒伏风险的主要影响因子。

• 部分徐麦品种（系）馒头的挥发性物质和质构分析

  刘立伟,刘东涛,马红勃,张会云,王静,冯国华

  为明确不同徐麦品种（系）馒头制品的挥发性物质和质构特征，本研究利用顶空固相微萃取(HS-SPME)技术结合气相色谱-质谱法(GC-MS)对5个徐麦品种（系）馒头制品的挥发性物质进行分析，并利用TMS-PRO质构仪进行了TPA检测。结果表明，馒头中挥发性成分有41种，包括醇类（1种）、醛类（2种）、酯类（13种）、烷类（10种）、烯类（4种）、苯类（8种）、酮类（2种）以及醚类（1种）化合物。含有挥发性物质种类最多的品种是徐麦178（29种），最少的品种是徐麦39（22种）。TPA检测数据显示，徐麦178制作的馒头具有较高的硬度、弹性和粘性；徐麦39的质地较为柔软。不同品种（系）馒头因为挥发性物质间的相互作用、种类数、含量以及硬度、弹性和粘性等的不同具有了独特的风味和口感。

• 国内强筋小麦品种及配麦的面包加工性能研究

  杜亚飞，王旭琳，吴桂玲，刘锐

  为通过合理配麦提升国内优质强筋小麦的面包加工性能，对11种主栽强筋小麦品种进行理化、面团流变学检测及烘焙评价，筛选出综合品质较优、特点不同且互补的三个品种，分析其不同比例配麦对面粉理化特性和面包品质的影响。结果表明，新麦26和师栾02-1具有良好的面包烘焙品质；配麦可有效均衡小麦品质特性，提高烘焙品质。新麦26、师栾02-1和西农979搭配后，3种配麦样品的形成时间、稳定时间均高于单个品种和对照，面包感官评分均显著高于西农979；配麦3的面包感官评分显著高于师栾02-1。由此可见，国内不同品种的优质强筋小麦合理搭配，可有效弥补单个品种的品质缺陷，提升其面包加工性能、适用性和综合效益，满足市场对面包专用粉的需求。

• 小麦根系性状无损估计的电容法参数优化及其在温室和大田的应用

  张璇，刘佳熠，魏迪，柴永懋，乔朋放，陈亮，胡银岗

  为了优化并建立电容（EC）原位估测小麦根系性状参数的标准化方法，分析了不同电极位置组合和不同激发频率下，盆栽小麦根系的EC值与根系性状的关系，以优化EC法测量的参数设置，并用两种水分条件下的盆栽及田间小麦进行验证。结果表明，优化后植物电极应位于靠近基部的主茎上，且避免与茎节及其他无关物体接触，土壤电极应靠近主茎基部；激发频率为1 kHz。以该设定参数测得的EC值与两种水分条件下盆栽小麦的总根长（TRL）、根表面积（RSA）和根干重（RDW）均呈正相关，水分充足条件下相关系数分别为0.667**、0.554*和0.485*，中度干旱条件下分别为0.504*、0.425和0.453*。田间测得的灌浆中期EC值也与TRL、RSA和RDW均呈正相关，相关系数分别为0.522*、0.686**和0.510*。综上可见，优化后的EC法估测根系性状的测量参数，可用于小麦根系的无损估测和性状表型分析。

• 中国小麦主产省不同筋型冬小麦品质形成的气候条件分析

  姬兴杰，胡莉婷，胡学旭

  为明确冬小麦品质形成的气候条件，本研究利用2006-2015年中国5个小麦主产省（河北、山东、河南、安徽、江苏）冬小麦的10个品质指标数据及其抽穗至成熟期的气候资料，统计并分析了5个省内冬小麦抽穗至成熟期的气候资源特征、4种筋型（强筋、中强筋、中筋和弱筋）冬小麦的品质特征以及两者的关系。结果表明，不同筋型冬小麦同一品质指标的主导气候因子不同，同种筋型冬小麦的不同品质指标的主导气候因子也不同。整体上看，冬小麦品质形成的主导气候因子为温热和水湿因素。强筋冬小麦品质主要受抽穗至成熟期内≥32 ℃的高温日数和降水量影响，温热条件越好，强筋冬小麦品质越优；中强筋冬小麦品质主要受抽穗至成熟期内降水日数和气温日较差影响，且两者的贡献均为负（延伸性除外）；中筋冬小麦品质主要受抽穗至成熟期内最高温度和降水日数影响，最高温度越高，品质越差；对于弱筋冬小麦，抽穗至成熟期内日最高气温≥32 ℃的持续天数越多或空气湿度越大，其品质越差。

• 多遥感光谱指标优选的大田冬小麦茎蘖数估测

  张宏，李卫国，张晓东，李伟，马廷淮，韩振强

  为了快速、准确地估测大田冬小麦茎蘖数（stem & tiller number，STN），在江苏省盐城市大丰区、泰州泰兴市和宿迁市沭阳县布设冬小麦STN遥感估测试验，获取了冬小麦拔节期冠层红光波段反射率（red band reflectance，βred）、近红外波段反射率（near infrared band reflectance，βnir）、比值植被指数（ratio vegetation index，RVI）、归一化差值植被指数（normalized difference vegetation index，NDVI）、差值植被指数（differential vegetation index，DVI）、阴影植被指数（shadow vegetation index，SVI）和STN数据，通过分析多个遥感光谱指标（βred、βnir、RVI、NDVI、DVI、SVI）与STN之间的相关性，优选冬小麦STN的敏感光谱指标，再基于敏感光谱指标分别建立冬小麦STN的BP神经网络估测模型（STNBP估测模型）和多元线性回归估测模型（STNMLR估测模型），并对模型预测精度进行验证。结果表明，βred、βnir、RVI、NDVI、DVI和SVI与冬小麦STN之间均存在不同程度的相关性，其相关系数依次表现为βred（0.337）<βnir（0.375）