麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2023年第4期

• 秋播冬麦区矮秆基因 RhtB1b、 RhtD1b和 Rht8的分布频率及其与产量性状的关系

  张凯，兰素缺，金京京，张颖君，彭晓慧，李杏普，张业伦

  为给小麦株高和产量的遗传改良提供参考依据，利用 Rht-B1b、 Rht-D1b基因的STS分子标记BF/MR1和BF/WR1、DF1/MR2和DF2/WR2，以及 Rht8基因的微卫星标记Xgwm261，对237份不同生态区秋播小麦材料进行分子标记检测，并分析 Rht-B1b、 Rht-D1b和 Rht8对株高及产量相关性状的影响。结果表明：（1）在分布频率方面， Rht-B1b、 Rht-D1b和 Rht8在秋播冬小麦中的频率较高，其中携带 Rht-B1b、 Rht-D1b和 Rht8的小麦材料分别占比16.5%、47.9%和44.1%；聚合两个矮秆基因（ Rht-D1b+Rht8、 Rht-B1b+Rht8和 Rht-B1b+ Rht-D1b）的小麦材料占比25.4%；聚合三个矮秆基因（Rht-B1b+Rht-D1b+Rht8）的小麦材料占比2.1%；（2）在分布特点方面，不同冬麦区存在一定偏好性：北部冬麦区、黄淮冬麦区、长江中下游冬麦区均以 Rht-D1b、 Rht8和 Rht-D1b+Rht8为主；西南冬麦区以 Rht-B1b、 Rht-D1b和 Rht8为主，西南冬麦区以 Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8为主；（3）在降秆效应方面，降秆效果从强到弱依次为（ Rht-B1b+Rht-D1b+Rht8）>（ Rht-D1b+Rht8）> （ Rht-B1b+Rht8）> Rht-D1b> Rht-B1b> Rht8；(4)在产量结构特点方面， 携带 Rht-D1b和 Rht8的材料总体上具有较高的千粒重和单位面积穗数，携带 Rht-B1b的材料具有较高的穗粒数，但矮秆基因本身与产量因子间无显著的遗传相关性。

• 黄淮麦区（南片）小麦粒重基因 TaGS-D1和 TaCwi-A1等位变异检测及效应分析

  陈杰，冉午玲，陈建辉，赵永涛，朱保磊，徐永贵，白冬，宋佳静，宋全昊，金艳，赵立尚，朱统泉

  小麦粒重是影响小麦产量的重要因素，为了解小麦粒重基因 TaGS-D1和 TaCwi-A1及其等位变异在黄淮麦区（南片）新育成小麦品种（系）中的分布情况，以94份黄淮麦区（南片）新育成小麦品种（系）为试验材料，利用功能标记GS7D、CWI22和CWI21对试验材料中 TaGS-D1和 TaCwi-A1位点的等位变异进行检测，并分析了不同等位基因以及等位基因组合与粒重之间的关系。结果表明，在 TaGS-D1位点，共检测到 TaGS-D1a和 TaGS-D1b两种等位基因，分布频率分别为80.85%和19.15%，含有 TaGS-D1a等位基因的小麦材料的粒重显著高于含有 TaGS-D1b等位基因的材料；在 TaCwi-A1位点，共检测到 TaCwi-A1a和 TaCwi-A1b两种等位基因，分布频率分别为67.02%和32.98%，含有 TaCwi-A1a等位基因的小麦材料的粒重显著高于含有 TaCwi-A1b等位基因的材料；在 TaGS-D1和 TaCwi-A1位点，共检测到 TaGS-D1a/TaCwi-A1a、 TaGS-D1a/TaCwi-A1b、 TaGS-D1b/TaCwi-A1a和 TaGS-D1b/TaCwi-A1b四种等位基因组合，分布频率分别为56.38%、24.47%、10.64%和8.51%，含有 TaGS-D1a/TaCwi-A1a等位基因组合的小麦材料的粒重显著高于具有其余三种等位基因组合的材料，含有 TaGS-D1b/TaCwi-A1b等位基因组合的小麦材料的粒重显著低于具有其余三种等位基因组合的材料。

• 裸燕麦硬度相关基因 AnVin-2的等位变异与表达分析

  张文静，王轲，安江红，秦海英，刘慧艳，杨燕，韩冰

  Vromindolines（Vins）是一种燕麦属（Avena L.）特异的淀粉结合蛋白，能够与淀粉体膜脂相互作用，影响籽粒硬度。为了解 Vin-2基因与裸燕麦籽粒硬度的关系，选用裸燕麦核心种质材料街棚莜麦对燕麦 Vin-2（ AnVin-2）基因进行克隆和等位变异检测，发掘 AnVin-2基因等位变异的检测标记，探究 AnVin-2A、 AnVin-2C和 AnVin-2D基因在籽粒不同发育时期以及4种不同硬度裸燕麦材料（2份软质，2份硬质）成熟籽粒中的表达模式；并选择10份不同硬度裸燕麦材料（5份软质，5份硬质）对 AnVin-2C4的等位变异进行鉴定。结果表明， AnVin-2基因在裸燕麦中存在14种等位变异，分别分布在4A、7C和4D染色体上，均无内含子，包含完整的开放阅读框444 bp，可编码147个氨基酸；根据序列差异开发出 AnVin-2基因在A、C和D染色体组上的标记以及 AnVin-2C1和 AnVin-2C4基因的特异标记，且 AnVin-2C4在10份不同硬度材料中存在5种等位变异。表达分析发现， AnVin-2C和 AnVin-2D基因在籽粒不同发育时期的表达量总体均呈先升后降的变化趋势，但在4份不同硬度材料成熟籽粒中没有明显差异(除冀杂二号成熟籽粒中 AnVin-2C基因的表达量显著低于73014-336、8399-3-4和7929-1-6成熟籽粒中的表达量外)， AnVin-2A在籽粒不同发育时期均没有检测到表达。以上结果表明，裸燕麦 AnVin-2基因以多拷贝形式存在，但其序列多态性与籽粒硬度没有明显关联。

• 新疆小麦籽粒SOD活性及 TaSOD-A1位点等位变异的分布

  孙玲，程宇坤，刘鹏，马丽荣，王继庆，耿洪伟

  为了解新疆小麦品种（系）籽粒超氧化物歧化酶（SOD）的活性及TaSOD-A1位点等位变异的分布，用两个功能标记SODA1和SODA11对117份新疆小麦品种（系）的 TaSOD-A1位点（基因ID为TraesCS5A01G290800）进行等位变异检测，并结合SOD活性检测结果，分析 TaSOD-A1位点不同等位变异与SOD活性的相关性。结果表明，含有 TaSOD-A1a等位变异材料的籽粒SOD活性显著高于含有 TaSOD-A1b等位变异材料的籽粒，二者占比分别为50.4%和49.6%；新疆冬小麦品种（系）中， TaSOD-A1a等位变异的分布频率高低依次为引进品种（系）>自育品种（系）>地方品种；新疆春小麦品种（系）中，只有3份材料含有 TaSOD-A1a等位变异，早期品种（系）中未发现含有 TaSOD-A1a等位变异的材料。新疆冬小麦品种（系）的籽粒SOD活性平均值显著高于新疆春小麦品种（系），且新疆冬小麦引进品种（系）中含有 TaSOD-A1a等位变异材料的籽粒SOD活性平均值也显著高于含有 TaSOD-A1b等位变异材料的籽粒SOD活性。

• 小麦籽粒性状的遗传效应分析及其育种策略

  袁谦，赵永涛，张中州，甄士聪，望俊森，张立超，张文斐

  大粒性状对于小麦高产育种具有重要意义。为明确大粒型小麦新种质籽粒性状的遗传特性，以漯麦76（大粒型）和L529（小粒型）为亲本构建P1、P2、F1、F2、B1和B2共4个世代6个群体，利用SmartGrain软件获得籽粒性状数据，采用主基因+多基因混合遗传分析方法研究大粒性状的遗传规律。结果表明，千粒重的最佳模型为两对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因遗传模型（MX2-ADI-ADI），籽粒面积和粒长的最佳模型均为加性-显性-上位性多基因遗传模型（PG-ADI），籽粒周长的最佳模型为两对加性-显性-上位性主基因遗传模型（2MG-ADI），粒宽的最佳模型为两对加性-显性-上位性主基因+加性显性多基因遗传模型（MX2-ADI-AD）。综上，对大粒性状的选择，应采用“高粒重×高粒重”的组合配制方案构建F2（单交）和B2（大粒亲本回交）选择群体，多环境鉴定，以低代宽、高代严的选择标准，在高代对大粒性状进行选择。

• 不同氮效率小麦品种苗期相关指标的杂种优势

  王汉霞，马巧云，单福华，田立平，权威，张胜全

  为探究不同氮效率小麦品种氮代谢相关指标的遗传差异，选用了5个不同氮效率的小麦品种及其组配的6个杂交F1，设置低氮（LN，0.4 mmol·L-1 ）和正常供氮（CK，4.0 mmol·L-1）两个氮水平，研究不同氮处理下小麦苗期形态、抗氧化酶和氮代谢相关酶活性的差异，并对其杂种优势进行了分析。结果表明，5个品种的根鲜重在低氮水平下明显高于正常氮水平，6个F1的杂种优势表现为超中亲或偏低亲优势；苗鲜重在低氮水平下低于正常供氮水平，其F1杂种优势表现为中亲优势。两种氮水平下，氮高效品种的硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸脱氢酶（GDH）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性均高于氮低效品种，6个杂交F1的上述6种酶活性大多表现出正向杂种优势。正常氮水平下，小麦叶片MDA含量低于低氮水平；低氮水平下，6个F1的MDA含量杂种优势表现为超中亲或偏低亲优势。两种氮水平下，6个F1叶片可溶性蛋白含量表现为正向杂种优势，其中低氮水平下，表现为超亲优势。综上所述，低氮条件下，氮高效品种较氮低效品种表现出较好的生长潜力；利用氮高效品种作为亲本能提高杂交F1的氮利用效率，可用于小麦氮高效育种。

• 燕麦种质资源抗倒伏及生物学性状的差异评价

  纪明雪，张智勇，齐冰洁，何竹青，周子健，王永聪，杨超，隋白婧

  为了筛选燕麦抗倒伏种质资源，对111份国内外燕麦种质材料的12个性状及倒伏指数进行多样性分析，并对其表现进行综合评价。结果表明，参试材料具有丰富的多样性，遗传多样性指数平均为1.99，各性状的变异系数由高到低依次为主穗粒重(49.22%)、主穗粒数(41.76%)、纤维素含量(36.67%)、抗折力(35.28%)、抗刺穿力(26.06%)、主穗小穗数(25.98%)、茎基部第二节间壁厚(25.79%)、百粒重(24.92%)、茎基部第二节间长(22.86%)、主穗长(19.65%)、茎基部第二节间茎粗(16.06%)、株高(13.69%)；倒伏指数与株高、茎基部第二节间长均呈极显著正相关，与抗折力、抗刺穿力均呈极显著负相关。通过通径分析，株高对燕麦倒伏指数影响最大。经主成分分析，前5个主成分对变异的累计贡献率达81.724%，其中前三个主成分分别为主穗因子、茎秆机械强度因子和株高因子。通过聚类分析将供试种质划分为4类，其中第I类种质群抗倒伏能力较强，可作为抗倒伏燕麦育种的亲本。

• 油菜素内酯对低温胁迫下冬小麦 wcor413-like基因表达的影响

  王璐瑶，丁美云，孙玉婷，张东向，李珊珊，金忠民，兰红宇，刘丽杰

  为探索低温胁迫下油菜素内酯（BR）对冬小麦分蘖节及叶片 wcor413-like基因表达的影响，以寒地冬小麦东农冬麦1号为试验材料，利用RT-PCR法克隆 wcor413-like基因的cDNA序列，用生物信息学法分析该序列的特征，用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）技术检测5 ℃、0 ℃、-10 ℃和-25 ℃四个温度处理下分蘖节和叶片中 wcor413-like基因的表达量。结果表明， wcor413-like基因含有一个629 bp的开放阅读框，可编码209个氨基酸，编码的wcor413-like蛋白为稳定蛋白质，主要分布在细胞质中。qRT-PCR分析表明，在叶片中， wcor413-like基因的表达量随着温度的降低呈现先上升后下降的变化趋势，-10 ℃时表达量最高；在分蘖节中， wcor413-like基因的表达量随着温度的降低呈持续上升的趋势，-25 ℃时表达量最高。BR处理后的叶片和分蘖节中， wcor413-like基因的表达量均在-25 ℃时达到最高，叶片中该基因的表达量显著高于对照组，而分蘖节中该基因的表达量显著低于对照组。推测BR可通过调控叶片和分蘖节中 wcor413-like基因的表达来提高冬小麦叶片的抗寒性。

• 不同直链淀粉含量小麦淀粉理化性质与消化特性研究

  李旭，王弘，王鼎，李雯，李学军

  为深入理解小麦直链淀粉含量与淀粉理化性质及消化特性之间的关系，以4份直链淀粉含量差异较大的小麦品种为材料，分析了其淀粉理化性质以及消化特性方面的差异。结果表明，随着直链淀粉含量的增加，回生值呈增加趋势；在体外消化前期，4个小麦品种的淀粉消化速率差异显著，西农836最慢，陕糯1号最快。这种差异与直链淀粉含量及回生值密切相关，说明直链淀粉比支链淀粉更易于回生，糊化后的冷却过程中更容易发生分子间部分重排和再结晶，重新组装成有序的聚集体，导致供试材料之间快速消化淀粉含量及总体消化程度不同。直链淀粉含量高的品种具有更多的B型小淀粉粒，但是大量B型小淀粉粒的存在并没有导致淀粉消化速率以及淀粉总体消化程度的提高，说明淀粉充分糊化后，粒度的差异并不改变淀粉消化特性。

• 耕作和施肥方式对陇中旱作春小麦氮素利用与硝态氮残留的影响

  祁小平,李广,闫丽娟，袁建钰，杜梦寅，庞烨

  为解决黄土高原半干旱区土壤贫瘠、氮肥固持率低及化肥不合理施用问题，以陇中春小麦为研究对象，比较分析了不同耕作［传统翻耕（CT）和免耕(NT)］和施肥方式［不施氮肥(CK)、单施化学氮肥(N)、单施有机肥(M)和氮肥有机肥配施(NM)］下春小麦氮素积累量、氮素利用效率和土壤硝态氮残留的差异。结果表明，NT-NM处理对各生育时期春小麦氮素积累具有显著的促进作用，使春小麦氮素偏生产力、氮素回收率、氮肥农学利用效率和氮素收获指数较CT-N处理分别提高了42.93%、20.13%、83.83%和2.55%； 土壤硝态氮残留量表现为NM处理低于N和M处理、免耕处理低于翻耕处理，NT-NM处理下的0~100 cm土层土壤硝态氮残留较CT-N处理减少52.56 kg·hm-2；NT-NM处理优化了春小麦产量构成，提高了产量和生物量，其中产量达到了3 258.26 kg·hm-2，比CT-N处理显著增加56.21%，有效穗数和千粒重提高是其增产的主要原因。因此，免耕结合氮肥与有机肥配施可实现春小麦增产和氮素高效利用，同时降低氮素残留对农田生态系统的潜在危害，是黄土高原旱作区春小麦生产中值得推广的耕作与施肥模式。

• 不同水肥管理配施腐解剂对小麦秸秆腐解及养分释放的影响

  刘蕊，霍俊豪，宁露，邹晓霞

  为探寻促进还田秸秆腐解的有效管理措施，以农民常规水肥管理+秸秆还田为对照（CK），设置常规水肥管理+秸秆还田+腐解剂（CKD）、滴灌+缓控释肥+秸秆还田（SS）、滴灌+缓控释肥+秸秆还田+腐解剂（SSD）、水肥一体+秸秆还田（SF）、水肥一体+秸秆还田+腐解剂（SFD）共5个处理，分析不同水肥管理配施秸秆腐解剂对小麦秸秆腐解率以及养分释放规律的影响。结果表明，（1）各处理秸秆腐解率均表现为前期快后期慢的变化趋势，CKD、SSD、SFD处理的秸秆腐解率在玉米收获期分别比对应的CK、SS、SF处理高2.1、4.4和4.2个百分点，其中SSD与SS处理间、SFD与SF处理间差异均达到显著水平；（2）各处理秸秆养分释放表现为钾>磷>氮，小麦生育期内养分释放规律与秸秆腐解变化趋势一致；SFD处理下的全磷投入量最多，为48.2 kg·hm-2，而CKD处理下全钾和全氮投入量最高，分别为163.8和67.2 kg·hm-2；（3）不同处理间， CK在0~20 cm土层的土壤速效养分含量最高，SSD和SFD处理的速效氮含量较对应的SS和SF处理分别增加了27.9%和19.5%，速效磷含量分别提升了42.9%和25.8%；（4）CKD处理的玉米产量最高，为10 387.9 kg·hm-2，其次为SFD、SF、SSD处理，较CK分别提升了41.5%、31.0%、30.5%和0.8%，除SSD处理外，其余处理均与CK差异显著。综上，添加腐解剂不仅能有效促进小麦秸秆腐解和氮磷钾养分释放，提高玉米产量，还显著增加了水肥优化管理下土壤速效养分的含量，其中以水肥一体+秸秆还田+腐解剂、常规水肥管理+秸秆还田+腐解剂两处理效果最佳。

• 不同类型土壤下增温对小麦养分吸收和分配的影响

  冯茜，苗淑杰，乔云发

  为了解不同类型土壤下小麦生物量及养分吸收和分配对增温的响应，于2020年11月在南京信息工程大学农业气象试验站以冬小麦品种扬麦13为研究对象，采用开放式增温系统对小麦进行全天增温，通过裂区试验，分析了增温（日平均增温1.5 ℃）后棕壤、灰钙土、黄土、潮土、砖红壤和黄棕壤等6个不同类型土壤下小麦成熟期根、秸秆及籽粒生物量和氮磷钾含量的变化。结果表明，与常温对照相比，增温处理的小麦生物量增加了9.9%，而植株氮、磷和钾含量分别降低了10.6%、17.7%和12.1%，三种养分的总积累量分别减少了3.4%、12.0%和3.5%。增温使小麦秸秆和籽粒氮、磷和钾含量较常温对照分别降低了33.6%、18.8%、9.4%和8.0%、18.9%、18.7%。在棕壤和灰钙土下增温有利于小麦干物质积累,但不利于黄土和潮土下小麦干物质及养分积累。由此可见，增温改变了小麦干物质积累及养分吸收和分配，且与土壤类型密切相关。

• 拉萨长期不同施肥青稞田土壤固氮菌分离鉴定

  马瑞萍，戴相林，刘国一，谢永春，普布贵吉，张国新

  为寻找拉萨青稞田自生固氮菌，丰富当地固氮菌资源，以减少化肥使用量，降低环境负效应，本研究从6种长期不同施肥模式定位试验的青稞田土壤中进行固氮菌的分离、纯化，观察其菌落形态特征并测定各菌株的固氮酶活性，通过16S rDNA基因测序和构建系统发育树分析了各菌株的分类学地位。结果显示，通过分离和纯化，共得到自生固氮菌50株，其中13株菌具有高效固氮酶活性，分别属于假食酸菌属(Pseudacidovorax)、芽孢杆菌属(Bacillus)、红球菌属(Rhodococcus)、农杆菌属(Agrobacterium)。施用化肥会减少土壤中高效固氮菌种类，不施化肥或施用有机肥能丰富土壤中高效固氮菌种类。

• 刈割留茬高度对青稞饲草与籽粒产量及饲用品质的影响

  王小萍，白羿雄，姚晓华，姚有华，李新，安立昆，吴昆仑

  为探究适宜于高寒区青稞多元化利用最佳刈割留茬高度，以昆仑14号、昆仑18号和柴青1号为试验材料，以未刈割为对照（CK），于分蘖盛期开展不同留茬高度的刈割处理，探究留茬高度对青稞农艺性状、籽粒产量、饲草产量及营养品质的影响。结果表明，随着刈割留茬高度的降低，各青稞品种青苗饲草产量均呈逐渐增加的趋势；青苗中粗蛋白含量呈逐渐降低趋势，而纤维类物质含量呈逐渐升高的趋势，使青苗相对饲喂价值显著降低。各青稞品种秸秆饲草产量随刈割留茬高度的降低而降低，且降幅随留茬高度的降低而增大。刈割使青稞秸秆中粗蛋白含量增多，纤维类物质含量减少，相对饲喂价值升高。留茬8 cm有助于促进青稞穗部、茎部和根系的生长发育，使籽粒产量升高；留茬5 cm会抑制青稞各器官的生长发育，使籽粒产量锐减。各品种在留茬8 cm时综合经济产值最高，其中昆仑14号综合经济产值最高，为2.86×104元·hm-2。参试材料中，昆仑14号为高寒区最适用于粮饲兼用的青稞品种，8 cm为适宜于青稞饲草与籽粒兼收的最佳刈割留茬高度。

• 基于Sentinel-2影像和机器学习算法的冬小麦秸秆覆盖度遥感估算

  朱奇磊，梁栋，徐新刚，安晓飞，陈立平，杨贵军，黄林生，许思喆

  为探究大范围小麦秸秆覆盖度(CRC)估测方法，以冬小麦秸秆为研究对象，基于Sentinel-2遥感卫星影像光谱指数、波段和纹理特征及其不同特征组合，利用灰色关联-随机森林（GRA-RF）敏感特征提取方法，结合高斯过程（GPR）、套索(LASSO)、岭回归（RR）和偏最小二乘(PLSR)等多种机器学习算法，开展小麦CRC估算的最优模型研究。结果表明，基于GRA-RF特征优选后的机器学习模型显著改善了小麦CRC的估算精度，LASSO算法总体对小麦CRC的估测效果最佳，并且针对不同的光谱特征组合表现出差异化的结果。其中，以光谱指数、波段和纹理信息构成的组合特征集构建的CRC遥感估算模型精度最优（r2=0.65，RMSE=9.25%），以波段与纹理两者组合特征估算的CRC精度次之（r2=0.63，RMSE=9.31%），仅利用单一的光谱指数、波段或者纹理特征估算冬小麦CRC的精度均劣于组合特征的结果。这说明应用GRA-RF组合筛选方法能够有效优选秸秆覆盖度的光谱特征；相比于单一特征，光谱指数、波段、纹理信息等构成的组合特征更能有效地监测小麦秸秆覆盖度。