麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2023年第7期

• 铜麦6号苗期耐高铵与耐盐特性的鉴定及TaGS基因的表达模式分析

  张园清，张春丹，陈斌卿，江娇，郑中尧，郭莹，刘坤祥，徐虹

  为鉴定小麦品种铜麦6号的耐高铵及耐盐特性，对铜麦6号、中国春及抗逆性较强的烟农19、三抗10号、矮优王、烟农21、山农25的发芽势和发芽率进行测定，发现铜麦6号的耐铵指数位列第一，耐盐指数位列第二。以中国春为对照品种，在高铵、高盐及其双重胁迫处理下，测定其苗期的叶片鲜重、根鲜重、主根和第一叶叶片长度以及根冠比，发现高铵、高盐及其双重胁迫处理7 d后，铜麦6号的上述指标均不同程度高于中国春（除铜麦6号的根冠比在高盐处理1 d后低于中国春外），说明铜麦6号具有较强的耐高铵和耐高盐特性。进一步采用qRT-PCR检测小麦苗期谷氨酰胺合成酶TaGS基因家族成员（根中TaGS1;1、TaGS1;2和TaGS1;3基因以及叶片中TaGS2基因）的表达模式，发现高铵、高盐及其双重处理均可诱导铜麦6号苗期TaGS基因上调表达，且高盐处理下上调表达更明显，其中除高铵与高盐双重处理7 d后的TaGS1;2基因以及高铵和高盐处理1 d后的TaGS2基因在铜麦6号中的表达量低于中国春外，其他三种处理不同时间点铜麦6号中这两个基因的相对表达量均不同程度高于中国春。这些结果说明，铜麦6号苗期TaGS基因家族与其耐高铵和耐高盐特性相关，其中TaGS1;2和TaGS2基因的贡献较大。

• 小麦木瓜类半胱氨酸蛋白酶基因TaRD21的克隆及赤霉病菌诱导下的表达分析

  蒋正宁，高致富，寿露露，江伟，王玲，陈甜甜，张勇，高德荣

  木瓜类半胱氨酸蛋白酶（PLCPs）作为一类重要的蛋白水解酶，在植物生长发育以及胁迫应答过程中都发挥着重要作用。本研究从抗、感赤霉病小麦品种差异表达基因谱中获得1个注释为RD21 Cysteine proteases的EST（表达序列标签），以此序列检索小麦最新基因组数据库并设计引物，从小麦中克隆到3个基因，分别命名为TaRD21-2A、TaRD21-2B和TaRD21-2D，属于PLCPs RD21家族。序列分析表明，3个基因的开放阅读框长度分别为1 410、1 428和1 419 bp，分别编码469、475和472个氨基酸。序列比对发现，3个基因的序列相似性为89.3％，所编码蛋白的氨基酸序列相似性为95.6％。系统进化分析表明，TaRD21-2A、TaRD21-2B和TaRD21-2D蛋白的同源性较高，且与乌拉尔图小麦TuRD21A蛋白聚为一类。qRT-PCR分析表明，3个TaRD21基因均受水杨酸(SA)、乙烯利(ETH)以及赤霉病菌诱导表达;感病品种中,TaRD21-2A对SA和赤霉病菌的响应更迅速，且表达量较高；抗病品种中,TaRD21-2B和TaRD21-2D基因对ETH的响应更迅速。

• 江苏省不同麦区小麦品种（系）对赤霉病的抗性及籽粒DON积累分析

  吴雨琦，徐超，杨红福，刘家俊，吴琴燕，谭小力，邓渊钰，陈怀谷，庄义庆

  为拓宽小麦抗赤霉病育种资源库，收集江苏省淮南和淮北麦区共69份小麦品种（系），在大田自然发病条件下调查赤霉病的发病情况，同时测定籽粒中的脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）毒素；并利用抗赤霉病基因Fhb1、Fhb2和Fhb5的功能标记或连锁标记对供试小麦品种（系）进行检测。结果表明，淮北麦区小麦品种（系）的赤霉病发病程度明显高于淮南麦区品种（系）；不同小麦品种（系）籽粒中DON毒素含量与病情指数、病穗率均呈极显著正相关；携带单个或多个抗性基因的小麦品种（系）的病情指数和籽粒DON含量大都有所降低，其中扬大617可能同时携带3个抗性基因（Fhb1+Fhb2+Fhb5），其病穗率、病情指数及籽粒中DON含量均较低，可作为新的赤霉病抗源加以利用。

• 39份外引小麦种质的抗叶锈病基因检测及其抗性鉴定

  董娜，王玉泉，陈向东，胡铁柱，吴晓军，张亚娟，茹振钢

  为明确39份外引小麦种质的抗叶锈病基因组成，利用与抗病基因紧密连锁或共分离的分子标记对抗叶锈病基因进行检测，并结合田间接种鉴定对种质材料的叶锈病抗性进行评价。结果表明，抗叶锈病基因Lr1、Lr10、Lr20、Lr24、Lr26、Lr34、Lr37和Lr38在39份种质中均有分布，频率分别为30.77%、17.95%、2.56%、5.13%、12.82%、30.77%、23.08%和5.13%，其中携带Lr24和Lr38的种质抗性良好。Lr34和Lr37单独存在时，种质对叶锈病的抗性分别表现为中感和高感，两者聚合时能够提高载体种质的抗性水平，表现为中抗。此外，4份种质材料（KPL-1、OK.95571、莫斯科39和非黑土地24）对叶锈病的抗性表现突出，均达到0；级，是抗叶锈病育种的重要抗源，其中KPL-1和OK.95571分别携带3个和5个抗叶锈病基因；莫斯科39和非黑土地24仅携带Lr1，推测这两份材料含有其他未检测的抗叶锈病基因。综上，较多的抗叶锈病基因聚合有利于提高种质的叶锈病抗性。

• 小麦旗叶相关性状的QTL定位

  苗含笑，张耀元，陈春环，吉万全

  旗叶相关性状是影响小麦植株结构、光合能力和产量潜力的重要因素。为发掘控制小麦旗叶性状相关的数量性状位点（QTL），以品冬34和MY11847为亲本构建的含有356个株系的F7:8重组自交系（recombinant inbred line, RIL）群体为材料，基于本课题组前期利用简化基因组测序（specific-locus amplified fragment sequencing, SLAF-seq）结合传统分群分析法(bulk segregant analysis, BSA)技术构建的高密度遗传连锁图谱，对小麦灌浆期旗叶长、旗叶宽和旗叶面积进行QTL定位。结果表明，共检测到9个旗叶长QTL、7个旗叶宽QTL和8个旗叶面积QTL，可解释1.71%～14. 71%的表型变异。其中，旗叶长位点QFLL.nwafu-3D和QFLL.nwafu-2D.1、旗叶宽位点QFLW.nwafu-6B以及旗叶面积位点QFLA.nwafu-3D的表型贡献率均大于10%，为主效QTL，且QFLL.nwafu-3D和QFLA.nwafu-3D共定位于相同遗传区间。

• 糯小麦快速选育及糯性亚基纯合速度对选择的响应

  唐建卫，袁留，李俣佳，高艳，李英琪，李巧云，殷贵鸿

  为创建糯小麦快速育种程序，进而培育出优质糯小麦新品种，选用4份糯性亲本材料和6份非糯性亲本材料进行杂交，并对分离后代进行早代籽粒碘染、乳熟期田间单株籽粒碘染选择、农艺性状选择、多重PCR分子标记检测和淀粉糊化特性测定。结果显示，糯性亲本作母本或父本，F0代杂交籽粒均为非糯；大部分杂交组合F1代自交籽粒中糯性籽粒的出现频率符合1/64的分离比例；非糯性材料作父本的三交组合F1代自交分离后，糯性籽粒的出现频率符合1/512的分离比例。13个组合中，5个组合的糯粒比例达到100%，7个组合的糯粒比例超过98%，而没有经过籽粒碘染筛选的3个组合的糯粒比例仅为0.79%~6.10%，说明糯性亚基纯合速度对选择可做出快速响应，经过1代籽粒糯性筛选，糯性遗传即可稳定。中选单株均具有糯性小麦典型的RVA图谱，糯小麦面粉的低谷黏度、最终黏度、回生值和峰值时间较非糯小麦面粉显著降低，而峰值黏度、稀懈值和糊化温度在糯小麦和非糯小麦之间差异不显著。对经过2代籽粒糯性筛选的13个杂交组合共410份单株材料进行多重PCR检测，发现全糯质小麦398株，占比97.1%；正常类型小麦12株，占比2.9%。经过2轮筛选，获得农艺性状优良的糯小麦。

• 影响小麦面团强度的贮藏蛋白基因表达研究

  晁岳恩，王沙沙，杨剑，杨攀，黄超，汪庆昌，曹廷杰

  小麦品质主要由籽粒贮藏蛋白的含量和类型决定，高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GSs)组合是决定加工品质的主要因素。为了解HMW-GSs组合完全一致、蛋白含量相似的两个品种面团稳定时间相差近一倍的原因（郑麦158：高面团强度；郑麦369：低面团强度），通过转录组测序比较了籽粒发育中期3个时间点（花后14 、21和28 d）的贮藏蛋白基因表达差异,分析了差异表达基因编码蛋白对面粉质量的贡献以及面粉的巯基含量差异等。结果表明，在3个时间点，两个品种间的HMW-GSs基因表达均无显著差异；郑麦158较郑麦369共有24个贮藏蛋白编码基因有显著表达差异，其中上调表达基因12个（23次），下调表达基因12个（23次）。12个显著上调表达基因中，包括9个燕麦类似蛋白基因（18次）、2个γ-醇溶蛋白基因(4次)和1个α-醇溶蛋白基因；在12个下调表达基因中，包括11个α-或α/β-醇溶蛋白基因（21次）和1个燕麦类似蛋白基因（2次）。两品种比较，郑麦158面粉的硫元素含量较低，但自由巯基和二硫键含量较高。基于蛋白二硫键预测和面粉蛋白质量评价模型分析结果，差异表达基因编码的燕麦类似蛋白和γ-醇溶蛋白对面团强度的贡献不低于优质HMW-GSs。推测燕麦类似蛋白与个别γ-醇溶蛋白可能是影响面团强度的重要蛋白；蛋白的高自由巯基含量是高面筋强度的分子基础。

• 秸秆带状覆盖对旱地冬小麦干物质积累分配及转运的影响

  王彦萍，马建涛，柴雨葳，程宏波，李亚伟，杨佳佳，常磊，柴守玺

  为筛选适合西北旱作区冬小麦的秸秆带状覆盖种植模式，在播量均为225 kg·hm-2条件下，设置露地条播（CK）和3种秸秆带状覆盖（SM）种植模式（分别用SM4、SM5和SM6表示，种植带分别种植4、5和6行小麦），比较不同秸秆带状覆盖种植模式下冬小麦干物质积累、分配与转运及产量的差异。结果表明，与CK相比，秸秆带状覆盖显著提高了冬小麦开花前干物质积累量，增幅为17.8%~26.0%，且表现为SM5>SM6>SM4；促进了开花期和成熟期干物质在叶片和颖壳+穗轴中的分配，其中SM5的增幅均最大（开花期分别为15.8%和27.8%；成熟期分别为34.0%和40.0%）。同时，秸秆带状覆盖显著促进了开花前叶、茎鞘和颖壳+穗轴的干物质转运，并使花前干物质积累对籽粒产量的贡献率增加14.3~16.3个百分点，且增幅表现为SM4>SM6>SM5。秸秆带状覆盖下小麦籽粒产量较CK增加了3.8%~7.3%，产量增幅表现为SM5>SM4>SM6。由此可见，秸秆带状覆盖种植能促进西北旱作区冬小麦干物质的积累和产量形成，在本试验条件下以SM5模式表现最好。

• 氮肥调控对稻茬晚播小麦产量、品质及氮素利用的影响

  王慧，刘大同，朱冬梅，张晓，李东升，高致富，高德荣

  为探索适宜的稻茬晚播小麦高产高效栽培技术，于2019-2021年进行播期（11月1日和11月25日）、施氮量（210 kg·hm-2和270 kg·hm-2）和氮肥运筹（基肥∶分蘖肥∶拔节肥分别为7∶1∶2、5∶1∶4和3∶3∶4）三因素裂区试验，研究施氮量、氮肥运筹组合对不同播期小麦产量、氮素积累量、氮素利用率及品质的影响。结果表明，播期推迟后适当增加基本苗有利于保持穗数稳定，降低减产幅度，与适播相比两个年度平均减产8.62%。增加施氮量能促进植株各生育阶段氮素吸收量，但降低氮肥偏生产力、氮素农学效率、氮素生理效率和氮素表观利用率，且导致产量下降；增加追肥比例促进小麦拔节后氮素吸收利用，有利于提高氮肥偏生产力、氮素农学效率和氮素表观利用率，但降低氮素生理效率。晚播条件下增加氮肥用量或提高追肥比例能提高籽粒蛋白质含量和湿面筋含量，对硬度无显著影响。在适播条件下，5∶1∶4氮肥运筹有利于协调穗数和粒重的关系，获得最高产量；在晚播条件下，3∶3∶4运筹通过降低基肥比例和提高分蘖肥比例，虽然使穗数略降，但提高穗粒数和千粒重，有利于产量形成。综上所述，晚播条件下降低施氮量，减少基肥、增加分蘖肥比例即采用210 kg·hm-2施氮量和3∶3∶4氮肥运筹最有利于促进小麦氮素吸收利用，提高氮肥利用效率，可在稳定产量的同时促进籽粒品质的改善。

• 磷素水平对小麦突变体农艺性状和品质特性的影响

  贾子颖,白阳，李刚,刘翔宇,李诚,李春艳

  为丰富磷高效小麦遗传资源，分析了小麦纤维素相关基因突变体（ZC5和ZC7，为郑麦9023经EMS诱导的脆杆小麦）及其野生型（小麦品种郑麦9023）在三种磷素水平下（0、105、210 kg·hm-2）、不同发育时期的相关生理指标和成熟期农艺和品质性状。结果表明，基因型、磷水平和基因型与磷水平互作均对旗叶叶面积、旗叶SPAD值和籽粒淀粉含量有一定影响，影响程度因生育时期而异。不同处理小麦灌浆过程符合Logistic生长规律，籽粒干物质积累均呈“慢－快－慢”的变化趋势。基因型和磷水平均对成熟期籽粒蛋白质含量和全磷含量有极显著影响；基因型对成熟期株高、有效小穗数、穗粒数及千粒重有极显著影响。相关分析表明，籽粒渐增期灌浆速率和干物质积累量、快增期干物质积累量和旗叶SPAD值均与千粒重呈极显著正相关，籽粒渐增期、快增期持续时间和淀粉含量均与千粒重呈显著正相关。ZC5为磷敏感材料，施磷能提前ZC5最大灌浆速率出现日期，提高其最大灌浆速率和平均灌浆速率，且随着施磷量的增加籽粒蛋白质和全磷含量增加。纤维素合成相关基因突变对旗叶SPAD值、叶面积、籽粒淀粉含量、蛋白质含量、全磷含量、株高、有效小穗数、穗粒数和千粒重均存在显著影响。通过化学诱变改良小麦细胞壁成分可为小麦育种提供丰富的遗传资源。

• 小麦根系生理活性时空分布与土壤有效养分的关系

  付锦州，吴寅，周苏玫，王文亮，韩亚倩，郭芳芳，张烁，马文奇，杨习文，贺德先

  为了解小麦根系生理活性时空分布与土壤有效养分含量的关系，在2019-2021年两个小麦生长季，于小麦的不同生育时期采用长方体铁盒（0.2 m×0.05 m×0.2 m）在麦行上、行距1/4处、行距1/2处分别取0~0.2 m和0.2~0.4 m土层的样品，测定不同位点小麦根系生物量、根系活跃吸收面积、根总吸收面积、根系活力，以及土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量。结果表明，0~0.2 m和0.2~0.4 m土层中小麦根重密度、根总吸收面积和根系活跃吸收面积随生育时期的推进均呈先升后降的变化趋势；根系活力、根群生理势均呈“低-高-低-高-低”的变化趋势。0~0.2 m土层的根重密度、根总吸收面积、根系活跃吸收面积、根群生理势均显著高于0.2~0.4 m土层。在灌浆之前，0~0.2 m土层根系活力高于0.2~0.4 m土层；在灌浆到成熟期间，下层根系的根系活力显著增大。在整个生育期内，0~0.2 m土层中根重密度、根总吸收面积、根系活跃吸收面积和根群生理势的水平分布表现为行上>行距1/4处>行距1/2处；开花期之前，根系活力在行距1/4处最大，开花到成熟期间根系活力水平分布表现为行距1/2处>行距1/4处>行上；0.2~0.4 m土层中，小麦根系分布较均匀。整个生育时期内，0~0.2 m和0.2~0.4 m土层中，根重密度、根总吸收面积、根系活跃吸收面积与土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量均呈负相关；根系活力与土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量均呈正相关；根群生理势与土壤速效钾含量呈极显著正相关。土层越深，小麦根系吸收面积越小，根系吸收土壤养分能力则越弱；而在生育后期深层根系活力明显增大。在0~0.2 m土层中，距麦行越远，根系吸收面积越小，吸收土壤养分能力则越弱；而在小麦生育中、后期，距麦行中心线越远，根系活力越大。

• 铝胁迫下不同小麦基因型根尖多胺含量变化与耐铝性的关系

  余燕，周茂润，董嘉，丁茂文，岳文丽，周可金，孙成亮，林咸永

  为探明铝胁迫下多胺种类和含量变化与小麦耐铝性的关系，以小麦耐铝基因型西矮麦1号和铝敏感基因型扬麦5号为试验材料，分析了对照和铝胁迫（30 μmol·L-1 AlCl3）条件下，两个小麦基因型幼苗根尖多胺种类和含量、根系伸长、氧化损伤和活性氧产生等指标的差异。结果表明，随铝胁迫时间的延长，小麦幼苗根系伸长量逐渐降低，但西矮麦1号显著高于扬麦5号。铝胁迫24 h后，2个小麦基因型根尖铝含量、膜脂过氧化程度、Evans blue吸收量、活性氧含量均显著升高，且西矮麦1号各指标均显著低于扬麦5号。铝胁迫下2个小麦基因型根尖腐胺总量随铝胁迫时间的延长均不同程度增加，西矮麦1号根尖腐胺总量增加时间明显早于扬麦1号，且前者增加幅度明显高于后者。相反，根尖亚精胺总量随铝胁迫时间的延长显著降低，西矮麦1号的降幅明显小于扬麦5号。添加腐胺合成抑制剂（D-Arg）显著加剧了铝诱导的氧化损伤，且对西矮麦1号的加剧作用较明显。这说明铝诱导的小麦多胺水平变化与耐铝性密切相关，腐胺总量的增加可能是耐铝的重要机制，而亚精胺总量的降低可能与小麦铝敏感性有关。

• 基于无人机RGB影像的小麦叶面积指数与产量估算研究

  杨楠，周萌，陈欢，曹承富，杜世州,黄正来

  为探讨基于无人机RGB影像实现对小麦叶面积指数(leaf area index,LAI)和产量估算的可行性，设置不同生态点、品种和氮素处理的小麦田间试验，应用大疆精灵4 Pro无人机获取小麦拔节期、抽穗期、扬花期和灌浆期4个主要生育时期的RGB高时空分辨率影像，并同测定小麦LAI。采用相关性分析筛选出不同生育时期对LAI敏感的光谱与纹理特征集，并借助随机森林（random forest,RF）、偏最小二乘回归法（partial least squares regression,PLSR）、BP神经网络（back propagation neural network,BPNN）和支持向量机（support vector machine,SVM）分析方法，筛选出小麦不同生育时期最优的LAI估测模型。基于不同生育时期的光谱与纹理特征以及时期特征集，进一步建立产量预测模型，并在不同生态点验证叶面积估算模型与产量预测模型的普适性。结果表明，基于RF的LAI估测模型的验证精度最高，4个生育时期的均方根误差（root mean square error,RMSE）分别为2.26、1.44、1.73和1.02。基于RF的产量预测模型验证效果也最优，RMSE为1.17 t·hm-2。由此说明基于无人机RGB影像和RF算法，建立LAI和产量估测模型，可实现小麦长势实时监测和产量预测。

• 密度和肥料运筹对青稞秸秆产量及品质的影响

  严谈松，扎西罗布，唐亚伟，吕超，郭宝健，朱娟，王菲菲，许如根

  为探究二棱青稞在藏区的应用潜力及关键栽培技术，以二棱型青稞品系14-3492为材料，以六棱品种藏青3000为对照，设置不同种植密度、肥料运筹处理，研究了种植密度和肥料运筹对青稞秸秆产量及品质的影响。结果表明，秸秆产量和蛋白质含量在不同材料间差异显著；六棱品种藏青3000秸秆产量和蛋白质含量受密度影响较大，二棱品系14-3492的秸秆产量和蛋白质含量受肥料运筹影响较大。施用拔节肥青稞秸秆蛋白质含量最高，穗肥次之；相同施肥量，施用拔节肥+穗肥处理的秸秆产量显著高于单次施肥处理。从协同秸秆产量与蛋白质含量角度，低密度时，基肥+拔节肥的施肥模式可以同时提高分蘖成穗数及穗粒数；高密度时，基肥+拔节肥+穗肥的施肥模式可以保证青稞的稳健生长；二棱青稞品系14-3492的秸秆产量和品质总体优于六棱品种藏青3000。

• 不同氮肥处理对黑青稞籽粒灌浆特性的影响

  东强，张毅，朱定英，彭玉琳，刘人铜，亚梦菲，王建林

  为了解施用不同量尿素（N）、缓释尿素（CN）及其配施黄腐酸（FA）对黑青稞籽粒灌浆特性的影响，以隆子黑为材料，测定并分析了不同氮肥处理下其籽粒灌浆相关指标及其相关性。结果表明：（1）相同施氮量下，较N处理，CN处理下隆子黑渐增期、快增期灌浆速率（R1、R2）及最大灌浆速率（Rmax）分别提高11.84%、2.65%、0.46%，渐增期持续时间（Ta）缩短，快增期持续时间（Tb）延长，籽粒产量、千粒重分别提高13.8%、4.11%；（2）较单施氮肥，氮肥配施黄腐酸可提高隆子黑灌浆速率，延长灌浆持续时间，CN+FA处理增效作用最好，其较CN处理的产量、有效穗数、千粒重、穗粒数分别提高21.66%、17.88%、2.87%、20.24%；（3）减氮20%处理下，隆子黑灌浆指标均呈下降趋势，缓释尿素处理无显著的减氮增效优势，CN80%较N、CN处理产量分别下降5.51%、12.08%；（4）快增期灌浆速率、最大灌浆速率、灌浆持续时间、快增期持续时间、缓增期持续时间与千粒重呈极显著正相关(P＜0.01)，提高灌浆速率、延长灌浆持续时间是增加隆子黑产量的有效措施。缓释尿素配施黄腐酸提高了黑青稞籽粒灌浆能力、千粒重和产量，生产上推荐135 kg·hm-2缓释尿素配施45 kg·hm-2黄腐酸为黑青稞的最佳施肥方案。