麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2024年第2期

• 杀雄剂CH1对冬小麦雄性不育的效应研究

  郭皓昱，李煜，吴倩，马守才，王军卫，刘东涛

  为探讨化学杀雄剂CH1对冬小麦雄性不育的诱导效果及其与乙烯利的互作效应、筛选CH1最佳使用剂量和表面活化剂组合，用6个CH1剂量水平、7种表面活化剂和3种浓度的乙烯利进行不同配伍组合，对不同组合处理下3个小麦品种的农艺性状、雄性不育率和饱和授粉结实率进行了分析。结果表明：（1）在15~30 g·hm-2剂量下，CH1可诱导3个品种雄性不育率达95%以上，说明CH1具有诱导小麦雄性不育的作用；随CH1剂量的增加，3个品种的饱和授粉结实率均呈下降趋势，其中20~30 g·hm-2处理的饱和授粉结实率明显偏低，推测雌蕊受到了一定的伤害；（2）观察花药和雌蕊发育情况，发现未喷施CH1的植株花药大且开裂，羽毛状柱头较大，而CH1处理的不育株花药瘦小，呈剑状，不开裂，羽毛状柱头较小；（3）随着CH1剂量的增加，3个品种均表现出株高逐渐降低和抽穗期延迟的现象，CH1对旗叶的药害反应因品种不同存在差异；（4）CH1剂量为10 g·hm-2时，与其他表面活化剂相比，NE1820对普冰151的旗叶伤害较轻，对株高无明显抑制作用，可提高饱和授粉结实率；(5) CH1剂量为15 g·hm-2时，添加2种浓度乙烯利后，3个品种的株高比未添加乙烯利降低，抽穗期延迟，其中添加5 mL·L-1乙烯利后3个品种均能达到100%雄性不育，并且饱和授粉结实率相比未添加乙烯利平均高7%左右。因此，CH1采用15 g·hm-2剂量，配伍1% NE1820和5 mL·L-1乙烯利可诱导小麦产生完全的雄性不育，且获得较高的授粉结实率，可作为杂交小麦制种候选方案进一步研究与利用。

• 小麦TaHKT家族基因的生物信息学分析

  苏瑞平，张宝，王玉宁，张淑娟，秦余香

  高亲和性钾离子转运蛋白（high-affinity K+ transporter，HKT）是植物体内一种非常重要的离子转运蛋白，具有运输Na+/K+的能力，在植物响应盐胁迫过程中发挥重要作用。为系统了解小麦TaHKT家族基因，挖掘有效的小麦耐盐基因，本研究采用生物信息学的方法，对小麦TaHKT家族基因进行了全基因组分析，鉴定了家族成员，构建了系统进化树,并对其跨膜结构域、染色体定位、基因结构、Motif、上游顺式作用元件、共线性以及表达谱等进行了分析。结果鉴定出23个TaHKT基因，其编码蛋白质长度为443~590 aa，等电点范围8.2~10.4，跨膜结构域为6~8个。23个基因分布于小麦的2、4、6、7号染色体上，根据亲缘关系可将其分为3个亚族，同一亚族的成员具有较为相似的Motif组成和基因结构。23个基因中，发现了4对串联重复基因，10对大片段复制基因，具有良好的共线性。顺式作用元件分析发现，大部分TaHKT成员含有盐胁迫响应元件MYB、G-box、ABRE和DRE。表达谱分析发现，TaHKT基因在小麦的16种组织中均有表达，在根、茎中的表达量较高，其中TraesCS4D02G361300（ID,下同）在根中的表达量最高。在盐胁迫处理后，不同成员对盐胁迫响应程度不同，TraesCS7B02G318400在盐胁迫处理后表达量逐渐降低；TraesCS2B02G451400和TraesCS2D02G428200在盐胁迫处理后的表达量也明显降低；TraesCS2B02G451800在根部几乎不表达，但在受到盐胁迫处理后表达量逐渐提高，推测它们在小麦抵御盐胁迫过程中发挥不同作用。

• 大麦DUF668家族基因鉴定及表达分析

  王月雪，母景娇，王孜逸，耿梓瀚，倪守飞，刘梦迪，蔡倩，赵彦宏，王艳芳

  DUF668家族基因对植物逆境胁迫响应有重要作用。为探讨大麦DUF668家族基因的结构及表达模式，采用生物信息学的方法对大麦DUF668基因结构、蛋白结构、系统进化树、共线性及表达模式进行了分析。结果显示，供试大麦中共鉴定出9个DUF668基因，分布在5条染色体上。系统发育进化树将9个DUF668基因分为三个亚组，第Ⅰ亚组包括HvDUF668-01、HvDUF668-02和HvDUF668-09，内含子数量较多，均有11个内含子；第Ⅲ亚组包括HvDUF668-04、HvDUF668-05、HvDUF668-07和HvDUF668-08，内含子数0~3个，其中HvDUF668-04与HvDUF668-05没有内含子；第Ⅱ亚组包括HvDUF668-03和HvDUF668-06，内含子数量（9和7）介于第Ⅰ亚组和第Ⅲ亚组之间。蛋白保守基序分析表明，9个蛋白均含有DUF668保守结构域的特征序列及DUF3475保守结构域的特征序列（HvDUF668-06除外）；第Ⅰ亚组蛋白的Motif数量（8~10个）比第Ⅱ、Ⅲ亚组（4~6个）多，且包含第Ⅱ、Ⅲ亚组中的所有Motif。表达谱分析表明，不同DUF668基因在不同组织和发育时期的表达量存在差异，HvDUF668-09在颖果中的表达量随着颖果的发育而升高，而HvDUF668-01和HvDUF668-02则相反；HvDUF668-01和HvDUF668-02在花序中的表达量随着花序的发育而升高。qRT-PCR结果显示，受黄矮病病毒侵染大麦幼苗与未受侵染幼苗相比，HvDUF668-04、HvDUF668-05和HvDUF668-08表达量提高了100~180倍。

• 干旱胁迫下披碱草属种间杂种F1的DNA甲基化MSAP分析

  贾学宇，宗海龙，李小雷，何瑞超，鲍红春，于卓

  为了研究披碱草属种间杂种抗旱性优势的遗传机理，以加拿大披碱草（J1）、老芒麦(L1)及其种间杂种F1为试验材料，经干旱胁迫处理，采用甲基化敏感扩增多态性（MSAP）方法，探究干旱胁迫后亲本及种间杂种F1的DNA甲基化变化规律。结果表明，亲本材料L1和J1的DNA平均甲基化水平分别为45.41%和59.53%，杂种F1的DNA甲基化水平为44.24%，说明杂种在形成过程中发生了DNA去甲基化作用。全甲基化在杂交种的DNA甲基化模式中占主导地位。干旱胁迫前亲本L1、J1和杂种F1的DNA甲基化程度分别为32.73%、41.54%和28.00%，杂种F1甲基化水平为亲本材料的75.40%；干旱胁迫后各材料的DNA甲基化程度均增加，平均增幅分别为14.99、20.44和19.78个百分点，说明干旱胁迫对不同材料DNA甲基化水平均有明显影响，且具有特异性。杂种F1的抗旱性最强，其DNA甲基化水平低于亲本，说明杂交种的抗旱性与DNA甲基化水平存在一定的负相关。

• 大气NH3浓度升高和施氮对冬小麦生物量和氮素利用的影响

  张鹏飞，邓明珠，李孟浩，林延荣，任小龙，陈小莉

  为揭示大气NH3浓度升高和施氮对冬小麦生物量和氮素利用的影响，通过开顶式气室，以小偃22为试验材料，于2020-2022两年进行田间微区试验，设置3个施氮水平（0、180和240 kg·hm-2）和两种大气NH3浓度（空气背景NH3浓度:0.01~0.03 mg·m-3;高NH3浓度:0.30~0.60 mg·m-3）,对不同处理下小麦地上部和根系干物质、氮素积累量及氮素利用效率进行分析。结果表明，大气NH3浓度升高能显著提升小麦地上部生物量、根系生物量、地上部氮素积累量和根系氮素积累量，2年内平均增幅分别为5.77%、6.74%、8.94%和9.98%。在空气背景NH3浓度下，施氮后小麦显著增产， 180和240 kg·hm-2施氮水平下产量较0 kg·hm-2施氮水平分别提高了45.26%和50.67%。在大气NH3浓度升高环境中，随着施氮量的增加，小麦产量出现先升后降趋势， 180 kg·hm-2施氮水平下产量最高， 240 kg·hm-2施氮水平下小麦产量较0 kg·hm-2施氮水平降低17.97%，小麦氮肥农学效率和氮素利用率也随之降低。这说明，大气NH3浓度升高的环境中适当减少氮肥施用量能有效提升冬小麦的氮素利用率，稳定小麦产量。

• 麦季施磷量对小麦-玉米轮作产量及土壤有效磷的影响

  陈丽，寇心悦，党亚爱，牛一楠，包书尚，沈玉芳

  为提高陕西关中地区小麦-玉米轮作体系磷素利用率和节本增效，以及筛选合理的磷肥施用方式，于2018-2021年进行连续3年的仅小麦季一次施磷的田间定位试验，通过设置0、75、150、225和300 kg·hm-2 5个施磷（P2O5）水平，分析了麦季施磷量对小麦-玉米轮作产量、生物量、植株磷积累转运及土壤有效磷含量的影响。结果表明，与不施磷处理相比，施磷处理下小麦和小麦-玉米周年籽粒产量分别提高29.38%~40.95%和15.72%~24.57%，成熟期生物产量分别提高18.56%~34.19%和12.84%~23.29%，花前干物质转运量分别提高31.65%~63.33%和27.79%~52.47%，成熟期磷积累量分别提高37.08%~54.67%和39.54%~44.38%，磷素转运量分别提高90.82%~165.63%和44.06%~58.27%。通过进一步回归分析发现，实现小麦季和小麦-玉米周年最高产量的施磷量分别为207 和201 kg·hm-2；若综合考虑粮食安全、环境安全和肥料利用率，以95%的小麦最高产量为实际目标，小麦季施磷量仅为130 kg·hm-2，两个最高产量的施磷量分别降低37.20%和35.32%，磷肥利用率分别提高2.27和2.87个百分点，小麦成熟期和玉米成熟期土壤有效磷含量分别为17.96和12.31 mg·kg-1。因此，陕西省关中小麦-玉米轮作区麦季一次施用磷肥可实现小麦和小麦玉米周年高产稳产，本试验条件下130 kg·hm-2为满足较高的轮作产量和磷肥利用率的适宜麦季施磷水平。

• 不同耕作和施氮模式对淮北地区小麦干物质积累、产量及水分利用效率的影响

  李金鹏，黄敬尧，李中蔚，刘慧莲，程馨，李博文，李金才，宋有洪

  为明确不同耕作和施氮模式对淮北砂姜黑土地区小麦产量及水分利用效率的影响，以烟农19为试验材料，设置旋耕+氮肥基施（RW）、旋耕+氮肥后移（RA）、翻耕+氮肥基施（DW）和翻耕+氮肥后移（DA）共4个处理，开展了大田小区试验，考察不同处理下小麦花后光合特性、干物质积累、根系分布、水分利用效率（WUE）及产量的差异。结果表明，相同施氮模式下，翻耕较旋耕显著提升了小麦产量，增产的原因是穗数、穗粒数和粒重的显著增加；相同耕作模式下，氮肥后移（RA和DA）的产量较氮肥基施（RW和DW）分别提高了25.54%和17.94%。翻耕和氮肥后移均增强了花后旗叶抗氧化酶活性，降低了丙二醛含量，显著提高了旗叶叶绿素含量和净光合速率以及花后光合同化物积累对籽粒产量的贡献率和总干物质积累量。RA、DW、DA处理较RW处理均显著提高了开花期0~60 cm土层的根长密度、根干重密度及WUE，其中WUE增幅分别为21.35%、12.71%和31.21%。综合来看，在淮北砂姜黑土地区采用翻耕结合氮肥后移的种植模式能延缓小麦花后旗叶衰老，维持叶片光合能力，增加群体干物质积累量，促进根系生长，实现产量和WUE的协同提升。

• 施氮量对裸燕麦源库生理特性和茎鞘NSC积累与转运的影响

  张宇，赵宝平,柳妍娣，米俊珍，武俊英，刘景辉

  为探究施氮量对燕麦源库生理特性和茎鞘间非结构性碳水化合物(NSC)积累和转运的影响， 2021年和2022年选取穗粒数差异大的两个裸燕麦品种坝莜1号（穗粒数多）和定莜8号（穗粒数少）为试验材料，设置0、100和200 kg·hm-2 3个施氮水平，测定和分析了不同氮素供应条件下燕麦叶片光合指标、粒叶比、茎鞘NSC积累量(TMNSC)、NSC表观转运量(ATMNSC)及其对籽粒产量表观贡献率 (ACNSC)的差异。结果表明，施氮对2个燕麦品种的籽粒产量具有增加效应，其中在施氮100 kg·hm-2时产量最高。在100 kg·hm-2施氮处理下，坝莜1号的旗叶面积、SPAD值、Pn和籽粒产量两年平均值较不施氮处理分别提高57.57%、80.70%、101.68%和40.15%，定莜8号分别提高43.70%、44.33%、69.49%和37.36%；坝莜1号的ATMNSC、ACNSC和粒叶比两年平均值较不施氮处理分别增加767.25 g、1.96倍和54.55%，定莜8号分别增加859.52 g、8.26倍和43.25%。综合以上结果，增施氮肥对两品种均有显著正向影响，坝莜1号表现出更优的源、库活性，从而获得更高的穗粒数，达到增产目的；定莜8号则表现出更优的源-库关系，增大库器官对源物质的“拉力”，促进NSC由茎鞘向籽粒的转运，弥补生育前期光合能力较弱导致的同化物质生产的不足，从而促进源库协调，提高籽粒产量。

• 缓释掺混肥配比对稻茬小麦产量、氮素利用和籽粒品质的影响

  周冬冬，李必忠，张军，刘忠红，张永进，方书亮，朱新开

  为探究不同缓释掺混肥配比对稻茬小麦生产的影响，在沿淮下游地区，以淮麦52和淮麦920为材料，通过随机区组试验，以缓释掺混肥（SRF，N∶P2O5∶K2O＝26∶12∶12）和丰卉尿素（U，46%N）为供试肥料,设置U四次分施（M1）、SRF一次基施（M2）、60%SRF基施+40%U拔节期追施（M3）、60%SRF基施+40%SRF返青期追施（M4）、M3模式减氮15%（M5）和M4模式减氮15%（M6）6种施肥模式，分析了不同处理下小麦产量、氮素积累及利用、干物质转运和品质等的差异。结果表明，缓释掺混肥一次基施（M2）和减氮15%条件下两次分施（M5和M6）较常规肥料处理（M1）均能实现稳产。缓释掺混肥两次分施（M4）可有效促进稻茬小麦花后光合物质生产和氮素向籽粒运转，增加籽粒氮素积累量，提高氮肥利用率，氮肥农学效率、氮肥表观利用率、氮素生理效率和氮收获指数分别较M1处理增加16.49%、11.09%、4.86%和4.72%，较M2处理增加21.31%、15.19%、5.32%和18.60%；M4处理较M1处理增产9.01%和6.78%，较M2处理增产11.43%和12.10%，实现产量提升的同时显著改善小麦籽粒蛋白品质。综上，60%缓释掺混肥基施和40%缓释掺混肥返青期追施有助于实现小麦的高产优质高效生产，适宜在沿淮下游稻茬麦区推广应用。

• 外源γ-氨基丁酸缓解燕麦幼苗盐碱胁迫的生理效应

  张碧茹，米俊珍，赵宝平，徐忠山，刘景辉

  为探究外源γ-氨基丁酸（GABA）对燕麦耐盐碱性的影响，以燕麦白燕2号为试验材料，在混合盐碱（NaCl∶Na2SO4∶NaHCO3∶Na2CO3摩尔比为1∶9∶9∶1）胁迫下叶面喷施不同浓度GABA，测定燕麦幼苗叶绿素含量、荧光参数、渗透调节物质及抗氧化酶活性的变化，同时对幼苗生长缓解效应进行综合评价。结果表明，外源喷施4~6 mmol·L-1 GABA可显著提高盐碱胁迫下燕麦幼苗的叶绿素含量和光系统Ⅱ反应活性，促进光合作用；在盐碱胁迫下，与喷施清水相比，燕麦幼苗叶面喷施不同浓度GABA后，脯氨酸（Pro）、丙二醛（MDA）和可溶性糖（SS）含量分别下降了14.7%~29.7%、28.2%~54.4%和1.8%~11.8%，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性分别提高了17.9%~58.3%、4.4%~33.4%和8.3%~19.1%。经隶属函数法综合评价得出，叶面喷施GABA提高燕麦幼苗耐盐碱性的最佳浓度为6 mmol·L-1。以上结果说明，叶面喷施适宜浓度的GABA能够提高燕麦幼苗光合能力和抗氧化酶活性，降低渗透调节物质含量，提高燕麦幼苗的抗盐碱能力，有效缓解盐碱胁迫对幼苗生长带来的伤害。

• 中国小麦优势区域生产格局及施肥现状研究

  严如玉，赵希梅，向风云，李雅琼，李绪勋，司转运，李鹏慧，高阳，李继福

  为了解中国小麦种植优势区域生产格局变化和小麦施肥研究现状，科学指导小麦生产管理，依托中国知网（CNKI）数据库、中国农村统计年鉴及2022年国家科学施肥指导意见，对中国小麦产量与施肥研究相关数据进行整合分析。结果表明，2011-2021年中国小麦种植面积持续稳定在2 400万hm2，小麦总产量和单产除2016-2018年有所波动外，其余年间均表现为稳步增产趋势。根据文献研究和各地区小麦总产量占比，将小麦主产区划分为西北、华北、西南和长江中下游4大麦区。2018-2021年华北冬小麦区年均种植面积、总产量和单产均最高，分别为1 210万hm2、7 806万t和6 104 kg·hm-2，其中河南省各项指标稳居第一。文献资料关键词共现情况显示，近年来小麦产量、肥料利用率和栽培技术依然是国内小麦施肥研究重点。2012-2022年小麦施肥研究文献年发表量均在230篇以上，其中2021年为383篇。文献发表量趋势表现为2012-2014年逐年上升，2015-2022年有不同程度波动，其中华北麦区的研究机构分布广泛，总发文量占全国49.4%，其次是西南麦区。另外，统计数据显示小麦施肥研究论文类型以基础与应用基础研究为主，偏重技术推广应用。对比2012-2022年文献中实际施肥量与国家推荐施肥量，各麦区氮磷钾肥用量普遍下降，化肥减施和化肥替代效果明显，但部分地区或农户仍存在不合理施用氮磷钾肥的现象。总体而言，2012-2021年小麦优势区域生产格局稳定向好，化肥施用量仍需不断优化。

• 基于IRMAnet的全生育期小麦品种识别研究

  冯永强，刘成忠，韩俊英，鲁清林，刘立群，邢雪

  为了解决小麦种植中品系混乱、劣种降效、假种坑农以及模型参数过多不利于部署到移动端等问题，提出了IRMAnet模型。通过拍摄29种不同小麦的种子期、幼苗期、开花期图片，构建了一个拥有87个类别46 420张照片的小麦多生育时期数据集。基于该数据集，首先将原始ResNet34模型的基本残差块中的第二个卷积块替换为inverted residual block，以降低网络的参数量；其次在网络的Layer1层后加入一层RFB层，增大感受野的同时提高特征提取能力；最后在网络的Layer2、Layer3层后分别加入一层MAPOOL层，以增强泛化能力和准确性。在训练集上进行训练后，IRMAnet的准确率为95.0%，相较于ResNet34提高了1.9个百分点。将在训练集上训练得到的权重加载到验证集上后，除个别品种外，绝大多数品种的精确率、召回率、特异度均达到了90%以上。实验结果表明，IRMAnet能够对多个生育时期的小麦品种进行准确识别，模型性能更加优越，所使用参数量更低。该研究为全生育期小麦品种识别提供了依据，为小麦产业提质增效提供了新的技术选项。

• 小麦种质资源耐盐性鉴定

  王宏凯，赵靖怡，郭宏娜，李先发，徐泰山，翟云龙，王瑞清，胡银岗，文卿琳

  盐碱胁迫严重影响农作物的生长发育，制约农作物产能的提升。本试验以国内外引进的40份小麦品种（系）和新疆2个主栽品种为材料，在0、300、600、900 mmol·L-1 NaCl浓度下模拟盐胁迫环境，研究不同浓度NaCl对小麦芽期农艺表现的影响，以期筛选出耐盐小麦品种。结果表明，测定的8项生长指标在42份种质资源之间存在显著差异。通过相关性分析、主成分分析、相对耐盐系数以及综合耐盐系数分析，鉴定出1份极耐盐品种（宁春45），1份耐盐品种（新冬39），2份较耐盐品种（濮兴5号和济麦21），这4份种质材料可用于南疆盐碱地小麦耐盐品种选育。

• 2019-2023年度陕西省科企联合体小麦区试品种抗病性鉴定与评价

  王龙，郑祥博，王欣桐，王保通，李强，董永利

  为掌握陕西省科企联合体小麦区试品种抗病性水平，对2019—2023年度连续5年参加联合体区试的114份品种，采用大田人工接种的方法进行小麦条锈病、白粉病、赤霉病、叶锈病和纹枯病等5种病害的抗性鉴定与评价。结果表明，供试的114份品种对鉴定的5种病害抗性程度差异较大，表现为对条锈病抗性水平较高，对白粉病和赤霉病抗性水平最差。供试品种中，对条锈病表现免疫-中抗的品种61份，占供试品种的53.51%；对白粉病表现免疫-中抗的品种27份，占供试品种的23.68%；对赤霉病表现抗-中抗的品种21份，占供试品种的18.42%；同时鉴定出2份对5种病害均表现抗病的品种，分别为西农968和金麦207。对21份高感条锈病的品种均按陕西省区试品种试验要求终止了试验。

• 2004-2022年甘肃省审定小麦品种情况分析与展望

  马玲，汪军成，李鹏程，张宏，姚立蓉，司二静，杨轲，孟亚雄，马小乐，李葆春，尚勋武，王化俊

  为了给甘肃省高产优质小麦新品种的选育提供参考依据，对以甘肃省2004-2022年审定的284个小麦品种的基本情况和抗条锈病性进行了分析，并统计了生育期、株高和产量水平。结果表明，甘肃省近19年审定的小麦品种数量呈现波动上升趋势，育种单位主力为省内科研院所，联合育种呈现波动上升趋势，表明科研工作者对小麦品种选育具有较高的积极性；通过高使用频率直接亲本统计分析，发现甘肃省审定的小麦品种亲本配置组合主要来自主栽品种和人工创制的种质资源，并发现5个高使用频率直接亲本，表明近19年甘肃省审定品种遗传基础较窄；育成品种主要采用的育种方式为杂交育种，且育种方式趋于单一，表明今后要加强创新育种方式；审定的小麦品种以冬小麦为主，其中80.2%集中在陇东泾河上游川塬山地冬小麦区和陇南渭河上游河谷山地冬小麦区，而审定的春小麦97.9%则集中在河西内陆河灌溉春小麦区和陇中干旱川山春小麦区；小麦抗病性方面，审定品种对条锈病的抗性水平相对较好，但年际间波动较大；春小麦生育期年平均增加0.15 d，而冬小麦生育期年平均减少0.46 d；株高年平均降低1.10 cm，平均产量呈逐年上升趋势，年均增长47.25 kg·hm-2，其中2012年产量最高，为8 136.2 kg·hm-2；千粒重、穗粒数和有效穗数均呈现逐渐上升趋势，但穗粒数变化不大，年均增加0.08粒，千粒重年均增加2.71 g，有效穗数年平均增加1.29个。综上，在后续的育种工作中，可结合不同育种方式，更进一步选育出高产、优质和高抗的小麦新品种。