麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2024年第3期

• BSMV-sg系统介导的大麦基因编辑体系的建立

  刘永菊，姜燕燕，薛瑞莹，刘光瑞，曹东，刘宝龙，李云

  基因编辑元件递送系统是基因编辑技术在大麦中广泛应用的制约因素之一，建立无需遗传转化的基因编辑元件递送系统，对于进一步提高大麦基因编辑技术的利用效率，加快大麦育种进程具有重要意义。本研究利用大麦条纹花叶病毒(BSMV)作为八氢番茄红素脱氢酶基因PDS的sgRNA 的递送系统，侵染烟草并接种大麦Cas9过表达株系的叶片，分析了大麦叶片中BSMV的侵染效果和PDS基因的编辑效率。结果表明，接种大麦植株的主茎新生叶片和分蘖叶片均含有BSMV，BSMV-sg能够在大麦体内复制并移动。接种大麦植株的主茎新生叶片和分蘖叶片呈现不同程度的白化表型，15份叶片的PDS基因在靶点区域存在着1个或多个变异，包括碱基的插入、缺失或替换，为体细胞编辑，第3分蘖具有更高比例的PDS等位变异。在150个M1子代植株中，筛选到1株纯合编辑植株。本研究在大麦中建立了基于BSMV的可遗传的基因编辑系统，为大麦基因组编辑提供了一种方便、高效的方法。

• 化学杀雄剂CH1诱导的小麦雄性不育花药转录组学及相关基因表达的分析

  吴倩，郭皓昱，席甜甜，李煜，杨建光，马守才，王军卫

  为了揭示化学杀雄剂CH1诱导雄性不育的作用机理，以小麦品种普冰151为试验材料，利用测序技术对化杀不育系(FHS)和正常可育系(FZC, 对照)的花药RNA进行转录组学分析，筛选差异表达基因，并进行GO、KEGG富集分析及实时荧光定量PCR分析。结果表明，FHS和FZC之间筛选出差异表达基因共3 895个，其中上调表达基因1 334个，下调表达基因2 561个，主要富集在碳水化合物代谢、多糖代谢、外部结构组织、细胞壁组织等；经KEGG分析，差异基因主要集中在戊糖和葡萄糖醛酸转化、淀粉和蔗糖代谢利用等通路中。利用实时定量PCR技术对转录组数据中所筛选出的5个表达差异较大的基因进行验证，在花药发育的单核期，处理与对照相比，这5个基因表现出不同的上下调趋势；而在二核期和三核期，这5个基因都表现出明显的下调趋势，推测这5个基因的下调表达有可能与化杀不育系花粉的败育有关。

• 小麦寡核苷酸探针套用于燕麦染色体鉴定

  王琳，鲍印广，李兴锋

  基于寡核苷酸探针套的荧光原位杂交（FISH）技术简单高效，通过FISH信号分析，可以对不同物种染色体组成进行分析。本研究利用AFA-3、AFA-4、pAs1-1、pAs1-3、pAs1-4、pAs1-6、pSc119.2-1和（GAA）10等8个探针组成的小麦寡核苷酸探针套，对不同倍性的燕麦品种进行荧光原位杂交。结果表明，小麦的寡核苷酸探针套在燕麦大部分染色体上可以产生清晰的杂交信号，能够区分燕麦大部分染色体，说明燕麦与小麦存在一定程度相似的重复序列，可为燕麦染色体的精准鉴定和分型提供了新的思路。

• 四川小麦新品种的条锈病抗性基因分布

  杨治，任小杰，蒋云，王芳，冯丽华，郝明，袁中伟，甯顺腙，姜博，张连全，伍碧华，刘登才，黄林

  条锈病是四川小麦重要病害。为了解四川近年来审定小麦品种的条锈病抗性水平和抗病基因利用情况，对2017年以来审定的63个小麦新品种进行条锈病抗性鉴定，利用抗病基因Yr5、Yr7、Yr15、Yr18、Yr27、Yr28、Yr36、Yr46、YrU1、YrSP的功能标记和Yr17、Yr26、Yr29的紧密连锁标记进行检测。结果表明，57个品种在苗期对条锈菌小种CYR34的抗性水平达到中抗以上（IT=0~6）。所有品种的田间成株期抗性均达到中抗及以上（IT=1~4）。未检测到Yr5、Yr27、Yr46和YrU1的功能位点，其余9个基因均存在于四川小麦品种中。Yr7、Yr17、Yr26 和Yr29在供试品种的分布频率超过50%。综上所述，四川小麦新品种条锈病抗性水平整体较高，条锈病抗性基因丰富；小麦祖先物种抗条锈病基因Yr15、Yr28 和Yr36已成功应用于四川小麦育种。

• 基于EMS诱变的济麦22抗旱节水突变体创制与鉴定

  曹亚萍，武银玉，刘博，吉俊龙，原茶英，李世平，范绍强，王艳芳，郑海泽

  干旱和水资源匮乏是北方麦区小麦生产中存在的主要问题之一，培育抗旱型和节水型小麦新品种是解决这一问题的有效途径，创制抗旱节水新种质是培育小麦品种的重要物质基础。本研究用甲基磺酸乙酯（EMS）诱变小麦品种济麦22，获得济麦22遗传稳定突变体223份，采用旱地增产和聚乙二醇（PEG-6000）模拟干旱胁迫方法，筛选出18份抗旱增产突变体；经旱作胁迫和节水性鉴定，12份突变体具有极强抗旱性（抗旱指数DI≥1.300）、10份突变体具有极强节水性（节水指数WSI≥1.400），其中7份突变体同时具有极强抗旱性和极强节水性，编号分别为22-3、22-4、22-5、22-9、22-13、22-16和22-17，可以作为抗旱型和节水型优异种质加以利用；此外，突变体22-1、22-10、22-11、22-12和22-14可以作为抗旱种质，22-2、22-7和22-18可以作为节水种质。经相关性分析，突变体在雨养生境下的产量相关性状可作为小麦抗旱种质的筛选指标，突变体穗粒数以及在节水生境下的单位产量可作为小麦节水种质筛选指标。

• 甘肃冬小麦品种（系）主要矮秆基因型及其育种利用进展

  赵永萍，何瑞，袁俊秀，马瑞，倪胜利

  适当降低株高，增强品种抗旱性，提高品种丰产性是甘肃旱地冬小麦育种新策略。为了明确近20年甘肃冬小麦品种(系)中矮秆基因的分布以及株高变化情况，本研究利用6个主要矮秆基因的特异性分子标记对92份冬小麦品种(系)进行基因型检测，并对矮秆基因的利用情况进行分析。结果表明，供试品种(系)中均含有Rht-D1b基因，其次是Rht8、Rht13和Rht5(分布频率分别为59.8%、29.3%和10.9%)，但并未检测到Rht-B1b和Rht12。Rht5和Rht13基因主要分布在陇南(天水市和陇南市)的山旱地品种（系）中，频率分别为16.7%和36.7%，Rht8主要分布在陇南川区品种（系）中，频率为77.4%。同时含有2个矮秆基因的材料有39份，分布频率为42.4%，其中Rht-D1b+Rht8的分布频率最高(33.7%)；同时含有3个矮秆基因的材料有25份，分布频率为27.2%，其中Rht-D1b+Rht8+Rht13的分布频率最高(19.6%)；同时含有4个矮秆基因Rht-D1b+Rht5+Rht8+Rht13的材料只有1份，分布频率为1.1%。含多矮秆基因组合的品种（系）在陇南川区的分布频率最高。结合表型鉴定，陇南山旱地、川区和陇东(平凉市和庆阳市)区域推广应用品种(系)的平均株高分别是96.8、80.9和98.9 cm，变异范围分别在80.5~111.0、60.0~105.0和80.0~115.0 cm。对不同年份育成的冬小麦品种(系)株高分析发现，自2000年至2022年陇南山旱地、陇南川区和陇东区域推广应用品种(系)的株高分别下降了16.9%、15.2%和6.7%。不同矮秆基因组合在品种(系)中的降秆效应由强到弱依次为Rht-D1b+Rht5+Rht8(20.5%)>Rht-D1b+Rht5+Rht8+Rht13(20.3%)>Rht-D1b+Rht8+Rht13 (15.0%)>Rht-D1b+Rht5+Rht13(14.8%)>Rht-D1b+Rht8 (10.1%)>Rht-D1b+Rht5(6.4%)>Rht-D1b+Rht13(1.1%)。多样化的矮秆基因在甘肃冬小麦育种中得到应用，说明近年来旱地冬小麦育种在适当降低株高、防止倒伏、提高品种丰产性方面有了新的进展，为进一步适当降低甘肃冬小麦品种株高的同时保持生产品种的抗旱性奠定了基础。

• 小麦耐盐种质筛选及栽培调控技术研究进展

  徐云姬，姜丽秋，吴昊，朱一鸣，宋志强，张网定，朱广龙，周桂生

  小麦耐盐种质筛选及配套栽培调控技术研究是小麦耐盐品种选育、盐碱地小麦减损稳产的前提。本文简介了小麦耐盐种质筛选流程、耐盐性评价指标与方法，重点总结了山东、河北、新疆和江苏4省的耐盐小麦品种（系）概况以及抗盐相关栽培调控技术研究进展，提出了研究存在筛选方法不统一、盐碱地实地筛选研究缺乏和栽培调控技术不系统等问题，建议统一室内筛选方法、利用室外盐池和盐碱地开展耐盐种质筛选及配套抗盐栽培调控技术研发，并基于多组学技术从遗传学和生理学角度系统探究小麦耐盐种质的耐盐机理以及栽培调控原理。

• 郑麦1860品质特性及面条加工适用性分析

  昝香存，常莹莹，赵志宏,董海滨，陈弯，郭瑞，胡琳，齐学礼

  为明确郑麦1860的品质及加工适用性，对2020-2021年河南省29个地点收获的郑麦1860的籽粒性状、磨粉品质、面团流变学特性、淀粉糊化特性和面条加工品质指标进行了测定与分析。结果表明，郑麦1860为优质中强筋面条小麦品种，特点是籽粒大、容重高、出粉率高，面条弹性好、色泽白亮、褐变较轻。在不同地点间郑麦1860的多数品质性状变异程度小，品质表现较稳定；相比较而言，其粉质参数、拉伸参数变异程度较大，淀粉糊化特性和面筋特性变异程度次之，籽粒品质性状、磨粉品质和面条加工参数变异程度较小。籽粒硬度、粒径、容重与出粉率呈显著正相关；容重、籽粒蛋白质含量、面粉灰分含量与面条总评分呈显著负相关；面粉色泽L*值、吸水率、峰值黏度、低谷黏度、终值黏度、回生值与面条总评分呈显著正相关。综上所述，籽粒蛋白质含量、面粉色泽和淀粉糊化特性是影响郑麦1860面条品质的主要因素。郑麦1860制作的面条感官评分高、品质稳定，在豫北、豫东和豫南等区域种植均适合制作优质面条。

• 酿酒专用小麦籽粒品质特性研究

  王海容，王永锋，朱国军，唐绍培，王瑶，韦胜利，陈帅，万懿杰，牛娜，马翎健

  为探明酿酒专用小麦的主要籽粒品质特征，对12个常用酿酒小麦品种及6个非酿酒小麦品种的主要籽粒品质指标进行了分析与比较。结果表明，12个酿酒小麦品种的硬度指数均小于45%，角质率均小于70%，平均总淀粉含量大于60%，其中支链淀粉占比大于70%;籽粒硬度指数、角质率、饱满度及淀粉含量与弱筋小麦皖西麦0638相近；蛋白质、湿面筋含量显著低于非酿酒小麦西农20、周麦36，符合中国中筋小麦标准。相关性分析表明，酿酒小麦籽粒硬度指数与角质率呈极显著正相关，与千粒重呈极显著负相关；支链淀粉含量与千粒重呈显著正相关。通过聚类分析将12种酿酒小麦分为3个类群，类群Ⅰ包括9个品种，较其他2个类群总淀粉含量、支链淀粉含量高，硬度、蛋白质含量适中。综上所述，供试酿酒小麦籽粒具有软质、饱满、胚乳呈粉质-半角质、蛋白质含量适中、支链淀粉含量高等特点；籽粒特性和淀粉含量接近弱筋小麦并具备中筋小麦的蛋白质、湿面筋含量的小麦品种具有更大优势成为酿酒小麦。

• 大田和旱棚环境下小麦旗叶气孔性状变异及其与光合参数的关系

  刘德政，卢山，高珅奥，王脉，乔朋放，董清峰，任昊，陈亮，胡银岗

  为了明确小麦旗叶与气孔性状的变异及其对干旱胁迫的响应，在大田和旱棚环境下种植204个小麦品种，测定其旗叶和气孔性状，并对10份气孔性状极端的材料的光合参数进行测定分析。结果表明，小麦品种间旗叶和气孔性状存在显著差异，在旱棚环境下旗叶长度、旗叶面积、气孔长度和气孔面积较大田分别降低了6.6%、7.0%、1.4%和3.0%，气孔密度增加了12.0%。旗叶长度与气孔长度、旗叶宽度与气孔宽度和旗叶面积与气孔面积的相关系数在大田环境下分别为0.18、0.15和0.18，在旱棚环境下分别为0.31、0.18和0.25。极端材料中，与气孔密度大的材料相比，气孔密度小的材料的净光合速率在大田环境下增大了9.67%，蒸腾速率增加27.57%，瞬时水分利用效率减少26.04%。在大田环境下气孔长度与蒸腾速率和气孔导度均呈正相关（相关系数均为0.37），气孔面积与蒸腾速率呈正相关（相关系数为0.39），气孔密度与蒸腾速率和净光合速率均呈负相关（相关系数均为-0.38）；在旱棚环境下气孔长度与蒸腾速率和净光合速率均呈正相关（相关系数分别为0.36和0.42）。这说明，环境条件对小麦旗叶性状之间的相关性影响较大，较大的旗叶面积和较低的气孔密度会促进小麦光合作用，有利于提高小麦的产量及抗旱性。

• 长江中游不同品质类型小麦产量形成及氮素吸收利用对氮肥的响应

  李枫，周杨，尹鹏，李双，何雨欣，李丰丰，赵盼盼，满建国

  为探究长江中游不同品质类型小麦产量形成和氮素吸收利用对氮肥的响应，选用强筋品种郑麦9023、中筋品种鄂麦596和弱筋品种扬麦13为供试材料，设置0、60、180和360 kg·hm-2共4个施氮水平，分析了不同施氮水平下各小麦品种的产量、干物质积累分配、氮素吸收分配及利用率的差异。结果表明，与不施氮处理相比，施氮处理下郑麦9023、鄂麦596和扬麦13的籽粒产量均显著提高，增幅分别为34.8%~152.0%、30.8%~160.5%和34.6%~137.3%，穗粒数增加是施氮增产的主要原因。增施氮肥显著增加了小麦开花前和成熟期干物质积累量，促进了花前干物质向籽粒的转运。施氮也显著提高了三个品种的籽粒氮素积累量，但显著降低了氮肥偏生产力。品种间比较，鄂麦596的平均产量比郑麦9023和扬麦13分别高14.0%和21.8%，主要得益于其较高的穗粒数、千粒重以及干物质积累量；鄂麦596的花前氮素转运量及转运效率、氮肥偏生产力、氮肥农学利用率均高于其余两个品种，但花后氮素吸收量和氮肥回收率较低。这说明，施氮对不同品质类型小麦产量形成、干物质和氮素积累分配以及氮素利用效率的影响规律基本一致，但影响程度存在差异。

• 氮密互作对小麦籽粒淀粉粒分布与糊化特性的效应

  李浩杰，闫素辉，张士雅，雍玉东，张培文，李文阳

  为了解氮密互作对小麦籽粒淀粉粒分布与糊化特性的调控效应，以小麦品种淮麦44为材料，设置3个施氮水平 (120、180和240 kg·hm-2)和3个种植密度（180万、240万和300万株·hm-2），分析不同氮密处理间小麦籽粒淀粉粒度分布特征和黏度参数的差异。结果表明，随着施氮水平的提高，小麦籽粒B型（粒径≤10 μm）淀粉粒体积、表面积百分比呈下降趋势，A型（粒径>10 μm）淀粉粒体积、表面积百分比呈上升趋势；随着种植密度的增加，小麦籽粒B型淀粉粒体积、表面积百分比呈先增后降趋势，A型淀粉粒体积、表面积百分比呈先降后增趋势。B型淀粉粒中，施氮水平和种植密度对2.8~10 μm淀粉粒组的影响更大；A型淀粉粒中，施氮水平和种植密度对淀粉粒组粒径>22 μm的影响更大。施氮水平和种植密度对淀粉粒数目百分比无显著影响。小麦淀粉峰值黏度、低谷黏度和最终黏度等黏度参数指标随着施氮水平的提高均显著增加，随着种植密度的增大均显著降低。施氮和增密提高了小麦籽粒蛋白质含量、湿面筋含量及产量。由此可见，小麦施氮和增密主要通过增大A型淀粉粒比例和降低B型淀粉粒比例，影响胚乳淀粉粒度分布；施氮增加了淀粉黏度参数，增密降低了淀粉黏度参数，进而提高了小麦籽粒产量和加工品质。

• 花后弱光对弱筋小麦淀粉粒度分布与黏度参数的影响

  陈娟，袁雅妮，张培文，闫素辉，朱守晶，李文阳

  为探讨花后弱光对弱筋小麦淀粉粒度分布与黏度参数的影响，以弱筋小麦品种皖西麦0638、宁麦13为材料，设置开花后(开花期—成熟期）30%遮荫处理，分析了不同处理下弱筋小麦淀粉粒度分布与黏度参数及其相互关系。结果表明，与正常光照相比，花后弱光显著降低小麦穗粒数、千粒重、产量和容重，显著增加籽粒蛋白质含量、湿面筋含量及沉降值；显著降低B型淀粉粒体积、表面积及数目百分比，以影响2.8～10 μm淀粉粒为主；增加A型淀粉粒体积、表面积及数目百分比，以影响10～22 μm淀粉粒为主；显著降低小麦峰值黏度、低谷黏度、最终黏度、稀懈值及回升值。相关分析表明，弱筋小麦B型淀粉粒体积分布与峰值黏度、低谷黏度、最终黏度、稀懈值和回升值均呈显著正相关，与A型淀粉粒体积分布呈显著负相关。综上，花后弱光降低弱筋小麦产量、B型淀粉粒占比，增加A型淀粉粒占比；显著降低峰值黏度等黏度参数。

• 土壤调理剂施用对稻麦轮作区小麦产量和镉吸收的影响

  褚军杰,郑佩君,陶娟花,张金萍,邹平,刘迎夏,马进川

  为筛选出适宜于稻麦轮作区镉（Cd）轻度污染农田小麦安全生产的土壤调理剂，对比了石灰、腐殖酸型土壤调理剂、高钙型土壤调理剂、钾镁型土壤调理剂和壳寡糖型土壤调理剂对小麦产量、土壤Cd有效性和小麦Cd吸收的影响。结果表明，与不施调理剂处理（CK）相比，土壤调理剂处理下小麦产量和土壤pH值均显著提高，增幅分别为5.05%~12.78%和6.44%~15.58%，以钾镁型土壤调理剂的效果最佳；土壤调理剂处理均可显著降低土壤有效态Cd含量，降幅为10.94%~24.13%。钾镁型土壤调理剂和腐殖酸型土壤调理剂处理下小麦植株各部位中的Cd含量均显著降低，其中籽粒Cd含量的降低与Cd从根系到茎秆、叶片到颖壳的转移系数降低紧密相关。这说明土壤调理剂对土壤酸碱平衡、Cd形态有一定的调节作用，有利于减少小麦植株对土壤Cd的吸收和累积，可增加籽粒产量。

• 不同抗旱性小麦品种内生细菌群落结构及功能预测

  张昊，张荣涛，吴魏位，孙旭明，岳红

  为探究不同抗旱性小麦品种内生细菌的群落结构及多样性，采用高通量测序技术对抗旱小麦品种运旱618和干旱敏感品种中国春在杨凌和宿迁两个地区的根内生细菌进行测序及生物信息学分析，分析基因型和环境对内生菌群落结构与功能的影响。从Simpson和Shannon指数看，运旱618根内生菌在杨凌和宿迁均具有较高的群落多样性，能够特异招募微单孢子菌属（Micromonosporaceae）。两个小麦品种间的优势菌有所差异，运旱618的内生优势菌为黄杆菌属（Flavobacterium）、假单胞菌属（Pseudomonas）、泛菌属（Pantoea）和芽孢杆菌属（Bacillus）；中国春的优势菌为马赛菌属（Massilia）、原小单胞菌属（Promicromonospora）、草酸杆菌属（Oxalobacteraceae）和类诺卡氏菌属（Nocardioides）等。功能预测表明，运旱618内生细菌的功能主要为调控碳代谢、脂肪酸代谢、氨基酸代谢通路，中国春内生细菌的功能主要为调控细菌趋药性、生物膜形成、叶酸生物合成通路。