麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2024年第4期

• 小麦中miR164的靶基因鉴定及其在衰老过程中的表达

  王玉杰，顾鹏程，许静玉，胡尚钦，汪军成，姚立蓉，司二静，马小乐，杨轲，张宏，王化俊，李葆春

  miR164是植物中一种重要的非编码RNA，对植物的生长发育具有重要作用。为了解miR164靶基因与小麦衰老的关系，本研究通过在线软件对小麦中miR164家族成员进行了鉴定并对其进行生物信息学和表达分析。结果表明，从小麦中共鉴定出13个miR164家族成员，其不均匀分布在9条染色体上。系统进化分析表明，13个小麦miR164与同属于禾本科单子叶植物的水稻亲缘关系较近。13个Tae-miR164均能形成稳定的二级结构，成熟序列碱基具有高保守性，仅有3个Tae-miR164成员在第21位存在差异，成熟序列产生于前体中具有碱基高保守性的第1~21位。Tae-miR164的靶基因中，有18个为NAC转录因子，占所有靶基因总数的75%，表明Tae-miR164的主要靶基因为NAC转录因子。Tae-miR164家族成员在小麦叶片中的表达量明显高于其他组织；在小麦叶片衰老过程中，与其他Tae-miR164靶基因相比，有3个Tae-miR164靶基因表达差异显著，其ID分别为TraesCS4A02G225100、TraesCS5B02G054800和TraesCS5A02G04910，其中TraesCS5A02G04910为NAC转录因子，推测NAC转录因子与小麦叶片衰老密切相关。比较不同物种中miR164家族成员数量，发现miR164家族成员数量与物种基因组大小和物种亲缘关系无关。

• 小麦光温敏核雄性不育系BS366和BS1086杂种一代结实率研究

  秦志列，梁玉龙，刘丽华，李宏博，张风廷，娄鸿耀，李翰霖，赵昌平，张胜全

  为了解小麦光温敏核雄性不育系BS366和BS1086的育性恢复状况,评估恢复系人工定向改良对其恢复能力的效果，在不育生态区对以55份定向改良的恢复系和33份非改良恢复系（常规小麦）为父本配制的杂种一代的结实率进行了分析。结果表明，BS366和BS1086杂种一代结实率变化范围为15.42%~140.34%和20.28%~119.07%（国际法），平均结实率分别为73.02%和72.21%，二者差异不显著，说明2份母本的育性恢复能力差异不显著。BS366和BS1086杂种一代结实率主要分布于40%~110%和60%~100%间，BS1086杂种一代结实率分布更为集中。BS366和BS1086与改良父本的杂种一代平均结实率分别为84.45%和78.97%，与非改良父本的杂种一代平均结实率分别为53.97%和60.95%，改良父本的平均恢复力高于非改良父本，表明定向改良有利于提高恢复系的恢复力。BS366和BS1086与相同父本的杂种一代结实率差异在-41.66%~61.93%之间，表明相同父本对不同母本的育性恢复力存在差异。BS366和BS1086与相同改良父本的杂种一代中有61.82%的结实率差异分布于-10%~20%之间，与相同非改良父本的杂种一代中有51.52%的结实率差异在-30%~0%之间，表明同一改良父本对不同母本的育性恢复力差异小于非改良父本。BS366与14份父本、BS1086与7份父本的杂种一代结实率高于对照，其中父本14YH261、14YH551、SD036与2份母本杂种一代的结实率均高于对照，说明具有可用恢复力的父本不仅数量极少，而且对不同母本的恢复力存在较大差异。杂种一代主茎穗的平均结实率极显著大于分蘖穗。因此，建议对不同母本分别开展强恢复力的恢复系筛选，并以中选强恢复系为亲本进行定向改良，有效增加杂种一代结实率达对照水平的组合数量，为获得更多强优势杂交组合奠定基础。

• 中国糯小麦品种的主要农艺性状和品质性状分析

  梁艳，王向东，甄胜虎，李蓉，张凤琴

  为明确中国生产上糯小麦品种的主要性状及其演化规律，以2005-2022年已经审定的44个糯小麦品种为材料，对其主要农艺性状和品质性状进行了分析评价。结果表明：（1）春性品种和冬性品种的生育期变异系数分别为19.75%和4.03%，其余四个被测性状变异系数从大到小依次为产量、穗粒数、千粒重、株高，产量的变异系数均大于20%。（2）春性品种和冬性品种4个品质性状的变异系数均表现为湿面筋含量＞粗蛋白含量＞容重＞支链淀粉含量，除紫糯麦1号外，其余糯小麦品种的支链淀粉含量均≥97%。（3）通过聚类分析，将44个糯小麦品种分为3大类，Ⅰ 类包含28个品种，占总数的64%，产量和品质中等；Ⅱ 类包含11个品种，占总数的25%，具有较高产量和品质；Ⅲ 类含5个品种，占总数的11%，产量和品质偏低。

• 湖北省66份小麦品种（系）赤霉病抗性鉴定与分子检测

  徐晴，郑丹，许甫超，秦丹丹，董建辉，葛双桃，朱展望，董静

  赤霉病是由禾谷镰刀菌引起的小麦穗部病害，严重危害小麦生产，抗赤霉病品种选育是减轻其危害的重要途径之一。本研究以湖北省不同时期审定的59个小麦品种和选育的7份优异品系为材料，采用喷雾接种对其进行田间赤霉病抗性鉴定，并利用抗性基因Fhb1功能性分子标记和主效抗性基因（Fhb2、Fhb4、Fhb5和QFhs.crc 2DL）连锁分子标记对供试材料进行检测，分析其遗传分布和利用状况；同时分析湖北小麦品种（系）赤霉病抗性、株高和小穗密度等性状年代间的差异。结果表明，16份供试材料赤霉病抗性水平达到中抗，占比24.2%，以810619品系抗性最好，病情指数略低于苏麦3号；42份材料达到中感，占63.6%。分子检测结果显示，仅鄂T45048携带Fhb1；鄂麦11、鄂麦18和810619等29份材料（43.9%）可能携带Fhb5和QFhs.crc 2DL单个或2个抗性基因，说明这2个抗性基因在湖北小麦赤霉病抗性育种中得到了较多应用。赤霉病抗性与株高的相关性分析结果显示，近15年湖北小麦品种株高持续降低，但其与赤霉病抗性无显著相关。研究结果为明确湖北小麦品种赤霉病抗性水平和分子遗传基础提供了参考。

• 8份强筋小麦品种抗旱性评价

  张军，魏国，彭彦珉，汪洪涛，黄修利，吴金芝，黄明，李友军

  为给强筋冬小麦品种的抗旱性评价和抗旱指标筛选提供理论依据，以黄淮麦区种植的8个强筋小麦品种为材料，在水培条件下设置正常供水（对照）和20％聚乙二醇（PEG-6000）模拟干旱胁迫两个处理，测定了萌发期11个抗旱相关指标、幼苗期20个抗旱相关指标，计算各指标的抗旱系数，采用主成分分析法和隶属函数法求得综合抗旱能力评价值（D值），基于D值评价萌发期和幼苗期抗旱性；在旱棚池栽条件下，测定了2种水分处理下（适时一次灌溉、雨养）籽粒产量，基于产量抗旱系数评价全生育期抗旱性。结果表明：（1）干旱处理下，8个小麦品种萌发期发芽势、发芽率等10个抗旱指标显著低于对照，根冠比显著高于对照；幼苗期叶片净光合速率、气孔导度等13个抗旱指标不同程度地低于对照，胞间CO2浓度、SOD活性等7个抗旱指标显著高于对照。（2）与适时一次灌溉相比，雨养条件下小麦籽粒产量显著降低，降幅18.70％~28.66％，产量抗旱系数为0.713~0.813。（3）8个强筋小麦品种在萌发期和幼苗期抗旱等级不尽相同。藁8901在2个生育时期均表现出抗旱性；科大1026、郑麦7698和丰德存麦5号在幼苗期表现出抗旱性，在萌发期对干旱敏感；新麦26、郑麦366、周麦32号和周麦36在2个生育时期均对干旱敏感。（4）产量抗旱系数与萌发期D值无显著相关性，但与幼苗期D值呈显著正相关。（5）经逐步回归分析，胞间CO2浓度、蒸腾速率、CAT活性、脯氨酸含量、最大根长和总根长可作为强筋小麦品种苗期抗旱性鉴定的关键指标。

• 限水条件下灌水量对强筋小麦旗叶衰老特性和籽粒产量的影响

  毕经鑫，李清瑶，蔡瑞国，王文政，杨敏，郭振清，张敏

  为探究灌水量对强筋小麦花后旗叶衰老和籽粒产量的调控效应，以2个强筋小麦品种（中麦998和中麦1062）为供试材料，设置0 m3·hm-2 （W0）、450 m3·hm-2（W1）和900 m3·hm-2（W2）3个灌水量（拔节期和开花期各灌水50%），分析了不同处理下小麦旗叶叶绿素含量、同化物含量、丙二醛含量、抗氧化酶活性、抗衰老激素含量、蛋白质含量和籽粒产量的差异。结果表明，增加灌水量可延缓强筋小麦花后旗叶衰老。灌浆前中期旗叶叶绿素含量在不同处理间无显著差异，灌浆后期叶绿素含量在W2处理下最高。W2处理下小麦旗叶可溶性糖含量显著高于其他处理；旗叶可溶性蛋白含量在花后0～21 d保持较高水平，在花后21～35 d含量逐渐下降，且W1处理下花后21～35 d旗叶可溶性蛋白含量较W0处理显著提高。灌水量对花后0～21 d强筋小麦旗叶中游离氨基酸含量无显著影响，而在灌浆后期以W2处理最高；与W0处理相比，增加灌水量可显著提高旗叶过氧化氢酶活性、过氧化物酶活性和生长素含量，显著降低丙二醛和脱落酸含量，并且显著延长测定酶活性和激素含量峰值出现时间。随灌水量的增加，籽粒蛋白质含量下降，但产量显著升高。总体来看，在本试验条件下，W2处理（拔节水450 m3·hm-2+开花水450 m3·hm-2）能够显著延缓强筋小麦旗叶衰老，在维持较高蛋白质含量同时，获得最高籽粒产量。

• 施氮量对强筋小麦光合、产量、蛋白质含量和加工品质的影响

  王文政，李亚静，张敏，毕经鑫，杨敏，郭振清，蔡瑞国

  为探究冀东地区强筋小麦适宜施氮量，以强筋小麦石优20号和中麦998为材料，通过大田试验设置0 kg·hm-2(N0)、180 kg·hm-2(N180)、210 kg·hm-2(N240)和240 kg·hm-2(N240) 4个施氮水平，分析了施氮量对强筋小麦光合、产量、蛋白质含量和加工品质的影响。结果表明，与N0处理相比，施氮后石优20号和中麦998的产量均在N240处理下增加显著，增幅分别为3.20%和13.95%。随施氮量的增加，小麦旗叶叶绿素含量和光合参数均呈先升后降趋势，且在花后15 d达到最大值。施氮对Fv/Fm影响较小，对ΦPSⅡ影响较明显。旗叶、籽粒内硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶均随施氮量的增加呈先升后降趋势。增施氮肥后籽粒蛋白组分中清蛋白、球蛋白比例下降，醇溶蛋白、谷蛋白比例上升，各组分含量在N240处理下均最高。面筋含量、沉降值、形成时间和稳定时间均随施氮量的增加先升后降。这说明增施氮肥可改善強筋小麦植株的光合特性，进而提高产量，同时增加植株体内氮代谢相关酶活性和籽粒蛋白质含量并改变蛋白质组分所占比例，有效改善加工品质。本试验条件下，210 kg·hm-2施氮量下，小麦产量和品质较优，该施氮量可作为冀东平原强筋小麦栽培的最佳施氮量。

• 控释氮肥施用策略对稻茬小麦产量和氮肥吸收利用的影响

  肖治林，王琛，张瑛，景文疆，张伟杨，顾骏飞，刘立军，王志琴，杨建昌，张耗

  为探究控释氮肥施用策略对稻茬小麦产量和氮肥吸收利用的影响，在大田条件下，以小麦品种扬麦16和扬麦20为材料，设置不施氮（T1）、常规速效氮肥分次施用（T2，对照）、常规控释氮肥一次性基施（T3）、速效氮肥减量分次施用（T4）、控释氮肥减量一次性基施（T5）、控释+速效氮肥一次性基施（T6）、控释+速效氮肥配合分次施用（T7）共7种氮肥处理，比较分析了不同处理下稻茬小麦产量、叶面积指数（LAI）、叶绿素相对值（SPAD值）、干物质积累量、氮素积累量、根系吸收面积和根系氧化力等性状的差异。结果表明，两个品种的产量均表现为T6>T7>T3>T5>T2>T4>T1。与T2处理相比，两个品种的平均产量在T3、T6和T7处理下分别增加17.9%、30.3%和25.1%，平均氮肥农学效率（AE）分别增加40.0%、84.8%和72.4%，平均氮肥偏生产力（PFP）分别增加22.2%、52.3%和45.6%。与单一施用速效氮肥（T2、T4）或控释氮肥（T3、T5）处理相比，在控释氮肥与速效氮肥配施（T6、T7）处理下两个品种的地上部农艺性状（干物质积累量、LAI和SPAD值）显著改善，氮素积累量、根干重、根冠比、根系氧化力、根系总吸收表面积和活跃吸收表面积均显著增加。因此，控释氮肥配施速效氮肥策略可以同步促进稻茬小麦地上部与地下部生长，最终实现高产与氮肥高效吸收利用。

• 豫北两熟区不同夏播作物对后茬冬小麦中后期群体微环境及产量的影响

  邵云，杨俊华，刘玘，王鹏飞，王岚

  为探讨不同夏播作物前茬对后茬冬小麦生长和产量的影响,在河南省新乡市获嘉县开展田间二因素试验，设置两个不同施肥水平（常规施肥和不施氮肥）和三种夏播作物前茬（玉米、大豆和花生）,分析小麦拔节期至成熟期叶面积指数（LAI）、叶夹角（LA）、光合有效辐射（PAR）、叶片叶绿素含量（SPAD）、叶绿素荧光（Fv/Fm），以及土壤含水量（SWC）、土壤温度（Ts）和土壤呼吸速率（Rs）变化，并在成熟期测定小麦产量及其构成因素。结果表明，与常规施肥（CK）相比，不施氮肥条件下不同前茬的小麦LA略增，而LAI、IPAR、SPAD、Fv/Fm、SWC、Ts和Rs均有所降低。不施氮肥条件下，花生前茬的小麦LAI、IPAR、SPAD、Fv/Fm、SWC、Ts和Rs均显著低于其他两种前茬（P＜0.05），其中花生、大豆和玉米前茬的SWC较CK的降幅分别为13.56%、13.39%和10.77%。与CK相比，不施氮肥条件下，花生前茬的小麦LA较CK的增幅在3种前茬中居中，小麦株型较为紧凑，有利于改善植株下层光合辐射，为群体生长创造良好的光合和土壤条件，其产量较玉米和大豆前茬分别高20.0%和21.9%；玉米前茬的整体表现不如大豆和花生前茬，但其和花生前茬的小麦千粒重和群体数均较高，因而产量居中；大豆前茬的小麦结实小穗数和干物质量较高，但其小麦千粒重较低，最终籽粒产量也较低。综合来看，在两熟种植模式中，选用花生作为冬小麦的前茬作物是豫北地区一年两熟区作物配置的一种较优选择。

• 秸秆覆盖与施磷对旱地小麦小花发育与结实特性的影响

  谢炜，贺鹏，马宏亮，雷芳，邹乔生，艾代龙，樊高琼，杨洪坤

  中国西南丘陵旱地气候冬干春旱且速效磷缺乏，是冬小麦生产的主要限制因素。为明确秸秆覆盖与施磷对西南丘陵旱地小麦小花发育与结实特性的影响，以川麦104为供试材料，采用裂区设计，主区为玉米秸秆覆盖（SM）和不覆盖（NSM），裂区为0、75和120 kg P2O5·hm-23个施磷水平，比较分析了不同处理下小麦小花分化及结实特性的差异。结果表明，秸秆覆盖与施磷均可提高小麦小花分化数和可孕小花数，且磷素效应大于秸秆覆盖效应。与不施磷相比， 施磷75和120 kg·hm-2条件下最大分化小花数分别增加了17.4%和78.0%，可孕小花数分别增加27.0%和94.1%，小花存活率提高了16.5个百分点。施磷后穗基部可孕小花数和结实粒数增幅较大，穗中部和顶部增幅较小。与不施磷相比，施磷75和120 kg·hm-2条件下，穗基部可孕小花数均极显著增加，增幅分别为100.0%和127.2%；结实粒数显著增加，增幅分别为186.4%和193.2%。秸秆覆盖后产量较不覆盖提高20.5%；施磷75和120 kg·hm-2下产量较不施磷分别提高62.5%和78.1%。综上所述，秸秆覆盖配施磷肥可减少小花退化，增加可孕小花数和穗粒数有利于产量形成。

• 猪粪和羊粪对盐碱障碍粮田冬小麦生理特征和产量的影响

  张天英，李义红，黄朋娟，张月辰，董伟欣，郭丽

  为探明不同有机肥施用条件下河北低平原咸水补灌区盐碱障碍粮田冬小麦的耐盐抗氧化特征，设置常规施肥（CK）、推荐施肥（RC）以及在RC基础上猪粪和羊粪各3个施用量（低量：9 t·hm-2；中量：18 t·hm-2；高量：27 t·hm-2）处理，分析了不同处理下盐碱田冬小麦生长、碳氮代谢、抗氧化特性及产量的差异。结果表明，高量猪粪和羊粪处理下小麦孕穗期单株分蘖数较RC处理分别提高了18.42%和23.68%；高、中量猪粪和羊粪处理下干物质积累量在孕穗期、开花期和收获期较CK和RC处理均显著提高，其中在收获期高量猪粪处理的增幅分别为24.54%和24.60%，高量羊粪处理的增幅分别为29.94%和29.99%；高量猪粪和羊粪处理较CK和RC处理均显著提高了冬小麦花后旗叶可溶性蛋白、可溶性糖、游离氨基酸含量及SOD、POD活性，降低超氧阴离子自由基积累量，其中羊粪较猪粪显著提高了可溶性糖含量。高、中量有机肥处理提高了穗数和千粒重，增产效果显著，其中高、中量猪粪处理较CK分别增产15.09%和8.95%，高、中量羊粪分别增产22.06%和9.34%，但两种有机肥处理间产量无显著差异。综合来看，针对河北低平原咸水补灌区轻度盐碱土壤，建议在生产实践中施用高量（27 t·hm-2）猪粪或羊粪，以改善冬小麦耐盐生理特征，进而促进产量提高，且总体上羊粪增产效果优于猪粪。

• 宽幅条播和种植密度对燕麦茎秆抗倒伏性能的影响

  冯学颖，米俊珍，刘景辉，赵宝平，王英，田露，徐忠山

  为明确宽幅条播和种植密度对燕麦茎秆抗倒伏性能的调节作用，于2019—2020年在内蒙古乌兰察布市农牧业科学研究院试验基地，以燕麦品种蒙农大燕1号为试验材料，设置宽幅条播和常规条播两种播种方式及300万株·hm-2、450万株·hm-2、600万株·hm-23个种植密度，分析不同播种方式和种植密度下燕麦茎秆木质素、纤维素、半纤维素和钾含量及抗倒伏指数和倒伏率的差异。结果表明，随着种植密度的增大，燕麦倒伏率及倒伏等级均呈增加趋势，茎秆木质素、纤维素、半纤维素、钾含量及抗倒伏指数均呈下降趋势。在同一种植密度下宽幅条播燕麦的茎秆木质素、纤维素、半纤维素、钾含量及抗倒伏指数均高于常规条播，其中纤维素含量较常规条播增加了5.7%～16.3%，且在高密度下增幅最大；半纤维素、木质素和钾含量及抗倒伏指数分别增加10.9%～20.3%、13.6%～23.3%、1.6%～25.5%和12.7%～56.5%。宽幅条播有利于燕麦产量构成因素协同增加，尤其是穗数增加，进而起到增产作用，在高密度下效果更显著。由此可见，宽幅条播可有效缓解群体密度增加后燕麦茎秆抗倒相关化学成分含量及抗倒伏指数的降低，减少燕麦倒伏率及倒伏程度，促进燕麦产量形成。

• 基于三波段光谱指数的春小麦叶片水分含量估算

  尼加提·卡斯木,张志从,吾木提·艾山江,孜尼哈尔·祖努尼江

  为探讨利用三波段植被指数（three-band index, 3BI）对春小麦叶片水分含量（leaf water content, LWC）估算的可行性，在田间尺度上，利用ASD-FieldSpec-3光谱仪测定春小麦抽穗期冠层光谱反射率，采用任意波段组合方法，分别建立两波段植被指数（two-band index, 2BI）包括比值植被指数（RVI）、归一化植被指数（NDVI）、差值植被指数（DVI）及3BI，并对单波段反射率、两波段植被指数和三波段植被指数与春小麦抽穗期LWC之间进行相关性分析，筛选稳定的光谱参数，基于人工神经网络（artificial neural network, ANN）、K近邻（K-nearest neighbors, KNN）和支持向量回归（support vector regression, SVR）等3种机器学习算法，建立有效波段组合运算的抽穗期春小麦LWC估算模型，并利用独立样本对模型精度进行检验和评价。结果表明，单波段反射率、2BI和3BI与春小麦抽穗期LWC之间的相关性均达极显著水平（P＜0.01），而相关系数差异较大，绝对值分别为0.23、0.62、0.94，说明组合波段展现了光谱隐含信息，避免有效光谱信息的丢失；估算模型中，春小麦抽穗期以KNN算法和最佳3BI组合变量（3BI-5(1075, 1095, 1085)、3BI-6(1100, 400, 1097)）构建的模型拟合度最高（r2=0.83），均方根误差最小（RMSE=2.14%），相对偏差百分比超出了2.0以上（RPD=2.31），说明该模型具有一定的预测能力。由此可见，通过任意波段组合，可明显提高3BI与春小麦LWC的关联度，且基于K近邻算法构建的模型具有较好的稳定性和估算能力。

• 基于主成分分析和随机森林回归的冬小麦冠层叶绿素含量估算

  王琪，常庆瑞，李铠，陈晓凯，缪慧玲，史博太,曾学亮,李振发

  为提高冬小麦冠层光谱对叶绿素含量的估算精度，以陕西省乾县冬小麦为研究对象，利用SVC-1024i光谱仪和SPAD-502型叶绿素仪实测了冬小麦冠层反射率和叶绿素含量，分析了一阶导数光谱、10种特征参数和9种植被指数与叶绿素含量的相关性，并利用主成分分析（PCA）对叶绿素敏感的可见光波段（390~780 nm）一阶导数光谱进行降维，将特征值大于1的主分量结合特征参数和植被指数形成不同的输入变量，用偏最小二乘回归和随机森林回归构建冬小麦冠层叶绿素估算模型，并利用独立样本对模型进行验证。结果表明，小麦冠层叶绿素含量与一阶导数光谱在751 nm处的相关性最高（r=0.71），特征参数中红边蓝边归一化(SDr-SDb)/(SDr+SDb)与叶绿素含量的相关性最高（r=0.66），植被指数（VI）中修正归一化差异指数（mND705）相关性最高（r=0.74）。在输入变量相同的情况下，基于随机森林（RF）回归的预测模型均优于偏最小二乘回归（PLSR）模型，其中PCA-VI-RF模型的各精度指标均达到最优（r2=0.94，RMSE=1.05，RPD=3.70），是冬小麦冠层叶绿素含量估算的最优模型。