麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2024年第7期

• 一个成株抗白粉病小麦-簇毛麦T2DS·2V#6L易位系的选育

  侯富，金银禹，张婷，王洋，孔令娜，张瑞奇

  白粉病是威胁全球小麦生产的一种严重病害，从小麦野生近缘种发掘成株抗白粉病基因资源对培育持久抗性品种十分重要。本研究从硬粒小麦-簇毛麦01I139（V#6）双二倍体AABBVV-3与普通小麦NAU0686杂交、回交的后代中鉴定到一个小麦-簇毛麦2V#6（2D）异代换系11-2V-1，利用11-2V-1在染色体2V和2D之间产生重组，将11-2V-1与高感白粉病普通小麦NAU0686杂交，F1自交。利用GISH/FISH和分子标记对F2世代131个单株进行分子细胞学鉴定，获得了小麦-簇毛麦T2DS·2V#6L易位系11-2V-2、2V#6S端体系11-2V-3和2V#6L端体系11-2V-4新种质。白粉病抗性鉴定发现，所有F2单株苗期均高感小麦白粉菌生理小种E09，但成株期含有2V#6和2V#6L染色体臂的所有单株均表现高抗（IT=1~2），而仅含有2V#6S染色体臂或无外源染色体的单株均高感白粉病（IT=7~9），表明簇毛麦01I139的2V#6L染色体臂上携带成株抗白粉病基因，该基因可能与小麦-簇毛麦T2BS·2V#5L易位系携带的Pm62是等位基因。遗传效应分析表明，T2DS·2V#6L易位染色体在小麦背景传递正常，对主要农艺性状没有显著的负向影响，对穗长、每穗粒数和单株粒重还表现出一定程度的正向效应。因此，本研究创制的成株抗白粉病T2DS·2V#6L易位系11-2V-2为小麦抗白粉病育种提供了新抗源，也为后续簇毛麦2VL上优异基因遗传定位和图位克隆奠定了基础。

• 长江中下游小麦新品系条锈病抗性评估与抗病基因分析

  李壮，黄彦川，张传量，蔚睿，刘胜杰，吴建辉，李春莲，郑炜君，曾庆东，康振生，韩德俊

  由小麦条锈菌(Puccinia striiformis West. f. sp. tritici Eriks.& Henn.)引起的条锈病是世界范围内小麦的重要病害。长江中下游麦区是中国小麦主产区之一和重要的小麦商品粮基地，也是中国小麦条锈病流行的重点防控地区。准确评价该地区小麦品种（系）对当前小麦条锈病流行小种的抗性，了解抗条锈基因在各个品种及所处麦区内的分布状况，对及时调整抗病育种目标、指导抗病品种及抗病基因的合理布局与应用具有重要意义。本研究收集了2019-2021年间苏、皖、鄂等长江中下游麦区103份小麦材料，包括34份当地主栽品种和69份参加新品种区域审定试验的高代品系，于2021年分别在陕西杨凌混合小种（CYR32、V26-lab）人工病圃及四川江油自然诱发病圃进行成株期抗条锈性鉴定；以当前流行条锈菌小种条中32（CYR32）和G22致病类群（V26-lab）对参鉴品系进行苗期分小种鉴定，利用16个已知抗条锈基因的19个SNP标记进行分子检测，其中包括11个全生育期抗病基因［Yr5a、Yr5b (YrSP)、Yr6、Yr7、Yr9、Yr15、Yr26、Yr28、Yr81、YrZH84和YrAS1676］和5个成株期抗病基因（Yr18、Yr30、Yr78、Yr86和YrLT26），推测小麦品系可能携带的抗病基因。结果表明，34份主栽品种中，23份表现成株期抗病。在69份高代品系中，苗期对CYR32和V26-lab小种表现抗病的品系分别有11份和13份，对CYR32和V26-lab均表现免疫或者近免疫的品系仅有2份。根据品系成株期抗病DS值的聚类热图结果表明，在杨凌表现抗病的品系有44份，在江油表现抗病的品系有25份，在两地均表现环境稳定抗病的品系有17份。分子检测表明，参鉴品系中可能携带Yr5b、Yr6、Yr7、Yr9、Yr30、Yr78、Yr81、Yr86、YrZH84、YrLT26和YrAS1676，其中只有Yr6、Yr81和YrLT26显著影响抗病性，没有发现可能携带Yr5a、Yr15、Yr18、Yr26和Yr28的品系。此外，Yr78、Yr81、Yr86和YrAS1676组合表现可有效抗条锈病。长江中下游麦区小麦品系对小麦条锈菌当前流行小种的抗性整体水平较2010年前明显提高，抗病基因的使用呈多样化趋势。

• 小麦OXS3基因家族的鉴定及表达模式分析

  李杰，冯永佳，李培华，刁邓超，李云丽，孙玉晨，孟祥宇，韩德俊，郑炜君

  氧化应激3蛋白(OXS3)是一种植物特异性蛋白，在植物逆境耐受性中发挥重要作用。本研究利用生物信息学方法，在全基因组水平对小麦中的OXS3基因家族成员进行了鉴定，并对所有成员进行了高温胁迫下的表达模式分析以及4个小麦OXS3基因的酵母转化验证试验。结果表明，小麦具有9个OXS3基因，分布于8条染色体上，聚类为三个亚家族，主要定位于细胞核；小麦OXS3基因家族成员的启动子区具有多个激素响应和逆境响应顺式作用元件，暗示该家族成员在植物逆境响应中可能承担重要角色。共线性分析表明OXS3基因家族在单/双子叶植物间存在较大差异。qRT-PCR分析表明，小麦OXS3家族基因在高温胁迫下均上调表达。转化酵母的耐热功能验证表明,小麦基因TaOXS3-1D、TaOXS3-2A可以提高酵母的耐热性。本研究结果为系统研究OXS3的耐热功能奠定了基础。

• 75份青稞种质的品质性状综合评价

  刘雅洁，李茂，李超，李文博，田敏，潘佳佳，赵辉，余国武，冯宗云

  为有效利用青稞种质资源、促进专用型品种的选育，利用主成分分析和因子分析法对75份青稞品种（系）在3个生态点的籽粒中蛋白质、γ-氨基丁酸、总淀粉、β-葡聚糖和花青素含量共5个籽粒品质性状进行分析与评价。结果显示，基因型、生态点及生态点与基因型互作对5个被测性状均有显著影响，5个性状的变异系数为3.88%~118.92%,广义遗传率为15.29%~90.13%，其中蛋白质、β-葡聚糖和花青素含量的广义遗传率大于60%，表明遗传是其含量差异的主要原因。利用主成分分析可将5个性状简化为3个公因子，其携带总信息量的73.73%。经过Promax旋转后的载荷结果显示，3个公因子分别反映青稞籽粒的氨基酸累积量、次生代谢物累积量和多糖累积量。加权评分后的综合排名和分层聚类结果显示，勾芒青稞、龙中紫、2009-119、XQ0168、次玛、4TH HBSNS-57、813、长芒黑青稞、白勾芒、耐那、对芒黑青稞、褐青稞、北青4号、白青稞和昆仑14号共15个材料的综合品质较好；单性状优势的统计分析结果表明，高蛋白育种适宜选用龙中紫，低β-葡聚糖育种适宜选择白勾芒、对芒黑青稞和褐青稞，高蛋白质且低β-葡聚糖含量育种适宜选择2009-119和XQ0168，高γ-氨基丁酸和高花青素育种适宜选择次玛，高γ-氨基丁酸和低葡聚糖育种适宜选择4TH HBSNS-57。

• 大麦茎、叶、穗对饲草产量及品质的影响

  赵斌，季昌好，孙皓，朱斌，王瑞，陈晓东

  为探明大麦不同组织（茎、叶和穗）在不同刈割期对饲草产量及品质的影响，以安徽省两个主栽饲用大麦品种为材料，比较了两年度两个品种茎、叶和穗分别在齐穗期及其后14 d和28 d饲草产量及品质的差异。结果显示，不同组织、刈割期及组织×刈割期互作效应对饲草产量及品质均有显著影响(P<0.05)，年度效应主要影响产量，其他互作效应因品种和性状不同而异。饲草产量随刈割期后移增加，对其贡献表现为茎﹥穗﹥叶，第2年度高于第1年度。饲草品质性状在组织间和刈割期间存在显著差异，而在年度间仅在单个品种若干性状上存在差异；粗蛋白含量表现为穗﹥叶﹥茎，且随刈割期后移下降；粗纤维、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维和酸性洗涤木质素含量均为茎﹥叶﹥穗，且随刈割期后移前3个性状先降后升，酸性洗涤木质素含量持续上升；粗脂肪含量为叶﹥穗﹥茎，且随刈割期后移上升。综上，在株高相当时，增加穗部比例可提高大麦饲草产量和品质；刈割期后移可提升饲草产量但降低品质。基于本研究，选育大穗、多叶型品种，适期刈割，有望同步提升大麦饲草产量和品质。

• 五个小麦品种麸皮脂质成分分析

  王嘉欢，陈晓杰，张福彦，范家霖，程仲杰，赵婉，李好海，孔凡彬，张建伟

  小麦麸皮中有一定量对人体健康有益的脂质成分，这些脂质可以作为优质植物原材料应用于食品或工业生产。为了解不同小麦品种麸皮的脂质组成，用乙酸乙酯萃取法提取脂质，并进行硅烷化衍生处理，建立气相色谱-质谱（GC-MS）联用法测定了5个小麦品种的麸皮脂质成分及含量。结果表明，从麸皮脂质中共鉴定出20种化合物，可归纳为游离脂肪酸、烷基间苯二酚（ARs）、甾醇（β-谷甾醇、菜油甾醇、豆甾烷醇）、单酰基甘油酯、甲基烷基间苯二酚和烷烃等六大类。ARs（相对含量31.8%~41.7%）和游离脂肪酸（相对含量24.0%~31.3%）在总脂质中占比较高，甾醇含量次之，其他化合物含量较少。ARs由侧链长度为17~25奇数链烷烃组成，二十一烷基间苯二酚含量（732.7~1 158.4 μg·g-1）显著高于ARs其他同系物(P＜0.05)。不同小麦品种麸皮的脂质各组分含量不同，且品种之间存在显著差异，西农979和淮麦21中的ARs含量最高。

• 施硫时期对强筋小麦产量和品质的影响

  刘志连，傅晓艺，王红光，李东晓，李瑞奇

  为明确不同时期施硫对强筋小麦产量和品质的效应，于2019—2021年2个小麦生长季，以藁优2018为试验材料，设置播前（Sb）、拔节期（Sj）、开花期（Sa）3个施硫时期，施硫量为60 kg·hm-2，以不施硫(CK)为对照，测定并分析了不同处理下强筋小麦产量和品质相关指标。结果表明，与CK相比，Sb和Sa处理均能显著提高藁优2018的千粒重和产量，2个生长季千粒重增幅分别为6.23%和7.04%，产量增幅分别为9.20%和5.71%；施硫时期对藁优2018的穗数和穗粒数影响不显著。3种施硫处理的面团形成时间和稳定时间均较CK显著提高，Sa和Sb处理优于Sj处理；Sa处理2个生长季较CK增幅达48.78%和32.63%。2个生长季Sa处理的湿面筋含量、Zeleny沉降值、蛋白质含量和谷醇比较CK平均增幅依次为8.88%、8.31%、6.61%和10.48%。综上，施硫对强筋小麦的产量和品质具有正向调控效应，开花期为本试验条件下最佳施硫期。

• 水氮运筹对滴灌冬小麦产量和水氮利用效率的影响

  高翠民，杨永辉，韩伟锋，何方，毛家伟，潘晓莹，武继承

  为探究水氮运筹对滴灌冬小麦产量和水氮利用效率的效应，于2019—2021年开展了连续2年小麦田间试验，设置2个施氮水平210（N1）和240（N2）kg·hm-2，4个灌水处理W1（不灌水）、W2（每次30 mm）、W3（每次45 mm）、W4（每次60 mm），分析不同处理小麦产量及水氮利用率相关指标。结果表明，2019—2021年，施氮量和灌水量对冬小麦抽穗期、扬花期和灌浆期叶片净光合速率的影响为极显著（P<0.01）或显著（P<0.05），且三个生育时期均以N2W4 处理最高，与N1W4和N2W3处理间没有显著差异；三个生育时期的土壤铵态氮和硝态氮含量均以N2W3、N1W4或N2W4处理最低。小麦越冬期、灌浆期和成熟期土壤铵态氮与产量和氮肥偏生产力（NPFP）均呈显著或极显著负相关；抽穗期、灌浆期和成熟期土壤硝态氮与产量和NPFP均呈显著或极显著负相关。2个年度，水氮运筹较对照显著提高了冬小麦的产量和水氮利用效率，产量增幅分别为38.9%~62.0%和40.9%~68.3%，水分利用效率（WUE）增幅分别为8.0%~15.7% 和10.1%~16.4%，NPFP增幅分别为38.9%~62.0%和40.9%~65.5%；冬小麦产量和WUE均以N2W4处理最高，N2W3处理次之，两者间没有显著性差异；但N2W3处理的水分利用效率均显著高于N2W4处理。综上，在本试验条件下，施氮量240 kg·hm-2、每次灌水45 mm（N2W3）为该地区滴灌冬小麦最佳水氮运筹组合，可以实现保障产量和提高水氮利用效率的目标。

• 营养胁迫对小麦幼苗生长和生理特性的影响

  陈薇薇，张萌，张永清，冯鹏睿，赵玉莹，高艳梅，王志敏

  为了探究小麦幼苗生长潜力及其对营养胁迫的适应能力，通过沙培试验，设置了正常生长植株和种子营养物质缺失(仅去除胚乳、仅去除根系、胚乳和根系均去除)处理，考察了小麦苗期叶龄、生长速率、株高、根系、叶绿素含量（SPAD）、叶面积、干物质积累、生理特性的变化。结果显示，萌发36 h的小麦幼苗在营养缺失处理下均已具备独自存活能力。与未去除胚乳（正常植株和仅去除根系）的小麦幼苗相比，去除胚乳（仅去除胚乳以及胚乳和根系均去除）的小麦幼苗发育缓慢，需要更多时间才能达到与正常小麦相同的生长阶段，且在两叶一心时生长速率、株高、根长、SPAD、总叶面积和干重显著下降，长势明显较弱，可溶性蛋白、脯氨酸和丙二醛含量一直维持在较低的水平。与正常生长植株相比，仅去除根系的小麦幼苗能够快速适应营养胁迫，在两叶一心时生长速率、株高、根长和干重与正常植株基本一致，可溶性蛋白和脯氨酸含量显著增加，丙二醛含量显著降低。由此可见，苗期小麦种子营养物质缺失条件下幼苗生长迟缓，适应能力弱，影响小麦后期的生长和发育。

• 喷锌方式对冬小麦籽粒锌含量和锌利用率的影响

  李诗雨,王欣，雷振华，牛堉锡,林祥,王东

  为探究喷锌方式对冬小麦籽粒锌含量和锌利用率的影响，采用人工（M1）和无人机（M2）两种喷施方式，设置5个锌肥施用水平（M1T0~M1T4处理锌肥浓度分别为0、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%；M2T0~M2T4处理锌肥浓度分别为0、2.5%、5%、7.5%、10%）和3个锌氮磷肥配施的处理(M1T5: 0.4% ZnSO4·7H2O+0.2%K2HPO4;M1T6: 0.4% ZnSO4·7H2O+2%尿素;M1T7: 0.4% ZnSO4·7H2O+0.2%K2HPO4+2%尿素；M2T5: 2.5% ZnSO4·7H2O +1.25%K2HPO4;M2T6: 2.5% ZnSO4·7H2O+12.5%尿素;M2T7: 2.5% ZnSO4·7H2O+1.25%K2HPO4+12.5%尿素)，人工和无人机单次喷施药液量分别为375 和60 L·hm-2，通过田间试验比较分析了不同处理下冬小麦籽粒锌含量、锌携出量、光合速率、产量等性状的差异。结果表明，同一喷锌量下，人工喷施时冬小麦籽粒锌含量、锌携出量显著高于无人机喷施处理；同一喷施方式下，随着锌肥浓度的提高，籽粒锌含量和锌携出量均呈上升趋势，但无人机喷锌浓度高至10%时对籽粒锌携出量的提升作用反而减弱，旗叶净光合速率、穗粒数、籽粒收获指数和产量也显著降低。与单一施锌相比，人工和无人机锌氮配施均显著提高籽粒锌携出量和锌利用率，且M2T6处理的籽粒产量较M2T1处理显著增加,增幅22.68%。以上结果说明，相同喷锌量下，人工喷施对籽粒锌元素的强化效果优于无人机，但是采用无人机喷施时，将2.5%浓度的硫酸锌溶液与12.5%的尿素溶液配合施用，可实现籽粒产量和锌含量的同步提高。

• 基于GF-6/WFV卫星遥感的大田冬小麦叶片氮素含量估测

  姚永胜，任妮，李卫国，李伟，马廷淮，张宏，董建宾

  为对大田冬小麦叶片氮素含量（LNC）进行快速、准确及无损监测，通过在江苏省泰州泰兴市、盐城大丰区和南通如皋市布设冬小麦遥感监测大田试验，在获取试验样点冬小麦冠层红光波段反射率（REDref）、近红外波段反射率（NIRref）和计算的十个光谱指数（RVI、NDVI、DVI、SAVI、OSAVI、MSR、RDVI、EVI2、NLI和SVI）基础上，将12个遥感光谱指标与冬小麦LNC进行相关分析，选出与LNC相关性较好的作为模型输入变量，构建基于BP神经网络的冬小麦LNC估测模型, 并利用GF-6/WFV卫星遥感影像对县域冬小麦LNC的空间分布开展监测。结果表明，12个遥感光谱指标与冬小麦LNC之间存在不同程度的相关性，其中NDVI、RVI、MSR、OSAVI和NLI与冬小麦LNC的相关性较好（相关系数不低于0.65）。将优选的5个遥感光谱指标作为模型输入变量，构建基于BP神经网络的冬小麦LNC估测模型（LNC-BPEM），模型的估测精度r2=0.866，RMSE=0.246%，ARE=12.9%。将冬小麦LNC-BPEM估测模型和GF-6/WFV影像结合对县域冬小麦LNC的空间信息监测，获得了如皋县域冬小麦LNC的空间分布特征，该区域冬小麦LNC范围在0.9%~2.0%（长势正常）的种植面积为29 693.3 hm2，占冬小麦总种植面积的74%。这说明利用GF-6/WFV卫星的多个遥感光谱指标与神经网络结合建模可有效估测县域大田冬小麦叶片氮素含量。

• 基于混沌万有引力算法对APSIM模型中旱地春小麦产量形成参数的优化

  张博，董莉霞，李广，燕振刚，刘强，王钧，张燕

  为了解决APSIM模型中春小麦产量形成参数本土化率定过程中所面临的耗时长、精度差、效率低等问题，采用混沌万有引力（chaotic gravitational search algorithm，CGSA）算法，基于1971-2014和2018-2021年甘肃省定西市统计年鉴中的产量数据以及2015-2017年定西市安定区凤翔镇安家沟村的大田试验数据、1971-2021年定西市安定区的产量和气象资料，对春小麦产量形成参数进行优化。结果表明，采用CGSA优化参数后，均方根误差（RMSE）、归一化均方根误差（NRMSE）和模型有效性指数（ME）的平均值分别为22.98 kg·hm-2、1.393%和0.995，说明模型在甘肃省定西市春小麦产量的评估中表现出较好的适应性。此外，CGSA具有较好的全局寻优性能和较快的收敛性，为APSIM模型的参数优化提供了一种高效、精准的方法。

• 基于冠层高光谱的冬小麦植株含水率估算

  赵成，韩娜娜，周青云，李松敏

  为确定适用于冬小麦植株水分诊断的最佳高光谱指数及其在植株水分处于适宜状态时的阈值，设置4个水分处理（灌溉定额分别为0、60、120和180 mm），获取了小麦关键生育时期（返青期、拔节期和灌浆期）的冠层高光谱反射率、植株含水率、土壤含水率和产量等数据。依据高光谱指数与冬小麦植株含水率之间的相关性对高光谱指数进行筛选，以筛选的高光谱指数为输入变量，分别构建一元回归、偏最小二乘回归、随机森林回归和支持向量回归的冬小麦植株含水率估测模型。考虑到土壤含水率对冬小麦植株含水率的影响，进一步量化了当日植株含水率与不同时间土壤含水率的关系，通过产量比较法分别确定了冬小麦植株水分、土壤水分的阈值。结果表明：（1）在返青期、拔节期和灌浆期，一元回归模型的精度（r2=0.673，RMSE=3.144%，RE=5.489%）较好，能确定高光谱指数阈值，可以较精准、快捷地实现冬小麦水分诊断。机器学习算法中随机森林回归的模型精度（r2=0.904，RMSE=1.701%，RE=3.606%）最高，但模型参数较多，无法给出高光谱指数阈值。（2）当日植株含水率与其前一天0~50 cm土层的含水率之间具有较强的正相关关系（r2为0.708，RMSE为2.436%，RE为7.755%）。（3）返青期、拔节期和灌浆期估测冬小麦植株水分最佳高光谱指数分别为 MCARI/0SAVI、PRI3和VEG，其相应的阈值分别为0.765 1~1.130 1、0.155 2~0.225 7、1.633 9~1.668 5。因此，可根据植株含水率与土壤含水率之间的关系确定冬小麦在关键生育期内所处水分状态，从而采取相应对策。

• 基于无人机RGB影像的染条锈冬小麦花青素含量监测

  岳蓉，尹本酥，李振发，李粉玲

  小麦植株感染条锈病后叶片花青素含量会发生明显变化。为了在地块尺度上利用冬小麦花青素值实现条锈病害的直观、快速监测，通过监测叶片花青素含量评估小麦条锈病严重程度，2021年获取感染条锈病的小麦田块的无人机RGB影像和采集地面病害区域的花青素含量数据，利用影像提取采样点感兴趣区的光谱特征参数和基于灰度共生矩阵的纹理特征参数，采用连续投影算法(SPA)结合相关性分析优选特征参数，分别采用单一光谱特征参数和组合参数，结合主成分回归(PCR)、拉索回归(LR)、随机森林回归(RFR)、梯度提升回归(GBR)和误差反向传播神经网络(BPNN)等方法构建了小麦花青素含量估算模型，并利用最优模型反演了田块的花青素含量。结果表明，图像光谱特征结合纹理特征后，花青素估算模型的R2增大，RMSE减小，模型精度显著提升。基于组合特征参数构建的随机森林模型精度最高，验证集R2、RMSE和MAE分别为0.801、0.026、0.021。该模型具有良好的花青素含量估算能力，得到的花青素值分布图与条锈病的空间分布具有一致性，能够定量化、可视化地反映病害严重程度。

• 贝莱斯芽胞杆菌LQ-3防治小麦纹枯病的效果及根际定殖能力

  李蓉，洪赫，姜文筱，王艳斌，张红娟，赵芳，刘杰辉，张泽,梁艳，王春静，谢咸升

  小麦纹枯病（wheat sharp eyespot）主要是由禾谷丝核菌（Rhizoctonia cerealis）侵染引起的一种土传真菌病害，严重威胁小麦生产安全。目前，利用生防细菌防治小麦纹枯病已成为研究热点，其中，研究最多的一类生防细菌为芽胞杆菌。为明确贝莱斯芽胞杆菌（Bacillus velezensis）LQ-3防治小麦纹枯病的效果及其在小麦根部定殖能力，本研究利用LQ-3发酵液灌根处理小麦苗，调查统计LQ-3对小麦纹枯病的防效。同时利用绿色荧光蛋白标记菌株LQ-3（pGFP78）灌根处理小麦根部，并结合抗生素平板回收检测、激光共聚焦显微镜观察方法，探明LQ-3在小麦根部的定殖动态。结果表明，LQ-3防治小麦纹枯病的效果为57.49%，与化学药剂27%苯醚·咯·噻虫悬浮种衣剂（酷拉斯）的防效（59.95%）相当。LQ-3（pGFP78）的生长趋势与野生型LQ-3相比并没有显著性差异，且仍具有游动性和生物膜形成能力。 LQ-3（pGFP78）发酵液初始浓度为2.3×108 cfu·mL-1，灌根处理5 d后，其在小麦根部的定殖量已达到9.63×106cfu·g-1，25 d后，定殖量仍有1.33×106cfu·g-1，表明LQ-3在小麦根部具有较好的定殖能力。