麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2024年第9期

• 大麦核仁蛋白基因HvNOP58的克隆和表达分析

  王梦玥，罗振蒙，詹开旺，毛孝强，周洪斌，魏红霞，高洪铭，陈升位

  Nop（nucleolar protein）结构域蛋白可参与核糖体装配、核苷酸甲基化修饰、基因表达调控等生物进程，是制约真核生物发育遗传、细胞周期调控和衰老机制等研究的关键因素，但少有大麦Nop结构域核仁蛋白基因的报道。本研究以北青7号和Ynbs突变体为材料，克隆了大麦HvNOP58基因的CDS序列。结果表明，HvNOP58基因位于大麦Chr2H基因组负链的49 019 790~49 023 604 bp区间，具有10个外显子，编码区长度为1 674 bp。所编码蛋白属于亲水性的稳定蛋白，其高级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主，具有N端结构域、NOSIC结构域和Nop结构域。同源比对和系统进化分析表明，HvNOP58蛋白与同族物种的核仁蛋白具有更近的亲缘关系。亚细胞定位、RT-PCR检测和荧光定量检测结果表明，HvNOP58基因定位于细胞核，在叶、茎、幼穗、根和叶鞘5种组织中有表达。

• EMS诱变对大麦种子萌发及M1代植株成熟期主要性状的影响

  宋凌宇，何余，李金平，刘豪，张松，孟玲，宋瑞娇，齐军仓

  为探究甲基磺酸乙酯（EMS）对大麦种子萌发及M1代植株成熟期主要表型性状突变的影响，以啤酒大麦品种新啤6号为材料，分别用0.00%、0.05%、0.10%、0.15%和0.20%的EMS浸种10 h，分析各浓度EMS处理对种子发芽势、发芽率、致死率、畸变率、幼苗叶绿素含量、根系活力和形态指标的影响，记录0.10% EMS诱变后M1代成熟期植株主要性状的突变类型和突变频率。结果表明，EMS明显抑制种子萌发和幼苗生长，并产生了大量的性状突变。与对照相比，0.10% EMS浸种显著降低了种子发芽势、发芽率、幼苗叶绿素含量和根系活力，致死率和畸变率显著提高；0.15%和0.20% EMS浸种显著降低了幼苗根和芽的长度、鲜重和干重，胚芽鞘干重显著提高。田间统计发现，0.10% EMS处理的M1代植株主要突变性状集中在茎秆、叶片、穗形和育性等方面，产生了红秆、矮秆、红叶、芒卷、穗畸形、结实率低和分蘖少等性状，突变频率分别20.17%、4.87%、1.08%、16.67%、0.94%、14.00%和6.02%。因此，通过EMS诱变构建大麦突变体库和创制种质资源。

• 基于120K液相芯片对310份小麦种质的遗传多样性分析

  程斌，丁延庆，曹宁，高旭，徐建霞，罗永露，张立异，王伟

  为了解贵州小麦农家种与其他地方育成品种间基因组中被选择的区域，对来自中国黄淮麦区和西南麦区的310份小麦材料进行了120K液相芯片检测。结果表明，该群体可以分为中国北方、中国南方和贵州农家种3个相对独立的类群，其中四川的小麦遗传多样性相对较高，贵州农家种遗传多样性较低。其原因可能是四川小麦含有一定的阿勃血统和人工合成小麦的血缘，对小麦的增产增收具有突出作用，而贵州农家种在现代育种中使用频率很低。陕西的小麦品种在第一、第三和第五亚群中，可能是陕西当地的材料引进了其他地方的小麦种质资源，通过杂交或者回交产生了新的品种（系），血缘上更加丰富，遗传多样性更高。通过对贵州农家种/其他地方育成品种（系）之间选择性消除分析，利用π、Fst、XP-CLR等方法鉴定到与春化、株高、芒长、抗病、抗逆等相关的37个基因，包括了诸如TaVRN2-5A、TaDIR-A1、Rht12和ALI-1/B1/Tipped1/AWNS1等的重要位点。由此可见，中国部分育成小麦品种存在遗传多样性差异，建议通过开发新的育种策略，聚合优异等位基因，促进对地方农家种合理利用。

• 236份小麦种质苗期耐盐性鉴定及耐盐指标筛选

  高珅奥，田仁美，贾惠宁，王脉，刘德政，路秋梅，卢山，高志鹏，万富旗，张旭斌，黄艳菊，陈亮，胡银岗

  盐胁迫是影响小麦出苗和苗期生长的重要限制因子，筛选小麦苗期耐盐性评价指标及种质对小麦耐盐性改良具有重要意义。本研究以236份小麦品种为试验材料，首先选取其中20份品种，设置5个NaCl浓度（0、50、100、150、200 mmol·L-1）处理，筛选出100 mmol·L-1 NaCl为最适的盐胁迫浓度，接着对236份小麦种质群体进行胁迫处理，测定胁迫处理下苗长、第二叶长、最大根长等15个性状，计算综合耐盐指数（D值）进行耐盐性评价。结果表明，在盐胁迫下，所有15个地上部和地下部性状均与对照条件下有显著差异，且除根平均直径和叶绿素含量外，其余性状的耐盐指数均值小于1。对各性状耐盐指数的隶属函数值进行主成分分析，将15个性状归纳为6个成分，累计贡献率达82.718%。根据综合耐盐指数进行聚类分析，将236份小麦种质聚为5类，其中豫农416和陇鉴19为极端耐盐品种。各指标耐盐指数与综合耐盐指数的相关性分析表明，根总表面积、根总长度、根鲜重与D值相关性最高，可作为苗期评价耐盐性的主要指标。

• 小麦地方品种的条锈病抗性及常用分子标记的研究进展

  朱冠鸿

  小麦条锈病是小麦上的重要病害之一，培育和利用小麦抗病品种是防治小麦条锈病的最佳手段。小麦地方品种中蕴含着丰富的抗条锈病基因资源，其携带的连锁累赘相对较少，又易于消除，定位地方品种中抗条锈病QTL（quantitative trait locus）以增加抗源数量和抗病稳定性对小麦的生产安全有重要意义。目前有关小麦地方品种对条锈病抗性的报道较少，本文简要介绍了小麦条锈病发生和危害的基本情况，归纳了多种常应用于小麦抗条锈病基因(QTL)定位工作当中的DNA分子标记技术，并综述了国内外小麦地方品种中抗条锈病基因(QTL)定位的研究进展，以期为辅助抗条锈病品种的选育提供理论依据。

• 454份小麦品种（系）赤霉病抗性鉴定及优异种质筛选

  陈婧，贾宝森，丁富功，徐锐，薛宇航，方正武

  赤霉病是由禾谷镰刀菌等引发的小麦真菌病害，严重影响小麦的产量和品质。本研究选取了来自江苏、湖北、安徽、四川、河南等地区的454份小麦品种（系），采用单花滴注法鉴定赤霉病抗性，检测Fhb1、Fhb2、Fhb4、Fhb5和QFhs.crc-2DL紧密连锁的分子标记，并对其株高、穗长、千粒重等农艺性状进行筛选。结果表明，454份小麦品种（系）中，7份表现为高抗赤霉病，115份中抗赤霉病，177份中感赤霉病。分子标记检测结果显示，同时含4个抗病基因的材料有5份，其中4份达到高抗水平；同时含3个抗病基因的材料有10份，达中抗以上材料有7份；有12份材料仅含有Fhb1，平均病小穗率25.48%；有100份材料仅含QFhs.crc-2DL，平均病小穗率32.24%。同时赤霉病抗性与高秆、穗稀等不良农艺性状连锁。结合农艺性状表现，筛选出生选4号、襄麦35、宁麦19等26份农艺性状优良兼抗赤霉病的小麦品种（系），可作为小麦赤霉病遗传育种的种质资源。

• 不同分子量蛋白质对小麦品质及馒头加工品质的影响

  班进福，郭家宝，高振贤，赵彦坤，刘彦军，郑书海，纪丽丽，张国丛，李彩华，何明琦

  为了解不同分子量蛋白质对小麦品质及馒头加工品质的影响，以石优17、石4366、石麦15等30个石麦系列小麦品种为材料，对不同分子量蛋白质相对含量、品质特性以及馒头加工品质进行了检测与分析。结果表明，UPP（SDS不溶性蛋白大聚体）、LPP（大分子量聚合体蛋白）、LMP（大分子量单体蛋白）的相对含量及LPP/LMP比值与小麦粉的大多数品质指标存在显著或极显著相关性；不同分子量蛋白质相对含量较蛋白质含量更能反映小麦品质；UPP相对含量可作为小麦粉品质性状及面筋特性的预测和评价指标。蛋白质含量显著影响馒头的粘着性，UPP、LPP、LMP相对含量及LPP/LMP比值主要影响馒头质构特性中的硬度、胶着性及咀嚼度。UPP相对含量可以作为评估小麦粉是否适宜馒头加工的重要指标。

• 近20年来中国小麦品种产量和品质性状变化分析

  高艳梅，景茂雅，陈薇薇，张萌，张永清，王志敏

  高产优质是中国小麦生产发展方向，及时总结中国小麦育种进展对明确小麦产量和品质能否协同提高至关重要，也可为未来小麦育种提供借鉴。本研究对1999-2020年中国审定的646个小麦品种的产量和品质进行了整理与分析。结果表明，1999-2020年，中国春麦区、黄淮冬麦区和长江冬麦区的小麦产量显著上升，年均增长率分别为2.58%、 1.13%和1.49%；而北部冬麦区小麦产量变化不明显。各区域平均产量以黄淮冬麦区最高（7 606 kg·hm-2），春麦区最低（4 669 kg·hm-2）。中国春麦区和长江冬麦区小麦产量提高主要是由于穗数和穗粒数显著增加，而黄淮冬麦区小麦产量提高主要是由于穗数和千粒重显著增加。小麦籽粒蛋白质含量在春麦区显著降低，且与产量呈极显著负相关；其余区域蛋白质含量均无显著变化，且与产量均无显著相关性。各区域湿面筋含量与蛋白质含量均呈显著正相关，但与产量相关不显著。

• 小麦初生根和次生根水肥利用效率及其与产量的关系

  马文奇，周苏玫，梁文宪，胡乃月，谢松鑫，贾晓雯，贺德先，杨习文

  为探究小麦初生根和次生根水肥利用能力的差异，于2021-2023年在河南省以主栽小麦品种周麦30和周麦32为材料，采用盆栽和分根移位的方法，设置初生根和次生根均灌水施肥（CK）、初生根不灌水（SRW0）、初生根不施肥（SRF0）、初生根不灌水不施肥（SRW0F0）、次生根不灌水（NRW0）、次生根不施肥（NRF0）和次生根不灌水不施肥（NRW0F0）7个处理，分别于越冬期、返青期、拔节期、开花期、灌浆期和成熟期分析初生根和次生根根系干物质量、根系活力、根系中氮磷钾素积累量的差异，并分析其对产量及其构成因素、籽粒中氮磷钾素积累量、氮磷钾素利用率和灌水利用率的影响。结果表明，分根水肥条件下，各处理的小麦单株初生根干物质量在越冬期均高于次生根，于开花期达到最大值；次生根干物质量在返青期以后均大于初生根，于灌浆期达到最大值。所有处理的各生育时期次生根根系活力始终高于初生根，初生根和次生根根系活力分别在返青期和拔节期达到最高值。分根水肥条件下，成熟期籽粒中磷素积累量及氮素和钾素利用率均表现为初生根水肥供应不足处理低于次生根水肥供应不足处理，即SRW0

• 抗旱小麦品种根系垂直分布和根尖特征分析研究

  滕政凯，王春艳，卜明娜，周苏玫，胡乃月，谢松鑫，贾晓雯，杨习文，贺德先

  为明确抗旱小麦品种根系的垂直分布和根尖特征，以抗旱品种新麦39、洛旱22和干旱敏感周麦36、郑麦369为材料，采用柱栽法，在雨养和高产灌溉两种水分条件下比较分析了两类品种产量、根系形态特征的差异。结果表明，雨养条件下，抗旱品种籽粒产量高于干旱敏感品种，而高产灌溉条件下产量表现则相反。两类品种根长度、根干重和根体积具有显著差异，抗旱品种在表层（0~20 cm）、中层（20~40 cm）和深层（40~60 cm）土壤中的根长度、根干重和根体积均高于干旱敏感品种；雨养条件下表层和中层土壤中的根长度、根干重和根体积均显著低于高产灌溉条件，而在深层土壤中高于高产灌溉条件。不同土层中抗旱品种的根尖数和根尖长度均高于干旱敏感品种，而根尖直径则小于干旱敏感品种，其中高产灌溉条件下，抗旱品种在表层土壤中的根尖长度和根尖数分别较干旱敏感品种分别高17.2%和24.11%，根尖直径低14.2%，差异均达显著水平。与高产灌溉条件相比，雨养条件下不同土层中的根尖长度和根尖直径均降低，表层土壤中的根尖数减少，而中层和深层的根尖数则增多。这说明抗旱品种的根系生长发育状况优于干旱敏感品种，有助于适应干旱胁迫和增加产量。

• 不同覆盖方式对旱地冬小麦土壤水热及光合特性的影响

  阎龙霞，马建涛，柴雨葳，张姚，王彦萍，李博文，常磊，程宏波，柴守玺

  为了探明不同覆盖方式对旱地冬小麦土壤水热、光合特性的影响，在陇中半干旱区，设置了露地无覆盖（CK）、秸秆带状覆盖(SM4、SM5)和地膜覆盖(PM)，对不同处理下小麦田土壤水热状况、叶片光合指标和产量进行测定与分析。结果表明，与CK比较，SM4、SM5和PM处理均显著增加了冬小麦播种至收获期的土壤平均含水量，增幅分别为7.0%、9.0%和8.5%；SM4和SM5处理显著降低了冬小麦全生育期土壤平均温度，降幅分别为11.3%和13.7%，而PM处理显著增加了全生育期土壤平均温度，增幅为6.7%；SM4、SM5和PM处理使小麦净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)分别增加了16.3%、18.4%、2.6%，17.2%、19.2%、8.9%和26.0%、30.7%、8.9%，使胞间CO2浓度(Ci)分别降低7.2%、9.1%和3.1%，SM5处理较SM4处理的变幅更大。与CK相比，SM4、SM5、PM处理显著增加了冬小麦籽粒产量和生物产量，增幅分别为11.9%、18.0%、20.9%和16.7%、19.0%、25.5%。相关分析表明，冬小麦籽粒产量与旗叶Pn(r=0.539*)和Tr(r=0.633*)呈显著正相关；冬小麦开花期和灌浆前期旗叶光合生理特性对籽粒产量和千粒重的影响大于灌浆后期。可见，在旱地小麦种植中，秸秆带状覆盖能显著改善土壤水热情况，提高旗叶光合能力，使小麦产量显著增加。

• 西北春麦区APSIM-Wheat模型作物参数全局敏感性分析与比较

  张燕，董莉霞，李广，燕振刚，刘强，王钧，张博

  为提高西北春麦区APSIM-Wheat模型的适应性及校准的效率和精度，需要对作物参数进行重新率定，并对参数的取值范围进行标定，设定±10%、±20%、±30%、±40%和±50%五个参数取值范围，采用EFAST法和Morris法比较不同参数取值范围下模型的18个作物参数对春小麦产量和生物量的敏感性，并分析EFAST方法下最适宜的参数取值范围，同时对比两种敏感性分析方法的一致性。结果表明，对产量敏感的参数分别为每克茎籽粒数量（GPGS）、初花期积温（TFI）、灌浆期积温（TSGF）、出苗期到拔节期积温（TEOJ）、开花期积温（TF）、潜在灌浆速率（PGFR）；对生物量敏感的参数分别为出苗期到拔节期积温（TEOJ）、灌浆期积温（TSGF）、初花期积温（TFI）、开花期积温（TF）。模型敏感参数和不敏感参数的适宜取值范围分别为±30%和±5%。不同参数取值范围下EFAST法和Morris法得到的敏感性结果一致性较好，在进行参数的敏感性分析时可以互相替代。

• 基于特征波段选择的冬小麦叶面积指数高光谱遥感估测模型研究

  樊泽华，郭建彪，孙清博，刘翠平，张士宇，张潇斌，熊淑萍,马新明，冯晔

  为提高冬小麦叶面积指数（LAI）的遥感估测精度，以实现其无损快速测定目标，在田块尺度设置多年定点不同冬小麦品种氮梯度试验，测定其不同生育时期冠层高光谱数据和LAI，通过原始冠层光谱数据与一阶导数预处理（first-derivative，FD）组合竞争自适应重加权采样（competitive adaptive reweighted sampling，CARS）、无信息变量消除（uninformative variable elimination，UVE）和随机蛙跳（random frog，RF）三种特征波段选择方法进行偏最小二乘回归（partial least squares regression，PLSR）高光谱估测模型构建。结果表明，一阶导数预处理在简化波段数量和提升模型精度上具有较好作用。经过与全波段数据及六种组合内部建模预测精度对比，RF在简化波段方面效果最好，FD-RF组合筛选波段数量为6个，建模的R2和RMSE分别达到0.850和0.730，预测的R2和RMSE分别为0.704和1.005；FD-CARS组合达到了最佳建模精度，R2和RMSE分别为0.876和0.641；FD-UVE组合达到了最佳预测精度，R2和RMSE分别为0.755和0.672。这说明基于特征波段选择可以进行冬小麦叶面积指数高光谱遥感模型建立与有效估测。

• 膨润土与秸秆配施对燕麦根区土壤有机碳组分和丛植菌根真菌多样性的影响

  崔雪梅，米俊珍，刘景辉，赵宝平，张兰英，胡可欣

  为探究膨润土与秸秆配施后燕麦根区不同土层土壤有机碳及其组分含量和丛植菌根真菌（arbuscular mycorrizal fungi，AMF）多样性变化，在黄土高原旱作区燕麦单作田间定位试验中,连续3年进行秸秆还田（S）、单施膨润土（B）、膨润土配施秸秆（H）、不施膨润土和秸秆不还田（CK）4个处理，研究不同处理下不同土层土壤有机碳及其组分含量和AMF多样性的差异及其相关性。结果表明，与CK相比，B、S和H处理能不同程度提高土壤总有机碳（TOC）和不同组分有机碳\[可溶性有机碳（DOC）、轻组有机碳（LFOC）、颗粒有机碳（POC）、粗颗粒有机碳（CPOC）和细颗粒有机碳（FPOC）\]含量及其分配比例，0~20 cm土层增幅大于20~40 cm土层。与CK相比，其他处理提高了0~20 cm土层土壤TOC、DOC、LFOC、POC、CPOC和FPOC含量，其中H处理提高显著（P＜0.05），依次提高了19.55%、27.21%、54.69%、56.35%、54.72%和31.11%；各处理增加了矿物结合态有机碳（MOC）含量，增幅为2.59%~6.03%，但差异不显著。与CK相比，H处理显著提高土壤LFOC/TOC、POC/TOC、CPOC/TOC和POC/MOC，增幅分别为29.71%、30.45%、30.49%和50.91%；显著提高了0~20 cm土层土壤AMF香农指数和辛普森指数，增幅分别为60.87%和16.05%。相关性分析表明，香农指数与土壤CPOC含量呈极显著正相关（P＜0.01），与DOC含量呈显著正相关（P＜0.05）；辛普森指数与LFOC含量呈显著正相关。综上，膨润土与秸秆配施可不同程度提高燕麦耕层土壤有机碳及其组分含量、AMF多样性，可用于改善黄土高原旱作区土壤质量。