麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2025年第10期

• 小麦FLA基因家族鉴定及粒重相关基因单倍型分析

  王建飞，郭利建，高维东，胡城祯，车卓，陈涛，张沛沛，杨德龙

  类成束阿拉伯半乳糖蛋白（fasciclin-like arabinogalactan-protein, FLA）是一类高度糖基化的蛋白，广泛参与植物生长发育及抗逆境胁迫等途径，但其在小麦中的作用机制尚不清楚。为了解FLA在小麦中的分布及其生物学功能，利用生物信息学手段在全基因组水平鉴定了小麦FLA家族成员并对其进行了系统分析，利用RNA-Seq及qRT-PCR检测TaFLAs基因在不同组织和逆境胁迫中的表达模式，通过单倍型分析候选基因与粒重相关性状的关系。结果表明，在小麦中共鉴定到71个TaFLAs基因，分布在17条染色体上，依次命名为TaFLA1~TaFLA71。71个基因按照亲缘关系被聚类为8个亚族，同一亚族的不同成员间具有相似的基因结构和保守基序，推测其具有相似的功能。通过种内同线性分析，71个TaFLAs基因存在85个片段复制基因对，其中30对为基因间重复，55对为基因内重复；通过种间共线性分析，TaFLAs基因与二穗短柄草的BdFLAs亲缘关系较近。经RNA-Seq及qRT-PCR分析，TaFLAs在不同组织、非生物胁迫中普遍表达，其中TaFLA15、TaFLA34和TaFLA62在穗和籽粒中表达量较高，TaFLA5、TaFLA15、TaFLA34和TaFLA62在PEG 6000处理下上调表达，TaFLA5和TaFLA34在NaCl处理下上调表达。针对TaFLA62开发了SNP分子标记，通过结合地理时空分布进行关联分析，TaFLA62-HapⅡ是增加粒重的优异单倍型，且在小麦育种过程中受到正向选择。综合来看，小麦TaFLAs的基因结构相似，大多数能够响应逆境胁迫，其TaFLA62-HapⅡ单倍体型可用于小麦产量性状的改良。

• 大麦SERK基因鉴定及干旱和盐胁迫下功能探究

  张亚琦，姚立蓉，司二静，汪军成，马小乐，孟亚雄，杨轲，王化俊，张宏，李葆春

  体细胞胚胎发生类受体激酶（somatic embryogenesis receptor-like kinases，SERKs）位于细胞膜上，能够感知并传递胞外信号，在植物生长发育和逆境胁迫中发挥重要作用。为了探究大麦HvSERKs在干旱、盐胁迫下的表达特性，通过生物信息学方法，以拟南芥SERKs序列为参考，对大麦SERK家族成员进行全基因组鉴定和分析，并通过qRT-PCR技术对其在干旱与盐胁迫下的表达进行分析。结果表明，在大麦基因组共鉴定到8个HvSERKs基因，其中3个分布在7H染色体上。在HvSERKs与已发表的拟南芥、小麦、水稻、玉米、油菜和马铃薯中SERKs构建的系统进化发育树中，HvSERK1、HvSERK3、HvSERK6和HvSERK8单独组成一个分支。经基因结构和保守蛋白基序分析， HvSERKs序列高度相似且具有保守性。蛋白质二级结构组件主要是无规则卷曲，除HvSERK7定位于叶绿体之外，其余HvSERKs均定位于细胞质膜。经qRT-PCR 分析，除HvSERK4在盐胁迫下叶片中下调表达外，其余HvSERKs在干旱和盐胁迫下都能被诱导上调表达；8个HvSERKs基因在大麦成熟胚中均高表达，在幼胚中的表达量低于成熟胚。这说明大麦HvSERKs基因能够响应干旱和盐胁迫，可调控胚胎和穗发育。

• 小麦m6A结合蛋白编码基因TaECT3的克隆与功能分析

  王嘉宽，石婷瑞，马宇航，马羽彤，周芮西，李增林

  N6-甲基腺苷（m6A）作为真核生物RNA中最丰富的表观转录修饰类型，通过动态的“写入-擦除-阅读”机制调控植物生长发育及逆境响应。ECT家族蛋白作为m6A阅读结合蛋白，通过识别m6A修饰位点参与RNA代谢调控。为明晰小麦TaECT3作为m6A结合蛋白响应逆境胁迫的机理，从小麦材料Fielder中克隆到TaECT3基因CDS全长，对其进行生物信息学分析。结果表明,TaECT3基因的编码区（CDS）长度为1 854 bp，编码617个氨基酸，其编码蛋白含有一个ECT家族蛋白典型的YTH保守结构域。TaECT3蛋白分子量为66.93 kDa，等电点为6.48，是亲水性稳定蛋白。其二级结构以无规则卷曲（79.74%）和α-螺旋（13.45%）为主，三级结构模拟显示该蛋白具有m6A结合口袋。经系统进化分析，小麦TaECT3与大麦HvECT3、高粱SbECT3和短柄草BdDF3A之间有较近的亲缘关系，暗示它们之间可能功能保守。EMSA试验显示TaECT3重组蛋白特异性结合m6A修饰RNA；亚细胞定位其可能位于细胞膜； qRT-PCR分析表明，高温（37 ℃，6 h）和PEG8000模拟干旱（15%，6 h）处理后，小麦Fielder中TaECT3的表达显著上调和下调。以上结果说明小麦TaECT3作为m6A结合蛋白可能参与高温与干旱胁迫响应。

• 小麦硫氧还蛋白TaTrxh10的特征及活性鉴定

  焦中发，王晓腾，丁帅静，吴玉杰，景姝涵，张莉，孟晓丹，孟凡荣，李永春

  硫氧还蛋白是一类在植物中普遍存在的氧化还原调控蛋白，在植物生长发育过程中发挥重要调控功能。为了探讨小麦硫氧还蛋白TaTrxh10的生物学功能，系统分析了该蛋白的序列特征、三维结构及其基因表达模式，并将该蛋白原核表达后进行了其对二硫键还原活性的体外鉴定。蛋白序列特征分析显示，小麦TaTrxh10包含3个成员，分别由3个同源基因TaTrxh10-A、TaTrxh10-B和TaTrxh10-D编码；3个成员均包含143 个氨基酸，序列一致性为94.4%，且具有经典的硫氧还蛋白保守结构域和催化活性中心（WCGPC）。蛋白高级结构分析显示，TaTrxh10可形成由5个β-折叠和4个α-螺旋组成的三明治型特定空间结构。基因表达特性分析发现，TaTrxh10的3个同源基因在小麦根、茎和叶中的表达量极低，在子房和成熟种子中有较低水平的表达，而在成熟花粉中高表达。利用DTNB进行的硫氧还蛋白还原活性鉴定表明，TaTrxh10的3个成员均具有催化二硫键还原的功能，不过其还原活性在3个成员间存在一定差异；在较低浓度硫氧还蛋白的反应体系中，TaTrxh10-D的催化活性最高，TaTrxh10-B次之。以上结果表明，小麦TaTrxh10是一类在花粉中特异表达的有活性的氧化还原调控蛋白，这为进一步探讨小麦中依赖于氧化还原的发育调控机制提供了重要信息。

• 小麦细胞分裂素氧化酶/脱氢酶基因TaCKX1B克隆和功能分析

  李婷婷,周雪,柴永懋,王中华

  为探究细胞分裂素对小麦根系形态建成的调控作用，并挖掘调控根系发育的关键功能基因，系统分析了0.05 μmol·L-1 6-BA处理后小麦品种晋麦47幼苗根系表型的变化，评价了110份小麦品种（系）对6-BA的敏感性，同时采用同源克隆方法获得细胞分裂素氧化酶/脱氢酶基因TaCKX1B，并通过烟草异源过表达验证其功能。结果表明，0.05 μmol·L-1 6-BA处理显著抑制小麦初生根伸长生长，促进根毛发生与伸长；小麦对6-BA敏感性存在基因型差异，敏感指数主要分布于40%~60%，且苗期低敏感材料在灌浆期表现出更发达的根系表型；TaCKX1B基因定位于1B染色体，编码区全长1 569 bp，烟草过表达该基因后T1代转基因植株根系生物量约为野生型的2倍。综上所述，TaCKX1B基因在正向调控植物根系发育中具有重要作用。

• 平顶山地区小麦种质资源DNA指纹图谱构建及遗传多样性分析

  王二伟，马爱锄，王健胜，杨好好，王军峰，黄雅敏，耿若飞，蒋钦群

  小麦种质资源是小麦新品种培育的重要基础。以平顶山地区40份小麦种质为材料，利用SSR分子标记对其遗传多样性进行了分析。结果表明，引物多态性条带百分比介于35%~100%之间，平均为74.5%，29对SSR引物共扩增出164个多态性条带,单对SSR引物平均扩增5.60个，SSR引物有效等位基因数、Neis基因多样性指数和Shannons信息指数变化范围分别为1.17~1.66、0.11~0.38和0.17~0.55，平均值分别为 1.43、0.26和0.39。不同小麦种质间的遗传相似系数变化范围为0.55~0.98，平均为0.77。基于遗传相似系数将40份小麦资源聚类为5个类群，第I类群包含3个小麦种质，第Ⅱ类包含11个小麦种质，第Ⅲ类群有5个小麦种质，第Ⅳ类群有3个小麦种质，第Ⅴ类群包含的小麦种质数最多，共有18个，占参试种质数量的45.0%。主成分分析结果与聚类分析结果基本一致。同时，利用SSR标记构建了40个小麦种质的DNA指纹图谱。

• 九份不同类型小麦品种的品质特性解析

  朱文琰，张玉珍，钟涛，唐改娟，张立强，陈静，孙风丽，奚亚军，张超

  为探究不同类型小麦品种品质特性形成机制，以近几年审定的黄淮海主产麦区的强筋小麦伟隆169、紫色小麦稷麦8号和中筋小麦西农100等9个品种及国家小麦区试对照品种周麦36为供试材料，分析籽粒营养品质、加工品质、高分子量谷蛋白亚基组成及品质形成相关基因之间的差异。结果表明，伟隆169的谷醇比值最大（1.84），西农112的谷蛋白大聚体含量最高（11.51%），西农136的总淀粉含量最高（80.69%），西农106的直链淀粉含量最高（39.55%），西农100的支链淀粉含量最高（43.18%），所测中筋小麦品种(除稷麦8号外)的B型淀粉含量均高于87.64%。西农112的蛋白质面积百分比、节点数、节点密度等指标均显著高于伟隆169（P<0.05），稷麦8号的总巯基和二硫键含量最高（20.01 μmol·g-1，7.24 μmol·g-1），西农109、西农136的损耗正切值最小。除西农100、西农109、西农112外，其他品种在Glu-A1、Glu-B1、Glu-D1位点上均检测到优质亚基；供试小麦品种的优质基因的等位变异数目为6~10。综上所述，不同类型小麦品种的品质特性差异显著；西农100等中筋小麦品种在所测的营养品质和加工品质指标表现突出；强筋小麦品种伟隆169和紫色小麦品种稷麦8号均含有优质亚基组合（Ax1、Bx7+By8、Dx5+Dy10），所测优异等位变异数目最多，品质遗传变异丰富。

• 小麦籽粒类胡萝卜素含量近红外快速检测

  刘洁琼，罗斌，张晗，康凯，陈泉，邱朝阳

  小麦籽粒类胡萝卜素含量关系到小麦制品的颜色外观和商品价值，是小麦育种过程中的重要指标之一。目前检测小麦籽粒类胡萝卜素含量的方法主要有紫外分光光度法、薄层色谱法、高效液相色谱法等化学方法，成本高且耗时耗力。为实现小麦籽粒类胡萝卜素含量的快速无损预测，将近红外光谱技术与化学计量技术相结合，利用留出法（hold-out method，HOM）、K折交叉验证（K-fold cross-validation，KFCV）和时间序列划分（time series split，TSS）3种样本集划分方法，Savitzky-Golay平滑（Savitzky-Golay smoothing，SG）、多元散射校正（multivariate scatter correction，MSC）、标准正态变量变换（standard normal variable transformation，SNV）和趋势校正（trend correction，TC）4种光谱预处理方法，方差阈值特征选择（variance threshold feature selection，VTFS）、SelectKBest特征选择（SelectKBest feature selection，SKB）、递归特征消除（recursive feature elimination，RFE）分别与主成分分析（PCA）算法融合的3种特征选择方法，建立偏最小二乘回归（partial least squares regression，PLSR）、支持向量机回归（support vector machine regression，SVR）、梯度提升回归（gradient boosting regression，GBR）三种模型，比较分析了不同模型预测精度。结果表明，样本集最佳划分方法为留出法，光谱最佳预处理方法为SG预处理，最佳特征选择方法为PCA-SKB，最优模型为PCA-SKB-GBR，校正集和预测集决定系数R2分别为0.99和0.89，均方根误差RMSE分别为0.03和0.34 μg·g-1，剩余预测偏差RPD为3.01。因此，基于留出法划分样本集、SG光谱预处理和PCA-SKB特征选择方法，建立PCA-SKB-GBR模型，可实现小麦籽粒类胡萝卜素含量快速高效预测。

• 碳基掺混肥及施用模式对稻茬小麦产量形成、氮效率和经济效益的影响

  马泉,赵银博,崔连瑞,程喜洋,许珂，张永涛,徐莎莎,朱敏,丁锦峰,李春燕,朱新开,郭文善

  为明确新型碳基掺混肥对稻茬小麦产量、氮效率的调控效应，以F1（24-12-8）、F2（24-10-10）、F3（18-10-7）和F4（15-10-10）4种碳基掺混肥为材料，在肥料成本相近条件下，分别设置碳基掺混肥一次性基施（M1）、两次分施（M2）、两次分施条件下基肥补施尿素（M3）或追肥补施尿素（M4）4种施肥模式，以尿素常规4次分施为对照（CK），研究不同处理对小麦群体结构、叶片衰老、产量构成、氮效率和经济效益的影响。结果表明，4种碳基掺混肥在M1模式下，成熟期穗数和茎蘖成穗率最低，且乳熟期叶面指数（LAI）和旗叶SPAD值与开花期相比降幅最大；与CK相比，减产7.96%～12.91%，氮肥表观利用率降低0.93～3.52个百分点，经济效益降低2 012.49～3 070.72元·hm-2。与M1模式相比，M2、M3和M4模式可促进穗数、穗粒数和千粒重提升，产量分别平均提高12.60%、19.20%和16.46%；M3模式更有利于促进小麦前期分蘖发生和干物质积累，生育后期可维持较高的群体LAI和旗叶SPAD值，增加成熟期干物质积累量和氮素积累量，产量和氮肥表观利用率分别较CK提升2.23%～12.19%和3.62～12.48个百分点。对经济效益进行分析，M3模式产值最高，且节省2次追肥人工投入，与CK相比F1、F2和F3均实现净效益提升，其中F2的净效益最高，较CK提升1 399.65元·hm-2。不同肥料比较，F3和F4的氮肥表观利用率较高，但产量和经济效益均较低；与其他肥料相比，在M2、M3和M4模式下F2的产量和效益均更高。综上，碳基掺混肥F2在两次分施条件下，基肥补施尿素的施肥方式可协同提升小麦产量、经济效益和氮肥表观利用率，是促进稻茬小麦高效的施肥方式。

• 施磷对小麦小花发育过程中干旱耐性的影响

  刘淋茹,李雅辉,刘家豪,索柳楠,李东雨,张艳艳,贺利,段剑钊,冯伟,王永华,郭天财

  为明确施磷对小麦小花发育过程中耐旱性的调控效应，通过盆栽试验，以多穗型品种豫麦49-198（V1）和大穗型品种周麦22（V2）为材料，设置重度干旱（田间持水量的35%~45%，W0）和正常水分（田间持水量的75%~85%，W1）两种土壤水分条件，以及不施磷（P0）和施磷0.134 g P2O5·kg-1（P1）两种供磷水平，研究施磷对小麦小花发育过程中可孕小花数和穗粒数以及旗叶光合特性、渗透调节和抗氧化性的影响。结果表明，与W1相比，W0条件下两个小麦品种的可孕小花数和穗粒数均显著减少，旗叶叶绿素含量（SPAD）、净光合速率（Pn）和最大光化学效率（Fv/Fm）以及植株磷含量均显著降低，旗叶可溶性蛋白（SP）、脯氨酸（PRO）、丙二醛（MDA）含量以及超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性均显著升高。与P0相比，P1显著增加两个小麦品种的可孕小花数和穗粒数，V1的可孕小花数和穗粒数增幅分别为5.74%~22.99%、9.90%~17.48%，V2的增幅分别为12.16%~15.63%、7.61%~27.45%；P1可增加旗叶SPAD、Pn、Fv/Fm、SP和PRO含量以及SOD和CAT活性，降低MDA含量，在W0条件下与P0差异显著，且施磷对V2的调控效应大于V1。这说明施磷显著增强小麦植株对干旱胁迫的耐性，提高光合能力，为可孕小花形成及发育成粒提供了充足的营养保障，进而实现增粒稳产，且对大穗型品种的调控效应优于多穗型品种。

• 花后外源α-酮戊二酸对小麦光合特性、籽粒灌浆及产量的影响

  李美玲，梁振宇，张海燕，杨越，贺大海，罗婷，叶勇，黄秀兰，杨洪坤，杨世民，樊高琼

  为明确花后外源α-酮戊二酸(α-KG)对小麦旗叶光合及籽粒灌浆特性的影响，以千粒重差异较大的品种蜀麦830和蜀麦1868为材料，设置0.50、0.75和1.00 g·L-13个α-KG喷施浓度（于开花第0天和花后第15天喷施），以不喷施α-KG为对照（CK），分析不同处理下小麦旗叶叶绿素含量、光合参数、籽粒灌浆参数及产量的差异。结果表明，与CK相比，α-KG处理均能提高小麦光合作用，促进籽粒灌浆，从而增加小麦粒重，其中0.75 g·L-1 α-KG 处理效果最佳。0.75 g·L-1 α-KG处理下，蜀麦830和蜀麦1868花后21 d的叶绿素含量和花后20 d的净光合速率较CK均显著提高，其中叶绿素含量增幅分别为12.0%和9.6%，净光合速率增幅分别为11.1%和6.6%；灌浆活跃期、平均灌浆速率、最大理论千粒重较CK均显著增加，蜀麦830的3个参数增幅分别为3.8%、4.6%和7.9%，蜀麦1868的增幅分别为1.6%、4.9%和4.9%。0.75 g·L-1 α-KG处理下蜀麦830和蜀麦1868的千粒重较CK分别增加3.8%和3.4%，产量分别增加了6.2%和7.9%，均与CK差异显著。由此可见，花后喷施外源α-KG能通过增加小麦叶绿素含量促进光合作用和籽粒灌浆，最终增加粒重和产量。

• 氮肥后移对燕麦籽粒产量及氮素积累转运的影响

  刘渴鑫，张宇，赵宝平，王希全，武俊英，米俊珍

  为探究不同氮肥后移处理对燕麦籽粒产量及氮素积累转运的影响，采用随机区组设计，以坝莜1号和定莜8号为材料，于2021—2022年连续两年开展大田试验，在总施纯氮量100 kg·hm-2条件下，设置全部基施(CK)、1/2基施+1/2分蘖期追肥(N1)、1/2基施+1/2拔节期追肥(N2)、1/3基施+1/3分蘖期追肥+1/3拔节期追肥(N3)4种氮肥处理，分析不同氮肥后移处理下燕麦产量、各器官干物质和氮素积累转运的差异。结果表明，氮肥后移极显著影响燕麦产量，与CK相比，N3处理下坝莜1号、定莜8号的产量均显著增加，且两年间产量平均增幅为7.96%~8.82%；而N1、N2处理下产量分别较CK降低9.64%~14.50%、4.12%~6.59%；N3处理下燕麦花前干物质、氮素转运量和花后干物质、氮素积累量均增加，增幅分别为21.83%~37.79%、23.59%~30.19%、7.58%~12.35%、8.48%~11.54%。因此，在总施氮量100 kg·hm-2条件下，采用1/3基施+1/3分蘖期+1/3拔节期追肥处理可有效协调燕麦氮素积累与转运，提高籽粒产量。

• 潮土和黑土上强筋小麦品质和产量的差异

  王玉娇，陈志豪，常旭虹，王德梅，王艳杰，杨玉双，石书兵，赵广才

  为探究强筋小麦对不同类型土壤的适应性及品种间产量和品质的差异，采用盆栽试验，选用3个强筋优质小麦品种藁优2018、师栾02-1和石优20在潮土和黑土环境下种植，比较了两种土壤条件下强筋小麦品种开花期至成熟期的旗叶叶绿素含量、粒重、植株各器官氮含量的变化趋势，成熟期的单株茎数、产量及其构成因素、籽粒蛋白质及其组分含量和蛋白质产量的差异。结果表明，在两种土壤条件下小麦叶绿素含量从开花期到花后25 d呈先升后降趋势,且均在开花后5 d达最大值；自开花期开始，植株各营养器官的氮素含量均逐渐降低，而籽粒的氮素含量呈先降后升趋势。与潮土相比，黑土条件下小麦叶片持绿时间和籽粒灌浆时间延长，3个品种的籽粒灌浆渐增期持续时间平均延长3.0 d，平均单株茎数、有效穗数和千粒重分别增加10.91%，18.62%和3.85%，无效穗数平均减少1.35%，籽粒非面筋蛋白含量和面筋蛋白含量平均分别提高0.18%和1.48%，蛋白质产量平均提升0.51 g·盆-1。综上所述，本试验条件下，黑土较潮土显著促进小麦分蘖，增加蛋白质含量和产量。

• 砂姜黑土区氮硫配施对小麦产量及品质的影响

  黄欣，豆红光，丁文金，张海鹏，马尚宇，张文静，黄正来

  为探究不同氮素水平下基施硫肥对皖北砂姜黑土区小麦产量与品质的影响，于2022—2024年在安徽省宿州市通过大田裂区试验，以小麦品种安农大1216和华成麦1688为供试材料，主区在基施纯氮196 kg·hm-2的基础上设置0 kg·hm-2（N1）和75 kg·hm-2（N2）两个拔节期追氮水平，副区设置0 kg·hm-2（S1）和18.29 kg·hm-2（S2）两个施硫水平，比较分析了不同处理下小麦产量、品质、干物质积累和转运、光合特性的差异。结果表明，与N1S1处理相比，N2S2处理下小麦叶面积指数、穗数、穗粒数、籽粒产量及蛋白质含量的平均值分别增加13.43%、6.29%、2.82%、12.17%和1.07个百分点。相同施氮量下，S2的Pn、Gs和Tr均高于S1，Ci低于S1，花后干物质积累量和成熟期籽粒干物质分配量比S1平均提高7.78%和5.60%，穗数、穗粒数和产量的平均值分别增加3.75%、1.70%和6.14%。在氮硫基施量相同条件下，N2的小麦茎蘖数和叶面积指数高于N1，Pn、Gs和Tr较N1分别平均提高5.67%、16.62%和12.41%，花后干物质积累量和成熟期籽粒干物质分配量平均分别增加8.47%和6.23%，穗数、穗粒数、产量和蛋白质含量的平均值分别提高3.16%、1.39%、6.23%和2.05个百分点。综上所述，追施氮肥和基施硫肥可提高小麦叶面积指数和光合能力，促进花后干物质积累，最终增加小麦籽粒产量和蛋白质含量。

• 甲基营养型芽胞杆菌Lw-6与化学药剂复配防治小麦条锈病的研究

  杨利飒，贾瑞敏，王保通，王阳

  为探究生防细菌甲基营养型芽胞杆菌Lw-6与化学药剂复配对小麦条锈病的防治效果，以小麦条锈病菌Puccinia striiformis f. sp. tritici（Pst）夏孢子为靶标菌，通过相容性试验筛选出可与菌株Lw-6复配的化学药剂，并利用盆栽试验筛选出最佳复配浓度，最后通过温室和大田试验测定其防效和促生效果。结果表明，烯唑醇（Di）与菌株Lw-6相容性最佳，128 mg·L-1Di与Lw-6发酵原液复配对小麦条锈病的盆栽防效和田间防效分别为92.78%和86.22%，均高于Lw-6或Di单独使用的防效。Lw-6与Di复配处理后小麦千粒重、产量显著提高，其中6 500 mg·L-1的Lw-6粉剂与128 mg·L-1Di复配的植保贡献率为24.98%。综上所述，Lw-6与烯唑醇复配可以有效防治小麦条锈病，具有很好的应用潜力。