麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2025年第11期

• 野生二粒小麦ARF家族基因的鉴定和盐胁迫下的表达分析

  马博，杜旭冉，武郅忠，郭荣娣，罗爽，聂小军

  生长素响应因子(auxin response factor，ARF)是调控植物生长发育的关键转录因子之一，通过与生长素响应元件结合，参与生长素相关信号通路，在植物的器官建成、信号传导以及逆境响应等方面发挥着重要作用。为探究野生二粒小麦盐胁迫响应ARF基因及其与盐胁迫的关系，利用Blast和HMM-search相结合的方法在全基因组水平鉴定了野生二粒小麦的ARF家族基因,并对其启动子及耐盐性进行分析。结果表明，在野生二粒小麦中鉴定出22个ARF基因，其分布于2A、2B、3A、3B、5A、5B、6A、6B、7A和7B染色体上；利用系统进化树可将22个ARF家族成员分成3个亚家族。通过启动子顺式元件预测，野生二粒小麦ARF基因启动子主要包含与生长发育、激素响应、光响应及逆境响应相关4类顺式作用元件。经过遗传变异分析，在四倍体小麦的驯化过程中，ARF家族成员的遗传多样性降低，发生了明显的遗传瓶颈效益。在转录组数据中检测到17个成员响应盐胁迫，在盐胁迫下TdARF主要呈现下调表达。TdARF可为小麦耐盐育种的候选基因。

• 小麦幼穗在减数分裂期响应低温胁迫的转录组分析

  马新，王娟，姚丹妤，万小能，吕凯迪，杨柏松，王含，杨淑颖，郝淑女，张慧慧，陈彦竹，王彩，马守才，孙果忠

  由春季低温引发的倒春寒灾害在中国频繁发生，解析小麦幼穗应答低温胁迫的基因调控机制对抗倒春寒遗传改良具有重要意义。在人工控制环境条件下，通过转录组测序技术分析了小麦幼穗在减数分裂期进行低温胁迫处理的基因表达特征。结果表明，在减数分裂期，低温胁迫可引起花药组织超微结构的损伤，导致籽粒结实率显著下降。幼穗在低温胁迫过程中的差异表达基因主要涉及激素信号转导、光合作用、昼夜节律-植物、糖代谢、DNA复制等反应通路。编码肌动蛋白解聚因子(ADF)、胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA)、CCCH锌指蛋白等的基因在低温处理各个时间节点均极显著上调表达，可能参与调控小麦幼穗对低温胁迫的抗性反应。

• 冬小麦TaRRA6-D基因的克隆及抗寒功能初步分析

  孙晨，宋慧珊，刘亚赟，徐铭泽，张达

  细胞分裂素响应调节子（RR）是细胞分裂素信号转导途径中的重要组分，行使细胞分裂素信号输出与调控下游基因信号应答的重要功能。为了探究小麦RR基因在植物低温胁迫应答中的作用，以强抗寒性冬小麦品种东农冬麦1号（Dn1）为材料，克隆了小麦A型细胞分裂素响应调节基因（TaRRA6-D），对其进行生物信息学、亚细胞定位及低温下启动子活性分析，并转化拟南芥野生型创建了过表达株系，进行根长表型观察及抗冻实验。结果表明，TaRRA6-D基因（TraesCS5D02G140200）全长1 088 bp，编码序列696 bp，该基因被定位于小麦5D染色体，其编码蛋白为不稳定疏水性蛋白。经系统进化树分析，小麦TaRRA6-D蛋白与粗山羊草和大麦RR蛋白的亲缘关系较近。TaRRA6-D蛋白定位于细胞核。TaRRA6-D启动子区含有响应低温、干旱、光及多种激素的顺式作用元件；TaRRA6-D启动子的活性受低温诱导表达。与野生型相比，无论是否添加6-BA，过表达株系根长均显著增长。与野生型相比，过表达株系幼苗抗冻性显著增强，6-BA处理对幼苗抗冻性提高更明显。

• 小麦春化基因VRN-D1不同等位变异对抽穗期和抗寒性的影响

  买春艳，于立强，薛新慧，郭杰,郭宪瑞，吴培培，刘宏伟，张致宁，李辉利，周阳，张宏军

  春化基因VRN-D1位点包括3个主要等位变异，分别是与春性生长习性和半冬性生长习性相关的显性等位变异Vrn-D1a和Vrn-D1b，以及与冬性生长习性相关的隐性等位变异vrn-D1。为了阐明VRN-D1位点不同等位变异对黄淮冬麦区小麦抽穗期以及抗寒性的影响，利用在已知主要春化基因VRN-A1、VRN-B1和VRN-B3位点以及光周期基因Ppd-D1位点携带相同等位变异、仅在VRN-D1位点具有不同等位变异的156个小麦品种（系）进行抽穗期和抗寒性表型鉴定。结果表明，156份小麦品种（系）在抽穗期及越冬死苗率和死茎率上均存在广泛变异。经方差分析，抽穗期主要受基因型、环境、基因型与环境互作共同影响，而越冬死苗率和死茎率主要受基因型和环境影响。VRN-D1位点3个等位变异间抽穗期存在显著差异，抽穗期从早到晚依次为Vrn-D1a、Vrn-D1b和vrn-D1。在所有环境下，隐性vrn-D1的抗寒性显著优于显性Vrn-D1a和Vrn-D1b，平均越冬死苗率分别下降19.20%和11.18%，平均越冬死茎率分别下降16.53%和8.03%。与Vrn-D1a相比，Vrn-D1b表现出较好的抗寒性，平均越冬死苗率和死茎率分别下降8.02%和8.52%。上述结果为利用VRN-D1位点不同等位变异改良小麦抽穗期和抗寒性提供了重要信息。

• 黄淮北麦区小麦高代品系条锈病抗性评估与抗病基因分析

  季颂涵，马学红，李家乐，刁邓超，李春莲，吴建辉，郑炜君，曾庆东，康振生，韩德俊

  为精确评估未来中国黄淮麦区小麦品种对当前流行的条锈菌小种的抗性程度，并了解高代品系中的抗病基因及其在麦区的分布状况，采用条锈菌当前流行小种条中34（CYR34）对收集到的2022—2023年间来自冀、豫、鲁、皖四个省份的194份小麦高代品系进行苗期抗性鉴定，并设置混合小种（CYR32、 CYR33、CYR34）人工接菌病圃（陕西杨凌）和自然发病圃（四川江油）进行成株期抗性鉴定，同时利用14个已知抗病基因的17个SNP标记对小麦品系进行检测，分析其可能含有的基因。结果表明，供试材料中，有149份对CYR34表现出苗期抗性（占比76.40%）；人工接菌病圃和自然发病圃分别有137和174份材料表现出成株期抗性（占比分别为70.62%和86.60%）,在两种环境下同时表现抗病的材料有124份(占比63.92%)。经分子标记检测，这些品系携带的抗病基因包括Yr6、Yr7、Yr9、YrZH84、YrSP、YrAS1676、Yr29、Yr30、Yr78、Yr86和YrLT26，其中Yr6、Yr9、YrZH84、Yr30和YrLT26对品系抗病性有显著影响，未检测出Yr18和Yr85。Yr7+Yr29+Yr9、Yr7+Yr29+YrZH84、Yr7+Yr29+YrZH84+YrSP、Yr7+Yr29+Yr9+YrZH84+YrSP等抗病基因组合的田间抗病良好，育种过程中可以作为参考。对比近十年该麦区小麦条锈病抗性结果，黄淮北片麦区小麦品系的抗条锈病能力显著增强，大约63.92%的品系表现出抗性，抗病育种水平仍需提高。

• 179份燕麦种质在成都平原的农艺性状遗传多样性分析及综合评价

  张靓，梁小玉，胡远彬，田浩琦，刘亚男，季杨

  为给成都平原饲用燕麦育种提供参考,对179份燕麦种质14个主要农艺性状进行遗传多样性分析，并对其中10个数量性状进行聚类分析及主成分分析。结果表明，供试燕麦种质的遗传多样性指数较高，旗叶长遗传多样性指数最大（2.10）；分蘖数变异系数最高（33.41%）。通过对10个数量性状的聚类分析，将179份燕麦种质分成5大类群。类群Ⅰ可作为选育籽实目标为主的优秀亲本材料；类群Ⅱ适合用作选育强分蘖的亲本材料；类群Ⅲ优良性状不显著；类群Ⅳ各性状表现一般；类群Ⅴ适合用作选育多目标性状的优秀亲本材料。经主成分分析，10个数量性状中5个主成分累计贡献率为84.57%，第1主成分反映饲草养分组成，第2、第3主成分反映叶片形态特征，第4主成分反映分蘖，第5主成分反映株高。综合来看，燕麦种质CF002393、CF003690、CF014719和CF003691可作为成都燕麦品种选育的改良亲本，有利于加快成都平原地区的燕麦育种进程。

• HGGT基因对减少小麦籽粒DON毒素积累的效应解析及低毒素种质筛选

  吴迪，胡文静，吴旭江，张晓祥，江伟，高致富，高德荣

  小麦感染赤霉病后籽粒中会有脱氧雪腐镰孢菌醇（DON）毒素产生，影响小麦品质和人畜健康。在小麦中，DON毒素的毒性主要通过氧化应激引起，植物中的维生素E主要作用是抗氧化，而尿黑酸牻牛儿基牻牛儿基转移酶基因HGGT是维生素E合成的关键限速基因。为了验证HGGT基因是否存在降低小麦籽粒毒素积累的效应，利用自开发的HGGT基因特异性标记对133份中国主推品种及部分地方品种组成的自然群体进行检测，筛选出携带HGGT基因的品种23份，并对这些品种两年平均病小穗率及籽粒DON毒素含量数据进行关联分析。结果表明，携带HGGT基因的品种平均病小穗率为20.47%，比不携带该基因的品种平均病小穗降低22.63个百分点（P<0.01），说明HGGT基因在小麦赤霉病的扩展抗性方面也存在一定的效应。在未接种条件下，携带HGGT基因的品种平均籽粒DON毒素含量为0.12 mg·kg-1，比不携带该基因的品种平均籽粒DON毒素含量降低75.70%（P<0.05）；在接种条件下，携带HGGT基因的品种平均籽粒DON毒素含量为5.51 mg·kg-1, 比不携带该基因的品种平均籽粒DON毒素含量降低52.97%（P<0.01）。随后将自然群体接种后与接种前籽粒DON毒素含量差值与基因型数据关联分析，发现携带HGGT基因与不携带HGGT基因的品种之间籽粒DON毒素含量存在极显著差异（P<0.01），携带该基因的毒素积累降低51.93%，验证了HGGT基因对小麦籽粒DON毒素积累存在显著的负调控效应。利用特异性标记在自然群体中筛选出了携带HGGT基因的扬麦18、扬麦33、苏麦3号等小麦品种，这些品种接种后两年平均籽粒DON毒素含量均低于国标GB2761-2011限量标准（1 000 μg·kg-1），可作为亲本用于小麦低DON毒素新种质创制。

• 小麦NAC转录因子的生物学功能研究进展

  陈昕钰，朱玉，丁媛，王可丹，陈思，胡天宇，熊飞

  NAC（NAM/ATAF/CUC）转录因子是一个大型的植物特异性转录因子家族，由高度保守的N端和多变的C端组成，参与多种生物学过程并调控植物的各种性状。本文总结了近年来小麦NAC转录因子的研究进展，系统概述了其在小麦生长发育和环境适应中的生物学功能，主要涉及根系生长、叶片衰老、籽粒发育以及生物和非生物胁迫响应等方面，以期丰富NAC转录因子的调控网络，为小麦的产量和品质改良以及分子育种提供理论依据。

• 基于面筋聚集仪的小麦粉品质快速检测方法研究

  李晓丽，张洋，姜兰芳，郝建宇，王敏，马小飞，张定一，姬虎太

  为探究面筋聚集仪测试（GPT）在快速预测小麦加工品质方面的可行性，以150份小麦品种（系）面粉样品为材料，对面筋聚集指标、沉降值、面筋含量、面团流变学指标等主要面粉质量参数进行检测，并分析面筋聚集指标与其他被测指标的相关性。结果表明，供试小麦粉被测指标中，吸水率的变异系数最小(4.69%)，面团形成时间的变异系数最大(82.08%)，峰值时间（PMT）、启动能量（A1）、稳定能量（A2）的变异系数均大于40%。PMT、峰值扭矩（BEM）、峰前值（AM）、峰后值（PM）、A1、A2和聚集能量（A3）共7个GPT指标与其他被测指标存在不同程度的相关性，其中PMT与沉降值呈极显著正相关（P0.6)。A3可以预测沉降值、湿面筋含量等指标，PMT、AM、PM可以预测稳定时间、拉伸面积、面筋指数等面团指标。

• 生育中后期氮磷管理对小麦籽粒淀粉和蛋白质合成积累的影响

  赵宇浩，靳海洋，王家瑞，葛胜修，苏亚中，赵国建，郑飞，何宁，程红建，李向东，邵云

  为探明生育中后期氮磷管理对小麦籽粒淀粉和蛋白质合成积累的影响，以中强筋小麦品种郑麦1860为材料，通过2个试验点（开封龙亭和周口郸城）的单因素完全随机试验，在土壤施肥量一致的条件下设置拔节期追氮（CK）、拔节期开花期二次追施尿素处理（Nt）、开花后喷施尿素处理（Nu）、开花后喷施磷酸二氢钾处理（P）、拔节期开花期二次追施尿素+开花后喷施磷酸二氢钾处理（NtP）、开花后喷施尿素+磷酸二氢钾处理（NuP）等6个不同氮磷管理处理，分析了不同氮磷管理处理下小麦籽粒可溶性糖含量、淀粉合成酶活性、淀粉含量和氨基酸含量、氮代谢相关酶活性、蛋白质含量、成熟期干物质量、籽粒产量及其构成的差异。结果表明，与CK相比，开花后喷施尿素或磷酸二氢钾可显著提高两个试验点小麦籽粒可溶性糖含量，NuP处理的效果更大，增幅达到16.91~37.63个百分点；Nt处理仅提高了周口郸城试验点小麦籽粒淀粉合成酶活性，P处理均显著提高两个试验点小麦籽粒结合态淀粉合成酶和可溶性淀粉合成酶活性，NuP处理的效果更大，提高幅度为18.34%~32.24%；Nt处理对淀粉含量无显著影响，但NtP处理显著提高两个试验点小麦籽粒淀粉含量，NuP处理仅提高了开封龙亭试验点小麦籽粒淀粉含量；Nu处理仅提高了周口郸城试验点小麦籽粒氨基酸含量，NuP处理均显著提高两个试验点小麦籽粒氨基酸含量；NuP处理均显著提高两个试验点小麦籽粒谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶活性，Nt处理对蛋白质含量无显著影响，但NtP处理显著提高周口郸城试验点小麦籽粒蛋白质含量，NuP处理均显著提高两个试验点小麦籽粒蛋白质含量，在成熟期提高幅度为3.35~3.68个百分点。NtP和NuP处理均显著提高两个试验点小麦籽粒产量，提高幅度为8.12%~11.51%。综上，拔节期开花期二次追施尿素+开花后喷施磷酸二氢钾、开花后喷施尿素和磷酸二氢钾均能够促进小麦籽粒淀粉和蛋白质合成积累和增加产量。

• 花后喷施氨基酸螯合锌对小麦产量和品质的影响

  靳海洋，张博文，李春苗，程红建，宋航，王家瑞，方保停，何宁，郑飞，李向东

  为探究氨基酸螯合锌对小麦产量和品质的效应，以郑麦1860为试验材料，设置花后喷施0.2%、0.4%浓度的硫酸锌、天冬氨酸锌与甘氨酸锌处理，以喷施清水为对照，在开封龙亭和周口郸城两试点研究喷施锌对小麦产量和品质的影响。结果表明，在龙亭和郸城试点，喷施0.2%天冬氨酸锌后小麦的千粒重显著提高，增幅分别为6.17%和6.58%；小麦产量显著增加，增幅分别为5.05%和5.32%；小麦籽粒容重显著提升，增幅分别为2.16%和2.32%。喷施锌显著降低龙亭和郸城试点小麦粉的弱化度，降幅分别为16.06%~26.98%、12.21%~34.27%。喷施天冬氨酸锌显著提高龙亭和郸城试点小麦粉的湿面筋含量，增幅分别为5.72%~10.51%和5.28%~6.53%；显著增大面团最大拉伸阻力，增幅分别为17.27%~20.96%和12.25%~14.13%；显著增加开封龙亭试点小麦粉的沉降值，增幅为19.69%~28.14%。喷施0.2%甘氨酸锌显著提高龙亭和郸城试点小麦粉的湿面筋含量，增幅分别为6.27%和7.40%；显著增大面团恒定变形拉伸阻力，增幅分别为18.37%和8.21%；显著增加周口郸城试点小麦粉的面团形成时间和稳定时间，增幅分别为36.53%和30.78%。综上所述，花后喷施0.2%天冬氨酸锌可提高小麦千粒重、籽粒产量和容重，降低小麦粉的弱化度，增大小麦粉湿面筋含量和面团拉伸阻力。

• 氮肥对小麦籽粒淀粉结构和理化性质的调控效应

  李双静，赵嘉欣，吕天宇，王茂，马耕，张艳菲，张海艳，王晨阳

  为探究不同氮肥施用量对小麦籽粒淀粉结构和理化性质的影响，以强筋小麦品种丰德存麦5号和中筋小麦品种百农207为材料，设置0、180、240和300 kg·hm-2（分别记为N0、N180、N240、N300）共4个施氮量水平，测定其籽粒淀粉理化性质与结构特征指标。结果表明，随施氮量的增加，两个品种小麦籽粒淀粉峰值黏度和膨胀势均呈先升后降趋势，淀粉峰值温度、热焓值、支链淀粉B2和B3长链含量、淀粉相对结晶度、淀粉表层有序度、大淀粉颗粒数目百分比均呈先降后升趋势，其中丰德存麦5号的极值均出现在N240处理，百农207的极值均出现在N180处理。丰德存麦5号的N240处理和百农207的N180处理两年度膨胀势较其N0处理的平均增幅分别为36.74%和7.23%，热焓值的平均降幅分别为18.94%和27.43%，淀粉相对结晶度的平均降幅分别为16.29%和9.82%，淀粉表层有序度的平均降幅分别为5.09%和4.21%。综上表明，适量施用氮肥可改善小麦淀粉结构和理化性质。

• 不同控释肥基施对小麦氮素积累及产量的影响

  宋佳敏，文章荣，何佳伟，蒋伟勤，文廷刚，李其胜，车阳，顾大路，杜小凤，杨威，徐永刚，徐建明

  为明确不同控释肥一次性基施对稻茬小麦的影响，以淮麦139为材料，设置植物油包膜控释掺混肥（A，N 26%）、聚胺脂包膜控释掺混肥（B，N 32%）、聚胺脂包膜氮肥（C，N 43%）和水基树脂包膜氮肥（D，N 43%）4种控释肥处理，以尿素为对照（CK，施肥比例为基肥∶分蘖肥∶拔节肥∶孕穗肥＝5∶1∶2∶2），另设不施氮肥处理（N0）计算氮效率，研究不同处理间稻茬小麦干物质生产、氮素积累、产量及经济效益的差异。结果表明，与CK相比，A和B处理显著降低了小麦拔节到开花期、开花到成熟期氮素积累量及氮素利用效率；A处理的小麦穗数、穗粒数、千粒重与B处理的穗粒数、千粒重均显著降低，二者产量均显著下降；C处理在小麦各主要生育阶段的氮素积累量、光合能力、氮素利用效率、成熟期干物质积累量、千粒重、产量及净效益均显著增加，2021—2022和2022—2023年产量分别增加了3.89%和5.35%，2022—2023年度小麦净效益增加了3.27%。D处理的氮素积累特征和产量与CK无显著差异。综合来看，一次性基施聚胺脂包膜氮肥可有效保障小麦中后期养分供给，协调产量形成，实现产量与经济效益的双提升。

• 基于光谱植被指数的小麦灌浆速率时序性表型监测

  姜平涛，刘佳，罗一航，袁梦，夏艺，欧京瑞，王钰泽，闫子怡，吴婷婷，刘守阳，蔚睿，吴建辉，韩德俊

  为了解基于无人机多光谱传感器实现小麦籽粒灌浆速率（grain filling rate, GFR）的高通量无损监测效果，以565份小麦种质为材料，于2022和2023年，通过无人机采集灌浆期时序光谱植被指数（SVIs），并同步实测粒重。利用Logistic函数拟合SVIs与粒重动态变化过程，筛选出与灌浆速率密切相关的红边叶绿素指数（CIRE），基于随机森林回归（random forest regressor, RFR）、支持向量机回归（support vector regression, SVR）、线性回归（linear regression, LR）构建预测模型，并通过决定系数（r2）、均方根差（RMSE）评价其性能。结果表明，经Logistic拟合，两个生长季的SVIs与实测粒重动态曲线的r2分别达到0.87和0.92。CIRE的动态变化速率与灌浆速率呈显著正相关（r=0.40~0.43, P<0.05）。在预测中，RFR模型表现最佳，2022和2023年全数据集的r2分别为0.88和0.89，RMSE分别为0.27和0.32，显著优于SVR和LR模型。在特定品种数据集中，RFR模型同样具有较高的预测精度和泛化能力。因此，基于无人机多光谱数据，通过CIRE与RFR结合可实现小麦灌浆速率高通量监测，为小麦种质资源快速评价及抗逆性育种提供技术支持。

• 融合光谱和点云信息的小麦地上部生物量估测

  杨冠硕，朱少龙，杨天乐，韩东伟，张伟军，王建亮，姚照胜，刘涛，孙成明

  小麦地上部生物量（AGB）是衡量其生长状况的重要指标，采用无人机搭载不同光学传感器可实现小麦AGB的监测。由于小麦生长后期植被覆盖度较高，光学传感器难以获取冠层内部的信息，从而影响AGB的监测精度。为了减少这种影响，本研究在利用光谱指数（颜色指数CIs和植被指数VIs）估算AGB时，引入了与高度相关的点云特征参数（PCs）作为冠层结构的代表性指标，并对引入PCs前后的AGB估算模型精度进行了比较分析。结果表明，在小麦拔节期、抽穗期和灌浆期，使用不同特征参数估算AGB的效果存在差异。CIs在训练集中的估算效果略低于VIs，而在验证集中则略高于VIs；尽管PCs在三个关键时期的表现并不最为突出，但其稳定性较强，部分冠层结构特征显示出对AGB的预测潜力。使用单一特征预测AGB时，r2范围为0.47~0.75，而融合CIs、VIs与PCs三种特征后的AGB估算模型精度得到了显著提高。在三个生育时期，模型的预测r2分别为0.79、0.81和0.77，RMSE分别为0.42、0.74和0.80 t·hm-2。在采用不同类型的遥感特征时，支持向量机回归（SVM）比高斯过程回归（GPR）表现出更优的估算效果。因此，通过融合CIs、VIs和PCs三种特征，并采用SVM算法，可以有效实现小麦AGB的估算。