麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2025年第12期

• 小麦抗感假禾谷镰孢菌侵染的差异表达基因分析

  李春春，曾孟柯，刘佳乐，郭靖，朱志伟，尹一凡，曹琴琴，吴建辉，郑炜君，康振生，韩德俊，曾庆东，李春莲

  小麦茎基腐病严重威胁着小麦产量和粮食安全，挖掘抗茎基腐病基因、解析抗病机制对小麦抗病育种具有重要意义。为探究假禾谷镰孢菌（Fusarium pseudograminearum）侵染后小麦防御反应机制，利用转录组测序技术，对前期鉴定筛选出病情指数抗感差异显著的小麦品种瑞华麦520（DI=37.67）与和尚头（DI=93.35）响应假禾谷镰孢菌侵染及差异表达基因进行了分析。结果表明，随着病原菌侵染时间延长，两个品种的差异表达基因数量均持续增加，并且瑞华麦520的差异基因数量更多。通过GO富集分析，接种后两个品种在几丁质酶、谷胱甘肽代谢过程和O-甲基转移酶活性等通路上均显著富集，说明细胞壁成分、植物激素以及氧化还原过程等相关基因在抗茎基腐病中发挥着关键作用，这些通路在抗感品种间富集的基因数量存在差异；经KEGG分析，瑞华麦520中富集的前20条通路中有13条与和尚头相同，且绝大多数通路中的基因数量更多，推测瑞华麦520可能通过调控防御物质合成、氧化还原状态和免疫反应等通路，从而提高了对茎基腐病的抗性。

• 小麦燕麦类似蛋白TaALP-7D自激活活性检测及其互作蛋白分析

  何宁，王沙沙，黄超，汪庆昌，宋晓，晁岳恩

  为解析燕麦类似蛋白(avenin-like proteins，ALPs)在小麦品质中的调控机制，从小麦品种郑麦158中克隆了小麦燕麦类似蛋白基因TaALP-7D，并对其进行表达分析及其互作蛋白质筛选，确定与其互作的关键候选蛋白。结果表明，在小麦不同组织中，TaALP-7D基因在籽粒不同发育时期的相对表达量均最高，推测TaALP-7D基因可能参与小麦种子发育过程中面团强度相关基因的调控。利用酵母双杂交技术共筛选了6个可能与TaALP-7D互作的蛋白，分别是半胱氨酸水解酶1(XM_044496235.1)、F-box蛋白SKP2A-like (XM_044518121.1)、非特异性脂转移蛋白LTP1-like (XM_044488525.1)和1,3-β-葡聚糖苷酶(XM_044596055.1)以及与植物激素迫响应有关的乙烯响应转录因子TaERF1-like (XM_044549609.1) 和茉莉酸诱导的氧化酶JOX2-like (XM_044519612.1)。经回转验证，5个代表性候选蛋白(半胱氨酸水解酶 1、F-box蛋白SKP2A-like、非特异性脂转移蛋白LTP1-like、1,3-β-葡聚糖苷酶和乙烯响应转录因子TaERF1-like)与TaALP-7D均存在互作关系，推测TaALP-7D可能通过与这些蛋白互作，参与了小麦籽粒中贮藏蛋白(如醇溶蛋白)的降解、淀粉的合成以及其他与激素响应有关的过程。

• 基于FISH和660K芯片的优质弱筋小麦品种内麦416的遗传构成解析

  关淑仙，黄辉跃，汪仁全，王相权，杨杰智，宋艳霞，黄丽萍，杨敏

  为探明优质弱筋小麦品种内麦416的染色体和分子遗传构成，利用荧光原位杂交（FISH）和660K芯片对内麦416及其双亲射06-245和J1094进行分析。结果表明，内麦416根尖细胞含有42条染色体，遗传稳定，4A、5A、1B和6B染色体的Oligo-pSc119.2 FISH信号与母本射06-245有差异，除1B外，与亲本J1094也有差异。通过660K芯片结果显示，母本射06-245对内麦416的遗传贡献率为66.51%，父本J1094的遗传贡献率为33.49%，说明内麦416具有遗传偏亲现象；在基因组水平，母本射06-245对A、B和D 3个基因组的遗传贡献率（分别为73.84%、60.73%和61.64%）高于父本J1094；在染色体水平，除1B、6B、4D和7D外，其余染色体的遗传贡献率均表现为射06-245高于J1094，其中7A、3D的遗传贡献率分别高达91.98%和90.32%。经功能标记鉴定，内麦416包含6个高千粒重基因（TaGS2B1、TaGW2-6B、TaGS-D1、TaSus2-2A、TaCwi、TaGS2A1），还携带有与抗性（COMT3B、1-FEH-6B、TaDREB1、Vp1B1、Lr34）和农艺性状（Rht-D1b、TamybR_B1b）等相关的优异基因。由此可见，内麦416染色体具有遗传稳定性，表现出明显的母本遗传偏亲特征，且携带多个高千粒重基因及与抗性相关的优良基因。

• 小麦新种质11003矮秆基因的精细定位

  孙皓，赵斌，彭严春，王瑞，季昌好，朱斌，陈晓东

  多个小麦矮秆(reduced height, Rht)基因已被鉴定，但仅有少数应用于育种，挖掘可利用的新矮源基因仍是培育高产、稳产小麦品种的前提和基础。以优异矮秆小麦新种质11003为研究对象，与长江中下游主推品种扬麦20组配构建F2分离群体，对株高性状进行遗传分析。结果表明，11003的矮秆表型由1对隐性主效基因控制，混池分离测序分析(BSA-seq)将其矮秆基因定位于4D染色体16.64~25.97 Mb的物理区间内，命名为QPh.aaas-4D。通过KASP标记不断加密，将QPh.aaas-4D精细定位至18.95~21.62 Mb的2.67 Mb候选区间内。经矮秆基因Rht2功能标记KP-Rht2检验，推测QPh.aaas-4D目的基因可能为该经典矮秆基因。基于上述结果，小麦新种质11003株高下降可能与4D染色体上携带Rht2基因有关，以其作亲本组配，可改良小麦株高性状。

• 小麦花培高愈伤诱导率基因型筛选及培养基优化

  刘晓雨，薛琛婧，汪晓璐，王开，徐文竞，祁广，马朋涛，韩冉，刘成

  为了获得高愈伤诱导率小麦及提高小麦花药离体培养效率，利用W14mf培养基对22份小麦材料进行愈伤诱导率的筛选，同时以W14mf培养基为基础，设置不同添加浓度的2,4-D（1.0、1.5、2.0、2.5和3.0 mg·L-1）、6-BA(0、1.0、2.0、3.0和4.0 mg·L-1)、ABA(0、0.2、0.3和0.4 mg·L-1) 和阿拉伯半乳糖蛋白(0、10.0、50.0、200.0和400.0 mg·L-1),分析激素和碳源对不同小麦基因型愈伤诱导率的影响。结果表明，利用W14mf培养基共筛选出5份愈伤诱导率>50%的材料（济麦221001、烟农1212、石麦366、济麦35和烟农999），其愈伤诱导率分别为132%、87%、84%、81%和76%。仅调整2,4-D浓度时，参试材料中济麦262愈伤诱导率在2.0 mg·L-1浓度下最大，济麦38和济糯116愈伤诱导率分别在1.0和1.5 mg·L-1浓度下最大。仅调整6-BA的添加浓度时，济麦262愈伤诱导率在1.0 mg·L-1浓度下最大，济麦38和济糯116愈伤诱导率分别在0和2.0 mg·L-1浓度下最大。仅调整ABA的添加浓度时，济麦4072愈伤诱导率在0.2 mg·L-1浓度下最大，济南17愈伤诱导率在0 mg·L-1浓度下最大。这说明2,4-D、6-BA和ABA的添加浓度受基因型影响较大，不同品种的添加浓度不同。仅调整阿拉伯半乳糖蛋白（AGP）的添加浓度时，所有参试材料愈伤诱导率在400.0 mg·L-1浓度下均最大，与不添加处理相比，济麦38和济麦4075的愈伤诱导率分别提升1.5和8.0倍，济麦22愈伤诱导率虽仅为4.5%，但实现了在培养基W14mf上愈伤诱导率零的突破，另外参试的4个小麦材料的愈伤诱导率也均提升，说明添加AGP可以打破基因型的限制，有效提高小麦花药离体培养的愈伤诱导率。

• 河南省冬小麦品种（系）主要品质相关基因的分布

  裴栋栋,张弯弯,王永霞,任伟,董海滨，齐学礼，许为钢

  为给小麦品质遗传改良提供参考，利用17个特异性分子标记对近10年河南省选育的小麦品种（系）中的HMW-GS、LMW-GS、面粉色泽和1BL/1RS易位等主要品质性状相关基因进行了分析。结果表明：（1）供试品种（系）中,HMW-GS存在9种等位基因变异和19种基因组合，其中Glu-A1、Glu-B1和Glu-D1位点的主要基因分别为Ax1（80.20%）、By8（44.42%）和Dx2+Dy12（69.54%）；主要组合为Ax1/Bx7+By9/Dx2+Dy12（29.44%）和Ax1/Bx7+By8/Dx2+Dy12（23.60%）。（2）LMW-GS存在8种等位基因变异和12种基因组合，Glu-A3位点和Glu-B3位点的主要基因为Glu-A3c（53.30%）和Glu-B3d（23.35%）；主要组合为Glu-A3c/Glu-B3d（14.47%）。（3）面粉色泽相关基因中以高PPO活性基因Ppo-A1a（63.45%）和高黄色素含量基因Psy-A1a（73.60%）为主。（4）1BL/1RS易位品种（系）占比较高，频率为71.07%。综合来看，河南省小麦品种（系）的品质相关基因具有丰富的多样性，不同基因组合出现频率差异明显，建议在小麦品质育种中，根据改良目标选择亚基效应具有优势互补的基因进行聚合，同时加强Ppo-A1b和Psy-A1b的选择和应用。

• 制曲专用小麦品质指标相关性分析及种质筛选

  夏艺，喻康杰，罗锐，史涵睿，马振兵，张传量，郑炜君，吴建辉，聂小军，韩德俊

  为给制曲小麦品种选育及评价提供依据，以214份制曲小麦材料为对象，测定了硬度指数、支链淀粉占比、总淀粉含量、蛋白质含量、湿面筋含量和容重等6个制曲小麦常用品质评价指标，通过综合评价和相关性分析，筛选符合制曲要求的材料，并通过统计学分析，以常用的13个制曲小麦品种为验证群体，确定各项指标最佳选择范围。结果表明，在214份制曲小麦材料中，有22份材料的各项指标均符合制曲要求。经相关性分析，硬度指数与蛋白质、湿面筋含量呈极显著正相关（P＜0.01），与总淀粉含量呈极显著负相关；蛋白质含量与湿面筋和总淀粉含量分别呈极显著正相关和负相关。经验证群体验证，确定制曲小麦硬度指数、总淀粉含量、支链淀粉占比、蛋白质含量、湿面筋含量和容重的最佳选择范围分别为19.37%~25.93%、66.82%~72.80%、87.16%~90.60%、11.07%~13.35%、23.77%~28.45%和 776.29~805.87 g·L-1。

• 冬小麦苗期抗旱性综合评价与指标筛选

  张育哲，王博华，孙娜，程宇坤，王兆强，耿洪伟，任毅

  为明确不同小麦品种（系）苗期根系形态与抗旱性的关系,以20%聚乙二醇（PEG-6000）模拟干旱对300份国内外冬小麦品种（系）进行苗期抗旱性鉴定，测定了8个根系性状（根尖数、根体积、根表面积、根总长、根平均直径、最长根长、根干重和根鲜重），结合多元统计方法（相关性分析/隶属函数法/聚类分析/主成分分析）进行抗旱性综合评价。结果表明，与常规处理相比，干旱胁迫后各根系指标均极显著下降（P＜0.01），说明苗期干旱胁迫会对小麦根系生长发育产生抑制作用。供试小麦的抗旱综合评价D值为0.09~0.86。通过聚类分析将供试材料抗旱类型分为5类，内乡5号和皖23094为高抗旱型，豫麦49、皖麦38、C39等21份材料为抗旱型，济麦20、Mantol、扬麦10号等70份材料为中抗旱型，中麦895、淮麦18、RE714等114份材料为干旱敏感型，繁6、宁麦9号、Aca 801等93份材料为干旱高敏感型。比较不同麦区苗期抗旱类型分布频率发现，黄淮冬麦区可作为筛选抗旱优异种质的重点麦区。主成分分析表明，苗期抗旱性鉴定可参考根表面积、根体积、根鲜重和根平均直径。

• 矮败小麦对大穗大粒性状的聚合效应及优良材料筛选

  袁谦，赵永涛，张中州，甄士聪，望俊森，范志业，王文豪

  为明确矮败小麦对优异性状的聚合效应，系统比较了矮败小麦群体与普通小麦群体对大穗型小麦新种质漯新001和大粒型小麦新种质漯麦76在大穗大粒性状聚合效应上的差异，以周麦22及其矮败小麦近等基因系矮败周麦22为母本，分别与漯新001和漯麦76杂交，构建普通小麦选择群体和矮败小麦选择群体，鉴定其初始分离世代的12个穗部性状和籽粒性状，综合运用多样性分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析，系统评价矮败小麦对选择群体和后代株系的影响，筛选出优良重组材料。结果表明，两个选择群体多样性指数均较大，为5.47~5.60，说明各性状的变异类型均较丰富；两个小麦群体除穗长、小穗数、小穗着生密度和千粒重4个性状外均表现出显著性差异，矮败小麦选择群体穗部性状（除小穗数）变异系数均达到10%以上，大部分穗部性状和籽粒性状间表现极显著正相关，且相关性更强，说明矮败小麦选择群体更具选育潜力，同时有利于打破性状间的连锁；依据主成分分析提取的4个主成分（累积贡献率89.29%）进行聚类分析，将选择群体划分为7个类群，其中第Ⅳ类和第Ⅶ类对大穗大粒性状聚合具有超亲效应，前者在穗部性状上明显超亲，后者在籽粒性状上明显超亲，结合育种实践，第Ⅳ类为理想的目标类群，其矮败小麦选择群体占比77.19%，说明矮败小麦在育种实践中进行大穗大粒性状聚合更具优势。

• 小麦种质资源赤霉病抗性鉴定及抗病材料筛选

  杨远远，胡自满，邓元凯，陈泠，徐锐，刘易科，宁强，陈胜，丁富功，方正武，张锦鹏，朱展望

  为挖掘优异小麦抗赤霉病（Fusarium head blight, FHB）种质资源，加快抗病育种进程，以国内外1 022份小麦品种（系）为材料，在2022—2024年连续两个年度采用单花滴注法和土表撒病麦粒法开展赤霉病抗性鉴定，同时结合Fhb1、Fhb2、Fhb4和Fhb5抗病基因的7个分子标记进行基因型检测，并调查株高、小穗数、千粒重等农艺性状。结果表明，1 022份参试材料中，有4份材料的赤霉病平均病小穗率为15.45%~18.81%，抗性水平接近高抗品种苏麦3号。通过Fhb1基因检测，1 022份鉴定材料中有106份含Fhb1基因，其平均病小穗率是51.76%，极显著低于不含Fhb1材料的病小穗率（61.19%）。试验共筛选出48份平均病小穗率均低于30%的稳定抗病材料，经分子标记检测，其中有13份材料含1个抗病基因，19份材料携带2个及以上抗病基因，以Fhb2+Fhb5组合最常见；其余16份材料未检测出上述基因亦表现出较强抗性，推测可能存在新的抗原。本研究筛选出本地老千麦、三月黄等8份兼具较强抗病性和优良农艺性状的优异材料。

• 小麦细胞自噬研究进展

  徐向敏，崔梦溪，鲁琳，崔德周，隋新霞，黄琛，庄亚妹，樊庆琦，李永波

  自噬是一种进化上保守的溶酶体/液泡降解途径,可以包裹细胞中不需要的细胞器和受损蛋白质,并将其运输到液泡中进行降解和回收。自噬在维持细胞稳态、调节植物生长发育以及应对生物和非生物胁迫中发挥关键作用。目前,关于植物自噬的研究主要集中于模式植物拟南芥，在重要粮食作物小麦中的研究相对较少。本文从自噬的功能、检测方法、调控机制和应用前景等方面系统阐述小麦自噬的研究进展,以期为优异小麦种质资源的筛选鉴定和品种选育提供理论支持。

• 丛枝菌根真菌与氮肥互作对春小麦氮素利用及产量的影响

  张雪静，吴强，谢岷，高齐，李梦媛，王广琛，张永平

  内蒙古河套灌区化肥过量施用导致土壤退化和农业可持续发展面临挑战。为明确该区域春小麦实现化肥减量高产、高效相统一的适宜施肥模式，采用两因素裂区试验设计，探究了丛枝菌根真菌（AMF）与氮肥互作对春小麦氮素吸收利用及产量的影响。结果表明，施用AMF显著提高了春小麦产量（P<0.05），增幅4.87%，其主要贡献来自穗数和千粒重的增加；显著促进小麦氮素积累，表现为显著提高花前氮素转运量（由73.83 kg·hm-2增至78.09 kg·hm-2）、花后氮素积累量（由28.71 kg·hm-2增至42.72 kg·hm-2）和花后氮素对籽粒氮贡献率（由29.83%提高至38.80%），提升氮素利用效率。此外，施用AMF显著改善了根际土壤中AMF群落的多样性，且低施氮量有助于提升群落多样性，而高施氮量则抑制其多样性。在施用AMF条件下，春小麦的适宜施氮量为114.17～217.93 kg·hm-2，较传统施肥量降低30%～50%。基于以上结果，通过丛枝菌根真菌与氮肥合理配施可实现河套灌区春小麦产量和氮素利用效率协同提升。

• 不同覆盖措施对陇中旱作梯田土壤生态系统多功能性及春小麦产量的影响

  杨楠，逄蕾，王明，郑浩飞，苟磊刚

  为明确不同覆盖措施对陇中旱作梯田土壤微生态及春小麦产量的影响,基于甘肃省农业科学院定西试验站的定位试验，采用单因素随机区组设计，设置地膜覆盖（PM）、秸秆碎秆覆盖还田（SR）和秸秆整秆带状覆盖（SM）3种覆盖措施，以无覆盖为对照（CK），探究不同覆盖措施下土壤理化性质、酶活性、土壤生态系统多功能性（EMF）及春小麦产量的变化。结果表明，与CK相比，SR处理显著提高土壤有机碳、全氮、全磷、速效氮、速效磷含量，增幅分别为18.4%、16.9%、14.6%、16.6%、12.7%；SM处理显著提高土壤有机碳、速效氮和速效磷含量，增幅分别为13.3%、28.4%、9.6%。3种覆盖措施均显著提高土壤含水量，其中PM增幅度最大（93.3%）。SR处理对土壤酶活性影响最显著，PM和SM处理次之。各处理土壤EMF的大小表现为SR>PM>SM>CK。PM和SR处理产量分别显著增加13.4%和18.2%。综合来看，秸秆碎秆覆盖还田可作为当地适宜的覆盖措施。

• 基于CNN-LSTM模型的豫北地区冬小麦产量预测

  瞿建华，安婷婷，鄢俊洁，申乾荣

  为探究利用遥感技术和深度学习方法实现大范围内冬小麦产量早期准确预测的可行性，以中国豫北地区为研究区域，将2013—2022年冬小麦返青到成熟期内的归一化差值植被指数、气温、日照时数和降水量作为特征参数，结合县域单产数据构造旬尺度的冬小麦估产数据集，利用卷积神经网络（convolutional neural networks，CNN）-长短期记忆（long short-term memory，LSTM）构建可提前估产的冬小麦混合神经网络（CNN-LSTM）模型，并通过对不同生育时期CNN-LSTM估产模型逐个训练，比较其早期估产能力，以筛选最优估产模型。结果表明，返青—成熟期CNN-LSTM模型具有较强的鲁棒性，五折交叉验证的平均决定系数（R2）和平均均方根误差（RMSE）分别为0.86和402.76 kg·hm-2，较对应的LSTM模型估产精度大幅提升，平均R2和RMSE分别升高0.18和降低188.05 kg·hm-2。返青-成熟期CNN-LSTM估产模型稳定性和泛化能力均较优，2022年测试集估产的R2、RMSE和平均绝对百分比误差（MAPE）分别为0.91、337.25 kg·hm-2和4.25%。在豫北32个县（区）中，75%的县（区）产量预测相对误差小于5%，21.875%的县（区）产量预测相对误差在5%~10%之间，仅林州市一个县（区）产量预测相对误差在15%~20%之间。CNN-LSTM估产模型具有早期估产能力，抽穗-扬花期CNN-LSTM估产模型R2和RMSE分别为0.83和431.98 kg·hm-2，该模型有能力提前1个月实现冬小麦产量的预测。因此，利用CNN-LSTM模型可建立稳定且准确的冬小麦估产模型，从而为农业决策提供有力支持。

• 甘肃省不同生态区小麦茎基腐病病原鉴定及其致病力分析

  田晓明，蒋晶晶，张海英，王艺璇，李惠霞，刘永刚

  为明确甘肃省不同生态区小麦茎基腐病病原种类组成及其致病力差异，于小麦灌浆至乳熟期在陇南徽成盆地、陇东旱塬、河西走廊绿洲灌区等11个县区22个采样点，采集具有小麦茎基腐病症状的病样40余份，采用组织分离法分离纯化病原真菌，根据菌株形态学、分子生物学特征鉴定病原，选取代表性菌株接种进行致病力测定。结果表明，从104个培养物中利用特异引物筛选得到76株镰孢菌。经形态学及TEF序列分析，从76株镰孢菌中鉴定出48株假禾谷镰孢菌Fusarium pseudograminearum（占比63.2%）、10株禾谷镰孢菌F. graminearum（占比13.2%）、8株中华镰孢菌F. sinensis（占比10.5%）、6株木贼镰孢菌F. equiseti（占比7.9%）和4株锐顶镰孢菌F. acuminatum（占比5.2%）。不同菌株间致病性存在较大差异，假禾谷镰孢菌致病性最强，平均病情指数为84.37；禾谷镰孢菌次之，平均病情指数为67.06；木贼和中华镰孢菌的平均病情指数分别为66.83和33.97；锐顶镰孢菌致病力最弱，平均病情指数仅为17.83。综合来看，甘肃省小麦茎基腐病由5种病原菌引起，其中优势病原菌为假禾谷镰孢菌。