搭载实践十号卫星的不同小麦品种突变体鉴定与分析

为探讨卫星搭载对小麦农艺性状、高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)和分子水平变异的影响,本研究利用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)技术、简单重复序列(SSR)标记技术对实践十号返回式科学实验卫星搭载周麦18、周麦22和汶农14小麦品种干种子的SP3代农艺性状变异和SP5代突变系的HMW-GS和SSR分子标记多态性进行鉴定与分析。结果发现,航天诱变SP3代农艺性状与其野生型存在明显差异,且不同小麦品种对太空环境的敏感性不同。航天搭载能够诱发高分子量麦谷蛋白亚基和基因组DNA发生变异,发现3个小麦品种高分子量麦谷蛋白亚基的变异频率分别为2.15%、3.66%和5.21%,其中汶农14突变体HMW-GS亚基变异频率最高。21个SSR分子标记检测结果显示,周麦18和周麦22的航天诱变突变体与其野生型差异标记数量均不超过2个,而汶农14航天诱变的部分突变体与其野生型间差异标记数量较多,且株高和穗型等性状发生了遗传分离。综上,航天诱变使小麦基因组和蛋白组发生变异,所创制的优异特色突变体可为小麦育种的遗传改良和功能基因的研究利用提供丰富的材料基础。

耐盐抗寒节水丰产旱碱麦新品种—沧麦16

沧麦16是沧州市农林科学院以稳定自育中间材料HXJ2012-49为母本、长麦6135为父本,经过常规杂交和两圃平行交替选育而成的普通小麦品种,2023年2月通过河北省审定,审定编号为冀审麦20239001号。1特征特性沧麦16属半冬性中熟抗旱品种,平均生育期239 d,比对照沧麦6005(下同)早1.5 d。幼苗叶色深绿,苗型为半匍匐,分蘖力、成穗率较高,抗寒性1级,抗春季倒春寒1级。株型紧凑,株高71.9 cm。穗纺锤形,穗长约10 cm,白壳、长芒,颖壳无茸毛,硬质、白粒,籽粒饱满,落黄好。每公顷穗数586.5万,穗粒数32.4个,千粒重42.1 g。

小麦间作蚕豆体系作物生长曲线动态模拟与分析

利用小麦间作蚕豆体系作物生长动态数据和Logistic生长曲线,为小麦和蚕豆单作与间作体系下作物间相互作用提供科学依据。对不同氮水平下小麦、蚕豆单作和间作体系的生物量动态变化规律模拟分析,结果表明,间作处理因作物间的竞争生长速率比均呈竞争恢复的抛物线趋势,2种施肥处理的单作蚕豆均早于间作蚕豆达到最大生长速率,小麦成熟后对蚕豆的竞争减小,蚕豆的生长速率增强;相同种植模式下施氮处理对蚕豆的生物量累积起关键作用,间作和氮缺乏的环境下,能激发蚕豆的生物固氮效应,促进蚕豆地下部生长和根瘤数量增多。综上所述,施氮和间作改变了小麦、蚕豆生物量的积累,在小麦间作蚕豆生长前期,小麦有较强的氮肥利用优势,进而对蚕豆的地上部和地下部生物量累积产生影响,反映了作物的生长潜力及对养分资源的利用能力。

新疆冬小麦种质资源粒重基因的分布与育种适用性分析

小麦粒重是重要的产量构成因素之一,也是受遗传因素影响的数量性状。为了解粒重基因在新疆小麦的分布及相关分子标记在育种上的适用性,以253份新疆冬小麦品种为试验材料,利用KASP(竞争性等位基因特异性PCR)标记进行基因型检测,并与2个年份的株高、穗长、穗粒数、千粒重、粒长、粒宽等育种选择性状进行关联分析。结果表明,优异等位基因TaSus1-7A-Hap1、TaCwi-A1b、TaTGW-7Aa、TaGS5-A1b、TaGS2-A1b、TaGS-D1a、TaSus2-2B-HapH、TaTGW6-A1a、TaGW2-6B-Hap3和TaSus2-2A-HapA在参试材料的分布频率分别为100%、100%、84.98%、56.92%、51.78%、39.13%、33.20%、11.07%、3.16%和1.58%;14对等位基因在参试材料中共出现118种组合;标记GS5-2334-SNP、TaGS2-A1-239IND2、TGW7-986-SNP和GW2-6B-721SNP可应用于小麦粒重的辅助选择;被检测标记的连锁基因均与1个或1个以上育种性状显著相关;GS5-2334-SNP连锁基因TaGS5-A1对粒宽的效应达36.65%,对千粒重效应次之(27.76%),GS5-2334-SNP连锁基因TaGS5-A1对株高和穗粒重、GW2-6B-721SNP连锁基因TaGW2-6B和TGW7-986-SNP连锁基因TaTGW7对粒长、Sus2-2A-20SNP连锁基因TaSus2-2A对穗粒重、千粒重和粒宽的效应均达到10%以上。本研究结果可为分子标记辅助育种奠定基础。

抗旱丰产春小麦新品种—银春11号

银春11号是白银市农业科学研究所以自育品系0636为母本、西旱1号为父本,通过杂交选育而成的抗旱、优质、丰产的春小麦品种,2021年4月通过甘肃省第36届农作物品种省定委员会审定,审定编号为甘审麦20210010。1特征特性银春11号为春性,幼苗直立,叶片深绿。生育期89~113 d,株高79.6~98.0 cm。长方形穗,穗粒数22.3~37.5粒,千粒重42~53 g,容重684~801 g·L-1,长芒,白壳,籽粒浅红色,长方大粒,角质,饱满度较好。田间表现叶片上举,穗层整齐,株型紧凑,穗下茎细长,穗头匀称,叶功能较好,群体较好。适宜在甘肃省中部春麦、旱地区种植。

高产弱筋多抗旱地小麦新品种—云麦85

云麦85是云南省农业科学院粮食作物研究所育成的高产、弱筋、多抗、旱地小麦新品种,于2007年利用R66作母本、南考217作父本配制杂交,经系谱法选育而成。于2015年获得稳定品系,经过4年的丰产性、抗逆性、适应性鉴定后,2019-2021年以代号“云19D4-7”参加云南省小麦品种区域试验(地麦组),2020-2021年度参加云南省地麦品种生产试验。于2023年通过云南省农作物品种审定委员会审定,审定编号为滇审小麦2023005号。

旱碱胁迫对小麦产量和籽粒品质的影响

为研究旱碱胁迫对小麦产量和品质的影响,本研究对比了种植于旱碱地及非旱碱地7个小麦品种的产量、千粒重、容重、出粉率、蛋白质含量、湿面筋含量、粉质参数等指标。结果表明,受旱碱的影响,品种平均产量、千粒重、容重和弱化度分别下降了27.32%、9.21%、2.82%和38.27%,平均干面筋含量,面团的形成时间、稳定时间和粉质质量分别提高了9.21%、48.39%、479.31%和68.00%;平均出粉率和吸水率分别下降了4.89、2.02个百分点,平均蛋白质和湿面筋含量分别提高了2.30、2.64个百分点。上述结果表明,旱碱胁迫会降低小麦产量及面粉吸水率,但同时会提高小麦的蛋白质、面筋含量及面团形成时间、稳定时间和粉质质量。本研究可为旱碱地小麦品种的应用和品种改良提供一定的依据。

长期施肥下土壤氮素指标与小麦/玉米产量关系研究

为明确施肥对典型潮土区土壤氮素指标的影响以及氮素指标与作物产量的量化关系,本研究利用长期定位施肥试验系统评估施肥对土壤全氮、碱解氮、酸解有机氮组分、微生物量氮含量的影响,并进一步定量分析氮素指标与小麦、玉米产量间的关系。结果表明,与单施化肥或不施肥相比,长期化肥与秸秆或有机肥配施在显著提高土壤全氮含量的同时,对碱解氮、酸解总氮、酸解铵态氮、氨基酸态氮与微生物量氮含量的提高也有明显的促进作用。除土壤全氮外的其他氮素指标含量在高量化肥-有机肥配施、化肥-秸秆还田和常量化肥-有机肥配施处理间无显著差异。土壤全氮、微生物量氮和碱解氮含量是对作物产量影响程度相对较大的氮素指标。土壤全氮含量每增加0.1 g·kg^(−1),小麦和玉米分别增产822.7和968.2 kg·hm^(-2)。土微生物量氮与碱解氮含量每增加1 mg·kg^(−1),小麦增产195.2与58.1 kg·hm^(-2);玉米增产189.9与79.1 kg·hm^(-2)。酸解总氮与氨基酸态氮含量对小麦产量也有显著影响,酸解总氮与氨基酸态氮含量每增加1 mg·kg^(−1),小麦分别增产15.8与30.0 kg·hm^(-2)。综上所述,化肥与秸秆或有机肥配施可提高潮土氮素库容与供氮能力。小麦、玉米产量随土壤全氮、微生物量氮与碱解氮含量的提高呈线性增长,小麦产量与酸解总氮和氨基酸态氮含量呈显著正相关。本研究为典型潮土区地力培育与粮食丰产提供了理论依据和技术支撑。

小麦抗条锈基因Yr5、Yr9和Yr18分子标记的特异性评估

Yr5、Yr9(1B/1R)、Yr18基因的自身性状或连锁性状在中国小麦育种中具有重要的应用前景。本研究运用以Avocet S为背景的单基因近等基因系及其对应基因的载体品种,对Yr5基因的连锁标记STS9/10,Yr9(1B/1R)基因的分子标记AF1/4、D15、20H,Yr18基因的分子标记csLV34、cssfr1~cssfr5进行有效性验证。结果表明,Yr5基因的特异性分子标记STS9/10、Yr9(1B/1R)基因的特异性分子标记AF1/4、D15和20H均能够准确识别不同遗传背景材料中的相应抗性基因;Yr18基因分子标记cssfr2能够准确检测Yr18的非载体材料,并检测出Avocet S*6/Yr5、Avocet S*6/Yr24、Avocet S*6/Yr27三个材料具有Yr18的等位变异。这说明Yr5基因的连锁标记STS9/10,Yr9(1B/1R)基因的分子标记AF1/4、D15、20H能对目的基因进行有效检测,Yr18基因的几个分子标记结合使用不仅能够对目的基因进行有效检测,而且能够识别该位点的等位变异。

新疆小麦过氧化物酶活性基因TaPod-A1、TaPod-A3和TaPod-D1等位变异及分布规律

小麦面粉的颜色是其品质分级的重要指标,为了使小麦面粉的品质得到进一步提升,本研究利用位于TaPod-A1、TaPod-A3和TaPod-D1位点基因的功能标记对110份新疆小麦品种(系)进行等位变异基因检测。基因型与表型方差分析结果显示, TaPod-A1、TaPod-A3和TaPod-D1位点的等位变异类型TaPod-A1b (35.5%)、TaPod-A3c (53.6%)和TaPod-D1b(60%)较其他等位变异类型TaPod-A1a (64.5%)、TaPod-A3a (46.4%)和TaPod-D1a(40%)均具有较高的POD活性。在新疆小麦材料中, TaPod-A1、TaPod-A3和TaPod-D1的3个不同基因位点上高POD活性的优异等位变异类型的分布频率均表现为引进品种(系)≈自育品种(系)>地方品种。TaPod-A3b在110份新疆小麦材料中并未检测出,说明该等位变异为稀有等位变异。具有TaPod-A1、TaPod-A3和TaPod-D1基因等位变异组合品种(系)的平均POD活性高低依次为TaPod-A1b/TaPod-A3c/TaPod-D1b (2836.25 U g^(–1) min^(–1))> TaPod-A1b/TaPod-A3c/TaPod-D1a (2796.00 U g^(–1)min^(–1))> TaPod-A1b/TaPod-A3a/TaPod-D1b(2520.31Ug^(–1)min^(–1))> TaPod-A1a/TaPod-A3c/TaPod-D1b(2473.91Ug^(–1)min^(–1))> TaPod-A1a/TaPod-A3a/TaPod-D1b(2407.65Ug^(–1)min^(–1))> TaPod-A1b/TaPod-A3a/TaPod-D1a(2339.06Ug^(–1)min^(–1))> TaPod-A1a/TaPod-A3c/TaPod-D1a(2320.38Ug^(–1)min^(–1))> TaPod-A1a/TaPod-A3a/TaPod-D1a(2210.69Ug^(–1)min^(–1))。其中,具有TaPod-A1b/TaPod-A3c/TaPod-D1b等位变异基因的活性(2836.25Ug^(–1)min^(–1))极显著高于具有TaPod-A1a/TaPod-A3a/TaPod-D1a(2210.69Ug^(–1)min^(–1))(P<0.01)的品种,说明具有较多优异等位变异类型的品种具有较高的POD活性。

不同播种方式和播深对宁夏引黄灌区滴灌春小麦生长及产量的影响

为了提高宁夏引黄灌区春小麦干播湿出技术的播种质量和产量,以春小麦品种宁春58号为试验材料,通过研究干播湿出种植条件下条播播深3 cm(CK)、条播播深6 cm(TS)、匀播播深3 cm(YQ)、匀播播深6 cm(YS)4个处理的小麦生育期、茎秆特征、产量及产量构成因素等指标,以期探讨该地区小麦干播湿出种植技术的最佳播种方式。结果表明,春小麦出苗期匀播早于条播,但成熟期条播早于匀播,收获穗数匀播比条播平均增加38万穗/hm^(2);植株第2节间茎秆粗、茎秆强度表现为匀播高于条播,且匀播比条播平均穗粒数增加1粒,千粒质量增加0.6 g,产量增加341.25 kg/hm^(2)。同一播种方式下,播深6 cm比3 cm出苗时间延迟,第2节间茎秆平均长度增加0.96 cm,收获穗数减少105万穗/hm^(2),每穗粒数减少4粒,产量减少1664.25 kg/hm^(2)。匀播播深3 cm处理的收获穗数、穗粒数和千粒质量为最高,其产量较其他处理高7.6%~19.8%。综上,在宁夏引黄灌区春小麦干播湿出技术的最佳播种方式为匀播播深3 cm。

小麦TaMBD9基因敲除及其对叶夹角的影响

【目的】创建小麦TaMBD9基因敲除材料,探讨该基因在小麦生长发育调控过程中的生物学功能。【方法】利用实时定量反转录聚合酶链反应(quantitative reverse transcription polymerase chain reaction,qRT-PCR)分析TaMBD9的表达特性,通过CRISPR-Cas9介导的基因编辑技术创建基因敲除小麦材料。【结果】表达分析显示,TaMBD9在小麦不同组织间存在差异表达,其中叶片中的表达量最高,且随发育进程有所波动。3个部分同源基因间表达水平存在一定差异,其中TaMBD9D的表达水平较高。获得了TaMBD9的3个部分同源基因均成功敲除的纯合突变小麦材料。表型分析发现,TaMBD9敲除导致小麦叶夹角明显增大。【结论】小麦TaMBD9在叶夹角调控过程中发挥重要功能。研究获得了TaMBD9基因敲除纯合株系,为开展小麦叶夹角分子调控机制研究提供了新材料。

结合0.1K前景和16K背景芯片快速解析小麦新品系的基因组结构和重要性状遗传基础

为探索并建立基于小麦0.1K前景和16K背景芯片快速解析基因组结构和重要性状遗传基础的方法,对小麦新品系西农302及其亲本西农865和百农矮抗58分别进行苗期分小种和田间成株期抗病性鉴定,分析西农302及其亲本的抗条锈病特征,并利用小麦16K背景芯片对西农302及其亲本进行基因分型,根据亲本间16K芯片基因型的差异SNP位点,分别统计西农302来自双亲的基因组区段,确定西农302的基因组结构;利用小麦0.1K前景芯片对西农302及其亲本进行基因分型,确定西农302所含有的抗条锈病性基因/QTL位点,明确西农302的抗条锈病遗传基础,同时分析西农302所含有的其他重要性状相关优异等位基因/QTL。结果表明,西农302在苗期对中国流行的条锈病生理小种CYR32和CYR34均表现出微弱的抗性(IT=6),但在田间条件下表现出高水平成株期抗条锈性(IT=1,DS<5);西农865和百农矮抗58对西农302的遗传贡献率分别为64.28%和30.22%;西农302聚合了双亲的多个优异基因/QTL位点,同时含有多抗基因Lr27/Yr30/Sr2/Pbc1及其上位性互作基因YrFDC12/PbcFDC12、抗条锈病位点QYrak58.nwafu-7BL和QYrqin.nwafu-2AL、抗赤霉病位点QFhb.hbaas-5AS和QFhb.hbaas-5AL、矮秆基因Rht-2、Rht-8和QPht/Sl.cau-2D.1以及千粒重位点QGl-4A等重要性状相关基因/QTL。这说明0.1K前景选择和16K背景选择SNP芯片可以应用于小麦新品种(系)的基因组结构和重要性状遗传基础的解析;西农865和百农矮抗58对西农302的遗传贡献率存在显著差异,西农865的遗传贡献率约为百农矮抗58的2倍;西农302聚合了双亲的抗条锈病、抗赤霉病、矮秆和千粒重等多个重要性状相关优异基因/QTL。

全生育期增温对济麦229生长发育、旗叶和产量的影响

为探究气候变暖对强筋优质小麦生长发育和产量的影响及机理,以强筋优质小麦济麦229为试验材料,以田间自然温度生长的小麦为对照,研究了全生育期增温对济麦229生长发育、旗叶衰老特性和产量的影响。结果表明,与对照相比较,全生育期增温使济麦229营养生长阶段的分蘖数、株高、倒一叶面积、叶绿素含量和地上部干物质积累量显著增加,加快了花后旗叶面积和叶绿素含量的降低速度,减少干物质向穗部转运量;增温对济麦229孕穗期和开花期旗叶SOD、POD和CAT活性影响较小,旗叶中MDA和脯氨酸含量较低,但花后旗叶SOD活性显著增加,POD和CAT活性不同程度降低,导致MDA、脯氨酸含量和相对电导率增加;增温使济麦229的穗数和千粒重分别降低了20.3%和10.0%,产量减少了24.1%,对穗粒数的影响不显著。综上,全生育期增温可促进济麦229的营养生长,不利于生殖生长阶段小麦旗叶的光合作用和抗氧化作用,导致旗叶加速衰老和产量降低。

高产多抗弱筋小麦新品系扬18465标记辅助育种途径分析

长江中下游麦区是中国最大的弱筋小麦优势产区。由于该麦区小麦生长中后期多雨潮湿,赤霉病和白粉病重发、频发,赤霉病还导致籽粒DON毒素增加,冷冬年份苗期易发生黄花叶病,给粮食和食品安全带来双重挑战。扬麦15是21世纪初育成的高产弱筋小麦品种,但综合抗病性较弱。为保持扬麦15弱筋品质并提高抗性,本课题组以扬麦15为轮回亲本,以兼抗白粉病、黄花叶病的软质小麦种质92R137和中抗赤霉病的高产弱筋小麦品种宁麦9号为供体亲本,构建回交聚合群体;低世代利用分子标记辅助选择将抗白粉病基因Pm21和抗黄花叶病主效位点QYm.nau-2D进行基因聚合,高世代进行赤霉病抗性、品质和产量鉴定,最终育成兼抗赤霉病、白粉病和黄花叶病的高产弱筋小麦新品系扬18465,并进入长江中下游小麦国家区试。扬18465所采用的回交、聚合抗性基因的育种路线可为同类品种的选育提供参考。

合成六倍体小麦品系籽粒相关性状的QTL定位

合成六倍体小麦作为一种重要的遗传资源,在籽粒相关性状的研究中起着关键作用。为进一步挖掘合成六倍体小麦籽粒相关性状的数量性状位点(quantitative trait loci,QTL),本研究以西农389与合成六倍体小麦KU2098杂交得到的154个重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)群体为材料,用小麦55K SNP芯片构建遗传图谱,对粒长、粒宽、粒面积、粒周长、粒长宽比、千粒重、蛋白质含量、淀粉含量、湿面筋含量共9个籽粒相关性状进行了QTL定位分析。结果表明,在除7B染色体外的20条染色体上共鉴定出84个QTL;这些QTL的LOD值在2.54~39.9之间,解释了0.91%~43.41%表型变异;84个QTL包括31个主要QTL和10个稳定QTL。在1A(1)、1B(1)、1D(1)、2D(1)、4D(1)、5A(1)、5D(1)、6A(2)、6B(2)和7D(1)染色体上共鉴定出12个与籽粒性状相关的QTL簇。在QTL簇C8对应的遗传区间中,筛选到2个有关籽粒性状的基因;在QTL簇C3的遗传区间中,筛选到4个有关品质性状的基因。鉴定出的QTL可为小麦产量和品质改良提供参考。

安徽省10-12月积温时空变化特征及冬小麦适宜播期分析

为确定安徽省冬小麦适宜播期,利用1971-2021年安徽省分布于淮北、江淮及沿江麦区的50个气象站点观测数据,分析了10-12月积温时空变化特征,并基于叶龄积温法分析了前30 a(1971-2000年)与后21 a(2001-2021年)各地冬小麦冬前生长至不同叶龄对应的播期。结果表明,1971-2021年,安徽省及其各麦区10-12月每月积温及总积温均呈显著或极显著线性增加趋势,安徽省10-12月每月积温及总积温上升速率分别为8.6、9.6、7.8和26.1℃·(10 a)^(-1),安徽省及其各麦区10-12月每月积温上升速率呈现出11月>10月>12月规律;沿江麦区12月积温上升速率[6.5℃·(10 a)^(-1)]明显低于淮北[8.4℃·(10 a)^(-1)]及江淮[8.3℃·(10 a)^(-1)]麦区;淮北和江淮麦区10-12月总积温上升速率均为26.6℃·(10 a)^(-1),沿江麦区略低[24.9℃·(10 a)^(-1)]。安徽冬小麦冬前生长至相同叶龄时,后21 a播期比前30 a总体推迟1~4 d。淮北、江淮和沿江麦区后21 a适宜播期比前30 a分别平均推迟2.61、2.86和2.07 d。后21 a淮北麦区半冬性、弱冬性品种适宜播期分别为10月16-21日、10月12-16日,江淮麦区春性、半冬性品种适宜播期分别为10月25-30日、10月21-25日,沿江麦区春性品种适宜播期为10月30日-11月4日。

减氮及有机肥替代对旱地冬小麦干物质积累、转运、分配和产量的影响

探究减氮及有机肥替代对旱地冬小麦产量形成和经济效益的影响,为实施化肥减量和有机肥替代提供理论和技术依据。2021-2023年度,基于2019年开始设置在黄土高原和黄淮海平原交汇处典型旱地冬小麦产区(河南洛宁和河南孟津)的定位试验,研究了冬小麦干物质积累转运分配特性、氮肥干物质生产效率、产量及其构成要素和经济效益。试验设置不施氮肥(NN)、农户施氮(FN)、基于FN减氮20%(RN)和RN基础上20%氮肥用有机肥替代(OSN)4个处理。结果表明:(1)与FN相比,RN处理降低了小麦拔节期、开花期和成熟期的干物质积累量、花前干物质转运量以及成熟期茎鞘、穂轴+颖壳和籽粒的干物质分配量,但对籽粒产量无显著影响。(2)与FN和RN相比, OSN处理提高了各生育阶段的氮肥干物质生产效率,从而增加了拔节期、开花期、成熟期的干物质积累量,而且提高了花前干物质转运量、花后干物质积累量、花后干物质积累量对籽粒的贡献率,进而使成熟期地上部各器官的干物质分配量均得到显著提高,最终使籽粒产量分别显著增加15.03%和17.12%,经济效益增加3.84%和4.23%。(3)小麦产量与花前干物质转运量、花后干物质积累量和花后干物质积累量对籽粒的贡献率呈极显著正相关,与花前干物质转运量对籽粒的贡献率呈极显著负相关。综上,在雨养条件下,小麦季施氮量为172kghm^(–2) (夏休闲-冬小麦)和192kg hm^(–2) (夏玉米-冬小麦)的基础上,OSN处理提高了氮肥干物质生产效率,增加各生育时期的干物质积累量,其花前干物质转运量和花后干物质积累量的协同增加使其获得了最高产量,实现增产增收,适宜在产量水平为5000kghm^(–2)的雨养旱地冬小麦高产栽培中应用。

基于APSIM模型的不同降水年型下春小麦水氮管理模式优化研究

为优化不同降水年型下春小麦高产稳产和高效利用水氮资源的管理决策方案,利用2009-2012年内蒙古自治区额尔古纳市上库力农场试验站与拉布大林农场试验站春小麦(内麦19)的试验观测资料,确定APSIM-wheat模型中小麦生长发育关键参数;基于校准后的APSIM-wheat模型模拟分析1967-2017年雨养条件下春小麦生长发育过程,并依据降水量划分了3种降水年型(干旱、平水和湿润年型),根据土壤水分亏缺指数(soil water deficit on photosynthesis,SWD_(ef))确定最优水分管理时期;设计8个灌溉量梯度(15、30、45、60、90、120、150和180 mm)和13个施N量梯度(30、45、60、75、90、105、120、150、180、210、240、270和300 kg·hm^(-2))情景模式,结合水氮管理决策的遴选关键指标[水分利用效率(water use efficiency,WUE)、氮肥利用效率(nitrogen use efficiency,NUE)和产量],探究不同气候年型下最优春小麦水氮管理模式。结果表明:(1)校准后的APSIM-wheat模型春小麦发育期模块(出苗期、抽穗期和成熟期)模拟值与观测值的均方根误差(root mean square error,RMSE)在1.17~3.64 d范围内,归一化均方根误差(normalized root mean square error,NRMSE)在0.82%~1.90%范围内;产量模块模拟值与观测值的RMSE为371.50 kg·hm^(-2),NRMSE为8.54%,说明APSIM-wheat模型可以较好地反映不同降水年型下小麦的动态生长发育过程。(2)雨养条件下春小麦分蘖期—拔节期、拔节期—抽穗期和抽穗期—开花期的SWD_(ef)较低,且在生育期内仅灌溉一次的前提下,拔节期灌溉可以减轻干旱胁迫并显著提高产量。(3)干旱、平水和湿润年型春小麦拔节期最优水氮管理模式分别为灌溉量60 mm和施氮量105 kg·hm^(-2)、灌溉量60 mm和施氮量120 kg·hm^(-2)、灌溉量30 mm和施氮量150 kg·hm^(-2),其产量分别为4810.96±551.43、5378.06±768.86和6421.33±454.09 kg·hm^(-2)。

野生二粒小麦AP2家族基因鉴定与表达模式分析

AP2转录因子在植物信号转导、生长发育和胁迫响应方面发挥着重要作用。为探索AP2转录因子在野生二粒小麦中的分子特征,基于野生二粒小麦基因组信息,采用Blast和Hmmer进行AP2家族成员鉴定,对鉴定到的成员进行蛋白质理化性质、亚细胞定位、系统进化树、保守结构域、基因扩增、顺式作用元件、密码子偏好性、表达模式和遗传多样性分析。结果表明,在野生二粒小麦中共鉴定到265个AP2基因,主要定位在细胞核和叶绿体中。根据系统进化树将其分为3个亚族,各亚族之间的保守结构域和基因结构存在保守性与多样性。AP2含有多个与生长发育和非生物胁迫相关的顺式作用元件。AP2基因的密码子偏好性可能受到压力选择作用。从AP2基因的表达模式看,该家族成员可能发生了亚功能化,且对盐胁迫响应有重要作用。通过对不同小麦群体中核酸多样性和分化指数分析,AP2基因部分成员在野生二粒小麦中具有较高的遗传多样性。