西北条锈菌源区冬小麦育种抗条锈病基因的利用现状与策略

【目的】了解中国小麦条锈病西北重要越夏菌源区甘肃陇东和陇南近20年育成小麦品种(系)中抗条锈病基因的利用情况,为陇南小麦条锈病遗传多样性控制,持久抗病品种的培育和可持续绿色健康生态农业奠定基础。【方法】于2019—2020年和2020—2021年种植季对117份冬小麦品种(系)甘肃清水县和四川郫都区进行成株期抗条锈病鉴定,2021年分别用条锈菌CYR33和CYR34对117份品种(系)进行苗期抗条锈病鉴定,并利用分子标记对15个抗条锈病基因进行检测。【结果】田间成株期对条锈菌主要流行致病性混合小种抗病的品种(系)占29.1%,其中,25.6%为陇南区域品种(系),3.4%为陇东区域品种(系),另有25.6%陇南区域感病品种(系)表现慢病性(严重度<20%)。有70.1%品种(系)苗期对CYR33表现抗病,其中,57.3%为陇南区域品种(系),12.8%为陇东区域品种(系);仅6.0%品种(系)苗期对CYR34具有抗病性,为陇南区域的兰天131等7个品种(系)。苗期和成株期抗病品种(系)以2010年后育成的兰天、中梁、天选、兰航选系列品种为主。分子标记检测结合系谱分析,发现抗条锈病基因Yr9、Yr10、Yr17、Yr18、Yr26、Yr28、Yr29、Yr30、Yr41、Yr46、YrZH22和YrZH84在所有检测品种(系)中的频率分别为49.6%、1.7%、12.8%、7.7%、12.8%、20.5%、10.3%、34.2%、2.6%、16.2%、15.4%和27.4%,且多以基因聚合体形式存在于品种(系)中,62.4%品种(系)中聚合了2—5个抗条锈病基因,YrZH84、YrZH22和Yr17中的一个或多个基因与其他抗条锈病基因聚合后,品种(系)的条锈病抗性明显高于其他基因组合。此外,在陇南菌源区,以种植小麦为主的山旱地区域(条锈菌越夏区)所推广的品种(系)中,含有Yr10、Yr17、Yr18、Yr28、Yr29、Yr30、Yr41和Yr46的频率较高,越冬区(川水地)推广品种(系)中主要有Yr26、Yr30、YrZH22和YrZH84,越夏区和越冬区品种(系)的抗性遗传背景差异明显,且越夏区品种(系)含有的抗病基因类型多样性高于越冬区。【结论】在越夏菌源区甘肃陇南、陇东的品种(系)中,抗条锈病基因分布频率、抗病基因类型及数量均有明显提高,避免了品种抗病遗传背景单一化问题,实现了品种(系)中的抗病基因较为复杂多样,部分品种的抗病性保持时间长,表明陇南地区利用小麦品种遗传多样性控制条锈病策略的实施已初显成效。

新疆冬小麦籽粒品质性状遗传差异与关联分析

小麦籽粒品质与面粉加工的食品品质密切相关,是小麦早期品质选择的重要依据。本研究以产自新疆的134个冬小麦地方品种和54个育成品种为材料,对连续2年种植收获于新疆乌鲁木齐市、新疆伊宁市共计4个试验点的小麦籽粒进行品质检测与全基因组关联分析。结果表明,7个小麦籽粒品质性状的广义遗传力在62.14%~85.35%之间,由大到小排序依次为:硬度(85.35%)>湿面筋含量(78.44%)>出粉率(73.13%)>容重(72.50%)>沉降值(66.70%)>籽粒蛋白质含量(65.24%)>淀粉含量(62.14%)。在4个不同环境下,7个小麦籽粒品质性状表现为蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值的变异相对较大,籽粒硬度的变异居中,淀粉含量、出粉率、容重的变异较小,多数籽粒品质性状间呈极显著相关性。设定阈值P<0.01,经关联分析,7个性状共检测到6605个显著性SNP标记,可解释6.021%~31.467%的变异。4个环境下检测到2个以上性状共有的多性状位点12个,可以解释6.233%~17.708%的表型变异。分别是蛋白质含量/沉降值、蛋白质含量/容重共有位点各1个,分别位于6A、2B上;蛋白质含量/湿面筋含量共有位点5个,分别位于3A、1B、6B、7B和7D上;沉降值/容重/籽粒硬度3个性状共有位点1个,位于5B上;蛋白质含量/沉降值/湿面筋含量3个性状共有位点3个,位于7A、3B和2D上,蛋白质含量/沉降值/湿面筋含量/容重4个性状共有位点1个,染色体位置未知。筛选出11个多性状、多环境品质相关基因,其中TraesCS6B01G347500编码一种储运蛋白,TraesCS1B01G395400编码碳水化合物转运蛋白/糖转运蛋白,TraesCS2D01G246500基因编码具有耐冷、耐盐、节水相关的蛋白ESKIMO1,可作为候选基因进行等位变异分析和标记开发,为小麦标记辅助选择育种提供分子工具。

小麦主推品种‘百农207’和‘百旱207’表型比较与分子标记分析

‘百农207’是目前黄淮南部麦区及河南省大面积种植的小麦品种。本试验利用表型、品质性状及分布于小麦全基因组的SSR和STS分子标记对‘百农207’及其系选品种‘百旱207’进行比较分析,以期为小麦育种亲本选配及新品种培育提供参考。分析结果表明,‘百农207’的株高(70.33 cm)显著低于‘百旱207’(79.17 cm);‘百农207’的穗粒数(49.88粒)、可育小穗数(21.50个)和总小穗数(23.67个)均高于‘百旱207’,但后者的千粒重(44.48 g)高于前者(37.24 g);‘百农207’的籽粒粗蛋白含量、湿面筋含量、淀粉含量、沉降值、出粉率及硬度指数均显著高于‘百旱207’。分子标记检测结果表明,485对引物中仅有62(12.8%)对在‘百农207’和‘百旱207’间存在差异,其中基因组SSR、EST-SSR和STS引物分别有46、3和13对。2个品种在D基因组的多态引物比例最高(21.3%),A和B基因组的多态引物比例基本一致(分别为11.5%和11.4%)。进一步分析它们在7个部分同源群及染色体水平的遗传差异,发现二者在第1、3和5部分同源群多态引物比例相对较高,分别为16.0%、16.3%和16.9%,而二者在7D染色体的遗传差异最大,多态引物比例达到50.0%。‘百农207’和‘百旱207’差异的染色体位点可能与品种具有的优良特性密切相关。

不同种植方式对高寒旱区地膜小麦耗水特征和产量的影响

于2019—2022年在陇中高寒旱区以裸地条播为对照(CK),设置全膜覆土穴播(FM)和膜侧沟播(FS)两种覆盖方式,研究不同覆盖种植方式对冬小麦耗水特性、生长发育及产量的影响。结果表明:与CK相比,FM和FS处理播种期~拔节期0~20 cm土层土壤温度分别平均提高3.1℃和2.1℃,灌浆期分别降低0.6℃和1.0℃。覆盖能不同程度提高冬小麦各生育期0~200 cm土层土壤含水量,其中出苗期、返青期、拔节期和灌浆期提高幅度均高于20%。与CK相比,FM处理返青后冬小麦耗水量平均显著提高29.2%,返青前显著降低42.4%;FS处理返青期~灌浆期耗水量提高12.6%,返青前降低25.7%。各处理冬小麦基本苗、分蘖数、公顷穗数、穗粒数、千粒重和产量均表现为FM>FS>CK,处理间差异显著,其中FM和FS处理产量分别较CK平均提高74.7%和45.4%;处理间耗水量差异不显著;FM处理水分利用效率最大,较CK平均提高67.3%,FS次之,较CK平均提高46.1%。综上,地膜覆盖可调节土壤水分状况,改善冬小麦生长发育和成穗情况,显著提高产量和水分利用效率,其中全膜覆土穴播调节效应优于膜侧沟播,是适宜在高寒旱区地膜小麦生产中推广应用的种植方式。

冬小麦不完善粒气象条件危险性指数研究

为探明气象条件对河南省冬小麦籽粒不完善粒的影响,利用2008—2021年河南省不同地市冬小麦收获期大田测定的不完善粒资料和对应气象资料,利用最小显著性差异法、Person相关分析、权重系数等方法,分析出气象条件影响不完善粒的关键时段和主导气象因子,并构建了气象条件危险性指数I。结果表明:冬小麦成熟前20天内的气象条件对籽粒不完善粒有重要影响,其中豫南麦区主要受成熟前10天内的气象条件影响。不同地区不完善粒受不同气象因子的组合作用,总降水量R和总降水日数D为共性主导因子,豫东麦区还受成熟前平均气温T主导,北中西部麦区还受成熟前日照时数S和气温日较差Td主导。豫南麦区成熟前10天内连续降水日数超过3天、总降水量超过70 mm、总降水日数大于6天时,籽粒不完善粒>8%的可能性较高;各麦区I>5.8时,冬小麦不完善粒气象条件危险性高。

唐山市滨海盐碱地区冬小麦种植技术要点

近些年,受气候变化等因素影响,我国盐碱旱地面积呈逐年增加的趋势,土壤盐渍化已逐渐成为全人类面临的严重生态问题。我国农业盐碱地分布广泛,主要位于我国东北、华北、西北以及沿海地区。土壤盐渍化极大程度影响着我国干旱、半干旱及滨海地区农业高质量发展,并已逐渐成为阻碍农作物产量提高、制约农业发展的重要因素。河北省盐碱地面积有1 000万亩左右,其中唐山市盐碱地面积约76万亩,并以滨海盐碱地为主,主要分布于乐亭县、曹妃甸区、滦南县、丰南区、汉沽管理区、玉田县等滨海县区,唐山市滨海盐碱地在当地农业生产中占有不可替代的重要地位。

襄阳冬小麦生育关键期及抗逆性综合栽培措施

冬小麦从播种到成熟经历多个生育期,不同生育期病害发生种类和发生特点不同,同时不同生育期又会受到不同逆境环境影响,严重影响小麦产量和品质,甚至波及小麦产业链下游加工企业加工品质,直接影响当地粮食安全生产。基于此,总结了襄阳市冬小麦栽培生育关键期,并根据各生育期主要病害及多发的不利环境因素及特点,提出了小麦全蚀病、根腐病、纹枯病、白粉病、锈病、赤霉病等主要病害及倒春寒、穗发芽等抗逆性栽培综合措施,为襄阳市冬小麦优质高产栽培提供参考。

秋闲期秸秆覆盖与施磷对冬小麦氮素吸收利用的影响

西南冬麦区气候冬干春旱频发、土壤速效磷缺乏,限制冬小麦氮素吸收。本研究探究秋闲期秸秆覆盖与施磷对小麦根系NO3-吸收动力势、氮素吸收利用、叶绿素含量和籽粒产量的影响,以期为小麦高产稳产及养分的高效利用提供理论依据。试验于2020—2022年在四川仁寿进行,采用二因素裂区设计,以秸秆覆盖(SM)和不覆盖(NSM)为主区;3个磷水平0(P0)、75(P75)和120(P120) kg hm-2为裂区。结果表明:秸秆覆盖与施磷显著提高地上部磷素积累量, SM较NSM的小麦根尖NO3-净吸收速率、籽粒氮积累量、氮素转运量、氮素同化量、氮肥偏生产力和籽粒产量分别增加28.2%、8.4%、9.0%、41.9%、23.3%和21.9%。与P0相比, P75和P120增加幅度分别达到35.1%~37.6%、12.6%~19.0%、7.1%~9.3%、35.7%~60.5%、17.6%~23.8%、17.2%~23.6%。与NSM相比, SM的小麦旗叶灌浆期叶绿素含量上升,进而提高籽粒产量。综上所述,秸秆覆盖与施磷可促进小麦根尖NO3-吸收,提高叶绿素含量,从而显著增加花后氮素的吸收及营养器官临时贮存氮素向籽粒的再分配,最终提高籽粒产量。考虑经济效益和产量回报,西南地区小麦高产高效栽培时,推荐采用秋闲期秸秆覆盖配施磷肥75 kg hm-2。

华北平原冬小麦-夏玉米农田生态系统土壤自养和异养呼吸模型构建

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要过程,准确估算土壤呼吸对估算陆地生态系统碳源汇具有重要意义。通过在华北平原典型农田内开展土壤呼吸及其组分的原位观测实验,构建了适用于华北平原冬小麦-夏玉米轮种制农田生态系统的半经验半机理土壤异养呼吸和土壤自养呼吸模型。结果表明,冬小麦-夏玉米农田土壤异养呼吸模型可表达为土壤温度和土壤水分的函数,其中,土壤温度对土壤异养呼吸的影响适合用Arrhenius方程描述,而土壤水分的影响适合用对称的倒抛物线描述。验证表明,该模型的R^(2)和RMSE分别为0.68和0.52μmol m^(-2)s^(-1)。土壤自养呼吸模型包括维持呼吸和生长呼吸两个模块,其中,维持呼吸表达为土壤温度和叶面积指数的函数,其形式分别为Van′t Hoff指数方程和米氏方程;生长呼吸表达为总初级生产力与维持呼吸之差的线性函数。冬小麦季和夏玉米季土壤自养呼吸模型的结构相同,但是两种作物的模型参数差异较大。验证表明,冬小麦季土壤自养呼吸模型的R2和RMSE分别为0.64和0.50μmol m^(-2)s^(-1),夏玉米季土壤自养呼吸模型的R2和RMSE分别为0.67和0.37μmol m^(-2)s^(-1)。相比于不区分土壤异养呼吸和土壤自养呼吸的土壤总呼吸模型,本研究构建的土壤异养呼吸和土壤自养呼吸模型能够更加准确地模拟土壤呼吸的季节变化和年际变化过程,可为华北平原冬小麦-夏玉米轮种制农田生态系统的土壤呼吸估算提供方法依据。

不同锌源叶面喷施对冬小麦和夏玉米产量及籽粒营养品质的影响

为探明不同锌源叶面肥喷施对小麦和玉米产量、籽粒矿质元素含量及锌、铁生物有效性的影响,对冬小麦-夏玉米轮作体系开展不同叶面肥喷施试验。小麦季设置去离子水(CK1)、尿素(CK2)、尿素+纳米氧化锌(U+ZnO)、尿素+壳聚糖纳米锌(U+ZnCNP)、尿素+普通七水硫酸锌(U+Zn)5种叶面肥处理;玉米季增加尿素与锌铁硒多元混合喷施处理(U+Zn/Fe/Se)。结果表明:各叶面肥喷施处理对小麦和玉米籽粒产量均无显著影响,但对籽粒微量元素含量有显著影响。不同锌源与尿素混合叶面肥对小麦籽粒锌含量强化效果由弱到强依次为U+ZnCNP<U+ZnO<U+Zn。与CK2处理相比,处理U+Zn使小麦籽粒锌含量显著提高77.7%(从22.80 mg·kg^(-1)增加至40.52 mg·kg^(-1))、籽粒植酸与锌(PA/Zn)摩尔比显著下降42.1%,使籽粒锌生物有效性(TAZ)显著提高74.5%。对于玉米,与CK2处理相比,处理U+Zn/Fe/Se使籽粒锌含量提高32.3%(从14.93 mg·kg^(-1)增加至19.60 mg·kg^(-1))、硒含量显著提高12.7倍(从17.66μg·kg^(-1)增加至242.04μg·kg^(-1))、籽粒PA/Zn摩尔比显著下降27.0%,使籽粒TAZ显著提高36.9%,使整个植株或玉米秸秆磷与锌(P/Zn)和磷与铁(P/Fe)摩尔比降低。研究表明,叶面喷施普通七水硫酸锌是提高小麦、玉米籽粒锌含量和生物有效性的最佳形式,其强化小麦籽粒锌效果优于玉米。叶面喷施尿素与锌铁硒混合溶液可同时提高玉米籽粒锌、硒含量及锌、铁生物有效性(籽粒、全株、秸秆),是解决人体或动物微量元素营养缺乏的有效农艺强化措施。

干旱胁迫对冬小麦物质转运和不同小穗位籽粒产量的影响

【目的】探究不同冬小麦品种物质转运和不同小穗位产量对拔节至成熟期干旱胁迫的响应。【方法】试验以常规品种济麦22和抗旱品种中麦36为材料,在自动防雨水肥控制池内进行,采用测墒补灌技术实现水分条件的控制。设置顶端小穗形成期到成熟期持续干旱(WS:40%~45%FC,FC为田间持水量)和对照处理(CK:80%~85%FC)。调查拔节后不同小穗位小花发育动态,强、弱势粒灌浆速率和产量等指标,以及各器官花前、花后干物质积累运转量。【结果】1)干旱胁迫促进济麦22穗中部和上部的小花原基发育进程,显著减少了小花原基数量,导致穗部发育不平衡,而对中麦36各部位小花原基发育进程和数量无显著影响。2)干旱胁迫下,抗旱品种中麦36的开花前营养器官贮藏干物质转运量(Pre-DT)和转运率(Pre-DTE)较对照条件下分别显著降低34.8%和33.2%,降低了花前贮藏干物质运转对籽粒的贡献率(Pre-DCR),但开花后干物质积累量(Post�DA)及其对籽粒的贡献率(Post-DCR)分别提高5.1%和25.7%;常规品种济麦22的花前营养器官贮藏干物质转运量对籽粒的贡献率比对照提高了32.1%,Post-DA和Post-DCR分别降低了40.4%和21.3%。干旱胁迫下,中麦36 Pre-DCR的下降主要因为茎秆Pre-DCR的降低,而济麦22的Pre-DCR比对照提高了1.4倍,主要是由穗轴和颖壳Pre-DCR的增加所致。3)济麦22叶鞘、茎秆及穗轴+颖壳中的干物质向籽粒转运受到干旱的抑制,而中麦36仅茎秆和穗轴+颖壳受到干旱的抑制。与正常条件相比,干旱致使济麦22的籽粒灌浆速率下降42%,对中麦36无显著影响。济麦22上部和中部小穗位强势粒受干旱影响较大,而中麦36上部小穗位弱势粒受干旱影响较大,表现为济麦22的穗粒数、单粒重和单穗产量降幅(7.6%、15.9%和24.3%)均高于中麦36(3.3%、9.5%和16.3%)。【结论】抗旱品种主要靠开花后干物质积累来增加籽粒产量,而常规品种主要靠转运开花前营养器官贮藏干物质来增加籽粒产量。干旱胁迫条件下,常规品种济麦22的籽粒产量降幅显著高于抗旱品种中麦36,主要原因是干旱导致济麦22不同小穗位小花原基的发育不平衡,叶鞘、茎秆及穗轴+颖壳的干物质转移到籽粒的过程均受抑制,且中部和上部小穗位强势粒受到影响,导致灌浆速率显著降低。抗旱品种中麦36在干旱胁迫下通过降低茎秆开花前营养器官贮藏干物质转运量,提高开花后营养器官干物质积累量对籽粒贡献率应对干旱胁迫,且干旱胁迫主要影响弱势粒。

宽幅精播下施氮量对冬小麦耗水特性和产量的影响

为明确宽幅精播条件下冬小麦高产高效的适宜施氮量,于2020—2022年在山东省兖州小麦试验站进行田间试验,供试品种为济麦22。在宽幅精播条件下,设置5个处理,分别为不施氮(N0)、施氮150 kg hm^(-2)(N1)、180 kg hm^(-2)(N2)、210 kg hm^(-2)(N3)、240 kg hm^(-2)(N4),研究施氮量对冬小麦耗水特性、旗叶衰老特性、荧光特性和籽粒产量的影响。结果表明,N2处理显著增加了60~120 cm土层土壤水分的吸收利用,与N3和N4处理相比,N2处理有效减少了开花前无效分蘖的水分消耗,降低了总耗水量。N2处理开花后日耗水量高,显著增加了旗叶抗氧化酶活性,其开花后14~28 d旗叶荧光参数显著高于其他处理。N2和N3处理籽粒产量和水分利用效率显著高于其他处理,但N2处理氮肥农学效率最高,较N1、N3、N4处理分别高6.88%、10.60%、45.37%(2020—2021年)和7.03%、13.56%、43.71%(2021—2022年)。综上所述,施氮180 kg hm^(-2)处理可提高冬小麦对深层土壤水分的吸收利用,增加开花至成熟期阶段耗水量,延缓旗叶衰老,提高籽粒产量与水氮利用效率,是本试验条件下的最优处理。

干旱胁迫下冬小麦不同品种萌发特性差异的研究

干旱是影响小麦生产的重要逆境,可以造成萌发成苗质量下降。为了解当前小麦品种在干旱胁迫下的种子萌发特性,采用沙培控水法研究了生产上应用广泛的128个小麦品种的干旱萌发特性;筛选出干旱萌发特性差异显著的6个小麦品种(山农28号(SN28)、长6878(C6878)、烟农19(YN19)、山农23号(SN23)、鑫麦296(XM296)和新麦38(XM38))进行干旱胁迫下种子萌发过程中的生理生化分析。结果表明,根据活力指数的耐旱系数进行聚类分析,将128个小麦品种的干旱萌发特性分为好、较好、中等、较差、差5类。山农28号和长6878等18个干旱萌发特性好的小麦品种种子萌发快,幼苗整齐健壮;新麦38、乐麦185等26个干旱萌发特性差的小麦品种种子萌发慢、萌发时间分散、发芽率低且幼苗整齐度差。进一步对不同干旱萌发特性的小麦品种进行生理生化指标测定表明,干旱萌发特性好的山农28号和长6878干旱萌发前期大分子修复基因TDP1表达水平显著高于对照;干旱萌发前期POD活性也显著高于对照;α-淀粉酶和半胱氨酸蛋白酶活性受干旱影响较小,萌发后期的可溶性蛋白含量显著高于对照。而干旱萌发特性差的鑫麦296和新麦38在干旱胁迫下种胚DNA和蛋白质修复基因表达水平上升相对滞后;在干旱胁迫下的半胱氨酸蛋白酶活性显著降低。上述结果表明,干旱萌发特性好的小麦品种在干旱胁迫下萌发成苗过程中种胚大分子修复能力和种子抗氧化能力强,贮藏物质动员早,最终种子萌发速度快,出苗质量高。

优质高产中筋冬小麦新品种—阿农冬6号

阿农冬6号是新疆生产建设兵团第一师农业科学研究所、新疆塔里木河种业股份有限公司于2008年以自选稳定品系99/02为母本、京麦9号为父本配置杂交组合,采用系谱法选育而成的优质高产中筋冬小麦新品种。该品种于2022年8月通过新疆维吾尔自治区主要农作物审定委员会审定并命名(审定编号:新审麦2022年042号)。1 特征特性该品种冬性,全生育期247~249 d。

玉米秸秆长期还田配施氮肥对不同筋性小麦品质和产量的影响

为研究玉米秸秆还田配施氮肥对不同筋性小麦品质和产量的影响,采用玉米秸秆还田(SR)、玉米秸秆不还田(NSR)为主因素,0、90、180、270、360 kg·hm^(-2)5个施氮量为副因素的裂区设计,测定了小麦千粒质量、容重、产量、硬度、蛋白质、湿面筋、沉降值、吸水率、面团形成时间、面团稳定时间、延展性、最大延伸阻力和延伸面积等指标。结果表明:玉米秸秆还田降低了小麦的蛋白质和湿面筋含量,且中筋小麦青农2号的降幅大于高筋小麦济南17;玉米秸秆还田显著降低了青农2号的硬度、沉降值、吸水率、面团形成时间和延展性,显著提高了济南17的硬度、吸水率、延展性、最大延伸阻力和延伸面积;2个小麦品种的蛋白质、湿面筋含量均随着施氮量的增加而增加;青农2号的沉降值、吸水率、面团形成时间、面团稳定时间、延展性、最大延伸阻力和延伸面积均随着施氮量的增加而增加,而济南17的吸水率、延展性、最大延伸阻力和延伸面积在施氮量为180 kg·hm^(-2)时最高,沉降值、面团形成时间、面团稳定时间在施氮量为270 kg·hm^(-2)时最高;SR显著提高了小麦产量,比NSR增产15.2%~31.0%,且施氮量为180 kg·hm^(-2)时,小麦产量最高。因此,中筋小麦青农2号的最佳种植模式为玉米秸秆还田+施氮180 kg·hm^(-2),高筋小麦济南17的优质高产栽培模式为玉米秸秆还田+施氮180~270 kg·hm^(-2)。

隔两年深松配合条旋耕显著提升冬小麦的氮素吸收利用效率和产量

【目的】探究耕作方式对小麦氮代谢和氮素利用效率的影响,为小麦高产高效生产提供理论依据。【方法】长期定位试验位于山东省济宁市兖州区小孟镇,始于2007年,供试冬小麦品种为‘济麦22’。设置常年翻耕(PT)、常年旋耕(RT)、常年条旋耕(ST)和隔两年深松+条旋耕(STS)4个处理。2023年在小麦开花期和成熟期采集植株样品,测定各器官含氮量。在开花后0~28天,每隔7天取一次样,测定旗叶硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)活性以及游离氨基酸和可溶性蛋白含量。于成熟期,调查产量及其构成因素,并计算氮素利用效率。【结果】与PT、RT和ST处理相比,STS处理提高了小麦旗叶硝酸还原酶活性、谷氨酰胺合成酶活性、游离氨基酸与可溶性蛋白含量,增加了开花期植株各部位和成熟期籽粒的氮素积累量、花前氮素转运量和转运率以及花后氮素吸收量对籽粒的贡献率,提高了氮素吸收效率、籽粒氮素利用效率、氮素收获指数和氮肥偏生产力。其中,成熟期籽粒氮素积累量增加了8.53%~30.15%,籽粒氮分配比例增加了4.59%~14.06%,千粒重和产量分别提高了4.20%~9.96%和7.83%~18.39%,氮肥偏生产力提高了7.85%~18.40%。【结论】隔两年深松+条旋耕(STS)的耕作方式可提高小麦氮代谢相关酶活性,增强氮素的吸收和同化能力,提高氮素利用效率,同时增加小麦籽粒产量。

小麦抗吸浆虫主效QTL功能标记的开发

麦红吸浆虫(Sitodiplosis mosellana Géhin)是影响我国小麦生产的重要害虫之一。为提高抗麦红吸浆虫的选择效率和实现抗虫性与其它性状的聚合,本研究在前期定位基础上,对抗虫主效QTL(QSm.hbau-4A)3.4 Mb的候选目标区间内的序列差异进行开发和标记设计,并检测了标记在不同遗传背景材料间的检测效率。结果表明:在目标区间内存在371个SSR位点和3处插入缺失(InDel),据此开发出5个多态性标记。这些标记在由近等基因系构建的F2单株间的分型结果与相应品系的抗虫性符合程度约为90%左右。其中,标记Xcg116在检测到具有4AL抗虫主效位点QSm.hbau-4A的可能性超过80%(80%~88.89%);In1在不同抗性品种中的平均检测效率为67%左右(67.39%~70.97%)。研究认为Xcg116和In1这2个标记可用于对携带QSm.hbau-4A位点的小麦种质资源进行吸浆虫抗性筛选。

玉米根际多功能促生菌的筛选及其对冬小麦-夏玉米轮作体系产量提升效果

【目的】黄淮海平原小麦玉米生产区主要实行冬小麦-夏玉米轮作种植模式。砂质潮土是广泛分布于黄淮海地区的土壤,属性和衍生障碍较多,包括结构性较差、蓄水保肥能力较弱等。为了提高肥料利用率、改善土壤肥力,综合实现作物产量提升和品质优化,筛选了一株多功能促生菌,并在该轮作体系验证其广谱促生效应。【方法】从玉米根际砂质潮土中筛选多功能促生菌,测定其产吲哚乙酸(IAA)、溶有机磷、解钾能力。通过形态学、生理生化及16SrDNA序列分析方法对其种属进行鉴定。摇瓶条件下探究其产IAA的最适条件,通过玉米盆栽验证其促生能力,通过冬小麦-夏玉米大田试验验证其在轮作体系中的广谱性增产效果。【结果】(1)试验筛选得到一株命名为YM3的多功能根际促生菌枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),其产IAA能力达到59.21 mg/L、解有机磷能力达到0.72 mg/L、解钾能力达到18.56 mg/L。当装液量为25 mL/250 mL,pH 6-8范围内,分别以麦芽糖、蛋白胨为碳、氮源时,YM3产IAA能力最佳。(2)玉米盆栽试验结果可见,与接种灭活菌相比,接种YM3菌水剂的土壤IAA、速效磷、速效钾含量分别显著提高75.00%、48.66%、20.00%。玉米幼苗的根长、根表面积、根体积、根尖数、根分枝数分别显著增加67.95%、59.21%、51.13%、71.34%、92.06%。玉米植株的鲜重、株高、相对叶绿素含量、全氮、全磷、全钾分别显著提高了39.86%、23.51%、18.27%、17.68%、52.26%和36.53%。(3)小麦玉米轮作大田试验结果表明,接种YM3菌剂的小麦大田土壤有效氮、速效磷、速效钾分别显著增加了9.08%、13.78%、16.66%,增产率达到42.18%。玉米大田土壤速效磷和速效钾含量分别显著增加了19.18%和15.95%,增产率达到13.22%。【结论】筛选得到的枯草芽孢杆菌YM3菌株兼具产IAA、溶有机磷、解钾功能,在黄淮海平原小麦玉米轮作体系土壤中适应性强,广谱性强,能够提升砂质潮土土壤肥力,提高冬小麦-夏玉米轮作体系的产量。

适时一次灌溉对8个冬小麦品种产量和生理特性的影响

为了探讨适时一次灌溉的灌溉效果和增产机制,以黄淮海麦区主推的8个小麦品种为材料,在大田和池栽条件下,设置适时一次灌溉和无灌溉(自然降雨)2种处理,测定抽穗期、灌浆前期、灌浆中期、灌浆后期旗叶生理指标和成熟期籽粒产量,研究适时一次灌溉对冬小麦产量和旗叶生理特性的影响。结果表明,适时一次灌溉改善了4个生育时期的旗叶生理特性。大田、池栽条件下适时一次灌溉处理旗叶超氧化物歧化酶(SOD)活性分别较无灌溉处理增加23.63%~39.07%、27.82%~54.53%,过氧化物酶(POD)活性增加16.39%~53.76%、16.93%~38.62%,过氧化氢酶(CAT)活性增加33.74%~51.59%、26.13%~45.06%,可溶性糖含量增加27.73%~46.34%、24.75%~37.31%,脯氨酸含量增加26.29%~37.84%、21.41%~41.33%,可溶性蛋白含量增加16.56%~42.06%、14.85%~31.69%,净光合速率增加11.51%~47.25%、24.36%~43.33%,丙二醛(MDA)含量下降12.32%~18.64%、14.85%~22.79%,小麦籽粒产量平均增加17.95%和29.27%。适时一次灌溉条件下,不同品种间比较,以周麦32和周麦36较无灌溉增产幅度较大,分别为31.50%和28.23%,可作为丰产抗旱性品种在有限灌溉旱作区进行推广。本研究结果为冬小麦适时一次灌溉研究及品种优化布局提供了参考。

油菜素内酯对低温胁迫下冬小麦Rab15-like基因表达的影响

探索低温胁迫下油菜素内酯(Brassinosteroid,BR)对冬小麦叶片和分蘖节中Rab15-like基因表达的影响,以寒地冬小麦品种“东农冬麦1号”为试验材料,利用RT-PCR法克隆Rab15-like基因CDS序列,运用生物信息学方法分析该序列基本理化性质、二级结构和三级结构特征、Rab15-like蛋白保守性,采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)法检测BR处理对不同温度条件下冬小麦分蘖节和叶片中Rab15-like基因表达的影响。结果表明,Rab15-like基因编码区序列长度为1 265 bp,Rab15-like基因含有一个453 bp开放阅读框,编码150个氨基酸序列,Rab15-like蛋白为LEA家族第二大类蛋白,主要分布在细胞膜上,为稳定亲水性蛋白。RT-qPCR分析结果表明,Rab15-like基因表达量与温度变化相关,在叶片中,随着环境温度降低,Rab15-like基因表达先上调后下调,当环境温度达-10℃时表达量最高;在分蘖节中,随着温度降低,Rab15-like基因表达持续上调,-25℃时表达量最高。BR处理促进低温条件下该基因在叶片中表达,对5、0和-10℃条件下分蘖节中该基因表达影响较小,但显著促进-25℃条件下该基因表达(P<0.05)。Rab15-like基因表达受温度影响,说明Rab15-like基因可能参与冬小麦响应低温胁迫的信号途径。外源BR处理促进低温条件下该基因在冬小麦叶片和分蘖节中表达。