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夜间增温对灌浆期高温胁迫下小麦干物质及灌浆特性的影响

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麦类作物学报 2023年

作者：张月贺威崔国际王鸣燕秦博雅曹金婷陶景雯汪林洁黄正来张文静马尚宇樊永惠安徽农业大学农学院/农业部黄淮南部小麦生物学与遗传育种重点实验室

为了解灌浆期高温胁迫下小麦生产力对不同阶段夜间增温的反应,以对温度敏感性不同的两个小麦品种扬麦18(春性品种)和烟农19(半冬性品种)为试验材料,采用可移动塑料增温棚,于2021-2022年对小麦进行不同阶段夜间增温[分蘖期-拔节期增温(WT... 详细信息

为了解灌浆期高温胁迫下小麦生产力对不同阶段夜间增温的反应,以对温度敏感性不同的两个小麦品种扬麦18(春性品种)和烟农19(半冬性品种)为试验材料,采用可移动塑料增温棚,于2021-2022年对小麦进行不同阶段夜间增温[分蘖期-拔节期增温(WT-JN)、拔节期-孕穗期增温(WJ-BN)和孕穗期-开花期增温(WB-AN)]及灌浆期高温胁迫处理,比较分析了不同处理下小麦干物质积累及灌浆特性的差异。结果表明,WT-JN和WJ-BN处理主要通过缩短小麦播种—开花的时长,延长灌浆期天数,增加花前干物质转运量、花后干物质积累量和花后干物质积累贡献率,进而提高了开花期和成熟期干物质积累量;促进了干物质在成熟期穗轴+颖壳和籽粒中的积累,降低了小麦茎鞘+叶片中的积累量,增产3.08%～7.62%。灌浆期高温胁迫显著降低了两个品种的产量,而与灌浆期高温胁迫处理(NH)相比,WT-JH和WJ-BH处理增产1.21%～6.05%。与不增温处理(NN)相比,在WT-JN和WJ-BN处理下两个小麦品种的灌浆期粒重及灌浆速率均提高,WB-AN和NH处理则降低了小麦灌浆参数。这说明分蘖期-拔节期和拔节期-孕穗期夜间增温可提高小麦开花期和成熟期的干物质积累量,促进小麦籽粒灌浆,缓解灌浆期高温胁迫对小麦生产力的不利影响,有助于小麦产量形成。

关键词：夜间增温灌浆期高温胁迫小麦干物质积累与分配灌浆特性

夜间增温对灌浆期高温胁迫下小麦干物质及灌浆特性的影响

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麦类作物学报 2024年第5期44卷 626-638页

作者：张月贺威崔国际王鸣燕秦博雅曹金婷陶景雯汪林洁黄正来张文静马尚宇樊永惠安徽农业大学农学院/农业部黄淮南部小麦生物学与遗传育种重点实验室安徽合肥230036

为了解灌浆期高温胁迫下小麦生产力对不同阶段夜间增温的反应,以对温度敏感性不同的两个小麦品种扬麦18(春性品种)和烟农19(半冬性品种)为试验材料,采用可移动塑料增温棚,于2021-2022年对小麦进行不同阶段夜间增温[分蘖期-拔节期增温(W ... 详细信息

为了解灌浆期高温胁迫下小麦生产力对不同阶段夜间增温的反应,以对温度敏感性不同的两个小麦品种扬麦18(春性品种)和烟农19(半冬性品种)为试验材料,采用可移动塑料增温棚,于2021-2022年对小麦进行不同阶段夜间增温[分蘖期-拔节期增温(W T-J N)、拔节期-孕穗期增温(W J-B N)和孕穗期-开花期增温(W B-A N)]及灌浆期高温胁迫处理,比较分析了不同处理下小麦干物质积累及灌浆特性的差异。结果表明,W T-J N和W J-B N处理主要通过缩短小麦播种-开花的时长,延长灌浆期天数,增加花前干物质转运量、花后干物质积累量和花后干物质积累贡献率,进而提高了开花期和成熟期干物质积累量;促进了干物质在成熟期穗轴+颖壳和籽粒中的积累,降低了小麦茎鞘+叶片中的积累量,增产3.08%~7.62%。灌浆期高温胁迫显著降低了两个品种的产量,而与灌浆期高温胁迫处理(NH)相比,W T-J H和W J-B H处理增产1.21%~6.05%。与不增温处理(NN)相比,在W T-J N和W J-B N处理下两个小麦品种的灌浆期粒重及灌浆速率均提高,W B-A N和NH处理则降低了小麦灌浆参数。这说明分蘖期-拔节期和拔节期-孕穗期夜间增温可提高小麦开花期和成熟期的干物质积累量,促进小麦籽粒灌浆,缓解灌浆期高温胁迫对小麦生产力的不利影响,有助于小麦产量形成。

关键词：夜间增温灌浆期高温胁迫小麦干物质积累与分配灌浆特性

低氮胁迫下有机无机肥配施对小麦根际土壤氮矿化和微生物群落结构的影响

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生态学杂志 2023年第2期42卷 305-312页

作者：车钊姜方莹张军张浩苏罗华影董萧董召荣宋贺安徽农业大学农学院农业农村部黄淮南部小麦生物学与遗传育种重点实验室合肥230036

受天气和劳动力限制,小麦拔节肥不能及时施入时有发生。有机无机肥配合施用有较长的养分供应期,但能否缓解小麦拔节期低氮胁迫仍不清楚。本研究利用real-time PCR、16S rRNA和ITS测序技术,分析推迟拔节肥下有机无机肥配比对土壤微生物... 详细信息

受天气和劳动力限制,小麦拔节肥不能及时施入时有发生。有机无机肥配合施用有较长的养分供应期,但能否缓解小麦拔节期低氮胁迫仍不清楚。本研究利用real-time PCR、16S rRNA和ITS测序技术,分析推迟拔节肥下有机无机肥配比对土壤微生物群落结构的影响,探究微生物群落结构和根际氮矿化的关系,为小麦高效栽培提供科学依据。本研究依托于有机无机配比定位试验,共设置4个处理:单施化肥(T1)、15%、30%和45%羊粪配施化肥(T2、T3和T4)。施拔节肥前一天进行土壤样品采集(拔节肥推迟20天施入),测定根际土壤氮矿化势,细菌和真菌丰度、多样性和群落结构等指标。结果表明:与单施化肥相比,有机无机配施处理能显著提高根际土壤氮矿化势,T2、T3和T4处理分别是单施化肥处理的2.0、1.7和2.2倍;各处理根际土壤细菌丰度无显著差异,配施有机肥降低了真菌丰度;与单施化肥相比,T2、T3和T4处理细菌的Chao1指数分别显著增加了5.1%、7.0%和8.6%;真菌Shannon指数随有机肥配施比例增加呈降低趋势,与T2处理相比,T4处理真菌的Shannon指数显著降低18.9%。相关分析表明,氮矿化势与细菌Chao1指数呈极显著正相关,与真菌丰度呈显著负相关。RDA分析表明,根际土壤可溶性有机碳为细菌群落的主要驱动因子。本研究表明,推迟拔节肥下有机无机肥配施通过增加根际土壤细菌的多样性,提高根际土壤氮矿化势,增强小麦拔节期低氮胁迫下土壤供氮潜力。

关键词：推迟拔节肥有机无机肥配比氮矿化真菌和细菌

外源海藻糖对灌浆期高温胁迫下小麦旗叶生理特性和产量的影响

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作物学报 2023年第8期49卷 2210-2224页

作者：李宇星马亮亮张月秦博雅张文静马尚宇黄正来樊永惠安徽农业大学农学院/农业农村部黄淮南部小麦生物学与遗传育种重点实验室安徽合肥230036

为探究外源海藻糖(TRE)对高温胁迫下灌浆期不同耐性小麦品种旗叶生理特性和产量的影响作用,于2020—2022年在安徽农业大学高新技术农业园进行试验,选用前期筛选得的耐热性差异显著的敏感型小麦品种泛麦5号(Fanmai 5,FM5)和耐热型小麦品... 详细信息

为探究外源海藻糖(TRE)对高温胁迫下灌浆期不同耐性小麦品种旗叶生理特性和产量的影响作用,于2020—2022年在安徽农业大学高新技术农业园进行试验,选用前期筛选得的耐热性差异显著的敏感型小麦品种泛麦5号(Fanmai 5,FM5)和耐热型小麦品种淮麦33(Huaimai 33,HM33)作为试验材料,设置叶面喷施清水+不高温(CK1)、清水+灌浆期高温胁迫(CK2)、10 mmol L^(–1)海藻糖+灌浆期高温胁迫(T_(10)H)、15 mmol L^(–1)海藻糖+灌浆期高温胁迫(T15H)和20 mmol L^(–1)海藻糖+灌浆期高温胁迫(T20H)共5个处理。结果表明,在高温胁迫条件下,绿叶面积、叶绿素相对含量(SPAD)和干物质积累量均显著下降,与非高温逆境相比,高温胁迫下小麦产量显著下降,穗数和穗粒数无显著变化,千粒重是减产的主导因素。与喷清水相比,喷施海藻糖后产量较高温胁迫处理有所提升,各器官干物质积累量提高,丙二醛(MDA)含量降低,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性提高,变化幅度在品种间存在差异,耐热品种的SPAD值降幅与丙二醛的增幅较小,但CAT活性的增幅较大,因而减产幅度较小。进一步的分析表明,净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、SPAD、SOD及POD和千粒重呈极显著正相关关系,MDA和产量呈极显著负相关关系。这些结果表明高温胁迫通过降低Pn、Gs和Tr抑制小麦的光合作用,减少光合产物的生成,造成最终的减产。喷施TRE,Pn、Gs、Tr、SPAD和CAT是降低高温胁迫伤害的主要指标,敏感品种缓解效果明显。此外,开花期喷施浓度15 mmol L^(–1)海藻糖效果最好。该研究结果可为海藻糖对灌浆期高温胁迫下小麦光合响应差异机制和小麦抗氧化代谢提供理论依据。

关键词：小麦高温胁迫海藻糖旗叶产量

施氮量对稻茬弱筋小麦籽粒氮代谢及灌浆的影响

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核农学报 2023年第3期37卷 606-616页

作者：任开明杨文俊王犇樊永惠张文静马尚宇黄正来安徽农业大学农学院农业部黄淮南部小麦生物学与遗传育种重点实验室安徽合肥230036

为探讨施氮量对稻茬弱筋小麦籽粒氮代谢相关酶活性和籽粒蛋白质合成的影响,在大田试验条件下,设置0、75、150、225、300 kg·hm^(-2)5个施氮水平,研究不同施氮处理对小麦籽粒氮代谢关键酶活性、籽粒可溶性蛋白、游离氨基酸含量及灌浆特... 详细信息

为探讨施氮量对稻茬弱筋小麦籽粒氮代谢相关酶活性和籽粒蛋白质合成的影响,在大田试验条件下,设置0、75、150、225、300 kg·hm^(-2)5个施氮水平,研究不同施氮处理对小麦籽粒氮代谢关键酶活性、籽粒可溶性蛋白、游离氨基酸含量及灌浆特性的影响。结果表明,在0~300 kg·hm^(-2)施氮范围内,随着施氮量的增加,小麦灌浆期硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷丙转氨酶(GPT)、谷草转氨酶(GOT)活性呈上升趋势,与不施氮处理相比,施氮处理下灌浆期试验点一和试验点二小麦籽粒NR活性提升了0.48%~28.26%和9.49%~23.02%、GS活性提升了7.65%~46.46%和15.97%~57.32%、GPT活性提升了18.79%~74.20%和10.31%~65.13%、GOT活性提升了-5.58%~55.23%和29.76%~66.59%。小麦灌浆期籽粒游离氨基酸、可溶性蛋白、籽粒蛋白质含量和各蛋白质组分含量均随施氮量的增加而增加,当施氮量高于225 kg·hm^(-2)时,小麦籽粒蛋白质含量超过国家弱筋小麦蛋白质含量标准。相关性分析表明,灌浆期小麦籽粒氮代谢相关酶活性和游离氨基酸、可溶性蛋白、籽粒蛋白质、清蛋白含量的相关性总体达到显著水平。小麦籽粒产量随施氮量的增加呈先升高后降低趋势,在225 kg·hm^(-2)施氮量下达到最大值,与不施氮处理相比,施氮处理下试验点一和试验点二小麦籽粒产量分别增加了129.63%~230.54%和72.22%~131.98%。综合考虑弱筋小麦产量品质和施氮对环境影响较小的选择条件,安徽省稻茬弱筋麦区小麦施氮量在225 kg·hm^(-2)较为适宜。本研究结果为安徽省沿淮稻茬弱筋麦区小麦高效优质栽培提供了理论依据。

关键词：小麦氮素氮代谢酶蛋白质

外源海藻糖对高温胁迫小麦干物质积累和籽粒灌浆的影响

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麦类作物学报 2022年第5期42卷 614-622页

作者：李哲姜沣益代梦雪李宇星张文静马尚宇黄正来樊永惠安徽农业大学农学院/农业部黄淮南部小麦生物学与遗传育种重点实验室安徽合肥230036

为明确海藻糖喷施时期及浓度对高温胁迫小麦产量形成的影响,于2020—2021年度以扬麦18、烟农19为供试品种,设置三个海藻糖浓度5 mmol·L^(-1)(C1)、10 mmol·L^(-1)(C2)、15 mmol·L^(-1)(C3),分别在抽穗期(T1)、开花期(T2)、花后10 d(... 详细信息

为明确海藻糖喷施时期及浓度对高温胁迫小麦产量形成的影响,于2020—2021年度以扬麦18、烟农19为供试品种,设置三个海藻糖浓度5 mmol·L^(-1)(C1)、10 mmol·L^(-1)(C2)、15 mmol·L^(-1)(C3),分别在抽穗期(T1)、开花期(T2)、花后10 d(T3)喷施海藻糖,以喷施等量清水为对照,花后15~19 d进行高温胁迫,分析不同处理对小麦干物质积累、分配和产量的影响。结果表明,T1时期喷施海藻糖较T3和T2时期产量增加了0.64%和2.54%。C3浓度处理较C2和C1浓度处理产量提升了2.35%和10.30%;T1时期喷施C3浓度海藻糖小麦产量最高,与对照相比烟农19产量增加了15.87%,扬麦18产量增加了17.75%。T1处理下籽粒干物质分配比例较T2、T3处理分别高0.24%和0.15%,C3处理较C1、C2处理分别增加了3.07%和0.82%;海藻糖处理较对照提高了营养器官中干物质向籽粒的转运量,提升了高温胁迫下小麦干物质积累速率、小麦籽粒平均灌浆速率、有效灌浆时长、最大灌浆速率,延缓了最大灌浆速率出现时间。这说明海藻糖处理能够提高小麦的耐高温性,海藻糖喷施浓度比喷施时期对小麦产量的影响更大。本试验条件下,T1时期喷施C3浓度海藻糖产量最高。

关键词：小麦海藻糖喷施时期喷施浓度干物质积累与分配灌浆特性

基于UPLC同时测定三种小麦赤霉病毒素方法的构建与应用

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麦类作物学报 2022年第5期42卷 556-563页

作者：陈璨彭逸余宁静卢杰司红起马传喜安徽农业大学农学院/农业部黄淮南部小麦生物学与遗传育种重点实验室安徽合肥230036

为测定小麦籽粒中因赤霉病产生的毒素脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol,DON)、雪腐镰刀菌烯醇(nivalenol,NIV)和玉米赤霉烯酮(zearalenone,ZEN),本研究构建了一种多功能净化柱-超高效液相色谱-二极管阵列检测器(multifunctional colum... 详细信息

为测定小麦籽粒中因赤霉病产生的毒素脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol,DON)、雪腐镰刀菌烯醇(nivalenol,NIV)和玉米赤霉烯酮(zearalenone,ZEN),本研究构建了一种多功能净化柱-超高效液相色谱-二极管阵列检测器(multifunctional column-ultra performance liquid chromatography-diode array detector,MFC-UPLC-DAD)方法,可同时测定上述三种毒素,对该方法与多功能净化柱-高效液相色谱-二极管阵列检测器(multifunctional column-high performance liquid chromatography-diode array detector,MFC-HPLC-DAD)法测定9个小麦品种中上述3种毒素含量的结果进行比较;并用MFC-UPLC-DAD法检测了129份小麦品种(系)的毒素含量。结果显示,MFC-UPLC-DAD法检测三种毒素在检测范围内(0.01~10.00μg·mL^(-1))标准曲线的相关系数均大于0.994;三种毒素的检出限为15~78μg·kg^(-1);回收率在80.25%~118.35%之间,相对标准偏差为0.20%~1.92%;9份小麦品种中,3种毒素含量的测定结果在两种方法间差异均不显著。利用MFC-UPLC-DAD法测定自然发病的129份材料发现,DON毒素与NIV毒素检出率较高,分别为99%和92%;符合限量标准且毒素含量较低的材料共80份。本研究构建的MFC-UPLC-DAD法可同时测定小麦种DON、NIV和ZEN含量,测定结果重复性好,准确度高,可对抗赤霉病育种提供方便。

关键词：小麦赤霉病超高效液相色谱毒素累积

氮肥运筹对稻茬小麦氮素转运、干物质积累、产量及品质的影响

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麦类作物学报 2022年第8期42卷 1001-1011页

作者：赵艳罗铮杨丽王贝贝李凌雨王犇马尚宇樊永惠黄正来张文静农业部黄淮南部小麦生物学与遗传育种重点实验室/安徽农业大学农学院安徽合肥230036

为明确氮肥运筹对江淮地区稻茬小麦氮素转运、干物质积累、产量及品质的影响,选用当地主栽小麦品种扬麦20,在3种施氮量(180、225、270 kg·hm^(-2))和3个氮素基追比例(6∶4、5∶5、4∶6)组合的氮肥运筹模式下,分析了施氮量和基追比例对... 详细信息

为明确氮肥运筹对江淮地区稻茬小麦氮素转运、干物质积累、产量及品质的影响,选用当地主栽小麦品种扬麦20,在3种施氮量(180、225、270 kg·hm^(-2))和3个氮素基追比例(6∶4、5∶5、4∶6)组合的氮肥运筹模式下,分析了施氮量和基追比例对氮素转运、干物质积累及其贡献率、产量和品质的影响。结果表明,施氮量和基追比例显著影响了小麦氮素在不同器官的分配比率、氮素利用率、氮收获指数、氮素转运效率、转运氮素对籽粒氮素的贡献率、干物质分配量和产量。在相同基追比例下,在施氮量180~270 kg·hm^(-2)范围内增施氮肥,成熟期籽粒干物质分配量、花后干物质积累量及其对籽粒产量的贡献率、产量呈现先升高后下降趋势,以施氮量225 kg·hm^(-2)处理最高,270 kg·hm^(-2)处理次之,180 kg·hm^(-2)处理最低;小麦蛋白质和湿面筋含量呈上升趋势。在相同施氮量下,小麦氮素利用率、成熟期籽粒干物质分配量、花后干物质积累量及产量以基追比例6∶4处理最高。在施氮量225 kg·hm^(-2)、基追比例6∶4时,氮素在成熟期籽粒中的分配比率、氮素利用率和氮收获指数高于其他组合,氮素转运效率、籽粒干物质分配量、花后干物质积累及其对籽粒产量贡献率和产量显著高于其他组合,且籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值符合弱筋小麦标准。从提高产量和氮素利用效率两方面综合考虑,施氮量225 kg·hm^(-2)、基追比例6∶4可作为江淮稻麦轮作区域实现小麦高产优质的最佳氮肥运筹模式。

关键词：氮肥利用率干物质分配与转运产量籽粒蛋白质含量

土壤酸化对玉米产量、氮代谢及相关基因表达的影响

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华北农学报 2022年第3期37卷 94-103页

作者：张宗祥黄峥嵘吴雪凡刘楠楠李笑笑董召荣宋贺安徽农业大学农业部黄淮南部小麦生物学与遗传育种重点实验室安徽农业大学农学院安徽合肥230036

土壤酸化会降低玉米的产量和氮素积累量,但生理机制尚未明确。在大田设置中性(pH=7,CK)、弱酸(pH=6,T1)、中酸(pH=5,T2)和强酸(pH=4,T3)4种土壤酸度处理,比较各处理下玉米产量、氮素积累量、籽粒蛋白含量、叶片与茎秆中氮代谢相关酶活... 详细信息

土壤酸化会降低玉米的产量和氮素积累量,但生理机制尚未明确。在大田设置中性(pH=7,CK)、弱酸(pH=6,T1)、中酸(pH=5,T2)和强酸(pH=4,T3)4种土壤酸度处理,比较各处理下玉米产量、氮素积累量、籽粒蛋白含量、叶片与茎秆中氮代谢相关酶活性、基因表达量以及硝态氮(NO_(3)^(-))、铵态氮(NH_(4)^(+))、可溶性蛋白、游离氨基酸含量的差异。结果表明,相比于CK,T1、T2、T3处理产量分别降低4.2%,30.7%,52.3%;穗粒数分别降低1.8%,28.1%,42.8%;籽粒蛋白质含量呈现下降趋势,其中T3处理显著降低14.5%。在大喇叭口期,随着酸度增加,叶片氮素积累量显示出下降趋势,其中T2和T3处理分别显著降低28.1%和56.2%;茎秆中氮素积累表现出先增加后降低的趋势,T1处理显著增加33.1%,T3显著降低65.4%。大喇叭口期,T3处理下叶片和茎秆中硝酸还原酶、谷氨酸脱氢酶、谷氨酸合成酶活性均显著高于CK,而叶片中谷氨酰胺合成酶活性显著下降;茎秆中氨基酸表现先下降后上升的趋势。转录组分析表明,随着土壤酸度的增加,ZmGln2与ZmFd-GOGAT表达量上调,促进了光呼吸释放NH_(4)^(+)与NO_(3)^(-)还原产生NH_(4)^(+)的同化;ZmGln1.2~ZmGln1.4、叶片中ZmNADH-GOGAT2和茎秆中ZmNADH-GOGAT1表达量下调,降低了蛋白质分解代谢释放产生NH_(4)^(+)的同化。玉米通过上调或下调相关基因表达,促进氮代谢产生更多的游离氨基酸、可溶性蛋白等渗透调节物质用以抵御酸胁迫,但也因此减少了氮积累量,导致产量、籽粒蛋白质含量降低。

关键词：玉米土壤酸化产量氮代谢转录组