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全生育期增温对济麦229生长发育、旗叶和产量的影响

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麦类作物学报 2025年第1期45卷 63-72页

作者：黄金鑫刘百川展晓孟张玉梅郭雷李丹萍刘秀坤刘建军李豪圣赵振东高欣曹新有青岛农业大学农学院山东青岛266109 山东省农业科学院作物研究所/山东省农业科学院/小麦玉米国家工程研究中心/小麦育种全国重点实验室/农业农村部黄淮北部小麦生物学与遗传育种重点实验室/山东省小麦技术创新中心山东济南250100

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... 详细信息

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。

关键词：小麦全生育期增温分蘖旗叶抗氧化产量

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高产多抗弱筋小麦新品系扬18465标记辅助育种途径分析

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麦类作物学报 2025年第1期45卷 16-23页

作者：万文涛赵仁慧陈甜甜王玲汪尊杰张晓朱冬梅张晓祥张伯桥吴宏亚张勇高德荣别同德农业部长江中下游小麦生物学与遗传育种重点实验室/江苏里下河地区农业科学研究所江苏扬州225007

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... 详细信息

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***-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。

关键词：分子标记赤霉病白粉病黄花叶病弱筋小麦

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不同磷胁迫处理转OsPHR2小麦的转录组学分析

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作物学报 2024年第2期50卷 340-353页

作者：李艳方宇辉王永霞彭超军华夏齐学礼胡琳许为钢河南省作物分子育种研究院/河南省麦类种质资源创新与改良重点实验室/神农种业实验室河南郑州450002

PHR基因是磷信号调控体系的核心转录因子,负责启动下游部分应对磷饥饿的适应性反应。本课题前期获得了磷高效转OsPHR2小麦纯系,但OsPHR2提高小麦磷吸收利用效率的分子机制尚不清楚。为揭示该机制,本研究以前期获得的磷高效转OsPHR2小麦... 详细信息

PHR基因是磷信号调控体系的核心转录因子,负责启动下游部分应对磷饥饿的适应性反应。本课题前期获得了磷高效转OsPHR2小麦纯系,但OsPHR2提高小麦磷吸收利用效率的分子机制尚不清楚。为揭示该机制,本研究以前期获得的磷高效转OsPHR2小麦纯系为研究材料,采用水培试验,小麦长至四叶一心时进行低磷胁迫处理,分别在低磷胁迫0、6、24和72 h,利用RNA-Seq进行转录组测定,分析转基因小麦与对照之间根部和叶片的差异表达基因(differentially expression gene, DEG),并分别对根部和叶片DEG进行GO和KEGG功能富集分析。结果显示:低磷胁迫处理0、6、24和72 h转基因系与对照根部有22个共同的DEG,叶片有9个共同的DEG。转基因小麦与对照根部DEG数量在低磷胁迫处理0 h最多,其次为6 h。GO和KEGG富集分析显示,低磷胁迫0 h和6 h,根部DEG主要富集在糖代谢、苯丙素生物合成等生物学过程,以及养分贮存器活性、ATP酶活性等分子功能。转基因小麦与对照叶片DEG数量在低磷胁迫72 h最多,主要富集在糖代谢、有机酸生物合成等生物学过程,以及与糖基转移酶活性、纤维素合酶活性等有关的分子功能。与对照相比,转基因系OsT5-28根部血红素过氧化物酶、谷胱甘肽S-转移酶等防御系统关键酶基因,以及叶片磷酸丙糖转运体家族基因在低磷胁迫前后均上调表达。转OsPHR2小麦与对照对低磷胁迫的响应程度具有一定的差异性,低磷胁迫下转基因小麦较对照具有较强的磷素吸收利用能力,主要是OsPHR2调控了小麦中相关基因表达。

关键词：低磷胁迫转基因小麦转录组磷素吸收利用效率差异表达基因

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不同籽粒氮含量小麦的氮素转运、分配和相关生理特性研究

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麦类作物学报 2024年

作者：彭超军董海滨齐学礼华夏高崇赵明忠胡琳河南省作物分子育种研究院/河南省小麦生物学重点实验室/河南省麦类种质资源创新与改良重点实验室神农种业实验室

为探讨小麦籽粒氮含量的影响因素,以高籽粒氮含量(HGNC)和低籽粒氮含量(LGNC)的小麦品种各2个作为供试材料,比较了灌浆期两类品种的籽粒氮含量变化,分析了氮素转运、分配特性,和旗叶中Rubisco含量、蛋白水解相关酶活性等生理性状差异。... 详细信息

为探讨小麦籽粒氮含量的影响因素,以高籽粒氮含量(HGNC)和低籽粒氮含量(LGNC)的小麦品种各2个作为供试材料,比较了灌浆期两类品种的籽粒氮含量变化,分析了氮素转运、分配特性,和旗叶中Rubisco含量、蛋白水解相关酶活性等生理性状差异。结果表明,灌浆后期至成熟期,HGNC小麦的籽粒氮含量高于LGNC小麦,HGNC小麦的叶片、茎鞘氮素积累和分配比例低于LGNC小麦,且HGNC小麦的氮素转运强度高于LGNC小麦;在灌浆中后期HGNC小麦的Rubisco及可溶性蛋白的降解速度较快,蛋白水解酶活性也较LGNC小麦活跃。综上,灌浆后期至成熟期,HGNC和LGNC小麦的籽粒氮含量差异显著,其受氮素分配、转运影响。在灌浆中后期,旗叶中的Rubisco和可溶性蛋白质降解强度对小麦成熟期的氮含量产生负效应,而蛋白水解相关的酶活性则具有正向作用。

关键词：小麦籽粒氮含量氮转运 Rubisco酶蛋白水解酶

黄淮麦区小麦品种抗倒春寒鉴定及其评价方法构建

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麦类作物学报 2023年第10期43卷 1288-1297页

作者：方宇辉齐学礼张煜李艳赵明忠胡琳许为钢河南省作物分子育种研究院/河南省小麦生物学重点实验室/河南省麦类种质资源创新与改良重点实验室/神农种业实验室河南郑州450002

小麦抗倒春寒特性与发育进程和体内生理指标密切相关。为筛选小麦品种抗倒春寒指标,建立小麦春季抗寒性评价方法,以郑麦7698、矮抗58、石麦19等11份黄淮麦区小麦品种为材料,于小麦二棱期、小花分化期、雌雄蕊分化期、药隔期和四分体期... 详细信息

小麦抗倒春寒特性与发育进程和体内生理指标密切相关。为筛选小麦品种抗倒春寒指标,建立小麦春季抗寒性评价方法,以郑麦7698、矮抗58、石麦19等11份黄淮麦区小麦品种为材料,于小麦二棱期、小花分化期、雌雄蕊分化期、药隔期和四分体期在人工气候室,对试验材料进行低温处理,于6、12和18 h后观察幼穗的受冻情况,测定每个小麦品种的可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛(MDA)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,并对产量性状进行测定。结果表明,幼穗冻害级别以二棱期最低,药隔期最高。进一步对小花分化期、雌雄蕊分化期、药隔期和四分体期低温处理后小麦叶片的生理指标进行比较,发现药隔期低温处理18 h后小麦叶片的可溶性糖含量以及CAT和SOD活性的平均降幅显著高于其他三个时期,分别为32.33%、38.22%和45.20%,MDA含量的平均增幅显著高于其他三个时期,为84.73%。幼穗冻害级别与药隔期低温处理12 h后的可溶性糖含量、SOD活性和MDA含量的变幅均呈极显著相关。这些结果说明,药隔期为小麦抗倒春寒鉴定的最佳生育期,可溶性糖含量、SOD活性和MDA含量可作为小麦抗倒春寒鉴定的生理指标;基于以上3项生理指标的隶属函数综合值对不同品种进行抗寒性评价,综合值(D值)为0.65小麦品种分别为强、中等和弱抗寒类型。

关键词：小麦抗倒春寒抗寒指标抗寒评价

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OsPHR2对小麦酸性磷酸化酶活性和根系土壤有机酸含量的影响

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麦类作物学报 2023年第12期43卷 1570-1577页

作者：李艳华夏陈艳艳方宇辉王玉民高崇胡琳许为钢河南省作物分子育种研究院/河南省小麦生物学重点实验室/河南省麦类种质资源创新与改良重点实验室河南郑州450002 神农种业实验室河南郑州450002

为了明确水稻低磷胁迫转录因子OsPHR2对小麦酸性磷酸化酶活性、根系土壤有机酸含量和根系活力的影响,以转OsPHR2小麦纯合株系和受体对照为试验材料,在不施磷(低磷)、施易溶性磷(0.200 g·kg^(-1),KH_(2)PO_(4)为磷源)和施难溶性磷(0.20... 详细信息

为了明确水稻低磷胁迫转录因子OsPHR2对小麦酸性磷酸化酶活性、根系土壤有机酸含量和根系活力的影响,以转OsPHR2小麦纯合株系和受体对照为试验材料,在不施磷(低磷)、施易溶性磷(0.200 g·kg^(-1),KH_(2)PO_(4)为磷源)和施难溶性磷(0.200 g·kg^(-1),以AlPO_(4)为磷源)3个处理下开展转OsPHR2小麦酸性磷酸化酶活性、根际土壤有机酸含量和根系活力的研究。结果表明,拔节期、抽穗期和灌浆期,在低磷和施AlPO_(4)处理下2个转OsPHR2小麦株系旗叶和根部酸性磷酸化酶活性均显著高于受体对照;施KH_(2)PO_(4)处理下,2个转基因株系旗叶酸性磷酸化酶活性在抽穗期和灌浆期均显著高于对照,根部在抽穗期显著高于对照,其他时期差异均不显著。随着小麦生育进程,小麦根际土壤草酰乙酸、草酸、乙酸、丙二酸和柠檬酸等有机酸含量逐渐增加。拔节期和抽穗期,在低磷、施AlPO_(4)和施KH_(2)PO_(4)处理下转基因系OsT5-28根际土壤五种有机酸含量均显著高于对照。转基因小麦根际土壤有机酸含量较对照的提高幅度在拔节期或抽穗期较大。三种处理下转基因系OsT5-28根系TTC还原力在三个时期均显著高于对照。这说明低磷胁迫下OsPHR2可提高小麦酸性磷酸化酶活性和根系活力,促进根系有机酸的分泌,增加分泌量,从而提高小麦磷素吸收效率。

关键词：转基因小麦 OsPHR2 酸性磷酸化酶有机酸

强光胁迫对转玉米C_(4)型ZmPEPC+ZmPPDK基因小麦光合和生理特性的影响

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作物学报 2024年第7期50卷 1647-1657页

作者：方宇辉齐学礼李艳张煜彭超军华夏陈艳艳郭瑞胡琳许为钢河南省作物分子育种研究院/河南省小麦生物学重点实验室/神农种业实验室河南郑州450002

为研究转玉米C_(4)型PEPC(磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因)和PPDK(丙酮酸磷酸双激酶基因)双基因小麦对强光胁迫的光合和生理响应,以转ZmPEPC+ZmPPDK基因小麦株系PCK30和PCK60及其野生型对照材料(WT)为试验材料,鉴定了外源基因在转基因小麦... 详细信息

为研究转玉米C_(4)型PEPC(磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因)和PPDK(丙酮酸磷酸双激酶基因)双基因小麦对强光胁迫的光合和生理响应,以转ZmPEPC+ZmPPDK基因小麦株系PCK30和PCK60及其野生型对照材料(WT)为试验材料,鉴定了外源基因在转基因小麦中的表达量,在抽穗期和灌浆期测定正常光强(NL)和强光胁迫(HL)处理下转基因小麦的光合酶活性、叶绿素含量、气体交换参数、叶绿素荧光参数、活性氧物质含量和抗氧化酶活性。结果表明,2个转基因株系在转录水平上高效表达了PEPC和PPDK基因。在不同时期NL和HL处理下,转基因小麦的PEPC、PPDK、NADP-ME和Rubisco的酶活均显著高于WT,且HL处理下高出WT的幅度更明显。与NL处理相比,转基因小麦和WT的叶绿素含量在HL处理下显著降低,但转基因株系的下降幅度更小,且HL处理下转基因株系的叶绿素含量显著高于WT。两种水平处理下,转基因小麦PCK30、PCK60的净光合速率(P_(n))均显著高于WT,且HL处理下高出幅度更明显,抽穗期增幅分别为15.26%和17.57%,灌浆期为13.41%和15.82%。气孔导度、F_(v)/F_(m)、q_(p)的变化趋势与P_(n)一致,胞间二氧化碳浓度的变化趋势与P_(n)相反。转基因株系在HL处理下产生的活性氧物质和丙二醛含量显著低于WT,而抗氧化酶变化趋势与之相反。连续2年田间小区产量试验,转基因小麦PCK30和PCK60平均比WT高8.37%和10.16%。PEPC和PPDK在小麦中的过表达增强了小麦内源的光合酶、光化学效率和抗氧化酶活性,增强了强光下的叶片细胞膜的稳定性,保护了光合机构,维持了较高的光合效率,从而提高了转基因小麦的耐强光胁迫能力。

关键词：小麦玉米C_(4)光合基因强光胁迫光合生理特性

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黄淮南部麦区小麦抗赤霉病育种技术体系优化

河南农业科学 2022年第2期51卷 28-36页

作者：李正玲张煜韩留鹏王永霞方宇辉胡琳许为钢河南省作物分子育种研究院/河南省小麦生物学重点实验室/河南省麦类种质资源创新与改良重点实验室河南郑州450002

为了进一步优化黄淮南部麦区小麦抗赤霉病育种技术体系及抗性育种所需的规模化抗性鉴定技术,选择不同赤霉病抗性品种(高抗、中抗、中感、高感品种),在黄淮南部麦区气候条件下对常用的3种人工接种赤霉病菌方法(病粒土表接种、孢子悬浮液... 详细信息

为了进一步优化黄淮南部麦区小麦抗赤霉病育种技术体系及抗性育种所需的规模化抗性鉴定技术,选择不同赤霉病抗性品种(高抗、中抗、中感、高感品种),在黄淮南部麦区气候条件下对常用的3种人工接种赤霉病菌方法(病粒土表接种、孢子悬浮液喷雾接种、单小花滴注接种)不同接种量的发病效果进行比较,并采用有限回交结合分子标记辅助选择育种技术和单倍体育种技术进行抗赤霉病品种选育。结果表明,病粒土表接种适宜采用的接种量为120 kg/hm^(2),在小麦抽穗前1个月分2次均匀撒于小麦行间;孢子悬浮液喷雾接种适宜选择孢子悬浮液浓度为10^(4)个/mL,在小麦扬花初期以100 mL/m^(2)的喷施量喷于小麦穗部;单小花滴注接种适宜使用15~20μL浓度为10^(5)个/mL的孢子悬浮液,于小麦扬花初期注射到麦穗中部的小穗中。采用有限回交结合分子标记辅助选择育种技术将抗赤霉病基因Fhb1和Fhb7导入高产小麦品种郑麦1860中,结合田间抗性鉴定和农艺性状选择创制出赤霉病抗性较轮回亲本(郑麦1860)明显提高的小麦新品系。通过比较不同类型亲本的单倍体育种后代,认为在丰产性和抗病性兼顾的材料之间组配杂交组合开展抗赤霉病单倍体育种较易选择出丰抗结合的抗赤霉病品种。

关键词：小麦抗赤霉病育种鉴定技术育种体系黄淮南部麦区

Sec-1位点缺失对1BL/1RS易位系籽粒品质的影响

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麦类作物学报 2021年第7期41卷 827-833页

作者：昝香存李正玲常莹莹董海滨高崇韩留鹏郭瑞赵明忠胡琳许为钢河南省农业科学院作物分子育种研究院/河南省小麦生物学重点实验室/河南省麦类种质资源创新与改良重点实验室河南郑州450002

为了解Sec-1位点缺失对1BL/1RS易位系品质的影响,用Sec-1位点缺失突变体与郑麦7698多次回交,系谱法辅助分子标记多代选择后得到Sec-1位点缺失的1BL/1RS易位系(简称Sec-1位点缺失易位系)和正常1BL/1RS易位系(简称正常易位系),并进行品质... 详细信息

为了解Sec-1位点缺失对1BL/1RS易位系品质的影响,用Sec-1位点缺失突变体与郑麦7698多次回交,系谱法辅助分子标记多代选择后得到Sec-1位点缺失的1BL/1RS易位系(简称Sec-1位点缺失易位系)和正常1BL/1RS易位系(简称正常易位系),并进行品质性状、抗病性及农艺性状鉴定。结果表明,蛋白质含量、湿面筋含量、干面筋含量和中峰值高度在Sec-1位点缺失易位系和正常易位系之间差异不显著,而Sec-1位点缺失易位系的面筋指数、面团形成时间、稳定时间、粉质质量指数、和面时间、中峰值宽度和8 min尾宽显著高于正常易位系。正常易位系的吸水率和衰落角显著大于Sec-1位点缺失易位系。Sec-1位点缺失易位系的条锈病抗性和白粉病抗性均低于正常易位系,但二者之间条锈病的病情指数差异不显著,而白粉病的病情指数差异达显著水平。正常易位系与Sec-1位点缺失易位系间的千粒重、穗粒数、产量水平差异均不显著。综上所述,Sec-1位点缺失对小麦籽粒品质的正向调控作用显著,而对农艺性状的负面效应不显著,Sec-1位点缺失突变体是研究和改良小麦籽粒品质的优良遗传材料。

关键词： 1BL/1RS易位系 Sec-1位点黑麦碱