阶段高温对不同小麦品种产量的影响及其耐热性差异研究

为应对小麦高温灾害,筛选耐热丰产种质资源,通过裂区试验,以阶段高温为主区(在开花期、花后5～10 d、11～15 d、16～20 d和21～25 d进行高温胁迫,分别用H_1、H_2、H_3、H_4和H_5表示,以自然生长条件为对照),以品种为副区(选用济麦22、矮抗58、衡4399、淮麦33、石麦22、山农20、郑麦7698和邯6172耐热性不同的8个冬小麦品种),于2016-2017和2017-2018两个小麦生长季,研究了不同阶段高温对小麦产量及穗粒数、粒重等的影响,并分析了不同品种的耐热性。结果表明, H_1、H_2、H_3、H_4和H_5处理的两年平均产量分别较对照下降59.7%、49.5%、26.2%、36.4%和34.5%,穗粒数分别减少17.9、14.8、5.9、1.2和4.0粒,千粒重分别降低0.3、1.8、7.3、13.8和12.6 g。从品种看,自然生长条件下郑麦7698、淮麦33和衡4399的产量较高,石麦22的产量最低;高温条件下郑麦7698、山农20和衡4399的产量较高,淮麦33为受高温影响最大的品种,两年减产幅度均最高;两种条件下郑麦7698、衡4399和山农20的综合产量均较高,淮麦33最低。阶段高温对不同品种的影响不同,且存在年际间差异。2016-2017年度山农20、衡4399和石麦22的H_2处理均较对照增产,但其他阶段高温处理均减产。高温胁迫后郑麦7698的减产幅度在2016-2017年度最小,而在2017-2018年度仅次于减产幅度最大的淮麦33。郑麦7698、衡4399和山农20的两年几何平均产量均较高,淮麦33最低。从热感指数看,衡4399、山农20和郑麦7698的热感指数指标大部分小于1,淮麦33、济麦22、石麦22热感指数指标大部分大于1;其他品种的热感指数指标有的时段高温大于1,有的小于1。综合产量和热感指数指标,衡4399、山农20和郑麦7698的耐热性好,淮麦33、济麦22和石麦22的耐热性较差。     

灌浆中后期高温对小麦黏度的影响及品种耐热性研究

为了提高小麦的产量和品质,筛选耐热种质资源,对来自山东、河北、河南和安徽省的12个冬小麦品种灌浆中后期至收获期于田间每天11:00-16:00以塑料薄膜覆盖方式进行高温胁迫,以不覆膜为对照(CK),研究了灌浆中后期高温对小麦的热感指数、几何平均产量、耐热指数以及小麦黏度等的影响。结果表明,灌浆中后期高温胁迫下籽粒千粒重、容重、产量及糊化黏度等被测指标均显著下降,矮抗58、衡4399、淮麦33、良星99和周麦22的热感指数均小于1,且耐热指数和几何平均产量相对较高,说明其较耐热;安农0711、济麦22、山农20、石麦19和石麦22的热感指数大于1或大部分大于1,且耐热指数较低,为热敏感型品种;郑麦7698和周麦18热感指数或大于1或小于1,几何平均产量和耐热指数相对较高,为中性品种。品种、环境及其交互作用对峰值黏度、低谷黏度、最终黏度、稀懈值等黏度指标均有极显著影响;高温胁迫对耐热性强的矮抗58、淮麦33、周麦22的峰值黏度、最低黏度、最终黏度、回生值及稀懈值等指标影响较小,高温胁迫下的上述指标较CK降低幅度平均在18.0%～39.6%;对耐热性差的济麦22、山农20和石麦22的影响较大,高温胁迫下的上述指标较CK降低幅度平均在80.5%～94.1%。加强小麦耐热性鉴定,筛选耐热种质资源是提高小麦产量和品质以及应对高温胁迫的重要措施之一。     

灌浆期高温胁迫对小麦灌浆特性和品质的影响

为了解小麦灌浆和品质对高温的响应,同时为小麦耐热育种筛选种质资源,选取我国北方麦区和黄淮麦区13个推广品种(系)于2013-2014年度种植在石家庄,以自然生长为对照,研究了塑料棚热胁迫处理下小麦籽粒灌浆和品质的基因型差异.结果表明,中麦895、CA0816、衡4444、京冬8号和石麦15的产量和千粒重在自然生长和热处理环境中均较高,抗热性好;在自然生长和热处理环境间中麦875的产量差异不大,但千粒重均较高,抗热性较好;衡08观29、衡观35和石优17的产量和千粒重在自然生长环境下较高,但在热处理下均较低,抗热性较差.与自然生长环境相比,热处理下小麦籽粒硬度增加,其他指标变化规律不一致,石优17的吸水率、湿面筋含量和硬度差异显著,衡08观29的蛋白质含量、延展性和湿面筋含量差异显著;灌浆高峰期自然生长下灌浆速率为1.5～1.8g· d-1,热处理下灌浆速率为1.3～1.6g·d-1.     

新疆春小麦品种耐热性评价

为筛选出丰产性好的耐热性春小麦品种,在花后15d至成熟期以自然生长为对照,分析了塑料棚高温处理下19份新疆主推春小麦品种产量性状的变化,并采用产量指数、千粒重热感指数及容重热感指数相结合的方法对供试材料的耐热性进行评价。结果表明,灌浆期高温胁迫下小麦千粒重降低,进而导致减产。新春6号、新春9号、新春11号、新春17号、新春22号、新春27号、新春31号、新春33号和新春37号在高温及常温条件下的丰产性均较好,其中新春6号及新春37号丰产性突出。千粒重热感指数小于1的品种有10个,分别为新春6号、新春17号、新春22号、新春26号、新春29号、新春32号、新春34号、新春36号、新春40号和新春41号。容重热感指数小于1的品种有10个,分别为新春6号、新春11号、新春17号、新春22号、新春27号、新春32号、新春33号、新春34号、新春39号和新春40号。综合热感指数及产量指数,新春6号、新春17号、新春22号及新春37号的耐热性较好,可作为耐热高产品种在生产中推广应用。新春40号丰产性较好,千粒重及容重热感指数小于1,千粒重高,可作为小麦耐热育种的亲本。新春41号在两种温度条件下千粒重高,可作为耐热性种质资源。     

高温胁迫下茄子耐热性表现及耐热指标的筛选

对7份茄子材料分别进行室内高温鉴定和田间自然高温鉴定,并探讨2种鉴定方式的相关性,以筛选适宜、快速、准确的鉴定指标。结果表明：除可溶性糖外,幼苗热害指数、细胞膜相对电导率、脯氨酸含量、丙二醛（MDA）可有效的评价不同茄子幼苗的耐热性。田间高温条件下,经室内鉴定为耐热品种的正常花率和坐果率均高于不耐热品种。经相关分析结果可知,各品种的正常花率和坐果率与苗期热害指数、细胞膜相对电导率、脯氨酸含量、MDA含量呈显著性相关。本研究结果表明细胞膜相对电导率、脯氨酸含量、MDA及热害指数可作为茄子耐热性快速鉴定的指标。     

不同落黄型小麦品种光合器官衰老及产量对花后高温的响应

为给耐热性小麦品种的选育和推广提供依据,以黄淮北片小麦全身落黄型品种邯6172和邯麦13及灰白落黄型品种石4185和早衰落黄型品种鲁麦14为供试材料,研究了灌浆期热胁迫对小麦植株含水量、干物质转运量和籽粒灌浆特性的影响,并通过千粒重热感指数评价了不同类型品种的耐热性。结果表明,高温加快了小麦叶片黄化衰老,不同品种衰老快慢不同,邯6172和邯麦13的旗叶、倒2叶、倒3叶分别于热胁迫后19、16、10d开始黄化,叶片黄化速度慢,分别比鲁麦14、石4185晚3~6d。热胁迫使穗、茎、叶含水量下降,不同品种下降速率不同,灌浆后期差异更为显著,其中花后31d鲁麦14、石4185、邯6172和邯麦13穗部含水量分别比对照下降28.7%、30.3%、12.1%和17.4%,叶片含水量分别下降53.8%、44.4%、18.7%和21.5%;鲁麦14、石4185茎秆含水量始终低于邯6172和邯麦13,失水失绿早。热胁迫下全身落黄小麦叶片衰老速度慢,绿叶数目、绿叶面积均较高,穗茎叶含水量相对较高,充分延缓了叶片等光合器官的衰老,保证了正常的生理代谢功能,营养器官干物质转运量和籽粒灌浆速率下降幅度较小,千粒重降低不明显,产量和千粒重热感指数小于1,耐热性好。     

新疆春小麦育成品种耐热性评价

为筛选出耐热性好的小麦种质材料，通过开花期至成熟期人工模拟高温胁迫环境，以千粒重热感指数为主要评价指标，评价了新疆近30年来审定的春小麦品种的相对耐热性，并分析了高温胁迫对小麦籽粒蛋白质、湿面筋含量的影响。结果表明，与自然生长相比，高温胁迫条件下新疆春小麦育成品种的千粒重、籽粒宽度的变化均达到了极显著水平（P<0.01），籽粒长度变化不显著(P>0.05)，不同品种间耐热性存在很大差异。综合三年千粒重热感指数（HSI）分析，耐热性相对较好的品种有17个，连续三年HSI＜1的品种有11个，其中新春37号、新春2号、新春38号在高温胁迫条下千粒重变化较小，产量较稳定，为强耐热品种；对高温敏感品种有26个，连续三年HSI≥1的品种有13个，其中新春13号、新春18号、新春33号耐热性相对较弱。高温胁迫影响小麦籽粒的品质，其中13.95%的品种蛋白质含量降低，6.98%的品种湿面筋含量降低，其他品种高温胁迫后籽粒蛋白质、湿面筋含量均较自然生长有所提高。     

生育后期冠层结构对超高产小麦品种(系)光能利用及产量的影响

为了研究超高产小麦品种冠层结构时产量的影响,以鲁原301、潍麦8号和山农62G三个超高产小麦新品种(系)和对照品种鲁麦14为材料,采用"大田切片法"研究其在生育后期的冠层结构和产量变化.结果表明,与鲁麦14相比,三个超高产小麦品种(系)在生育后期旗叶、倒二叶和倒三叶都具有较高的光合速率,而且各品种下层的叶面积指数、群体的透光率和光能利用率明显高于鲁麦14;鲁原301、潍麦8号和山农62G品种的产量分别比鲁麦14提高8.6%、17.0 %、16.7%,差异均达到显著水平.说明超高产小麦具有较合理的群体结构,有利于叶片对光能的吸收、保持群体中下部叶片较高的光合能力、积累更多的有机物质,最终提高籽粒产量.     

小麦品种冬春性、抗寒性与广适性的关系

为给我国冬小麦的冬、春性遗传改良提供参考,结合"济麦"系列小麦品种(济南17、济麦19、济麦20、济麦21、济麦22)及1996年以来年推广面积最大的冬小麦品种的特性及作者多年育种经验,分析了目前小麦冬春性的分类、鉴定方法(常规田间鉴定方法及分子标记鉴定法)及与抗寒性、广适性的关系。小麦冬春性鉴定应将2种方法有机结合,冬春性与抗寒性无必然联系。冬小麦在其他特性相当的情况下,抗寒性强的偏春性品种往往表现出广泛的适应性,冬春麦杂交可作为提高小麦品种广适性的一条重要途径。     

大豆品种(系)耐热性鉴定及分级评鉴

为探讨大豆耐热性评价方法,对大豆进行耐热性鉴定,筛选耐热性分级评鉴指标,以国内外155份大豆品种(系)为材料,设置开花期和鼓粒期两个时期,分别于智能温室进行高温处理12d(40±2℃,9∶00-16∶00/d),以室外自然环境温度为对照。成熟期调查百粒重(X_1)、单株粒重(X_2)、单株荚重(X_3)等13项性状。根据各项性状耐热系数,通过主成分、隶属函数、聚类分析及逐步回归分析对大豆进行耐热性评价和分级鉴定指标筛选。结果表明,通过主成分分析将13个单项指标转化为6个综合指标,经隶属函数分析得出品种(系)开花期和鼓粒期耐热综合评价值D,分别对其进行聚类分析,155份大豆品种(系)在两个处理时期下均被分为6个类型,分别为强耐热型I、耐热型II、中度耐热型III、中度敏感型IV、敏感型V、极敏感型VI。两个处理时期综合评价值D呈极显著相关(r=0.262**),具有一定的一致性。综合两个处理时期鉴定结果,筛选到4个耐热品种(系)和63个热敏感品种(系),同时通过逐步回归分析筛选出百粒重、单株荚重、每荚粒数、茎粗、主茎节数、节间长度、蛋白质含量共7个开花期耐热性的鉴定指标和单株粒重、单株荚重、单株荚数、每荚粒数、地上部干物重、株高、节间长度共7个鼓粒期耐热性的鉴定指标。     

水肥管理模式对小麦氮素吸收及转运的影响

为优化冬小麦水肥管理模式,在2013-2016三个小麦生长季,通过裂区试验,以春季5个不同水肥管理模式作为主区［M₀：不灌溉+趁墒追肥模式;M₁：拔节水+拔节肥模式;M₂：拔节和扬花或灌浆初灌溉2水+拔节肥模式;M₃：返青-拔节水（+追肥）+孕穗或扬花水+灌浆水的3水模式;M₄：起身水（+1/2追肥）+拔节水（+1/2追肥）+扬花或灌浆初浇水+灌浆水的4水模式］,以2个当地主推冬小麦品种作为裂区（衡观35和衡4399）,比较分析了不同水肥管理模式下小麦不同生育阶段生物量、氮素吸收量、氮素利用效率、花后氮素转运效率、氮素贡献率及产量的差异。结果表明,冬小麦干物质积累量在起身到拔节期平均以M₀模式最高,从扬花期开始平均以M₀模式最低,成熟期M₁、M₂、M₃和M₄模式分别较M₀模式高 15.9%、27.6%、40.0%和39.5%。随春季灌溉量和灌溉次数的增加,籽粒产量和氮素吸收量呈现增加趋势,与M₀模式相比,M₁、M₂、M₃和M₄模式的产量分别提高28.5%、36.7%、44.7%和45.7%,氮素吸收量分别提高 21.2%、36.3%、48.2%和48.1%,氮素利用效率以M₂模式最高。M₁、M₂、M₃和M₄模式的营养器官氮素花后向籽粒的转运总量较M₀模式分别高26.7%、15.2%、30.1%和20.2%,但氮素转运效率及对籽粒氮素的贡献率均随灌溉次数和灌水量的增加呈现降低的趋势。衡4399三年较衡观35平均增产3.4%,差异显著;两个品种间干物质积累量、氮素积累量及氮素的吸收和利用效率差异均不显著;衡4399的氮素转运效率和贡献率分别较衡观35高5.1和12.2个百分点。在水肥利用效率较高的M₂模式下,衡4399的水分利用效率和氮素利用效率较衡观35分别提高1.1%和5.6%。因此,在缺水的华北低平原区采用M₂模式,选用产量潜力大、水氮利用效率高、花后营养器官氮素转运效率高的衡4399,对保证小麦产量和区域农业的可持续发展意义重大。     

山东省小麦生产品种对小麦黄花叶病毒病的抗性

小麦黄花叶病毒病是危害我国冬小麦的一种重要病害,为明确山东小麦生产品种对该病害的抗性水平,给山东小麦黄花叶病毒病育种、病害防控及品种合理布局提供参考信息,于2012-2015年在山东省莒南县板泉镇的小麦黄花叶病毒病品种抗病性鉴定圃,对山东80个小麦生产品种进行了抗性评价和产量性状分析。结果表明,在供试的80个小麦品种中,济麦22、烟农5158、鲁原231、鲁原304、良星99、烟农0428、烟农173、烟农999、阳光10、红地09-5、山农18、山农29、烟农426、烟农836、济南17共15个品种对小麦黄花叶病毒病表现为抗病,占供试品种的18.75%;烟农24、鲁原502、济麦21、泰农1014等31个品种表现中抗,占供试品种的38.75%;其余34个品种表现为感病,占供试品种的42.5%。感病品种产量的损失率与有效穗数、穗粒数、千粒重3因素的综合损失率密切相关。     

小麦干热风抗性鉴定及热胁迫相关基因TaHSPs的表达分析

为鉴定黄淮麦区小麦品种干热风抗性以及不同抗性品种热激蛋白(TaHSPs)基因的表达差异,以98个小麦品种为试验材料,于花后10~20d进行人工模拟干热风处理,通过测定小麦不同生长时期的叶绿素含量、收获后的千粒重与籽粒品质,评价不同品种干热风抗性;对筛选出的干热风抗性不同的品种在出苗15d进行热胁迫处理,通过荧光定量PCR测定热胁迫0~4.5h内TaHSPs基因表达量的变化。结果表明,干热风处理后,供试小麦品种旗叶的叶绿素含量均降低,高抗干热风品种降幅较小,热敏感型品种降幅较大;供试小麦品种的千粒重均降低。山农23号等3个品种达到高、中抗干热风等级,且抗性比较稳定,师栾02-1为热敏感型品种。干热风处理后籽粒蛋白质含量升高,总淀粉含量降低,抗干热风小麦品种总淀粉相对含量降幅较小。不同小麦品种幼苗在热胁迫0~4.5h期间,TaHSPs基因表达量均为抛物线趋势,抗干热风品种在热胁迫1h时TaHSP16.9基因表达上调幅度大于热敏感型品种。对于TaHSP17.8基因,抗干热风品种在热胁迫期间,上调表达反应时间均早于热敏感型品种;在热胁迫0.5h时,山农23号、周麦18与泰山9818三个抗干热风品种基因表达均上调至590倍以上,而师栾02-1与济南17号的上调幅度在300倍以下。对于TaHSP23.6基因,山农23号的上调表达峰值远高于其他品种。对于TaHSP26.6基因,热敏感型品种在热胁迫后期的上调倍数高于抗干热风品种,师栾02-1与济南17号两个热敏感型品种在热胁迫4.5h时上调幅度均在4 000倍以上,而抗干热风品种山农23号、周麦18与泰山9818上调幅度均在3 000倍以下。     

播种方式对两类小麦品种分蘖成穗及其产量构成的影响

为寻求不同播种方式对大穗型和多穗型两类品种分蘖成穗的影响及高产栽培的群体调控技术指标,以山东省具有代表性的四个小麦品种为材料,研究了在稀植点播条件下的分蘖与成穗潜力及播种方式对产量的影响.结果表明,两类参试品种在稀植条件下均具有较高的单株分蘖力、成穗数及成穗率,但品种间存在较大差异.两类品种分蘖与成穗特点受群体环境的影响程度均较大,其中,两个大穗型品种山农8355和山农01-35又影响的程度更高,而两个多穗型品种济麦20和鲁麦14分蘖成穗特点对群体环境的响应程度不如大穗型敏感.播种方式对产量的影响程度因品种而异,多穗型品种单产均表现为宽行＞窄行＞撒播,但只有撒播与宽行和窄行间差异显著;大穗型品种均以窄行的产量最高,高低依次为窄行＞宽行＞撒播,但只有山农01-35品种达到显著差异水平.撒播减产的原因主要是前期过高的分蘖力导致群体数量增加,降低了个体干物质积累,穗粒数及粒重大幅度下降.     

穗发芽率和发芽指数及STS标记Vp1B3在小麦抗穗发芽基因型鉴定中的应用

为了筛选抗穗发芽品种(系)并了解其抗性机制,应用整穗发芽法和发芽指数鉴定了33份小麦新品系的穗发芽抗性,以红粒品种京冬8号和京9428作为抗穗发芽对照,以白粒品种京411和中优9507作为感穗发芽对照,并结合共显性STS标记Vp1B3对其基因型进行检测.结果表明,穗发芽率(SGR)低于抗性对照京冬8号和京9428平均值(12.7%)的品系有7份,其中2份为白粒,5份为红粒.只有一份红粒品系CA0489的发芽指数(GI)低于抗性对照平均值(13.2%).应用STS标记Vp1B3共扩增出849 bp、569 bp和652 bp三种片段,分别属于抗穗发芽基因型Vp1Bb和Vp1Bc及感穗发芽基因型Vp1Ba,其频率分别为3%、18%和79%.红粒抗穗发芽品系CA0489属于Vp1Bb基因型和红色种皮休眠型,CA0481属于Vp1Bc抗穗发芽基因型,另外三份红粒抗穗发芽品系的抗性机理还需要进一步研究;白粒抗穗发芽品系CA0509和CA0459的抗性为非Vp1B3类型,其抗性可能与穗部性状和颖壳抑制物有关.     

不同小麦品种的产量及光能利用对冬前积温的响应

为确定河北省中南部地区小麦品种的适宜冬前积温,2011-2014年度在河北藁城设置4个播期(10月5日、10日、15日和20日)以形成不同的冬前积温,通过裂区试验设计(播期为主区,品种为副区),研究了4个半冬性小麦品种(中晚熟品种冀麦585和金禾9123,中早熟品种衡4399和中麦155)的产量和光能利用对冬前积温的响应。结果表明,冬前积温对小麦产量有显著影响,且影响程度在品种间差异明显。4个品种中,中麦155对冬前积温较敏感,冬前≥0℃积温高于510℃时有利于其高产,且10月10日前播种还可获得较高的光能利用率(RUE);金禾9123、冀麦585和衡4399对冬前积温反应较迟钝,冬前≥0℃积温高于338℃时有利于其高产,且10月15日前播种可获得较高的RUE。小麦10月10日播种可保持较高的叶面积指数(LAI),过早和过晚播种对LAI提高不利。10月10日前播种的小麦生育中前期生长速率(CGR)较高,10月15日之后播种的小麦生育后期生长速率较高。晚播(10月15日)后生育中后期较高的旗叶光合速率、更快的CGR可部分弥补因晚播生长不足而造成的产量损失。因此,在冀中南区,迟钝型品种推荐播期为10月5日至15日,敏感型品种为10月5日至10日。     

种植密度对不同穗型冬小麦品种结实特性和产量的影响

为了明确种植密度对冬小麦结实特性和产量的影响，于2020-2021年以大穗型品种衡观35和多穗型品种济麦22为试验材料，设置4个种植密度水平，分别为每公顷基本苗180万（D180）、300万（D300）、420万（D420）和540万（D540）株，比较分析了不同种植密度下冬小麦小花结实、籽粒空间分布特征和产量的差异。结果表明，随着种植密度的降低，衡观35主茎穗上部和I分蘖穗下部、济麦22主茎和I分蘖穗中上部小穗位的结实粒数呈增加的趋势。降低种植密度促进了两个品种穗中部小穗位弱势小花、上部和下部小穗位强势小花的结实。衡观35主茎穗中上部和I分蘖穗中部小穗位的结实粒数均高于济麦22。开花期穗干重与可孕小花数呈显著正相关。低种植密度处理下开花期穗干重的增加为其获得较高的穗粒数奠定了良好的物质基础。种植密度对千粒重影响不显著，但显著降低了衡观35的穗数。由于产量构成三要素的协调作用，两个品种均在D300处理下获得了最高产量，但与其余种植密度处理间差异均不显著。综合来看，在保证穗数的前提下，适当降低种植密度会促进冬小麦主茎和分蘖穗结实，进而增加穗粒数和产量，可节约生产成本，有利于冬小麦绿色高产高效生产。