基于生物量的冬小麦越冬前植株地上部形态结构模型

越冬前植株地上部形态建成是冬小麦株型构建和可视化的重要基础。为定量分析冬小麦越冬前植株地上部形态结构参数与器官生物量的关系,以济麦22、泰农18和鲁原502为材料,于2013-2014和2014-2015年度开展了品种和施氮试验。利用2013-2014年度越冬前植株地上部形态结构参数和器官生物量等数据构建了冬小麦越冬前植株地上部形态结构模型。经2014-2015年度数据检验,除叶鞘长和叶弦长模型精度略低外,叶长、最大叶宽、叶切角和叶弦角模型精度均较高,所建模型可较好地模拟不同品种与各施氮水平冬小麦越冬前植株地上部形态结构。     

强筋小麦产量和品质对不同土壤条件及施氮水平的响应

通过研究潮土和黑土条件下氮肥施用量对强筋小麦产量和品质的影响,为小麦高产优质栽培提供科学依据和技术参考。试验于2020-2021年在中国农业科学院作物科学研究所温室进行,以强筋冬小麦品种中麦578为试验材料,采用盆栽方式,设置2个土壤条件,5个施氮量处理。结果显示,同一施氮量处理下,花后整个时期小麦旗叶相对叶绿素含量（SPAD值）、籽粒长、籽粒宽、千粒重、穗粒数、籽粒产量和蛋白质产量均表现为黑土优于潮土,而籽粒蛋白质及其组分含量则表现为潮土优于黑土。在同一土壤条件下,施氮量的增加减缓了小麦旗叶SPAD值的下降速率,延长有效光合功能期;籽粒长、籽粒宽、千粒重、穗粒数、籽粒产量和蛋白质产量等指标均随施氮量的增加呈先增加后降低趋势,而籽粒蛋白质含量随施氮量增加而升高。综上所述,在本试验基础养分条件下,每盆施入2g尿素,籽粒产量和蛋白质产量均达到最大值。     

氮素形态对小麦花后干物质积累与分配的影响

采用随机区组试验,研究了铵态氮、硝态氮和酰胺态氮3种氮素形态对小麦花后干物质积累与分配的影响,结果表明：（1）小麦花后籽粒干重及地上部总干重随生育进程不断增加,而旗叶、穗下节、穗下鞘、颖壳的干重均随着生育进程呈下降趋势;（2）氮素形态对小麦花后干物质积累与分配有显著影响。硝态氮处理下小麦花后地上部总干物质量最高,并且随着生育进程,干物质在旗叶、穗下节、穗下鞘、颖壳中分配比例降低,在籽粒中的分配比例高于其它2个处理。（3）铵态氮、硝态氮和酰胺态氮3种氮素形态处理下小麦产量分别为7250.5kg/hm2、7575.3kg/hm2和7156.2 kg/hm2。在本试验条件下,硝态氮处理增产效果最佳,较酰胺态氮处理增产5.8%。     

冬小麦对麦红吸浆虫抗性机制研究初报

在虫圃鉴定1254份材料的基础上，对10个不同抗性品种进行了抗性机制研究。研究表明，小麦抗麦红吸浆虫抗性品种植株高，穗部密度大，旗叶长而窄，内颖尖隐伏数多，内颖弧口宽，植株茎、叶和颖壳南程度高，有被毛，颖壳硬而厚。测定了不同抗性品种（系）的未害子粒和被害粒中某些生化物质，明确了小麦品种对吸浆虫的抗性是以诱导抗性为主的多因子综合抗性。总酚、单宁和可溶性糖是影响其生化抗虫性的关键因子，总酚尤为重要。     

小麦形态全息相关的研究

对31个冬小麦品系的籽粒与穗部形态性状、籽粒与植株形态性状、穗部与植株形态性状及植株与植株形态性状的全息相关进行了研究，得出：粒宽与旗叶开张角度、穗长成显著正相关，与小穗密度成极显著负相关。籽粒的长×宽同样与旗叶开张角度、穗长成显著正相关。胚长与穗长、芒长呈显著正相关。粒型指数（宽／窄）与株型和穗下节间成显著正相关。一般宽短的叶片，株高较矮、旗叶开张角度较小，穗下节间较短。这些关系为籽粒选择和生长早期的选择提供了依据，也为建立全息形态选育理论奠定基础。     

限水减氮对豫北冬小麦产量和植株不同层次器官干物质运转的影响

采用节水栽培并减少氮肥用量是实现豫北冬小麦生产的高产、高效和环境友好发展的必然选择,探明限水减氮对冬小麦产量和植株各层次器官干物质运转的影响,可为该地区冬小麦节水栽培和合理施用氮肥提供科学依据。2009—2010和2010—2011年连续2年在河南浚县钜桥进行小麦田间裂区试验,主区设置2个灌溉水平[拔节水(W1)和拔节水+开花水(W2)],副区设置5个氮肥水平[330 kg hm~(–2) (N4,豫北地区小麦生产中常规施氮量)、270 kg hm~(–2) (N3)、210 kg hm~(–2) (N2)、120 kg hm~(–2) (N1)、0 kg hm~(–2) (N0)],测定了籽粒产量和植株各层次器官干物质运转量、运转率和对籽粒贡献率。减量施氮与N4相比,各营养器官向籽粒运转的干物质量均有增加,其中,穗轴+颖壳的干物质运转量增加了323.2%,增幅远高于茎节的24.5%和叶片的4.6%,且穗轴+颖壳的干物质运转率和对籽粒贡献率增幅也远高于茎节和叶片。减量施氮处理的叶片干物质运转量的增加主要源于倒三叶和倒四叶,分别增加28.7%和201.1%,而茎节干物质运转量的增加主要源于除穗位节外的其他茎节,分别增加21.7%(倒二节)、71.8%(倒三节)、44.5%(倒四节)和31.1%(余节)。与W2相比, W1干物质运转量无显著差异,但干物质运转率略高(24.6%vs. 23.8%),对籽粒贡献率较高(35.1%vs. 30.0%),籽粒产量降低11.2%,水分供应量减少750 m3 hm~(–2)。可见,减量施氮促进了营养器官,尤其是穗轴+颖壳和下层器官(倒三叶、倒四叶、倒三节、倒四节和余节)的干物质向籽粒的运转,提高了对籽粒贡献率,有利于提高籽粒产量。     

施氮处理对不同筋型小麦产量和品质的影响

为探究施氮处理对不同筋型小麦的植株性状、籽粒产量和品质的影响,采用盆栽试验,选用强筋小麦品种中麦578（A1）和中麦5051（A2）、弱筋小麦品种扬麦15（A3）和扬麦24（A4）为供试品种,在施氮量相同的条件下进行底施（B1）和追施（B2）处理。结果表明：在其他栽培措施相同条件下,强筋小麦穗长、总小穗数、千粒重和籽粒产量均优于弱筋小麦,其中A1籽粒产量分别比A2、A3和A4高0.44%、49.81%和15.27%;施氮处理中B2的株高、穗长、穗粒数、总小穗数和籽粒产量均高于B1;不同处理组合中,强筋小麦品种A1B2的植株和产量性状优于其他处理;强筋小麦品种的籽粒蛋白质含量和蛋白质产量均高于弱筋小麦品种,且具有极显著差异（P<0.01)。本试验中强筋小麦品种中麦5051在氮肥追施处理中可以兼顾籽粒产量、蛋白质含量和蛋白质产量。     

施氮量对冬小麦灌浆期光合产物积累、转运及分配的影响

采用花前¹⁴C-同位素标记旗叶的方法, 研究了盆栽条件下不同施氮量对两种穗型冬小麦品种光合产物转运及¹⁴C同化物积累、分配的影响。结果表明, 冬小麦成熟期¹⁴C-同化物主要分配在茎鞘中, 其分配率为44.31%~60.96%; 其次在籽粒中, 分配率为31.81%~40.67%; 其中大穗型品种兰考矮早八茎鞘、叶片中的分配率高于多穗型品种豫麦49-198, 表明成熟时大穗型品种有更多的同化物滞留在茎鞘和叶片中。施氮量对¹⁴C-同化物分配率有影响, 在施氮量36 g m^-2处理的茎鞘中分配率下降, 而籽粒中的分配率增加, 表明增施氮肥促进花前同化物向籽粒中分配。随着籽粒灌浆进程, 光合产物在营养器官中的分配率逐渐下降, 在籽粒中的分配率逐渐增加, 表明营养器官的同化物逐渐向籽粒转运。小麦籽粒的同化物有34.94%来自花前贮藏物质的转运, 65.06%来自开花后同化量, 但不同品种、不同氮素水平处理之间有较大差异。施氮量36 g m^-2处理的花前转运量、转运率、花前贮藏物质对籽粒贡献率均下降, 但花后同化量、对籽粒贡献率以及单穗粒重均增加; 其中兰考矮早八和豫麦49-198的花后贡献率分别为77.84%和56.29%, 表明兰考矮早八花后同化量对籽粒的贡献大于豫麦49-198。两品种籽粒产量均表现为施氮量36 g m^-2处理高于18 g m^-2处理, 并且大穗型品种的增产幅度大于多穗型品种, 表明增施氮肥对不同冬小麦品种的增产效应存在差异。     

施氮对杂交小麦不同器官氮素积累与转运及其杂种优势的影响

氮肥对小麦不同器官的氮素代谢及生长发育影响显著。在施氮（200 kg hm^-2）和不施氮条件下,以6个杂交小麦及其7个亲本为材料,研究了叶片、茎鞘、穗轴及颖壳和籽粒中的氮素积累量、氮素含量和转运及其杂种优势。结果表明,施氮显著提高各器官的氮素积累量和含量,但不影响其变化趋势。花期前叶片是贮存氮素的主要器官,花期后籽粒成为贮存氮素的最主要部位,其次为茎鞘。施氮对氮素积累量的杂种优势没有显著的影响,但对氮素含量的杂种优势有显著的抑制效应。施氮极显著促进叶片中的氮素转运,而对茎鞘、穗轴及颖壳无显著影响。总麦草90%以上的氮素转运自叶片。施氮与不施氮处理的氮素转运率和贡献率均以叶片最大,穗轴及颖壳次之,且同一器官中处理间并无显著差异。不施氮的各器官氮素的转运量、转运率和贡献率多表现正的杂种优势,施氮的多呈负优势,表明施氮对氮素转运的杂种优势有抑制作用。     

干旱胁迫对小麦主要器官干物重的影响

以7个小麦品种为试验材料,研究其主要器官干物质在干旱胁迫条件下发生的相应变化。结果表明,穗粒重受影响最小,依次为颖壳质量、茎秆干质量和叶片干质量。叶片和颖壳在干物质积累上收支平衡,茎秆是籽粒干物质积累的部分来源。     

新疆冬小麦品种农艺及产量性状遗传多样性分析

Grain yield is one of the most important goals in wheat breeding, and agronomic or yield-related traits can directly reflect the characteristics of varieties. In order to determine the evolution of genetic diversity in agronomic traits of Xinjiang winter wheat varieties and their adaptabilities to different ecological environments, 134 winter wheat landraces and 54 moderns bred varieties from Xinjiang were selected for agronomic trait investigation. They were planted in three different ecological environments (Urumqi and Yining in Xinjiang province, and Tai’an in Shandong province) for two consecutive growth seasons, and nine agronomic and yield-related traits were surveyed and analyzed. The estimated broad sense heritability of nine agronomic and yield traits was in descending order: plant height > grain width > grain length/width ratio > spike length > spikelet number > thousand- kernel weight > grain number per spike > grain length > fertile spikelet number. Correlation analyses of nine agronomic and yield traits showed that these traits were correlated with each other. It was found that the plant height, spike length and grain length/width ratio of landraces were higher than that in modern bred varieties, but the grain number per spike, thousand kernel weight, grain length and grain width in landraces were less than that in modern bred varieties. However, the correlation coefficient of these nine traits was higher in modern bred varieties than that in landraces. These variations reflected the evolution of Xinjiang winter wheat varieties in agronomic traits in recent years. This study may provide important information for breeders to select the breeding parents in different winter wheat regions.     

Pleiotropic effects of the elongated glume gene P1 on grain and spikelet shape-related traits in tetraploid wheat

Wheat grain size and shape are associated not only with yield but also with product and milling quality. A subspecies of cultivated tetraploid wheat, Triticum turgidum ssp. polonicum, is characterized by elongated glumes. To elucidate morphological effects of the subspecies differentiation-related gene, we conducted QTL analysis for grain and spikelet shape using a mapping population between two tetraploid wheat subspecies, polonicum and durum. P1, the gene controlling the elongated glumes, was located on chromosome 7A, and the polonicum-type allele acted in an incomplete dominance manner to express the elongated glume phenotype. The polonicum allele of the P1 locus significantly affected not only glume length but also grain shape, spike shape, awn length and seed fertility in tetraploid wheat. The elongated glume phenotype was correlated with an increase in spike length, grain length and grain weight, and with a decrease in fertility, grain number and awn length. Thus, the subspecies differentiation-related gene in subspecies polonicum dramatically affects grain shape accompanied by alteration of spikelet shape in tetraploid wheat.     

不同土壤条件下追施硼肥对小麦产量和品质的影响

试验于2018-2019年在中国农业科学院作物科学研究所温室内进行,采用两因素随机区组设计,以土壤类型和追施硼肥为调控因素,研究不同土壤条件下硼肥对小麦产量和品质的影响。供试土壤分别为黑土、潮土及红土,供试小麦品种为来自埃及的春小麦品种Egypt New。结果表明：黑土条件下小麦的株高、穗长、穗粒数、千粒重和子粒产量均极显著高于潮土和红土条件下的小麦;黑土条件下小麦的蛋白质及其组分产量最高,潮土次之,红土最低,差异显著;拔节期追施硼肥显著提高了子粒产量。不同处理组合条件下,以黑土和拔节期追施硼肥处理的小麦株高、穗长、穗粒数、千粒重和蛋白产量最高。     

小麦旗叶和芒的遗传及其与产量性状的相关性研究

通过对20个小麦品种（系）的研究表明,旗叶、芒对产量形成影响较大。旗叶、芒具有一定的遗传变异度,旗叶性状遗传力中等,芒遗传力较高。旗叶长、旗叶宽、旗叶面积、穗平均芒长均与穗粒重呈显著正相关;旗叶开张角、披垂度与穗粒重呈显著负相关。旗叶长与开张角、披垂度正相关,旗叶宽与开张角、披垂度负相关。育种中可将旗叶宽作为良好的株型性状加以选择。     

黑龙港流域不同滴灌制度下的冬小麦产量和水分利用效率

针对华北黑龙港流域冬小麦–夏玉米种植制度中冬小麦灌溉水用量过大的问题,以节水和稳产为目标设计了冬小麦滴灌制度定位试验,比较了滴灌与漫灌及不同滴灌模式下的小麦产量和水分利用效率。结果表明,在实验年份的降水条件下,传统灌溉定额和次数(总量225 mm,分1~3次灌溉)的滴灌与漫灌处理的小麦产量和水分利用效率差异均不显著;在两年降水特点不同的情况下,滴灌量比对照减少45~105 mm的处理产量下降不显著,水分利用效率显著提高。相关分析结果表明,对产量的贡献表现为穗粒数>千粒重>穗数。研究结果初步表明,冬小麦滴灌技术在黑龙港流域具有节水稳产的潜力。     

冬小麦不同粒型品种茎叶组织结构与籽粒形成关系的研究

本研究观察了冬小麦不同粒型４个品种茎秆，旗叶结构以及籽粒的形成过程。结果发现：穗下节的机械组织，输和同化组织随粒型不同而有显著差异，其中以大粒型兰考８６－７９维管组织最发达，而中大粒型豫麦２５茎壁及其内同化组织最大；旗叶则随粒型增大其，叶催厚度增加，维管束数目增多及主脉结构发达。不同粒型品种灌浆强度的差异在籽粒进入灌浆盛期最为     

水分亏缺对小麦穗部光合特性及花前14C-同化物分配的影响

为明确干旱胁迫对小麦穗部花前同化物合成和转运的影响,选用旱地品种西农928和水分敏感品种郑引1号,通过¹⁴CO₂标记技术研究了水分亏缺下穗部光合特性及穗部花前同化物的转运和分配规律。水分亏缺条件下,西农928灌浆前期、中期的穗部净光合速率、颖壳中叶绿素含量及可溶性总糖含量略有下降,而郑引1号显著下降。成熟期西农928的水分利用效率上升1.7% (P>0.05),籽粒中¹⁴C-同化物分配率略降3.2% (P>0.05);而郑引1号水分利用效率下降16.9% (P<0.05),籽粒中花前¹⁴C-同化物分配率上升7.8% (P<0.05)。试验表明,水分亏缺对西农928穗部光合的影响有限; 适度水分亏缺促进了水分敏感品种郑引1号颖壳及内外稃中花前¹⁴C-同化物向籽粒的转运, 相对提高了其穗部花前光合同化物对籽粒灌浆的贡献率。     

Pb在小麦植株内吸收、分配和累积的研究

通过大田试验，研究了Pb在小麦植株中的吸收、分配和累积的动态变化规律。结果表明，在小麦整个生长过程中，不同部位Pb含量和Pb累积量随着时间的推移而变化，但从总体上看是根〉茎〉子粒。在灌浆末期，各部位Pb含量从大到小依次为：根〉废弃物〉叶〉茎〉叶鞘〉颖片〉穗轴〉子粒，地上各部位Pb累积量从大到小依次为：废弃物〉茎〉叶鞘〉颖片〉叶〉子粒〉穗轴。从结果还可以看出，小麦植株中较易富集Pb的部位是根、废弃物、茎和叶，而子粒中Pb含量和累积量均比较低。小麦在生殖生长阶段的Pb吸收量大于营养生长阶段；拔节一抽穗期和灌浆初期一灌浆中期Pb吸收量及吸收速率显著高于其他时期。     

小麦旗叶性状与产量因素的相关与回归分析

以59个小麦品种(系)为试材,对旗叶性状与产量及产量因素作了相关与多元回归分析.结果表明,小麦旗叶的长、宽、叶面积、与茎杆的夹角、叶绿素含量与穗粒数、千粒重、穗粒重、产量等性状间的相关系数分别达显著或极显著水平,r=0.4851～0.7481.建立了旗叶性状与产量及产量因素的最优多元回归方程.