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。     

北方冬麦区与黄淮北片优良小麦品种(系)耐热性评价

为筛选小麦耐热种质资源,在开花后15d开始覆盖塑料大棚,模拟高温胁迫,对来自我国北方冬麦区和黄淮北片主推的53个小麦品种(系)的千粒重热感指数、容重热感指数、几何平均产量进行分析,并以耐热品种TAM107为对照,结合苗期细胞膜热稳定性对参试材料的耐热性进行评价。结果表明,在三年(2008-2011)试验中,千粒重热感指数均小于1的品种(系)有9个(05CA306、京冬8号、邯6228、衡6632、农大3492、农大3432、济麦19、农大212和衡4399),容重热感指数均小于1的品种(系)有8个(衡观216、农大3492、农大413、京冬8号、山农2149、农大212、衡6632和济麦19)。依据参试品种(系)在3年的几何平均产量及热感指数的结果,农大212、农大3492、京冬8号、济麦19、衡6632、农大413、山农2149和衡观216可作为耐热高产品种(系)在生产上推广应用。利用细胞膜热稳定性筛选出44个苗期耐热性好的品种(系)。综合细胞膜热稳定性法及田间评价结果,农大212、衡6632、农大3492、济麦19、农大413、山农2149和衡观216为耐热性较好的品种(系)。     

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。     

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。     

花后高温胁迫对小麦灌浆特性及产量的影响

为了解小麦灌浆特性对花后高温胁迫的响应,选用西农979、洛旱2号、西农2208、新麦11、郑麦366和兰考矮早8等6个品种,于2016-2018年以自然条件为对照(CK),分析了花后高温胁迫(搭棚增温)后小麦灌浆进程、千粒重和产量的变化。结果表明,小麦粒重主要由灌浆持续时间和灌浆速率决定,不同小麦品种对花后高温胁迫的响应模式不同。西农979、洛旱2号在高温胁迫下,灌浆快增期的平均灌浆速率有所提高,但灌浆持续时间显著降低,导致粒重显著下降,且两年度的千粒重热感指数和产量热感指数均大于1,属于不抗高温型品种;新麦11、郑麦366和兰考矮早8经高温胁迫后,灌浆持续时间变化幅度不大,平均灌浆速率分别降低了0.05、0.09和0.06g·d^-1,千粒重分别降低了2.00、1.45和1.56g,但高温胁迫下粒重与CK无显著差异,且郑麦366和兰考矮早8的千粒重热感指数和产量热感指数在两个年度均小于0.9,属于抗高温型品种。     

新疆春小麦品种种子耐老化评价

为筛选出耐老化春小麦品种,采用高温高湿(41℃,95%RH)人工老化法对33份新疆春小麦品种进行种子老化处理,分析了老化对春小麦种子发芽势、发芽率、发芽指数及活力指数的影响,以耐老化系数为基础,运用加权隶属函数和聚类分析法对参试品种的种子耐老化性进行了综合评价及分类。结果表明,品种间种子耐老化能力差异显著。与对照相比,种子发芽势和发芽率分别下降41.16和30.96个百分点,发芽指数和活力指数分别降低50.29%和64.77%,差异均达极显著水平。通过加权隶属函数和聚类分析,将33份材料划分为4种耐老化类型,其中新春6号、新春30号、新春40号、新春41号、新春43号、新春47号等6份品种种子耐老化能力突出,可以作为小麦耐老化育种的亲本。     

施氮对滴灌春小麦干物质积累、转运及产量的影响

为给滴灌春小麦氮素科学管理提供参考,在大田条件下,以新春6号和新春35号为供试材料,研究施氮量(0、75、150、225、300、375kg·hm-2)对滴灌春小麦干物质积累、分配和转运的影响。结果表明,在一定范围内,施氮可促进滴灌春小麦干物质积累和转运,新春6号和新春35号分别以施氮225和300kg·hm-2的效果最佳。新春35号最大干物质积累速率、最大积累量和生育期均大于新春6号。两品种的籽粒产量均随着施氮量的增加呈先增后降的趋势,新春6号和新春35最高产量的施氮量分别为288和335kg·hm-2。新春6号千粒重大于新春35号,而穗粒数小于新春35号。因此,滴灌春小麦应根据品种对氮素的需求特点,合理施氮。     

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。     

花后高温胁迫下外施多胺对不同耐热性小麦产量性状及旗叶生理的影响

为探究多胺对高温胁迫下小麦产量性状及旗叶生理的缓解效应,以耐热品种新春6号和热敏感品种新春31号为材料,通过田间人工模拟高温条件,测定分析了花后高温胁迫下外源精胺(Spm)和亚精胺(Spd)喷施后小麦产量性状、净光合速率(P_n)、叶绿素含量、叶绿素荧光参数、旗叶表面温度等指标的变化。结果表明,高温胁迫导致新春6号和新春31号的穗粒数分别降低18%和26%,穗粒重分别减少25%和32%,理论产量分别下降29%和37%,且与正常温度对照差异均达显著水平;高温胁迫下外源Spm和Spd喷施能提高小麦旗叶P_n、叶绿素含量、相对含水量(WC)以及灌浆后期的非光化学猝灭系数,显著降低旗叶激发能分配不平衡性和旗叶表面温度。综合来看,外源Spm缓解高温胁迫对小麦灌浆伤害的效果优于Spd,其调控作用与叶片P_n、WC和气孔开闭密切相关。     

灌浆期高温对不同耐热性小麦籽粒淀粉积累的影响

为揭示小麦耐热机理,以3个耐热性不同的小麦品种(系)［44（耐热）、94（热敏感）和中国春（热敏感）］为材料,在开花后15 d至成熟进行胁迫（昼/夜温度37/17 ℃,14/10 h）,探究热胁迫对小麦灌浆时间、千粒重、籽粒淀粉含量、组成和淀粉颗粒的影响。结果表明,在高温胁迫处理后,耐热和热敏感小麦籽粒总淀粉含量均降低,直/支比分别下降和升高;与耐热品系44相比,2个热敏感小麦品种的A型淀粉颗粒粒径减小,中间型淀粉颗粒（8~14 μm）增多。这些结果说明,灌浆期高温胁迫抑制了小麦籽粒淀粉的积累,但不同耐热能力的品种（系）对高温胁迫的响应存在差异。     

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.     

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。     

Identification of CIMMYT spring bread wheat germplasm maintaining superior grain yield and quality under heat-stress

Unpredictable temperatures and rainfall associated with climate change are expected to affect wheat (Triticum aestivum L.) production in various countries. The development of climate-resilient spring wheat cultivars able to maintain grain yield and quality is essential to food security and economic returns. We tested 54 CIMMYT spring bread wheat genotypes, developed and/or released over a span of 50 years, in the field for two years under optimum sowing dates, as well as using two delayed sowing dates to expose crops to medium and severe heat-stress conditions. The grain yield and yield components were severely affected as the heat-stress increased. Two contrasting groups of 10 lines each were identified to determine the effect of heat-stress on bread-making quality. The first set included entries that produced high yields in optimal conditions and maintained higher yields under heat-stress (superior-yielding lines), while the second set included genotypes that did not perform well in the environment with high temperature (inferior-yielding lines). We identified genotypes exhibiting bread-making quality stability, as well as the quality traits that had higher correlation with the loaf volume in the environment without stress and under heat-stress. Of all the quality traits tested, dough extensibility (AlvL) and grain protein content had a significant influence in heat-stress adaptation. Most of the lines from the superior-yielding group were also able to maintain and even improve quality characteristics under heat-stress and therefore, could be used as parents in breeding to develop high-yielding and stable quality wheat varieties.     

The impact of emmer genetic diversity on grain protein content and test weight of hexaploid wheat under high temperature stress

High temperature has a negative impact on wheat grain quality and reduces market value. Emmer wheat (Triticum dicoccon Schrank), one of the earliest domesticated wheat species, is a source of genetic diversity for the improvement of heat and drought tolerance in modern wheat. However, the potential of emmer wheat for the improvement of grain physical quality under high temperature stress is little studied. A diverse set of 184 emmer-based hexaploid lines was developed by crossing emmer wheat with hexaploid wheat and backcrossing once to hexaploid wheat. These materials, seven hexaploid recurrent parents and seven commercial cultivars, were evaluated at two times of sowing (E1 and E2) in the field, in 2015–2016. The materials were genotyped using a 90 K SNP platform and these data were used to estimate the contribution of emmer wheat to the progeny. Significant phenotypic and genetic variation for grain physical quality traits including protein content and test weight was observed. High temperature significantly increased protein content and decreased test weight. Large scale field phenotyping identified emmer progenies with improved grain characteristic compared to their respective parents and commercial cultivars in both environments. A few families consistently produced higher trait means across environments compared to their recurrent parents. The emmer wheat parent contributed between 1 and 37% of the genome in emmer-based genotypes. Selected emmer derived lines with superior protein content and test weight, tended to have a greater genetic contribution from the emmer parent, ranging from 12 to 37% and 7–37% in E1 and E2, respectively. It was concluded that new genetic variation for seed traits, such as protein content and test weight, can be introduced to hexaploid wheat from emmer wheat. The newly developed emmer derivatives identified with enhanced grain quality under high temperature stress can potentially be used to improve grain quality through breeding.     

不同小麦品种对灌浆期高温的响应差异

为探究小麦对花后高温的生理响应,以黄淮海地区的16个小麦品种为材料,测定灌浆期高温对小麦旗叶可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量、丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响,分析千粒重和产量的变化,并比较品种灌浆后期抗高温能力的差异。结果表明,高温处理7d后小麦旗叶可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量和SOD活性均高于田间自然生长小麦(对照),而MDA含量则低于对照;高温处理15d后小麦旗叶可溶性蛋白质含量、MDA含量和SOD活性较对照明显升高,而可溶性糖含量则下降。高温处理后各品种千粒重和产量均降低,豫麦49-198和郑麦366产量显著降低。相关分析、主成分分析、隶属函数法和聚类分析结果表明,济麦22和石麦19灌浆期耐热性均较高;旗叶可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量和籽粒千粒重3项指标可作为小麦耐热性评价指标。     

灌水对冬小麦品质和产量的影响

为研究水分对冬小麦籽粒产量和品质的影响,选择鲁麦22和烟农15两个品种,在防雨棚池栽条件下设置了“越冬水＋拔节水＋挑旗水”（处理A）、“越冬水＋拔节水＋挑旗水＋灌浆水”（处理B）和“越冬水＋拔节水＋挑旗水＋麦黄水”（处理C）三种灌水处理,研充不同处理下的冬小麦品质和产量性状的变化.结果表明：（1）不同灌水处理对两个冬小麦品种品质性状的影响趋势一致。浇灌浆水的（处理B）对两品种的籽粒容重、出粉率、湿面筋含量、沉淀值和粉质仪指标均无明显影响,但浇麦黄水（处理C）后两品种籽粒的容重、出粉率、湿面筋含量、沉淀值均显著降低,粉质仪指标也显著变劣;（2）不同灌水处理对两个冬小麦品种产量性状的影响不同：鲁麦22的粒重和籽粒产量均以处理B最高,处理A次之,处理C最低;烟农15粒重和籽粒产量表现为处理A与处理B无显著差异,处理C则显著降低。