





中国农业科学 ›› 2026, Vol. 59 ›› Issue (11): 2299-2313.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2026.11.001
高亚峰1,2(
), 杨嘉宁1,2, 孙雪迪1, 陈佳佳1, 党志娟1,2, 汪军成1,2, 张宏1,2, 马小乐1,2, 姚立蓉1,2, 孟亚雄1,2, 司二静1,2, 李葆春2,3, 王化俊1,2(
)
收稿日期:2025-10-31
接受日期:2025-12-29
出版日期:2026-06-01
发布日期:2026-06-03
通信作者:
联系方式:
高亚峰,E-mail:15294486063@163.com。
基金资助:
GAO YaFeng1,2(
), YANG JiaNing1,2, SUN XueDi1, CHEN JiaJia1, DANG ZhiJuan1,2, WANG JunCheng1,2, ZHANG Hong1,2, MA XiaoLe1,2, YAO LiRong1,2, MENG YaXiong1,2, SI ErJing1,2, LI BaoChun2,3, WANG HuaJun1,2(
)
Received:2025-10-31
Accepted:2025-12-29
Published:2026-06-01
Online:2026-06-03
摘要:
【目的】在现代农业生产中,为实现高产目标而过度依赖氮肥施用,既提升了生产成本,又导致土壤酸化和水体富营养化等严重环境问题,筛选耐低氮小麦品种是实现土壤氮素高效利用、显著降低氮肥投入的关键技术手段,为解析春小麦耐低氮特性、基因挖掘和培育耐低氮品种提供种质资源和理论依据。【方法】以285份春小麦种质资源为试验材料,在低氮(0.05 mmol·L-1)和正常氮(5 mmol·L-1)2种浓度处理下,开展苗期种子萌发袋试验,测定苗长、根长、地上部干重、地下部干重等9种性状指标,并计算其耐低氮系数,同时,采用隶属函数法对285份春小麦苗期耐低氮特性进行综合评价,对筛选出的耐低氮材料进行田间精细筛选与耐低氮特性鉴定,最终确定耐低氮与低氮敏感材料,进一步分析这些材料在低氮胁迫下氮吸收、同化和转运相关酶活性的变化,以及籽粒品质的变化。【结果】通过主成分分析和隶属函数法进行综合评价,将苗期285份春小麦种质资源划分为五类,Ⅰ类为氮极敏感利用材料(5个),D值为0.14—0.20,分别为WN-269、WN-247、WN-244、WN-149和WN-249;Ⅱ类为氮敏感利用材料(84个),D值为0.20—0.34;Ⅲ类为氮中效利用材料(162个),D值为0.34—0.51;Ⅳ类为耐低氮利用材料(29个),D值为0.51—0.61;Ⅴ类为极耐低氮利用材料(5个),D值为0.61—0.70,分别为WN-49、WN-186、WN-237、WN-294和WN-235。选取氮极敏感型材料(5份)和极耐低氮型材料(5份)进行田间鉴定,最终筛选出一份氮敏感材料WN-269和一份耐低氮型材料WN-235;通过分析2份材料硝酸还原酶、谷氨酸合成酶和谷氨酰胺合成酶活性,发现在低氮胁迫下叶片中酶活均显著下降,且耐低氮材料中酶活性显著高于氮敏感材料。【结论】筛选出一份耐低氮小麦品种和一份氮敏感小麦品种;并得到了一套评价小麦苗期和成株期耐低氮特性的综合评价体系,确定了根表面积、根体积、地下部干重可作为耐低氮核心评价指标。
高亚峰, 杨嘉宁, 孙雪迪, 陈佳佳, 党志娟, 汪军成, 张宏, 马小乐, 姚立蓉, 孟亚雄, 司二静, 李葆春, 王化俊. 春小麦耐低氮种质资源的筛选与综合评价[J]. 中国农业科学, 2026, 59(11): 2299-2313.
GAO YaFeng, YANG JiaNing, SUN XueDi, CHEN JiaJia, DANG ZhiJuan, WANG JunCheng, ZHANG Hong, MA XiaoLe, YAO LiRong, MENG YaXiong, SI ErJing, LI BaoChun, WANG HuaJun. Screening and Comprehensive Evaluation of Low Nitrogen Tolerance Germplasm Resources in Spring Wheat[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2026, 59(11): 2299-2313.
表1
小麦苗期农艺性状耐低氮系数的性状统计"
| 性状 Trait | 变化范围 Range of variation | 平均值 Average | 标准差 Standard deviation | 变异系数 Coefficient of variation (%) |
|---|---|---|---|---|
| 根长RL | 0.62-1.85 | 1.16 | 0.21 | 18 |
| 苗长SL | 0.61-1.43 | 0.96 | 0.12 | 13 |
| 地下部干重UDW | 0.50-2.42 | 1.20 | 0.30 | 25 |
| 地上部干重ADW | 0.38-2.43 | 0.95 | 0.26 | 28 |
| 根冠比RSDW | 0.39-2.13 | 1.29 | 0.19 | 15 |
| 总根长TRL | 0.48-2.57 | 1.15 | 0.31 | 27 |
| 根表面积RSA | 0.45-2.27 | 1.13 | 0.31 | 28 |
| 根系平均直径RAD | 0.64-1.92 | 1.00 | 0.15 | 15 |
| 根体积RV | 0.44-2.16 | 1.13 | 0.32 | 28 |
表2
供试春小麦材料苗期各生长指标耐低氮系数载荷矩阵、指标特征值及贡献率"
| 性状 Trait | 主成分Principal component | |||
|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| 根长RL | 0.590 | -0.101 | 0.096 | 0.788 |
| 苗长SL | 0.831 | -0.197 | -0.054 | -0.147 |
| 地下部干重UDW | 0.894 | -0.129 | 0.241 | -0.180 |
| 地上部干重ADW | 0.877 | -0.268 | -0.239 | -0.151 |
| 根冠比RSDW | 0.016 | 0.317 | 0.939 | -0.074 |
| 总根长TRL | 0.903 | -0.22 | 0.127 | -0.051 |
| 根表面积RSA | 0.924 | 0.259 | -0.018 | -0.003 |
| 根系平均直径RAD | 0.195 | 0.901 | -0.290 | -0.001 |
| 根体积RV | 0.815 | 0.432 | -0.089 | 0.002 |
| 贡献率Contributive ration (%) | 55.317 | 15.019 | 12.426 | 7.848 |
| 权重Weight | 0.611 | 0.166 | 0.137 | 0.087 |
表4
供试春小麦材料成株期各生长指标耐低氮系数载荷矩阵、指标特征值及贡献率"
| 性状 Trait | 主成分Principal component | ||
|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | |
| 株高PH | 0.602 | -0.164 | -0.725 |
| 穗长SL | 0.746 | 0.313 | 0.162 |
| 有效分蘖ET | 0.969 | -0.101 | -0.024 |
| 穗粒数GNPS | 0.653 | 0.596 | 0.235 |
| 整株干重TPDW | 0.778 | -0.544 | 0.006 |
| 千粒重TSW | 0.406 | -0.726 | 0.387 |
| 株粒数GNPP | 0.965 | 0.170 | 0.084 |
| 株粒重GWPP | 0.840 | 0.470 | -0.072 |
| 经济系数EC | -0.289 | 0.923 | -0.009 |
| 贡献率Contributive ration (%) | 53.073 | 26.860 | 8.550 |
| 权重Weight | 0.599 | 0.304 | 0.097 |
表5
10个小麦品种在低氮胁迫后的综合评价"
| 材料 Materials | 品种 Variety | 综合 值1 C1 | 综合 值2 C2 | 综合 值3 C3 | 隶属值1 ψ(C1) | 隶属值2 ψ(C2) | 隶属值3 ψ(C3) | 综合评价值 Comprehensive assessment value (D) | 排序 Order |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| WN-269 | 54IBWSN (1136) | -1.130 | -0.703 | 0.244 | 0.099 | 0.135 | 0.518 | 0.150 | 1 |
| WN-149 | CY-0161 | -0.629 | -0.915 | -0.129 | 0.287 | 0.068 | 0.411 | 0.232 | 2 |
| WN-247 | 54IBWSN (1101) | -1.394 | 1.263 | 0.066 | 0.000 | 0.757 | 0.467 | 0.275 | 3 |
| WN-244 | 54IBWSN (1097) | -0.860 | -0.091 | 1.003 | 0.200 | 0.329 | 0.736 | 0.291 | 4 |
| WN-294 | 54IBWSN (1172) | -0.330 | 0.520 | -0.060 | 0.398 | 0.522 | 0.430 | 0.439 | 5 |
| WN-237 | 54IBWSN (1086) | 0.431 | -0.176 | -1.560 | 0.683 | 0.302 | 0.000 | 0.501 | 6 |
| WN-249 | 54IBWSN (1103) | 0.459 | -0.298 | -1.299 | 0.694 | 0.263 | 0.075 | 0.503 | 7 |
| WN-186 | 54IBWSN (1005) | 1.033 | -1.131 | -0.277 | 0.909 | 0.000 | 0.368 | 0.580 | 8 |
| WN-49 | ZH871 | 1.276 | -0.532 | 1.924 | 1.000 | 0.190 | 1.000 | 0.754 | 9 |
| WN-235 | 54IBWSN (1083) | 0.833 | 2.033 | 0.089 | 0.834 | 1.000 | 0.473 | 0.849 | 10 |
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