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孙爱清 山东农业大学
大家好，我是“一麦众承”第7组——风吹麦浪的组员孙爱清，我们的组长是中国农科院作物科学研究所作物基因与分子设计中心徐兆师研究员，组员有陈金平、关攀锋、王紫鹃、翟会杰和我。
在陈红敏老师及各位负责老师的精心组织下，大家在群里畅所欲言，深入交流育种经验、体会，气氛热烈，干货满满，对于我这个不太懂育种的人也受益匪浅。
本人硕士期间从事种子超干贮藏研究，博士期间从事番茄耐热机理研究，博士后从事玉米花期耐热研究，国外访学从事小麦开花期耐热鉴定。自2006年博士毕业进入山东农业大学以来，主要从事小麦干热风抗性鉴定与机理、小麦高活力种子生产与调控等研究工作。虽然研究方向不太专一，但主要工作还是围绕小麦耐逆鉴定、耐逆机理和高活力种子生产调控方面。目前手头收集了几百份国内外小麦材料，耐热鉴定做的多一些，对干旱、盐碱鉴定也做了一些工作。
虽然接手了一些小麦氮高效育种材料、彩麦品系，但对育种投入不够，还没入门。所以今天就本人从事的小麦耐热鉴定工作提供一些技术分享，希望对大家的育种工作有所帮助，也希望通过积极参与群活动，理清自己的研究思路和主攻方向。请各位专家老师批评指正！
我们课题组实践验证过的小麦品种耐热鉴定技术主要归纳为四种。
第一种：小麦品种干热风抗性田间鉴定技术
小麦耐热鉴定技术最具实用性的是小麦生长后期进行田间鉴定，根据前期课题组研究我们提出了小麦品种干热风抗性田间鉴定技术。主要是设计了一个可拆装式的干热风模拟棚（实用新型专利），棚内控温、控湿、增风，可以根据需要随时安装，处理结束随时拆除。
该鉴定技术的好处是小麦生长在田间自然环境下，仅处理期间生长条件有差异，对照与处理材料之间可比性强。不足之处是不同小麦材料开花期不一致，同步处理存在处理时期的差异。改进方法：选择开花期一致的品种种植在一起，根据开花期不同进行分批次处理。
主要技术环节：
1. 播种与管理
选择排灌良好、地势平坦、肥力均匀，交通便利的小麦高产地块；面积大约0.5亩（长38m×宽6m=228平方米=0.34亩）。
设置对照（正常生长）和干热风2个处理，3个区组。裂区设计，主因素为气象因素（对照CK、干热风处理DH），副因素为品种。60个待鉴定品种分为12组，每组5个。每个区组内12组品种随机排列。
试验地东西向6m，南北向38m。东西两侧各留出1m走道（用于搭建干热风棚），中间4m划分为3个小畦，畦宽1.1m，畦间距0.35m。3小畦并排（宽度4m），南北向划分6个小区，小区南北长度5m，横向播种20行，行距25cm，行长1.1m，每小区可播种60个品种，每个品种播种1行，播种120粒。
对照组3个小区、干热风处理组3个小区每个小区之间留间隔0.5m。对照组3小区，干热风处理组3小区南北长度均为16m（包括2个小区间隔）。对照组和DH组之间留间隔3.0m。试验小区的北头和南头各种植保护行2行。
按当地正常播期播种，田间管理同小麦高产田。
2. 干热风模拟处理
小麦品种盛花期后10天开始干热风模拟处理，于预定开始处理日期之前3天，搭建干热风棚框架，于处理前一天下午覆盖棚膜。处理时间为每天上午10时至下午16时，温度为35-38℃、相对湿度30-45%左右，连续处理10天。处理期间的温湿度等指标可通过微型气象站自动记录。
3. 调查与记录
调查小麦生育时期，记录小麦开花灌浆期间的温度、湿度、风向、风力、降水等因素。小麦成熟期，每行取样20株，调查单株穗数、穗长、总小穗数、不孕小穗数，穗粒数，测定千粒重。
4. 结果计算
计算不同小麦品种的产量构成要素，计算抗逆指数；
计算千粒重抗逆指数，作为小麦品种干热风抗性的田间评价指标。
AI：干热风抗逆指数；YP：正常处理测定值；YD：干热风胁迫处理测定值；：所有干热风胁迫测定值的平均值。
以千粒重抗逆指数作为小麦品种干热风抗性的主要田间评价指标，以小麦产量构成要素的抗逆指数作为参考。
5. 初步鉴定结果
干热风抗性强的小麦品种：山农23号、良星77、洛旱7号、京冬8号、中优9507、京冬12号、济宁16、潍麦9903、冀5265、沧麦119、鲁麦23号、周麦18、长6878等。
多数优质强筋小麦品种干热风抗性一般较差，如济麦20号、济南17号、洲元9369、师栾02-1、藁城8901、新麦18、轮选987等。
第二种：植物生长室小麦花期耐热鉴定技术
小麦全程在生长室内种植，使用30cm以上的树盆，加入育苗基质和肥料，生长室温度、光照能够精准控制，很好的模拟小麦全生育期对光温的需求，水肥则是靠人工管理实现的。需要处理时，将盆栽小麦移到高温生长室，对照组还是正常生长，处理结束恢复正常生长条件。
好处：生长条件、处理条件控制精准；处理时间灵活，可根据需要随时处理；处理材料也能精确控制，进行单株盆栽，以小麦单株的主茎穗开花为准，移入高温生长室处理，根据需要取样测定、观察拍照。
不足之处：精准控温控光的步入式植物生长室价格昂贵。
改进方法：一般高校、育种单位的生长室或组培室，控温不太精准，光照比较弱，很难满足小麦全生育期生长需求。我们现在试制了小麦栽培架，同时配置强光灯架和小麦栽培管，将小麦栽培架组装后放置在由空调控温的房间内，基本上满足小麦生长需求，可以完成小麦全生育期培养，然后根据需要进行小麦开花灌浆期的耐热或其他抗性鉴定。
主要技术环节：
1. 小麦种植用具准备
使用树盆（高度30.5 cm，直径10.2 cm），装入生长基质（育苗基质 复合肥 微肥），树盆放置在托架上，底部垫托盘。每盆大约浇水500毫升。
2. 小麦播种或移苗
（1）对于春小麦，不需要春化处理，直接将种子播于树盆中。每盆播种两粒小麦种子，播种深度4 cm；出苗后间苗（播种后20d），每盆保留一株健壮幼苗，保持至成熟收获。
（2）冬性或半冬性小麦，需要先进行春化处理，然后移苗到树盆中。
将小麦种子播种于96孔穴盘中，在温室（16h光照/8h黑暗，温度20°C/16°C）培养14天，将2~3叶期的幼苗转移到4℃下春化 (21~63天)。春化的幼苗转入炼苗阶段（12h光/12h暗，15°C），逐渐适应7天。经过春化处理后，小麦幼苗移栽到树盆中，每盆两株，成活后保留一株。
3. 小麦生长过程管理
小麦从播种到收获，最适生长温度24/16°C，光周期为16 h，冠层水平的PAR为700μmol m-2 s-1。生长前期小麦植株每周灌溉（每盆0.5 L）一次；孕穗后小麦植株需水量大，每4天浇灌一次。播种后20 d施入铁盐。
4. 虫害和病害控制
播种前土壤中加入杀虫剂，预防虫害；播种后20 d施用杀菌剂，防治白粉病。小麦生长过程中，根据病虫害发生情况，适时采取喷药等措施进行病虫防治。
5. 挂牌标记与高温处理
抽穗期对生长较为一致、同一天抽穗的主茎穗，进行挂牌标记；待主茎穗开花（第一朵小花露出花药）进行挂牌标记，将主茎穗同一天开花的植株，分为两组，分别移入对照生长室和高温生长室，高温组进行为期10天的高温胁迫处理。
对照生长室设置24℃-7h/16℃-8h，光照5:00~21:00 (16h光周期)。
高温生长室设置34℃-7h/16℃-8h，高温: 9:00~16:00, 34℃，光照5:00~21:00 (16h光周期)。
6. 观测、取样
根据试验需要，在处理的不同时间点取样、测定、拍照。
7. 收获脱粒
当小麦进入完熟期，植物叶片变黄干枯，穗粒呈现品种固有色泽时，收获小麦穗，进行小麦穗部特征考察，然后按单穗分别进行人工脱粒，进一步测定小麦籽粒各项指标。
第三种：小麦苗期盆栽土培耐热鉴定技术
选取不同的小麦品种，播种在装有混合基质（基质：土=1：2）的花盆中，在正常温度（白天20℃/夜间15℃；12 h光照/12 h黑暗）的培养箱中培养，当幼苗长到二叶一心期时进行高温胁迫处理。小麦幼苗二叶一心期进行38/28℃高温处理不同天数，测定幼苗存活率、质膜透性、叶绿素、幼苗形态指标、幼苗生理指标等，综合评价小麦耐热性。或者采用二叶一心幼苗40℃/30℃高温处理24 h测量相对电导率的方法，进行小麦苗期耐热性鉴定。
上述鉴定方法，均使用田间模拟干热风抗性鉴定的大量小麦品种进行验证，通过对苗期高温处理后的形态、生理指标与田间模拟干热风鉴定的千粒重抗逆指数做相关分析，表明可以用小麦苗期室内高温鉴定的方法，预测小麦品种生长后期的田间干热风抗性。
如果没有使用单一指标，而是获得较多的形态指标和生理指标，主成分分析和隶属函数值综合评价法可以作为小麦品种耐热性选择的一种有效方法。
最终认为，小麦品种幼苗在38℃/28℃或40℃/30℃高温处理24小时后的电导率、38℃/28℃处理5天后幼苗存活率及高温胁迫后置于正常温度下恢复7d后幼苗存活率或其组合，可作为预测小麦籽粒灌浆期干热风抗性的参考指标。
第四种：小麦苗期水培耐热鉴定技术
该技术在传统固体基质育苗方法的基础上，优化并建立了小麦幼苗的筛选及培育新体系（发明专利），克服了传统育苗方法长势不均一的弊端，可在试验用幼苗的整个培养过程中保证其长势的均一稳定性。
待鉴定小麦材料用上述方法进行水培，以各品种生长20 d的幼苗经38℃高温胁迫24h再在20/15℃环境中恢复生长一周后的苗干重及苗干重抗逆系数为筛选指标，建立了苗期抗、感高温品种筛选的评价体系（发明专利）。
主要技术环节：
1. 小麦水培幼苗的获取
数取800粒小麦种子，去除破损、霉烂、干瘪的籽粒，加水浸没种子后，剧烈摇晃清洗种子，而后将清洗过的种子倒入三角瓶中，加入1%的次氯酸钠溶液，放置10 min，期间可用注射器吸打混匀溶液。灭菌结束后，用清水冲洗干净种子表面的次氯酸钠溶液，将种子转移至清水中，25℃黑暗条件下浸种6 h。浸种结束后，将种子平铺在条状湿毛巾上，并再以湿毛巾覆盖，30℃环境中放置18 h，进行催芽，期间需保证毛巾始终处于湿润状态，催芽结束后，直接剔除未露白及外表颜色不统一的小麦种子后，将露白种子腹沟向下整齐摆放在自制浮筏（塑料浮漂制成的围框以及缝合在围框内的硬质尼龙纱网）上，将浮筏移至培养箱的发芽盒中，加水覆盖进行催芽，催芽用培养箱程序为：25℃，全光照培养14 h；20℃，全光照培养10 h。当出芽约1 cm时，去掉盖子。自种子出芽1 cm到第8 d育苗期间内，根据麦苗的胚芽鞘颜色、长度、有无开裂现象，叶片颜色、卷曲程度、有无干叶尖现象，麦苗在群体中的株高状况以及苗的粗细进行综合判断，剔除疑似杂株、畸形苗、过高、过矮及弱苗。
2. 小麦水培幼苗的转移与培养
催芽至第8 d，挑选整齐一致的壮苗，去掉根部残余的种子，用清水冲洗干净根部残余淀粉后，随机拿取幼苗，将其转移到提前准备好的已经按照试验需求打孔的泡沫板上，每孔1-2株，并用海绵块包裹麦苗的胚芽鞘部位后固定在泡沫板的孔中，并将带苗的泡沫板转移至外表面覆黑膜的大盒中，用1/2 Hoagland营养液培养，1 d之后换全Hoagland营养液培养，培养条件为：20℃，全光照14 h，15℃，黑暗条件下10 h，一直培养至第20 d，期间每2-3 d换一次Hoagland营养液，每天早晚通气各2 h。
3. 小麦材料高温抗性鉴定
培养20 d的小麦幼苗，经38℃高温胁迫24 h后，再在20/15℃条件下恢复生长一周。培养箱程序：14/10 h的光周期，60%的相对湿度，400 μmol m–2 s–1的光强度。以始终在20/15℃条件下生长的植株为对照。
小麦高温处理并恢复生长结束后，将小麦幼苗取出，冲洗干净，吸去表明水分，装入信封或牛皮纸袋。置于105℃高温下杀青30 min，随后在80℃下烘至恒重（大约2天），称量小麦苗干重。每个小麦品种3个生物学重复，每重复6株，依据每个品种的苗干重及苗干重抗逆系数，评价小麦材料的高温抗性差异。计算公式：苗干重抗逆系数 = 胁迫株苗干重/对照株苗干重。
参考文献
Aiqing Sun , Impa Somayanda, Sunoj Valiaparambil Sebastian, Kanwardeep Singh, Kulvinder Gill, P. V. V. Prasad and S. V. Krishna Jagadish. Heat stress during flowering affects time of day of flowering, seed set, and grain quality in spring wheat. Crop science, 2018, 58(1): 380-392. doi:10.2135/cropsci2017.04.0221.
韩晓玉，小麦干热风抗性苗期预测方法研究，山东农业大学硕士学位论文，2014.
杨敏，硫氢化钠缓解小麦高温胁迫的生理机制研究，山东农业大学博士学位论文，2016.
仪小梅，黄淮麦区部分小麦品种干热风抗性鉴定，山东农业大学硕士学位论文，2014.
仪小梅, 孙爱清, 韩晓玉, 张杰道, 王振林, 王春微, 杨敏, 王琳琳, 尹燕枰. 黄淮麦区小麦主推品种（系）干热风抗性鉴定. 麦类作物学报, 2015, 35(2): 274–284.
作者简介：孙爱清，副教授，硕导，种子科学与工程党支部书记。2006年博士毕业于山东师范大学，2006年至今在山东农业大学农学院工作。2015年上半年在台湾大学开展客座研究，2015年至2016 年，在美国堪萨斯州立大学进行访问学习。长期从事种子教学与科研工作，主讲《种子生物学》、《种子法律法规》、《种子科学与技术》等课程；在小麦、花生干旱高温响应机制、小麦种子活力形成机制及调控、彩麦品质调控与加工、芽苗菜种植加工等方面开展了大量研究工作。主持完成国家自然科学基金和山东省自然科学基金各1项。作为骨干成员参加公益性行业（农业）科研专项2项和国家重点研发计划1项。获国家科学技术进步奖二等奖1项（第8位）、山东省科技进步奖一等奖1项（第7位），参与完成两个花生品种登记。作为山东省科技特派员，开展小麦种植技术培训和指导；负责研发的“智能芽苗种植系统”多次获奖。在国内外重要学术期刊上发表论文20余篇，主编、副主编教材专著3部，获授权专利3项。
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