《Journal of Agriculture and Food Research》：Crop phenology drives wheat forage yield and quality under Mediterranean conditions regardless of stem structure
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小麦是地中海农业生态系统中广泛种植的粮饲兼用作物。茎秆结构性状有助于在终期高温和干旱胁迫下保持籽粒产量稳定性。然而，关于茎秆性状与饲草生产力及品质之间的关联及其潜在权衡关系的信息十分有限。研究人员假设，茎秆结构性状（直径和充实度）可能会影响饲草生产力及品质，可
小麦是地中海农业生态系统中广泛种植的粮饲兼用作物。茎秆结构性状有助于在终期高温和干旱胁迫下保持籽粒产量稳定性。然而，关于茎秆性状与饲草生产力及品质之间的关联及其潜在权衡关系的信息十分有限。研究人员假设，茎秆结构性状（直径和充实度）可能会影响饲草生产力及品质，可能导致结构生物量与饲草品质（纤维消化率）之间产生权衡。因此，本研究重点评估在雨养条件下两个季节的乳熟-面团期，12个小麦高代品系和2个商业对照品种的茎秆直径、茎秆充实度以及饲草生产力与品质。研究人员观察到，在抽穗天数（74-132天）、株高（90-135 cm）、干物质(DM)产量（992-1536 g m-2）以及饲草品质性状[酸性洗涤纤维(ADF，35-44%)、中性洗涤纤维(NDF，51-66%)、酸性洗涤木质素(ADL，4.3-6.1%)、DM消化率(DMd 48h，66-80%)和中性洗涤纤维消化率(NDFd 48h，50-64%)]方面存在显著的基因型变异。除株高外，茎秆结构性状与饲草产量或消化率未表现出显著关联。此外，在茎秆充实度及直径与DM产量或消化率之间未检测到权衡关系。相比之下，作物物候期是饲草生产力与品质的主要驱动因素。酸性洗涤纤维降低了消化率，证实了其作为决定饲草品质关键因素的作用。研究人员鉴定出几个兼具较高DM产量、NDFd和DMd且ADL含量较低的小麦高代春性品系（YF5H、YF9S、RF27H和RF28S）。这些发现表明，晚抽穗品系是提高饲草生产力且不损害消化率的极具潜力的育种策略，并进一步强调，限制饲草品质的主要因素是木质化而非茎秆结构本身。
地中海气候具有夏季炎热干燥、冬季温和湿润的特征，该地区农业生产主要依赖雨养谷物单作及夏季休耕，导致系统易受气候变率影响。小麦作为缓解春季饲草短缺的重要资源，常被用作干草、青贮或秸秆。在乳熟-面团期收获小麦饲草，能够优化干物质(DM)产量、淀粉及水溶性碳水化合物含量，从而提升青贮品质和反刍动物的饲喂效率。在饲草育种中，平衡生物量产量与营养品质是一项重大挑战。随着植物成熟，难以消化的结构性纤维逐渐累积，导致饲草品质和消化率下降。在20世纪中叶的绿色革命期间，育种家通过选择半矮秆品种提高了籽粒产量，但近三十年来，研究焦点重新转向结构生物量育种（如株高、茎秆直径和充实度）。尽管茎秆结构性状与干旱和高温胁迫下的籽粒产量呈正相关，但关于茎秆性状与饲草产量和品质之间的关联及潜在的权衡关系，目前仍缺乏充分信息。因此，开展这项研究旨在评估茎秆结构和作物物候期如何影响地中海气候条件下小麦饲草的生产力和品质，该论文发表在《Journal of Agriculture and Food Research》上。
样本队列来源为12个稳定的小麦高代品系及2个商业对照品种，这些品系由4个以色列商业栽培种与北美实心茎春小麦品种 Fortuna 杂交而来。主要关键技术方法包括：在以色列Tzafaria的农业研究组织(ARO)实验农场进行了两个雨养冬季季节的田间试验，采用随机完全区组设计并设4个重复；测量了抽穗天数(DTH)、株高、生长度日(GDD，用于估算植物发育速率的热量累积)、茎秆直径与充实度；在乳熟-面团期采集饲草样本，通过烘箱干燥测定DM产量，并送至专业实验室利用滤袋技术和安装瘘管的泌乳奶牛瘤胃液进行体外培养，以评估酸性洗涤纤维(ADF)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤木质素(ADL)、DM消化率(DMd 48h)及NDF消化率(NDFd 48h)等品质性状；最后利用方差分析(ANOVA)和主成分分析(PCA)等统计方法处理数据。
研究结果如下：
基因型与季节互作显著影响所有性状但不影响DM产量
通过双因素方差分析(ANOVA)发现，基因型对农艺和饲草品质性状有显著影响，基因型与季节的互作在除DM产量外的所有性状上均显著。晚熟品系积累了更多的生长度日(GDD)。尽管季节间GDD和株高存在差异，但14个春小麦基因型的平均DM产量在不同季节间保持一致，为1296 g m
-2。广义遗传力估计表明，抽穗天数、茎秆充实度、株高及部分纤维组分表现出高遗传力，而DM产量遗传力相对较低。
多变量分析揭示了植物细胞壁含量与饲草消化率之间既定的负相关关系
通过主成分分析(PCA)发现前两个主成分解释了65.7%的总变异。第一主成分(PC1)与纤维和产量性状正相关，与非纤维营养品质性状负相关；第二主成分(PC2)主要反映了营养品质变异。分析表明，株高与细胞壁成分（ADF、ADL和NDF）、GDD和DM产量呈正相关，而与某些非纤维营养性状和消化率呈负相关。早熟基因型粗蛋白(CP)含量较高，而晚熟基因型较低。
在地中海环境中，作物物候期是饲草生产力的主要驱动因素
通过连续两季测量茎秆充实度和直径并进行皮尔逊相关性分析发现，茎秆充实度与茎秆直径呈显著负相关，但两者与DM产量均无显著关联。相反，晚熟表型与饲草生产力增加呈正相关，抽穗期晚的品系积累了更高GDD且生物量产量更高。DM产量与株高和GDD呈中度正相关。
ADL降低消化率，而DM产量和作物物候期并未损害饲草品质
通过相关性分析发现，茎秆直径和充实度与ADL或DMd 48h均无显著关联。而株高和DM产量与ADL呈中度正相关。GDD与CP、非纤维碳水化合物(NFC)和淀粉呈负相关，与细胞壁成分呈正相关。ADL与DMd 48h和NDFd 48h呈强负相关，表明ADL是限制饲草品质的主要因素。NDFd 48h与DMd 48h呈强正相关，证实增强纤维消化率可提升整体饲草品质。
讨论部分指出，这是首次评估地中海条件下茎秆结构性状与春小麦饲草生产力关联的研究。实心茎性状虽然降低了茎秆直径，但未显著改变生物量生产力、纤维组成或消化率，也未导致因木质化增加而带来的权衡。相反，代表结构生物量投资的株高被确认为DM生产力的主要驱动因素，但株高的增加与细胞壁成分累积和品质下降相关。物候期分析表明，晚抽穗是影响春小麦DM产量的主要因素，晚熟品系比早熟品系DM产量增加超37%。尽管晚抽穗和株高与某些非纤维营养组分减少及细胞壁含量增加有关，但NDFd 48h和DMd 48h基本不受晚熟物候期影响。研究人员成功鉴定出多个能同时实现高DM产量和高消化率且保持低ADL水平的晚熟品系（如YF5H、RF27H、YF9S和RF28S）。ADL被证实是限制饲草品质的首要因素，其通过木质素-碳水化合物交联限制微生物降解，降低纤维消化率和能量可用性。相对饲用价值(RFV)在基因型间表现稳定，可作为筛选饲草品系的有效综合指标。研究为培育气候适应型双用途小麦提供了重要见解，表明通过选择晚熟、适度高秆的品系并监测纤维组成与消化率，可以在不牺牲品质的前提下提升饲草生产力。
研究结论表明，在地中海环境条件下，作物物候期和株高（而非茎秆形态）是饲草生产力的主要驱动因素。晚抽穗的高秆品系在维持高消化率的同时，持续产出更高的饲草产量。重要的是，茎秆充实度和直径与产量或营养惩罚无关，这表明在改良饲草生产力和消化率方面，茎秆结构性状（除株高外）可以同时被改良而不会产生重大权衡。这些发现进一步表明，只要木质化保持在适度水平，生物量积累并不一定会降低饲草品质。晚熟小麦品系为夏季饲草作物（如玉米）提供了一种高产且水分高效的替代方案，为气候适应型双用途小麦系统提供了有价值的育种目标。株高似乎是小麦饲草产量-品质平衡的重要驱动因素，在为更高秆基因型进行选择时，应配合监测纤维组成和消化率。总体而言，这些发现为培育在地中海农业生态系统中具有改良饲草生产力和消化率的气候韧性小麦品种提供了重要的生理学和育种见解。
