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2015年 第41卷 第02期 刊出日期：2015-02-12

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综述

论植物表型组和植物表型组学的概念与范畴

潘映红

作物学报. 2015, (02):  175-186.  doi:10.3724/SP.J.1006.2015.00175

摘要 ( 2566 )   RICH HTML    PDF (477KB) ( 4463 )  

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植物表型分析是理解植物基因功能及环境效应的关键环节，随着植物功能基因组学和作物分子育种研究的深入，传统的表型观测已经成为制约其发展的主要瓶颈，而高通量的植物表型组分析技术和植物表型组学研究是解决这一困境的有效途径。虽然植物表型组分析正在成为国内外研究的热点，相关概念仍然较为模糊，阻碍了这一新兴学科的发展。本文分析了植物表型组和植物表型组学的相关概念和范畴，引入了准表型组、可辨识性状、映射性状、植物表型的遗传和环境包容性等新概念，将植物表型组定义为“受基因组和环境因素决定或影响的，反映植物结构及组成、植物生长发育过程及结果的全部物理、生理、生化特征和性状”，将植物表型组学定义为“对植物表型组信息及相关环境参数的综合控制、完整采集和系统分析”，并提出了植物表型组学的研究范围、研究方向和顶层设计原则。

作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

大豆籽粒维生素E含量的QTL分析

张红梅,李海朝,文自翔,顾和平,袁星星,陈华涛,崔晓艳,陈新,卢为国

作物学报. 2015, (02):  187-196.  doi:10.3724/SP.J.1006.2015.00187

摘要 ( 1240 )   RICH HTML    PDF (424KB) ( 1370 )  

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维生素E (VE)具有提高人体免疫力、抗癌、预防心血管疾病等保健作用，从大豆中提取的VE安全性更高。本研究采用高效液相色谱技术(HPLC)检测大豆BIEX群体(Essex×ZDD2315)维生素E的α-生育酚、γ-生育酚和δ-生育酚含量。应用QTLNetwork 2.1软件分别检测到8个和12对控制大豆维生素E及组分含量的加性和互作QTL。α-生育酚含量加性和互作QTL累计贡献值分别为8.68% (2个)和15.57% (4对)，γ-生育酚含量加性和互作QTL累计贡献值分别为8.59% (2个)和11.57% (2对)，δ-生育酚含量加性和互作QTL累计贡献值分别为5.44% (1个)和17.61% (3对)，维生素E总含量的加性和互作QTL累计贡献值分别为11.39% (3个)和9.48% (3对)。未检测到维生素E及组分含量和环境互作的QTL。未定位到的微效QTL累计贡献值为66.16%~75.32%，说明未定位到的微效基因的变异占2/3以上。各性状的遗传构成中，未检测出的微效QTL份额最大，加性QTL和互作QTL贡献相差不大。在育种中应考虑常规方法聚合微效QTL与标记辅助方法聚合主要QTL相结合。

河南省近年审定小麦品种基于系谱和SNP标记的遗传多样性分析

曹廷杰,谢菁忠,吴秋红,陈永兴,王振忠,赵虹,王西成,詹克慧,徐如强,王际睿,罗明成,刘志勇

作物学报. 2015, (02):  197-206.  doi:10.3724/SP.J.1006.2015.00197

摘要 ( 1402 )   RICH HTML    PDF (541KB) ( 1576 )  

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为了解河南省近年小麦品种的遗传基础，利用Illumina 90k iSelect SNP标记技术对豫麦34及该省2000—2013年审定的小麦品种共96个进行全基因组扫描，分析了其遗传多样性和遗传基础。结果表明，在所有SNP位点中，多态性比率为47.39% (38 661/81 587)，多态性标记在基因组间分布呈现B>A>D。96个品种亲缘关系较近，两两遗传相似系数的平均值为0.719，变幅为0.552~0.998，且94.3%的品种间遗传相似系数在0.652~0.812之间；按UPGMA法将96个品种划分为7个类群。综合SNP和系谱分析，近10年河南省审定的96个小麦品种遗传多样性不够丰富，多数品种亲缘关系较近，在育种中迫切需要引入新的种质资源，拓宽遗传背景。

小麦–华山新麦草异代换系DH2322的分子细胞遗传学鉴定

王秀娟,陈新宏,庞玉辉,敬樊,张军,胡思远,昝凯,武军,杨群慧,赵继新*

作物学报. 2015, (02):  207-213.  doi:10.3724/SP.J.1006.2015.00207

摘要 ( 1161 )   RICH HTML    PDF (886KB) ( 1637 )  

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利用分子标记、细胞学、基因组原位杂交(GISH)等技术，结合田间农艺性状调察，对小麦–华山新麦草七倍体材料H8911与硬粒小麦D4286杂交F4代分离群体中杂交后代DH2322进行了综合鉴定。华山新麦草基因组特异SCAR标记鉴定表明，DH2322含有华山新麦草特异遗传物质；细胞遗传学观察显示，DH2322染色体构型为2n=42=21 II；有丝分裂和花粉母细胞减数分裂中期I基因组原位杂交(GISH)鉴定表明，DH2322的染色体由40条小麦染色体和2条华山新麦草Ns染色体构成，且两条Ns染色体能完全配对为一个二价体；SSR和STS分子标记分析表明，DH2322缺失了小麦D基因组的2D染色体，而含有华山新麦草的2Ns染色体；农艺性状调查分析表明，DH2322具有双亲的形态学特征，结实性好，穗长和穗粒数显著大于亲本。

基于HA-GGE双标图的甘蔗试验环境评价及品种生态区划分

罗俊,许莉萍,邱军,张华,袁照年,邓祖湖,陈如凯,阙友雄

作物学报. 2015, (02):  214-227.  doi:10.3724/SP.J.1006.2015.00214

摘要 ( 1260 )   RICH HTML    PDF (1571KB) ( 1047 )  

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采用遗传力校正的GGE双标图(heritability adjusted GGE, HA-GGE), 分析基因型(G)、环境(E)、基因型与环境互作效应(GE)对产量变异的影响, 对14个试验点的分辨力、代表性和理想指数进行分析, 并对这些试验点的生态区进行划分。结果表明, 甘蔗试验环境对产量变异的影响大于基因型和基因型与环境互作; 互作因素中以环境×基因型的互作效应最大, 基因型×年份的互作效应最小。广东遂溪(E3)和广西崇左(E6)为最理想试验环境, 对筛选广适性新品种和鉴别理想品种的效率最高; 福建福州(E1)、福建漳州(E2)、广东湛江(E4)、云南保山(E11)、云南临沧(E13)、云南瑞丽(E14)为理想试验环境；广西百色(E5)、广西河池(E7)、海南临高(E10)、云南开远(E12)为较理想试验环境; 广西来宾(E8)、广西柳州(E9)为不太理想的试验环境。根据HA-GGE双标图分析结果, 可将我国甘蔗生态区划分为3个, 即以广西百色、河池、来宾和柳州为代表的华南内陆甘蔗品种生态区, 以云南保山、开远、临沧、瑞丽为代表的西南高原甘蔗品种生态区, 涵盖福建福州、漳州、广东湛江、遂溪、广西崇左等试点的华南沿海甘蔗品种生态区。

枯萎病菌诱导感、抗陆地棉品种的转录因子表达变化

韩泽刚,赵曾强,何兰兰,柴蒙亮,李会会,张薇

作物学报. 2015, (02):  228-239.  doi:10.3724/SP.J.1006.2015.00228

摘要 ( 750 )   RICH HTML    PDF (366KB) ( 920 )  

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以陆地棉抗病品种中棉所12和感病品种新陆早7号为材料, 利用Solexa高通量测序技术调查枯萎病菌诱导后不同时间感、抗陆地棉品种转录因子家族及转录因子的表达情况。结果表明, 枯萎病菌诱导后, 抗病品种中棉所12有39个转录因子家族的433个转录因子在至少一个比对组中表达活性发生变化; 感病品种新陆早7号则有52个转录因子家族的588个转录因子在至少一个比对组中表达活性发生变化。新陆早7号对枯萎病菌响应的转录因子及转录因子家族的数目明显多于中棉所12, 且2个品种的下调基因数目均多于上调基因。随着枯萎病菌诱导后时间延长, 两品种对枯萎病菌诱导响应的转录因子家族及转录因子数量均呈现先增加后降低的变化趋势, 中棉所12在枯萎病菌诱导后的6 h达最多, 而新陆早7号在诱导后的3 h达最多。在6个比对组中表达活性均发生变化的重叠转录因子, 中棉所12中有9个, 隶属于6个转录因子家族; 新陆早7号中有31个, 隶属于17个转录因子家族。不同抗病性品种对枯萎病的响应有较强的品种特异性, 除37个共有的转录因子家族外, 2个转录因子家族是中棉所12所特有, 15个转录因子家族是新陆早7号所特有。

茶树叶绿素合成相关基因克隆及在白叶1号不同白化阶段的表达

马春雷,姚明哲,王新超,金基强,马建强1陈亮

作物学报. 2015, (02):  240-250.  doi:10.3724/SP.J.1006.2015.00240

摘要 ( 1259 )   RICH HTML    PDF (3685KB) ( 1301 )  

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高等植物叶绿素的生物合成对其正常光合作用起关键作用。本文根据前期芯片杂交结果, 采用RT-PCR和RACE技术克隆了3个茶树叶绿素合成相关基因, 分别为谷氨酸-tRNA还原酶(CsGluTR)、叶绿素合酶(CsChlS)、叶绿素酸醋氧化酶(CsCAO), 对应的GenBank的登录号为HQ660371、HQ660370、HQ660369。序列分析表明, CsGluTR基因全长2165 bp, 开放阅读框长1665 bp, 编码554个氨基酸, 推测的蛋白分子量约为60.6 kD, 理论等电点为8.78；CsChlS基因全长1463 bp, 其中开放阅读框长1125 bp, 编码374个氨基酸, 推测的蛋白分子量约为40.5 kD, 理论等电点为8.58；CsCAO基因全长2146 bp, 其中开放阅读框长1611 bp, 编码536个氨基酸, 推测的蛋白分子量约为60.8 kD, 理论等电点为8.03。比对分析表明, 3个基因编码的氨基酸序列与其他植物中同源基因的相似性均在70%以上。利用荧光定量PCR技术检测3个基因在不同白化阶段的表达,表明, CsChlS和CsCAO基因具有明显的表达协同性, 它们在叶片中的表达量与叶片的颜色变化高度同步；而CsGluTR在白化叶片和正常叶片中的表达差异相对较小, 同时在新生芽叶转绿过程中最先恢复正常表达水平。说明在白化叶片中, 叶绿素的合成机制受到较大影响, 叶绿素合成受阻导致的叶片内色素类物质含量降低或消失是叶片白化的直接原因。

软质小麦溶剂保持力关联分析

张勇,张晓,郭杰,高德荣,张伯桥*

作物学报. 2015, (02):  251-258.  doi:10.3724/SP.J.1006.2015.00251

摘要 ( 1029 )   RICH HTML    PDF (290KB) ( 1248 )  

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溶剂保持力(SRC)是软质小麦鉴定评价的重要指标。为获得与SRC关联的分子标记，提高育种效率，对不同硬度类型的176份品种的乳酸SRC、碳酸钠SRC、蔗糖SRC和水SRC进行SSR标记检测，并结合其在江苏里下河地区连续3个生长季的4种SRC表型数据，利用MLM模型进行了关联分析。以236对SSR引物共检测出1340个等变位变异，平均每个位点5.5个等位变异，平均PIC值为0.4663。共检测到28个关联位点(P < 0.005)，单个位点可解释3.19%~21.84%的表型变异；与乳酸SRC、水SRC、蔗糖SRC和碳酸钠SRC相关联的位点分别为13、7、6和2个；与水SRC关联的gwm642-1D在3年中均被检测到。在这些关联位点上发现有利等位变异，其中降低水SRC的等位变异有gwm642-A186、gwm642-A188和gwm337-A178，降低蔗糖SRC的等位变异有gwm337-A178和gwm337-A186，降低碳酸钠SRC的等位变异有cfa2257-A129等。这些结果为利用分子标记进行SRC辅助选择提供了重要信息。

大豆TRK-HKT家族基因结构及逆境胁迫响应机制

殷桂香,张磊*,佘茂云*

作物学报. 2015, (02):  259-275.  doi:10.3724/SP.J.1006.2015.00259

摘要 ( 1591 )   RICH HTML    PDF (3169KB) ( 1184 )  

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植物TRK-HKT家族基因广泛介导植物Na+/K+运输，参与植物耐逆境胁迫调控。本研究以6个大豆钾利用效率差异品种为材料，利用in silico技术克隆到4个大豆TRK-HKT家族成员(GmHKT1;1、GmHKT1;2、GmHKT1;3和GmHKT1;4)。采用qRT-PCR技术解析这些基因在低钾及逆境胁迫下的表达机制。结果表明，GmHKT1;2在大豆幼苗根中对低钾胁迫的响应明显高于其他3个基因，且钾高效大豆品种这种响应更明显；同时GmHKT1;2对不同逆境胁迫(低温、干旱、高盐和ABA)也有较强的响应。蛋白结构分析表明，仅GmHKT1;2具有4个MPM结构域，4个保守的氨基酸残基空间上形成一个“漏斗样”结构，充当K+/Na+转运通道，通过邻近的ATP结合结构域，为K+/Na+转运提供能量。基因结构分析显示，这些基因均含3个外显子和2个内含子，不同基因间的第一个外显子和内含子片段大小差异显著,导致各基因的基因组DNA (gDNA)大小各异。启动子分析揭示，大豆TRK-HKT家族成员包含参与种子功能定位和各种激素及逆境胁迫应激反应的重要顺式作用元件；进化上该家族基因位于第一进化分支，含保守的Ser–Gly–Gly–Gly基序。

品种混种控制小麦白粉病及其对小麦产量和蛋白质含量的影响

姜延涛,许韬,段霞瑜*,周益林

作物学报. 2015, (02):  276-285.  doi:10.3724/SP.J.1006.2015.00276

摘要 ( 977 )   RICH HTML    PDF (237KB) ( 1150 )  

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研究品种混种对控制小麦白粉病的效果以及对产量及蛋白质的影响, 可为利用品种多样性持续控制白粉病提供理论依据及技术支持。2011—2012和2012—2013年度选用抗病性不同、遗传背景有较大差异的8个小麦生产品种, 按每个组合3~8个品种进行田间混种, 人工接种白粉菌混合菌株, 比较品种混种对小麦白粉病的病害流行曲线下面积以及小麦产量、粗蛋白含量和千粒重的影响。结果表明, 混种组分品种的数量对防效有影响, 其中以4个品种混种的防病效果最好, 但当品种数达到7个及以上时, 混种也显示出较好的控病效果。2011—2012年度混种组合中有防效的占42.4%, 相对防效为1.2%~26.8%, 约50%的混种组合表现增产, 增产幅度为0.2%~14.6%；2012—2013年度有防治效果的组合占75.0%, 相对防效1.8%~45.4%, 约71%的混种组合表现增产, 增产范围为0.9%~16.6%。供试品种中周麦18总体表现最好, 并且与其他品种混种后对控制小麦白粉病、增加产量和粗蛋白含量均有正向效应。不同混种组分品种间存在互作, 其互作对病害控制及产量均有影响。

耕作栽培·生理生化

甬优系列籼粳杂交稻的冠层结构与光合特性

姜元华,许轲,赵可,孙建军,韦还和,许俊伟,魏海燕,郭保卫,霍中洋,戴其根,张洪程*

作物学报. 2015, (02):  286-296.  doi:10.3724/SP.J.1006.2015.00286

摘要 ( 1464 )   RICH HTML    PDF (440KB) ( 1278 )  

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旨在阐明甬优系列籼粳杂交稻的冠层结构与光合特性。以甬优籼粳杂交稻(A)为研究对象，以三系杂交粳稻(B)、超级常规粳稻(C)和超级杂交籼稻(D)为对照，在机插高产栽培条件下，对不同类型水稻的叶片受光姿态和群体冠层光分布、光合特性系统比较研究。结果表明: (1)上3张叶片的长度、宽度表现为A>B>D>C，叶基角表现为D>A>B>C，披垂度表现为D>B>C>A。冠层上部叶面积密度表现为D>A>B>C，冠层下部叶面积密度表现为C>B>A>D，最大叶面积密度表现为A>D>B>C，最大叶面积密度出现的相对高度表现为D>A>B>C。冠层上部相对光照表现为A>B>C>D，冠层下部相对光照表现为B>A>C>D，冠层平均相对光照表现为B>A>C>D，冠层消光系数表现为C>D>B>A。(2)抽穗期群体叶面积指数、高效叶面积率均呈D>A>B>C趋势，有效叶面积率呈A>B>C>D趋势；颖花/叶和实粒/叶均表现为A>B>C>D。经济产量、生物产量均表现为A>B>C>D，经济系数呈D>C>B>A趋势；蜡熟期和成熟期剑叶的叶绿素含量、类胡萝卜素含量、PSII的光化学效率及净光合速率呈A>B>C>D趋势；抽穗至成熟期剑叶的MAD含量呈D>C>B>A趋势，SOD、POD、CAT酶活性呈A>B>C>D趋势。与其他3种类型水稻相比，甬优系列籼粳杂交稻的冠层结构与光合特性具有显著优势，这是甬优系列杂交稻产量潜力正常发挥的生态生理基础，也是进一步提高亚种间杂交稻群体生产力的重要途径。

玉米灌浆期果穗不同部位籽粒碳水化合物积累与淀粉合成相关酶活性变化

徐云姬,顾道健,秦昊,张耗,王志琴,杨建昌*

作物学报. 2015, (02):  297-307.  doi:10.3724/SP.J.1006.2015.00297

摘要 ( 1332 )   RICH HTML    PDF (700KB) ( 1923 )  

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玉米果穗顶部籽粒通常较中、下部籽粒充实差，粒重轻，其机制不清楚。本研究旨在探明玉米果穗不同部位籽粒淀粉合成相关酶活性变化及其与籽粒灌浆的关系。以玉米品种登海11为材料，分别进行春播和夏播试验，观察果穗不同部位籽粒中可溶性糖、蔗糖和淀粉的含量及淀粉合成相关酶活性变化。结果显示，与夏播玉米相比，春播玉米具有较多的每穗粒数、较高的百粒重和产量。虽然产量在春播和夏播间有差异，但两季玉米籽粒的最大灌浆速率、平均灌浆速率、百粒重、可溶性糖和蔗糖含量、最大淀粉积累速率、平均淀粉积累速率均表现为果穗下部籽粒>中部籽粒>上部籽粒。灌浆期果穗不同部位籽粒腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、淀粉合酶(StS)和淀粉分支酶(SBE)活性变化均呈单峰曲线，果穗上部籽粒AGPase、StS和SBE活性峰值和平均值均显著低于果穗中、下部籽粒。相关分析表明，淀粉积累速率、籽粒灌浆速率与AGPase、StS和SBE活性均呈极显著正相关。说明玉米果穗顶部籽粒较低的AGPase、StS 和SBE活性是其灌浆较差、粒重较低的重要原因。春播玉米粒重较高，与其灌浆期较强的淀粉合成能力有关。

不同连作年限野生地黄根际土壤微生物群落多样性分析

吴林坤,黄伟民,王娟英,吴红淼,陈军,秦贤金,张重义,林文雄

作物学报. 2015, (02):  308-317.  doi:10.3724/SP.J.1006.2015.00308

摘要 ( 1145 )   RICH HTML    PDF (2099KB) ( 1744 )  

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以野生地黄为试验材料，设置野生地黄头茬土壤、重茬土壤、原茬土壤等处理，未种植任何作物为对照，于块根膨大中期采集土样，通过磷脂脂肪酸法(PLFA)和末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术，分析不同连作年限野生地黄的根际微生物生物量和群落结构变化。PLFA分析结果表明，不同处理情况下地黄根际土壤微生物群落结构存在明显差异，与头茬地黄根际土壤相比，重茬地黄土壤微生物总量显著下降，并且细菌/真菌比例下降。T-RFLP分析结果表明不同连作年限地黄根际土壤细菌群落结构存在一定差异，野生状态地黄土壤和头茬土壤菌群较为相似，变形菌门和厚壁菌门占据优势地位。野生状态地黄和头茬地黄根际富含Bacillus、Pseudomonas等有益生防菌，而重茬地黄根际土壤滋生大量病原菌如Clostridium sp.、Flexibacter polymorphus、Clostridium ghoni，有益菌群和纤维素降解菌群减少，qRT-PCR定量分析也显示野生状态地黄和头茬地黄土壤中假单胞菌数量都显著高于重茬地黄土壤。总之，野生地黄存在连作障碍问题，导致野生地黄根际有益菌数量减少而病原菌大量滋生，从而降低了野生地黄抵御病害的能力，使重茬野生地黄生长发育差，产量大幅降低。

基于生物量的油菜越冬前植株叶片空间形态结构模型

张伟欣,曹宏鑫,朱艳,刘岩,张文宇,陈昱利,傅坤亚

作物学报. 2015, (02):  318-328.  doi:10.3724/SP.J.1006.2015.00318

摘要 ( 990 )   RICH HTML    PDF (679KB) ( 1600 )  

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油菜越冬前的形态建成是油菜苗后期乃至整个生长中、后期的物质基础，叶片是该期最重要的营养器官。为了明确油菜植株的形态结构要素与器官生物量的关系，以3个甘蓝型油菜品种为材料，于2011—2013年分别设置品种和肥料试验、品种、肥料和密度试验、品种试验，越冬前测定油菜植株不同叶位叶片形态指标，分析油菜主茎叶片形态参数与叶片干物重的关系，构建基于生物量的油菜越冬前植株叶片空间形态结构模型。建模后以独立试验数据检验，除短柄长、叶切角和叶弦角、不施肥品种叶片干物重分配系数值(partitioning coefficient of leaf blade dry weight, CPLB)误差较大外，油菜越冬前植株叶片空间形态结构模型观察值与模拟值拟合度较好，所建模型可靠性较好，具有一定的解释性。

大田淹水对夏玉米光合特性的影响

任佰朝，朱玉玲，李霞，范霞，董树亭，赵斌，刘鹏，张吉旺

作物学报. 2015, (02):  329-338.  doi:10.3724/SP.J.1006.2015.00329

摘要 ( 1482 )   RICH HTML    PDF (432KB) ( 1628 )  

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选用登海605和郑单958为试验材料，在大田条件下设置淹水时期(三叶期、拔节期、花后10 d)和淹水持续时间(淹水3 d和6 d)处理研究淹水对夏玉米光合特性的影响。结果表明，淹水胁迫后叶面积指数和叶绿素含量显著下降，净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、细胞间隙CO₂浓度(C_i)显著降低，三叶期淹水6 d对其影响最显著，开花期郑单958和登海605功能叶片的P_n、G_s、C_i较对照的分别下降21.24%、33.65%、16.49%和24.50%、32.31%、10.99%。淹水后叶片的F_v/F_m、F_m/F_o、Φ_PSII显著下降，三叶期淹水6 d后影响最显著，登海605和郑单958分别下降16.86%、17.12%、11.67%和13.58%、21.40%、22.52%，这是导致夏玉米产量显著下降的主要光合生理机制，三叶期淹水6 d产量降幅最大，登海605和郑单958较对照分别下降41.51%和40.96%。三叶期淹水造成的影响最大，拔节期淹水次之，开花后10 d淹水造成的影响较小，其影响随淹水持续时间的延长而加剧。

应用454测序技术分析种植制度对黑垆土微生物多样性的影响

蔡艳, 郝明德, 张丽琼, 臧逸飞, 何晓雁

作物学报. 2015, (02):  339-346.  doi:10.3724/SP.J.1006.2015.00339

摘要 ( 837 )   RICH HTML    PDF (556KB) ( 1125 )  

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研究典型种植制度对旱地黑垆土微生物多样性的影响，对优化旱地作物种植制度、发挥土壤潜在肥力、实现土壤资源可持续利用有着重要的意义。通过27年长期定位试验，采用454测序技术分析了黄土高原旱作地区不同种植制度下黑垆土细菌、真菌多样性的变化情况。结果表明，不施肥低营养胁迫下，细菌多样性表现为粮豆轮作>小麦连作>裸地>苜蓿连作，真菌多样性表现为小麦连作≈苜蓿连作>裸地>粮豆轮作。施氮、磷肥条件下，粮草长周期轮作(苜蓿→ 苜蓿→ 苜蓿→ 苜蓿→ 马铃薯→ 小麦→ 小麦→ 小麦+苜蓿)中土壤微生物多样性大致表现出先降低后增加的趋势，第4年苜蓿或苜蓿茬后第1年小麦微生物Chao指数和Shannon指数最低，苜蓿茬后第2年小麦微生物多样性最高，细菌Chao指数和真菌Shannon指数比连作小麦高22.0%和79.2%；粮草短周期轮作(红豆草→小麦→小麦+红豆草)中土壤微生物多样性大致呈现增加趋势，至红豆草茬后第2年小麦土壤微生物多样性达到最高，真菌Chao指数和Shannon指数均分别比连作小麦高50.8%和51.0%。黄土高原旱地区黑垆土采取粮食作物与豆科作物轮作可提高土壤微生物多样性。