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作物学报 2014年第08期杂志 文档列表

作物学报杂志作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

390份小麦-黑麦种质材料主要农艺性状分析及优异材料的GISH与FISH鉴定1331-1339

摘要：将小麦近缘属植物黑麦中的优良基因导入小麦可以拓宽小麦的遗传基础,丰富小麦的遗传变异。本研究调查并分析了390份小麦-黑麦种质材料。在这390份种质材料中,6个主要农艺性状值均有较大的极差,说明其遗传多样性丰富。与10份小麦主栽品种相比,90%以上的材料具有穗长和分蘖数的显著优势,60%以上的材料具有小穗数优势,约30%的材料穗粒数和千粒重显著高于主栽品种。利用基因组原位杂交（genomic in situ hybridization, GISH）和多色荧光原位杂交（multicolor fluorescent in situ hybridization, mc-FISH）技术,对8份农艺性状优良的代表性材料进行染色体组成分析,发现3份为六倍体小黑麦（AABBRR）,2份为八倍体小黑麦（AABBDDRR）,1份为1RS-1BL易位系,其余2份不具有可见的黑麦染色体或染色体片段。值得指出的是,3份六倍体小黑麦与2份八倍体小黑麦所含的黑麦染色体不完全相同。八倍体小黑麦中有1对来源于黑麦的小染色体,而六倍体小黑麦中没有类似小染色体；并且,不同材料中黑麦4R 染色体端部的 GISH 杂交带有明显差异。本研究结果为这些小麦-黑麦种质材料进一步应用于小麦育种提供了依据。

一年生簇毛麦α-醇溶蛋白基因的分离、原核表达与功能鉴定1340-1349

摘要：醇溶蛋白是面筋的主要成分之一,对小麦品质具有重要影响。根据数据库中全长α-醇溶蛋白基因设计了1对通用引物,从5份一年生簇毛麦（Dasypyrum villosum）品系中共得到52条序列,长度在816～873 bp之间（GenBank登录号为 KJ004676～KJ004727）。核酸序列分析表明,其中有8条假基因,有1条（KJ004680）缺失终止密码子。推导氨基酸序列显示, KJ004677、KJ004686、KJ004714和KJ004696含有1个额外的Cys,其中,前3条序列由于Tyr→Cys所致,而KJ004696则由于Ser→Cys突变。序列间的差异主要出现在N-端重复区和多聚谷氨酰胺I区,根据N端重复区多肽序列的差异将一年生簇毛麦α-醇溶蛋白分为5种类型。为了分析具有额外Cys的α-醇溶蛋白所具有的品质效应,选取KJ004708（具有典型的6个Cys）和KJ004714（具有1个额外的Cys）分别构建表达载体, IPTG诱导后均得到分子量约30 kD的蛋白,与理论值相符；目的条带经切胶串联质谱鉴定证明,这2个α-醇溶蛋白基因在大肠杆菌中正确表达。对表达的蛋白亚基进行纯化、复性和低温冷冻干燥,经4 g粉质仪分析表明, KJ004708和KJ004714均能改善面团的加工品质,其中具有1个额外Cys的KJ004714亚基对面粉品质的改善更为显著。

赤霉素生物合成酶基因GhCPS和GhKS参与甲哌鎓对棉花幼苗叶片生长的控制1350-1355

摘要：室内盆栽欣抗4,在棉花幼苗第3片真叶完全展平时（第4叶未展开）鎓叶面喷施甲哌（DPC）,研究DPC对棉花幼苗叶片生长的控制与赤霉素（GA）合成早期关键酶柯巴基焦磷酸合酶（CPS）和内根-贝壳杉烯合酶（KS）基因表达的关系。结果表明, DPC处理显著减小棉花幼苗第3和第4叶的叶面积,第4叶叶面积受控制程度较第3叶大；80 mg L＾-1 DPC处理的棉花幼苗第3和第4叶中GA4含量分别于处理后4 d和4～6 d显著低于对照；与对照相比,80 mg L＾-1 DPC处理的棉花幼苗第3叶中GhCPS和GhKS表达在处理后1～4 d显著降低,而第4叶中GhCPS和GhKS的表达在处理后1～6 d显著降低。由此可见, DPC通过影响GhCPS和GhKS的表达,降低内源活性GA4的含量,控制棉花幼苗叶片生长,且较幼嫩叶片对DPC较敏感。

TRV病毒介导的基因沉默体系在棉花中的建立及应用1356-1363

摘要：以陆地棉CLA1基因为标记基因,利用烟草脆裂病毒（tobacco rattle virus, TRV）载体建立基于病毒介导的棉花基因沉默体系（virus-induced gene silencing, VIGS）。病毒RNA2的RT-PCR分析证明,棉花子叶接种TRV病毒后,该病毒可高效扩散到受体的根、茎、叶等器官。利用TRV-VIGS体系同时诱导34份不同来源棉花材料CLA1基因沉默,尽管不同材料间的抑制程度有差异,但均可有效抑制 CLA1基因的表达,说明该体系在棉花研究中的广谱利用性。GhMAPKKK 基因受黄萎病菌诱导表达,接种后96 h 表达量达到高峰。利用 TRV-VIGS 体系,成功抑制了棉花GhMAPKKK 基因的表达,与对照株相比,抑制后的棉花植株接种黄萎病菌后更易感病,说明 GhMAPKKK 参与了棉花对黄萎病菌的抗性反应。具有广谱性、灵敏性和高通量等特点的棉花 TRV-VIGS 体系建立将加速棉花功能基因组研究进程。

硬粒小麦品种Lpx-B1位点等位变异的分子鉴定及其脂肪氧化酶活性1364-1370

摘要：硬粒小麦籽粒中脂肪氧化酶（LOX）与硬粒小麦面制品的加工品质关系密切相关,而 Lpx-B1位点不同变异类型对LOX活性有重要影响。对来自不同国家和地区的167份硬粒小麦品种的LOX活性进行测定,并对其Lpx-B1位点不同变异类型进行分子鉴定。不同品种间LOX活性差异明显,变幅为0.20～7.98 AU min-1 g-1。在Lpx-B1.1位点鉴定出3种等位变异,分别为Lpx-B1.1a、Lpx-B1.1b和Lpx-B1.1c,以Lpx-B1.1a所占比例最高（55.1%）,其次为Lpx-B1.1c （37.1%）,而Lpx-B1.1b仅占7.8%；Lpx-B1.2和Lpx-B1.3二者总是互补出现在不同的品种中,146份品种为Lpx-B1.2型,其余21份品种均为Lpx-B1.3型,表明二者可能互为一对等位因子。在Lpx-B1.1位点的3种等位变异类型中, Lpx-B1.1b类型品种的LOX活性显著高于Lpx-B1.1a和Lpx-B1.1c类型品种,而Lpx-B1.1c类型品种的LOX活性最低。Lpx-B1.3类型品种的LOX活性显著高于Lpx-B1.2类型的品种。参试品种共有6种Lpx-B1基因型组合,其中Lpx-B1.1b/Lpx-B1.3基因型的LOX活性显著高于其他基因型,而Lpx-B1.1c/Lpx-B1.2和Lpx-B1.1c/Lpx-B1.3基因型的LOX活性最低。这些观测结果为硬粒小麦品质育种提供了重要信息。

结球甘蓝BoLH01和BoLH02基因的克隆与表达1371-1379

摘要：bHLH类转录因子在植物叶片形态建成和发育过程中发挥重要的生理功能。本文通过结球甘蓝转录组数据分析，筛选出莲座期和结球期的茎尖间与叶片间均显著差异表达的2个bHLH类转录因子，命名为BoLH01和BoLH02基因，获得了2个基因的编码序列，其中BoLH01基因CDS全长为966 bp、编码321个氨基酸；BoLH02基因CDS全长870 bp、编码289个氨基酸；序列分析表明BoLH01和BoLH02分别与拟南芥AtbHLH18和AtbHLH19氨基酸同源相似性最高，达81%和74%，均具典型bHLH结构域特点和完全保守的13E-16R和9H-13E-17R以及Leu23对应的关键氨基酸位点；分子进化上BoLH01、BoLH02与AtTCP2/3/4/10/24亲缘关系较近，与AtTCP9/11/14/15较远；转录组和荧光定量 PCR 分析表明 BoLH01和 BoLH02在平展的莲座叶中表达量较低，在卷曲的球叶中高量表达；序列分析BoHB7、BoHB12和BoILL6的ATG上游均包含能被bHLH功能域识别的E-box序列，对BoHB7、BoHB12和BoILL6荧光定量 PCR 分析表明，三者与 BoLH01和 BoLH02在不同时期叶片中表达量的变化趋势完全一致；说明 BoLH01和BoLH02可能通过正向调控BoHB7、BoHB12、BoILL6基因的表达来参与甘蓝叶片卷曲的调控。

豫粳6号保持系与恢复系TR2604间杂种花粉不育基因的定位1380-1385

摘要：阐明BT型杂交粳稻组合间育性差异的遗传基础有助于三系法杂交粳稻组合的选育。根据TR2604与豫粳6号A（B）、9201A（B）后代的花粉育性及小穗育性,明确了豫粳6号A（B）/TR2604 F1不育由双亲间特异性不亲和造成。遗传分析表明豫粳6号A（B）与TR2604 F1花粉不育受单基因S38（t）控制。以352株豫粳6号A/TR2604//TR2604、豫粳6号B/TR2604//豫粳6号B等群体中单株为定位群体,将S38（t）定位于第7染色体上标记RM18和RM234之间,与两标记遗传距离分别为0.43 cM和0.14 cM,两标记间物理距离约为180 kb,相关结果为S38（t）图位克隆工作奠定了基础。

利用SNP高密度遗传连锁图谱定位甘蓝型油菜种子硫苷含量的QTL1386-1391

摘要：种子硫苷在甘蓝型油菜中有着重要的生物学作用和经济价值。本文旨在通过复合区间作图法利用高密度SNP 遗传连锁图谱定位种子硫苷的 QTL。用近红外扫描获得种子硫苷含量,每株系扫描3次,取平均值。所用的高密度SNP遗传图谱包含2795个SNP多态性标记位点,图谱总长1832.9 cM,相邻标记间平均距离为0.66 cM。定位了2年的种子硫苷含量QTL,其中有5个QTL在2年内被重复检测到,分别分布在A03、A09和C02染色体上, LOD阈值在2.90～10.40之间。这些QTL在2011和2012年试验中分别解释了56.9%和55.1%的表型变异。另外有5个QTL仅在其中一年被检测到,这些QTL能够解释4.1%～7.9%的表型变异, QTL阈值在2.53～3.83之间。

小麦自噬相关基因ATG10的克隆及白粉菌侵染诱导的ATG10的表达1392-1402

摘要：细胞自噬是一种保守的真核生物细胞内物质分解和循环利用机制，在植物生长、发育和逆境响应等过程中均扮演了重要角色。自噬相关蛋白ATG10是参与自噬小体形成的关键因子之一。利用同源克隆方法，从经白粉病菌诱导48 h的小麦材料92R137/扬麦1587中克隆了ATG10基因家族3个成员（TaATG10a、TaATG10b和TaATG10c）。序列特征分析、物种间的比较和进化分析，以及酵母功能互补实验结果证实，这3个基因均为酵母 ATG10的功能性同源基因。TaATG10a和TaATG10b的基因组序列具有相似的6外显子-5内含子基因结构。RT-PCR分析还发现这2个基因都具有2种可变剪接产物。TaATG10a和TaATG10b的GFP融合蛋白被定位于洋葱表皮细胞的细胞质中。白粉菌侵染能够诱导TaATG10a和TaATG10b表达，因此推测，小麦针对白粉菌侵染的免疫反应涉及对TaATG10及其参与的自噬过程的调控，其调控模式因小麦抗、感白粉病反应、不同类型抗病基因介导的免疫反应和不同遗传背景下的感病反应而差异明显，说明TaATG10及其参与的自噬过程与小麦-白粉菌互作反应关系的复杂性。从外源激素处理诱导的表达情况还发现，抗、感白粉病的表型差异可能涉及抗、感材料TaATG10基因对同种激素（SA、乙烯或ABA）信号的不同响应模式。

作物学报杂志耕作栽培·生理生化

水稻的侧根发育及其影响因素1403-1411

摘要：为了探明水稻侧根发育的过程和影响因素，以日本晴（粳稻）、扬稻6号（籼稻）的不定根和种子根为材料，观察了侧根发育过程中的形态和细胞结构的变化，研究了生长调节物质、光照等因子对侧根发育的影响。结果显示，水稻侧根的发生起始于中柱鞘。相邻的内皮层细胞参与了侧根原基的发生和生长。侧根原基通过顶端生长点的分裂、分化和基部细胞伸长向外生长，侧根在露出过程中改变了母根皮层和表皮结构。外源生长素可促进侧根的发生，但浓度过高则抑制侧根原基的露出；稻苗切除芽后侧根发生减少，主根生长量下降；切除根尖打破了主根顶端优势，促进侧根发生和生长。单侧照光能诱导向光侧的侧根发生。脱落酸在低浓度下对侧根发生有促进作用；Ca2＋促进侧根发生和主根生长，而E D TA抑制侧根发生和主根生长。种子根和不定根的生长对试验因子的响应趋势基本一致。

施氮量对江苏不同年代中粳稻品种产量与群体质量的影响1412-1423

摘要：以江苏省近60年来各阶段具有代表性的12个中粳稻品种（含超级稻）为材料。依据种植推广年代结合株型和基因型将其分为20世纪50年代、60年代、70年代、80年代、90年代和2000年以后6个类型,进行0N （不施氮,0N）、240 kg hm-2（中氮, MN）和360 kg hm＾-2（高氮, HN）3种氮肥用量处理,并观察其对水稻产量和群体质量的影响。结果表明,产量随品种改良逐步提高,在0N、MN和HN条件下,由20世纪50年代早期品种到2000年以后的超级稻品种,产量增幅分别为4.45～4.64、5.89～5.93和8.45～8.62 t hm＾-2。2000年以前的中粳稻品种产量表现为MN＞HN＞0N；2000年以后的超级稻品种则表现为HN＞MN＞0N。2000年以前的中粳稻品种在MN处理下具有较高群体质量指标（茎蘖成穗率、抽穗至成熟期的干物质积累、有效叶面积和高效叶面积指数、粒叶比、着粒密度、剑叶光合速率和根系氧化力）,2000年以后的超级稻品种则在高氮处理下具有较高的群体质量指标。这些结果表明,早期品种对氮肥响应较现代超级稻品种敏感,超级稻品种则在高氮水平下具有更高的产量。群体质量的改善是品种改良增加产量以及超级稻品种在高氮水平下物质生产和产量提高的重要原因。

15N示踪的水稻氮肥利用率细分1424-1434

摘要：以粳稻武运粳23和超级杂交籼稻Y两优2号为供试品种,应用15N示踪方法研究不同时期施肥对水稻不同阶段氮肥利用率的影响,以确定不同时期施肥的最佳阶段氮肥利用率。结果表明,基肥在基肥阶段（移栽后的8d 左右）的吸收利用较低,2012年水稻基肥氮（15N）吸收量不到5 kg hm＾-2,2013年最大为7.5 kg hm＾-2,回收利用率在1.5%～11.5%之间；基肥主要是在蘖肥阶段（分蘖肥与穗肥之间）被吸收,其回收利用率在6.6%～24.9%之间,平均为15.6%；穗肥阶段（穗肥后到成熟）基本不再吸收基肥。基肥氮的总体恢复利用效率不高,在9.1%～22.8%之间,品种及氮肥运筹对基肥氮的总体恢复利用效率影响不显著。蘖肥主要在蘖肥阶段发生作用,施穗肥后水稻基本不再吸收蘖肥。蘖肥的总体恢复吸收利用率和基肥相当,在17%～34%之间, Y两优2号高于武运粳23。穗肥的回收效率最高,在54.0%～82.1%之间,武运粳23低于Y两优2号。水稻在整个生育期的总体氮肥恢复效率随氮肥用量的增加而下降,变化在32%～64%之间。水稻一生中吸收积累的氮素中,基肥的贡献占4.13%～10.59%（平均6.92%）,蘖肥占3.98%～11.75%（平均7.58%）,穗肥占13.32%～37.56%（平均26.02%）,土壤的贡献在45.71%～70.83%（平均59.91%）之间。基蘖肥用量越大,其损失也越大,总体氮肥利用率也越低。研究结果证明,在水稻氮肥管理中必须考虑水稻各阶段对不同时期施肥的吸收利用情况,从而提高水稻氮肥利用效率,保证产量的同时减少不必要的损失。

种植密度对夏玉米茎秆维管束结构及茎流特性的影响1435-1442

摘要：选用不同耐密型品种农大108和郑单958,设置3个种植密度,研究了种植密度对夏玉米基部第3茎节维管束显微结构和茎流速率的影响。结果表明,随种植密度增大,两品种基部茎节的横截面积、大小维管束数目和面积均显著减小,并导致总维管束数目和面积减小。两品种对种植密度的敏感度存在显著差异,农大108比郑单958受高密度影响更大。种植密度增加后,两品种茎流速率及8：00至17：00的总茎流量均显著减小,其中郑单958的降幅小于农大108；茎秆维管束的运输效率均有所提高,郑单958的升高幅度大于农大108。相关分析表明,两品种8：00至17：00的总茎流量与基部茎节的大维管束总面积呈显著正相关。郑单958具有在较高密度下较大幅度提高维管束运输效率的能力,表现出在维管束结构、茎流速率、总茎流量及运输效率上的优势,这可能是其具有较强耐密性,密植后仍能获得高产的原因之一。

利用鱼眼影像技术反演不同株型水稻的冠层结构参数1443-1451

摘要：快速、可靠、精确地评估植被冠层结构参数在大气-植被相互作用的研究中起着举足轻重的作用。为探明鱼眼影像在水稻冠层结构研究中的应用前景,本研究选择3种不同冠层结构的水稻品种作为研究对象,利用带有鱼眼镜头的数码相机在冠层的8个不同高度分别拍摄冠层影像,通过对影像的预处理提取冠层间隙度参数,根据冠层内辐射环境与冠层结构之间的定量化关系,利用Beer-Lambert定律反演水稻冠层的叶面积指数（leaf area index, LAI）和平均叶倾角（mean leaf angle, MLA）。研究结果表明,鱼眼影像反演的LAI均方根误差（root mean square error, RMSE）为1.2～1.5,相对误差（relative error, RE）为18.6%～22.5%,仅比人工测定结果低估7.6%～13.1%,优于 Sunscan 的测定结果。反演的MLA与人工测定结果之间有较好的一致性,相关系数为0.9205＊＊, RMSE为11.7°176;, RE为16.1%。研究结果表明,鱼眼影像反演水稻冠层结构是可行的方法。

轮作豆科植物对马铃薯连作田土壤速效养分及理化性质的影响1452-1458

摘要：合理轮作天蓝苜蓿（Medicago lupulina L.）、陇东苜蓿（Medicago sativa L.）和箭筈豌豆（Vicia sativa L.）3种豆科植物对马铃薯连作田土壤速效氮、速效磷及速效钾含量有不同程度的促进作用。对于马铃薯2年以上连作田，轮作3种豆科植物均能起到提高土壤氮素有效性的作用，速效氮含量最高提高476%，且可显著提高3年以上连作田速效磷含量，增幅最高可达207%。对于3～4年连作田，轮作天蓝苜蓿可提高土壤速效钾含量，筈其他连作年限及轮作箭豌豆和陇东苜蓿均没有提高土壤速效钾含量。轮作豆科植物后，不同连作年限马铃薯连作田土壤电导率值均显著下降，与对照相比，土壤的电导率值最大降低69.7%，说明实施马铃薯-豆科植物轮作对防止马铃薯连作田土壤盐渍化有显著效果。轮作豆科植物使连作田土壤脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性均显著提高。从第2年连作开始，轮作豆科植物对后茬马铃薯产量产生明显影响，第3～4年连作期间，筈轮作天蓝苜蓿和箭豌豆对后茬马铃薯增产效果较明显。

不同降水年型旱地小麦休闲期耕作的蓄水增产效应1459-1469

摘要：为明确旱地小麦通过休闲期耕作实现蓄水增产的技术途径,2009-2012年连续3个小麦生长季,在山西省闻喜县进行了休闲期深翻、深松或无耕作的田间试验,以明确不同耕作措施对土壤水分变化、小麦产量形成的影响。结果表明,深翻和深松处理播种期0～300 cm土壤蓄水量增加,枯水年增加63~91 mm,平水年增加41～70 mm,丰水年增加54～74 mm,尤其在枯水年和丰水年生育后期蓄水效果仍显著,休闲期土壤蓄水效率显著提高,枯水年提高147%~205%。深翻和深松处理在枯水年和丰水年可促进小麦生育后期吸收300 cm土层土壤水分,使产量和产量构成因素显著提高,尤其在枯水年产量提高34%～45%。在平水年,穗数、穗粒数和产量显著提高,且在平水年和丰水年深翻和深松处理对产量构成因素中的穗数影响最大。深翻和深松处理后降水生产效率和水分利用效率显著提高。不同降水年型休闲期耕作条件下,穗数与播种至拔节期120～180 cm、拔节至开花期60～120 cm土层土壤贮水减少量关系密切,穗粒数与播种至拔节期60～120 cm土层关系密切,产量与拔节至开花期60～120 cm、开花至成熟期120～180 cm土层关系密切。总之,在本研究条件下,旱地小麦休闲期深翻或深松耕作有利于蓄积休闲期降水,改善底墒,尤其枯水年的效果更为明显；有利于增加土壤水分,促进小麦向深层吸收土壤水分,优化产量构成,实现增产。在枯水年和平水年,以休闲期深翻效果较好,在丰水年以休闲期深松效果较好。

低温胁迫对微胚乳超甜超高油玉米耐寒性生理生化特性的影响1470-1484

摘要：为了解新型种质微胚乳超甜超高油玉米（简称为微胚乳玉米）的耐寒性,选用5个微胚乳玉米杂交组合（ME）,以高油115和正甜68为对照,在发芽期和苗期低温胁迫下,测定发芽率、发芽势、相对电导率、丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、叶绿素含量以及 SOD、POD活性等生理生化指标,鉴定其耐寒性,并利用模糊隶属函数法综合评定其耐寒性。结果表明, ME1、ME2、ME3和高油115在发芽期的相对电导率上升幅度较小,脯氨酸含量和 SOD活性上升幅度较大；而 ME5、ME4和正甜68在发芽期的相对电导率上升幅度较大,脯氨酸含量和 SOD 活性上升幅度较小。利用相对电导率、脯氨酸含量、SOD 活性3个指标能较有效预测微胚乳玉米在发芽期的耐寒性。ME2、ME1和高油115在苗期的丙二醛含量上升幅度较小,脯氨酸含量、SOD 和 POD 活性上升幅度较大；而ME5和正甜68在苗期的丙二醛含量上升幅度较大,脯氨酸含量、SOD和POD活性上升幅度较小。利用丙二醛含量、脯氨酸含量、SOD 和 POD 活性4个指标能较好地预测微胚乳玉米在苗期的耐寒性。以隶属函数值综合评价表明,5个微胚乳玉米材料的耐寒性均强于正甜68。ME2在发芽期和苗期都表现较强的耐寒性,其次为ME1和 ME3,而ME4和ME5耐寒性均较弱。

黄淮海地区冬小麦关键生育期不同灌溉水平对产量影响的模拟1485-1492

摘要：研究黄淮海地区不同灌溉水平下冬小麦产量的变化规律，对于识别干旱对冬小麦产量的影响和制定合理的节水灌溉措施具有指导意义。基于DSSAT作物模型，参考各生育阶段的水分亏缺量以及当地的灌溉习惯，制定模型输入的不同处理的灌溉量，模拟分析近30年黄淮海灌溉冬麦区4个典型站点冬小麦关键生育期不同灌溉水平下，产量及产量构成的相对变化规律，并且以典型处理为例，探讨2个关键生育阶段减产的累积概率。结果表明，拔节至抽穗期的水分胁迫对冬小麦的产量影响最大，产量相对变化主要由水分胁迫引起单位面积粒数的相对变化引起。在重度干旱条件下，拔节至抽穗期胁迫造成中等程度减产概率约为灌浆期胁迫的2倍（山东兖州点除外）；在河北石家庄和天津点，轻度和重度减产主要由拔节至抽穗期胁迫引起，而在山东兖州和河南新乡点，拔节至抽穗期及灌浆期胁迫造成轻度减产概率差别不大，但灌浆期重度干旱导致一定概率的重度减产。因此，在黄淮海冬小麦灌区偏南部，不但要加强拔节至抽穗期的灌溉措施，还应该注重灌浆期的干旱风险。