296份黃淮麥區(qū)小麥品種資源在江蘇淮北地區(qū)的品質分析

沈業(yè)松，王 歆，顧正中，楊子博，詹秋文，*

(1.安徽科技學院 農(nóng)學院，安徽 鳳陽 233100；2.江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學研究所，江蘇 淮安223001)

黃淮麥區(qū)是我國小麥的重要產(chǎn)區(qū)，其播種面積和產(chǎn)量均居全國首位[1]，種植面積為66.7萬hm2。近年來黃淮麥區(qū)小麥品種的產(chǎn)量水平有了顯著提高，但多數(shù)品種品質不佳，雖然該麥區(qū)屬優(yōu)質中強筋小麥優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)，但生產(chǎn)的小麥品質達不到此標準[2]。隨著人們生活水平的不斷提高，對優(yōu)質面制食品的需求量逐年增大，優(yōu)質品種匱乏導致我國優(yōu)質麥缺口較大，每年要大量從國外進口。為了深化供給側結構改革，適應“十九大”提出的我國社會主要矛盾的變化，提高發(fā)展質量和效益、滿足人民群眾不同層次的需求，小麥品質育種越來越受到重視。因此，對區(qū)域內(nèi)品種品質指標進行分析，篩選出優(yōu)質強筋小麥品種資源，對黃淮麥區(qū)優(yōu)質小麥選育工作具有重要意義。高居榮等[3-4]對近紅外光譜檢測與國際化學法的一致性和可重復性進行了驗證，證明了近紅外儀檢測是小麥各項指標快速高效可靠的檢測方法。王美芳等[5]分析了河南強筋小麥產(chǎn)量低的原因，并篩選出鄭麥366、矮抗58共2個適合制作優(yōu)質面條的品種。齊琳娟等[6]對2004—2011年中國小麥主產(chǎn)省品種蛋白質進行分析，發(fā)現(xiàn)近年來因為追求產(chǎn)量導致小麥蛋白質質量呈下降趨勢。胡學旭等[7]分析了2006—2014年我國小麥品質的年度變化，指出品種結構類型的變化是影響我國小麥質量變化的重要原因。本試驗選取來自黃淮麥區(qū)的296份小麥品種資源，研究其在江蘇淮北地區(qū)的品質表現(xiàn)，并篩選適于該地區(qū)種植的強筋優(yōu)質小麥品種，為優(yōu)質小麥遺傳育種提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及設計

296份試驗材料由江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學研究所小麥研究室提供，其中引自河南選育品種(系)112份、江蘇選育品種(系)129份、陜西選育品種(系)35份、安徽選育品種(系)20份。2016年10月10日全部材料播種于江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學研究所小麥試驗基地，完全隨機設計，2017年5月24日收獲，然后晾干保存?zhèn)溆茫┦覂?nèi)品質測定。

1.2 小麥優(yōu)質品種分類標準

參照《主要農(nóng)作物(小麥)品種審定標準》，將全部參試小麥品種按如下標準進行分類(不屬以下3種類型則歸入中筋類型)。

1.2.1 強筋品種

籽粒容重≥770 g·L-1、籽粒蛋白質含量(干基)≥14.0%、面粉濕面筋含量(14.0%水分基)≥30.0%、面團穩(wěn)定時間≥8.0 min。

1.2.2 中筋品種

籽粒容重≥770 g·L-1、籽粒蛋白質含量(干基)≥12.5%、面粉濕面筋含量(14.0%水分基)≥26.0%、面團穩(wěn)定時間≥3.0 min。

1.2.3 弱筋品種

籽粒容重≥770 g·L-1、籽粒蛋白質含量(干基)<12.5%、面粉濕面筋含量(14.0%水分基)<26.0%、面團穩(wěn)定時間<3.0 min。

采空區(qū)充填后形成含水介質為中粗砂的含水層，圍巖具有隔水作用。地下水的主要補給來源為大氣降水，滲入地下部分沿基巖構造裂隙發(fā)育方向，匯集到中粗砂中，其排泄方式主要為人工開采。經(jīng)估算，采空區(qū)蓄置的含水層，調(diào)節(jié)資源量約為1.3萬m3，單井涌水量大于1000m3/d，成為花崗巖基巖裂隙水貧水區(qū)中的富水地段。

1.3 測定及分析方法

利用DA7200多功能近紅外分析儀，對296份黃淮麥區(qū)小麥品種進行品質測定。測定指標包括面團吸水率(以下簡稱吸水率，%)、籽粒蛋白質含量(以下簡稱蛋白質含量，%)、籽粒容重(以下簡稱容重，g·L-1)、面粉濕面筋含量(以下簡稱濕面筋含量，%)、面團穩(wěn)定時間(以下簡稱穩(wěn)定時間，min)、面團形成時間(以下簡稱形成時間，min)、籽粒硬度指數(shù)(以下簡稱硬度指數(shù))、面粉沉淀值(以下簡稱沉淀值，mL)、出粉率(%)共9項指標。利用Excel 2007和NTsys-pc軟件進行數(shù)據(jù)整理、相關分析、方差分析和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 品質性狀的統(tǒng)計描述

2.1.1 籽粒品質性狀

容重的平均值為801.41 g·L-1，變幅為760.00～832.00 g·L-1，其中291份的容重≥770 g· L-1，占比98.31%。全部品種容重的變異系數(shù)最小，僅1.74%，說明隨著小麥育種工作的推進，容重相對穩(wěn)定，達標率較高。

蛋白質含量的平均值為13.07%，變幅為9.43%～18.84%，變異系數(shù)為12.83%。其中，112份品種蛋白質含量≥14.0%，總占比37.84%；83份品種蛋白質含量<12.5%，總占比28.04%。其中，西雜19的蛋白質含量最高，達18.84%。

2.1.2 面粉品質性狀

濕面筋含量(14.0%水分基)的平均值為28.79%，變幅為20.45%～39.84%。其中，118份品種濕面筋含量≥30.0%，總占比為39.86%；73份品種<26.0%，總占比為24.66%。

沉淀值的平均值為29.45 mL，變幅為14.60～63.00 mL，變異系數(shù)相對較高，達24.49%。

2.1.3 面團加工品質性狀

吸水率的平均值為59.32%，變幅為52.70%～64.60%，變異系數(shù)相對較小，說明該指標已達相對穩(wěn)定水平。

穩(wěn)定時間的平均值為7.35 min，變幅為1.90～11.00 min，其中94份品種穩(wěn)定時間≥8.0 min，總占比31.76%；僅有1份品種的穩(wěn)定時間<3 min，即國麥301。

形成時間的變異系數(shù)最大，達25.91%，說明在全部9個指標中，該指標在品種間差異最大(表1)。

2.2 品質性狀間的相關分析

相關分析結果表明，除吸水率與容重、硬度指數(shù)與蛋白質含量和濕面筋含量、出粉率與沉淀值無顯著相關外，其他品質性狀間均呈極顯著正相關或負相關(表2)。其中，蛋白質含量與濕面筋含量正相關性最大(r=0.99**)，并與沉淀值、形成時間、穩(wěn)定時間也呈極顯著正相關，卻與容重和出粉率呈極顯著負相關；容重與濕面筋含量呈極顯著負相關；穩(wěn)定時間與其他8個指標均呈極顯著正相關。

2.3 聚類分析

參考小麥優(yōu)質品種審定標準，依據(jù)容重、蛋白質含量、濕面筋含量以及面團穩(wěn)定時間4項指標對296份品種進行聚類分析，運用一條適當?shù)慕Y合線，將全部品種分為5類群，聚類分析結果見圖1。

第Ⅰ類群包括148份品種，大部分品種為強筋類型；第Ⅱ類群包括141份品種，大部分為中筋類型；第Ⅲ類群僅有1份品種，即漯3116，其蛋白質含量達16.16%，容重767.00g·L-1，濕面筋含量為35.48%，面團穩(wěn)定時間4.9 min，屬于高蛋白中筋類型；第Ⅳ類群包括4份品種，屬于弱筋類型；第Ⅴ類群的漯3126和西雜19的蛋白質含量分別為17.96%、18.84%,因此屬于高蛋白質強筋類型。

2.4 黃淮麥區(qū)不同省份小麥品質差異分析

為了解黃淮麥區(qū)不同省份選育小麥品種的品質差異，對陜西、河南、江蘇和安徽品種的9項指標進行平均數(shù)的差異顯著性測驗，結果發(fā)現(xiàn)陜西選育的小麥品種品質整體水平較高，在吸水率、容重、穩(wěn)定時間、硬度指數(shù)以及出粉率等5項指標上均高于其他省份；河南選育品種在蛋白質含量、濕面筋含量和形成時間3項指標上均顯著高于江蘇和安徽選育品種，但與陜西選育品種差異不顯著，卻在吸水率、容重、硬度指數(shù)和出粉率等指標上最低。江蘇選育品種的吸水率、容重、穩(wěn)定時間和硬度指數(shù)雖僅低于陜西選育品種，且未達到顯著差異，但蛋白質含量較低，這可能是導致江蘇多數(shù)品種未達到優(yōu)質強筋標準的主要原因；安徽選育品種在蛋白質含量、濕面筋含量、穩(wěn)定時間和形成時間等指標上均最低(表3)。

表1296份小麥品種品質性狀的平均值、標準差和變異系數(shù)

Table1Average value, standard deviation and coefficient of variation for quality traits of 296 wheat cultivars

性狀Trait變幅MIN-MAX平均值Mean標準差Standard deviation變異系數(shù)CV/%吸水率Water absorption/%52.70～64.6059.322.494.19蛋白質含量Protein content/%9.43～18.8413.071.6812.83容重Volume weight/(g·L-1)760.00～832.00801.4113.921.74濕面筋含量Wet gluten content/%20.45～39.8428.793.4311.90穩(wěn)定時間Stability time/min1.90～11.007.351.4319.46形成時間Development time/min0.40～4.802.580.6725.91硬度指數(shù)Hardness index45.00～77.0062.416.2610.03沉淀值Sedimentation value/mL14.60～63.0029.457.2124.49出粉率Flour yield/%59.70～76.0067.712.323.43

表2小麥品質性狀間的相關系數(shù)

Table2Correlation coefficient for quality traits in wheat

性狀Trait吸水率Waterabsorption蛋白質含量Proteincontent容重Volumeweight濕面筋含量Wet glutencontent穩(wěn)定時間Stabilitytime形成時間Developmenttime硬度指數(shù)Hardnessindex沉淀值Flouryield蛋白質含量Protein content0.31**容重Volume weight-0.06-0.34**濕面筋含量Wet gluten content0.37**0.99**-0.34**穩(wěn)定時間Stability time0.54**0.41**0.46**0.41**形成時間Development time0.42**0.75**0.18**0.78**0.67**硬度指數(shù)Hardness index0.87**0.020.24**0.070.56**0.19**沉淀值Sedimentation value0.35**0.82**-0.37**0.79**0.46**0.43**0.18**出粉率Flour yield0.45**-0.24**0.46**-0.21**0.39**-0.070.77**0.02

** 表示相關性達1%的顯著水平。

** indicated correlation at the 0.01 probability level.

2.5 強筋品種的初步篩選

通過對全部品種各項指標進行篩查，初步篩選出40份強筋品種。河南選育的112份品種中，屬于強筋類型的17份，占全部296份參試品種的5.74%，占河南品種總數(shù)的15.18%。17份品種分別是：鄭州96177、鄭農(nóng)16、鄭農(nóng)19、鄭麥9694、新麥19、新麥22、新麥23、新麥25、新麥26、漯3126、漯6708、百農(nóng)65、百農(nóng)69、百農(nóng)207、周麥25、周8911、洛麥29。對照前述聚類分析結果，發(fā)現(xiàn)其中16份屬于第Ⅰ類群，只有1份分布在第Ⅴ類群。江蘇選育的129份品種中，屬于強筋類型的11份，占全部參試品種的3.72%，占江蘇選育品種的8.53%。分別是淮麥11、淮麥16、淮麥302、淮麥40、淮麥20、蘇北麥1號、保麥2號、徐麥1412、淮麥0838、鹽麥085、淮麥1196。11份品種均分布于第Ⅰ類群。陜西選育的35份品種中，屬于強筋類型的10份，占全部參試品種的3.38%，占陜西選育品種的28.57%。分別是西農(nóng)156、西農(nóng)1號、西農(nóng)20、西農(nóng)2000、西農(nóng)4號、西農(nóng)585、西農(nóng)529、西農(nóng)889、西農(nóng)品九、西雜19。10份品種有9份分布于第Ⅰ類群，1份分布于第Ⅴ類群。安徽選育的20份品種中，強筋類型2份，占全部參試品種的0.68%，占安徽品種總數(shù)的10%。分別是安麥1350、安科1604，均分布在第Ⅰ類群(圖1)。

3 討論

3.1 關于黃淮麥區(qū)小麥品質指標的相關性

本研究結果表明，全部品種的容重變異系數(shù)僅為1.74%，而形成時間、沉淀值、穩(wěn)定時間的變異系數(shù)較大，說明黃淮麥區(qū)小麥品種間存在遺傳多樣性，具有豐富可用資源和育種潛力，這一結論與華冠勛[8]基本一致。蛋白質含量與濕面筋含量、形成時間、穩(wěn)定時間均呈極顯著正相關，這一結論與李桂萍等[9]基本一致。因此，利用本研究發(fā)現(xiàn)的小麥品質指標間的相關性，可以為黃淮麥區(qū)優(yōu)質小麥遺傳育種提供參考借鑒。

表3黃淮麥區(qū)4省份小麥品質均值及多重比較結果

Table3Mean and multiple comparisons of quality traits of four provinces in the Huang-Huai wheat region

省份Province吸水率Waterabsorption/%蛋白質含量Proteincontent/%容重Volumeweight/(g·L-1)濕面筋含量Wet glutencontent/%穩(wěn)定時間Stabilitytime/min形成時間Developmenttime/min硬度指數(shù)Hardnessindex沉淀值Sedimentationvalue/mL出粉率Flouryield/%河南Henan58.66 c13.69 a798.78 b30.09 a7.12 b2.75 a59.86 c30.60 b66.78 c江蘇Jiangsu59.72 ab12.51 b802.72 a27.66 b7.45 ab2.44 b64.00 ab27.51 c68.09 b陜西Shaanxi60.31 a13.61 a805.40 a29.78 a7.89 a2.71 a65.29 a33.27 a69.16 a安徽Anhui58.76 bc12.29 b800.75 ab27.15 b7.11 ab2.31 b61.35 bc28.55 ab67.91 b

同列不同行中沒有相同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

The data with the different lowercase letters showed significant difference in the same column (P<0.05).

圖1 共296份小麥品種的聚類結果Fig.1 Cluster results of 296 wheat cultivars

3.2 關于不同省份優(yōu)質小麥比例高低的問題

從黃淮麥區(qū)強筋優(yōu)質小麥品種篩選的結果來看，4省份選育的強筋小麥品種占全部296份參試品種的比例從高到低依次為河南>江蘇>陜西>安徽；但是分析各省選育的強筋品種占本省選育品種的比例，卻發(fā)現(xiàn)從高到低依次為陜西>河南>安徽>江蘇?？梢钥闯?，陜西選育品種各項指標平均值都較高，導致所選育品種中強筋優(yōu)質小麥占該省選育品種比例也最高，擁有優(yōu)質小麥選育環(huán)境，也或許與該省優(yōu)質小麥選育工作開展較早有關。至于安徽和江蘇選育品種中強筋優(yōu)質小麥比例偏低，可能因播種較遲、生育期相對較短，且該地區(qū)小麥生育期間雨水較多，育種時品質性狀難以充分顯示出來。另外，安徽和江蘇兩省選育品種的蛋白質含量偏低也是導致強筋優(yōu)質麥比例偏低的原因之一，建議該地區(qū)今后在小麥品種選育過程中，把蛋白質含量作為重要育種指標。當然也應看到，四省參試品種數(shù)量不一致，特別是安徽只選取20份品種，陜西也只選取35份品種，如果擴大群體，結果如何，尚待進一步試驗。另外，本文僅為一年的試驗結果，若進行多年種植并測定相關品質性狀，結果又如何，也待進一步研究。

3.3 DA7200多功能近紅外分析儀檢測結果的育種應用

初步篩選出的40份強筋小麥材料中包含已審定小麥品種23份和穩(wěn)定品系17份，比對審定時的品質檢測結果，23份已審定小麥品種中有12份定性為優(yōu)質強筋類型，其中包含鄭農(nóng)16、新麥19、新麥25、新麥26、淮麥40、淮麥20、蘇北麥1號、西農(nóng)20、西農(nóng)2000、西農(nóng)585、西農(nóng)529和西農(nóng)889，占初篩審定品種的52.2%。另外的11份品種多數(shù)僅僅因穩(wěn)定時間沒有達標而未能定性為強筋類型，如百農(nóng)207審定時的容重為810 g·L-1，蛋白質含量14.52%，濕面筋含量34.1%，而穩(wěn)定時間為5.0 min；新麥23容重為797 g·L-1，蛋白質含量15.50%，濕面筋含量32.3%，而穩(wěn)定時間為6.4 min。田紀春等[10]的研究認為年份間的氣候條件差異對面團穩(wěn)定時間的影響很大，部分中筋品種在適宜的條件下其品質也能達到強筋小麥標準。這也在一定程度上解釋了本研究中部分品質檢測結果與品種審定時檢測結果有出入的可能原因。另外，應該看到，本研究中DA7200多功能近紅外分析儀的應用大大提高了優(yōu)質強筋品種(系)的檢出效率(40/296-12/23)。在具體的育種實踐中，可以有效應用于優(yōu)質品種的選育，無論是單株(種子量少)還是穩(wěn)定品系(種子量大)均可使用，而連續(xù)多代的品質檢測結果，可以作為該品系品質類型定性的依據(jù)，供育種家參考。