黃淮南片小麥主要品質(zhì)性狀相關(guān)性分析

望俊森，張中州，袁 謙，甄士聰，史 峰，王麗娜，張朋偉，徐立平，張立超，趙永濤

（1.漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南漯河 462300；2.石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院趙縣實(shí)驗(yàn)基地，河北石家莊 050011；3.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，北京 100081）

小麥?zhǔn)侨祟愔匾募Z食作物之一，隨著高產(chǎn)品種的育成與推廣和栽培與耕作技術(shù)的改進(jìn)，我國(guó)小麥產(chǎn)量不斷提高。由于長(zhǎng)時(shí)間追求產(chǎn)量的提升，致使我國(guó)小麥品質(zhì)的遺傳改良顯著低于歐美等西方國(guó)家，小麥的品質(zhì)特性直接影響小麥面粉的品質(zhì)，其品質(zhì)的優(yōu)劣體現(xiàn)了它的商品效益[1-2]。胡學(xué)旭等[3]將2000—2015 年北部冬麥區(qū)、黃淮冬麥區(qū)的區(qū)試品種按強(qiáng)筋、中強(qiáng)筋和中筋品種分類，主要以中筋品種為主，參試品種數(shù)量雖逐年遞增，但綜合品質(zhì)有待提升。小麥的品質(zhì)性狀具有復(fù)雜的表型變異，多是微效多基因控制的數(shù)量性狀，受基因型和環(huán)境的共同調(diào)控[4-5]。

小麥品質(zhì)體現(xiàn)在小麥對(duì)某種特定用途的適合性和滿足程度上。籽粒的主要組分為淀粉，是小麥加工品質(zhì)最重要的決定因素之一[6]。淀粉與品質(zhì)的聯(lián)系表現(xiàn)在它與面粉及食品品質(zhì)的關(guān)系[7]。小麥面粉大部分用來加工面條、饅頭、面包等，面制品的品質(zhì)除和淀粉組分及其含量相關(guān)外，與其中α-淀粉酶活性、蛋白質(zhì)含量也有關(guān)[8]。面條是我國(guó)的傳統(tǒng)食品，具有悠久歷史。現(xiàn)有研究表明，淀粉某些特性與面條品質(zhì)有關(guān)系[9-10]。對(duì)面條品質(zhì)有影響的參數(shù)可分為2 類，一類與淀粉相關(guān)，如直鏈淀粉含量、黏度儀參數(shù)、糊化溫度和膨脹勢(shì)等[7]；另一類與蛋白質(zhì)相關(guān)，如濕面筋含量、面團(tuán)流變學(xué)特性和蛋白質(zhì)含量等[11]。蛋白質(zhì)可與淀粉共同作用，在不同條件下會(huì)造成面條組分發(fā)生不同變化，影響面條的蒸煮品質(zhì)[12]。影響面條品質(zhì)的主要因素是直鏈淀粉的含量、支鏈淀粉的含量及二者之比，這些因素作為物質(zhì)基礎(chǔ)決定了不同小麥淀粉糊化、膨脹特性及面條品質(zhì)差異。含有較低直鏈淀粉的小麥粉具有較好的糊化和膨脹特性，制作的面條煮制時(shí)吸水率高、烹調(diào)損失低，具有較高的感官評(píng)分。優(yōu)質(zhì)白鹽面條的直鏈淀粉含量應(yīng)在22%左右[13]。經(jīng)過改性后的淀粉，淀粉分子鏈的長(zhǎng)短、分子側(cè)鏈上基團(tuán)等發(fā)生變化，這些變化將導(dǎo)致淀粉性質(zhì)發(fā)生改變，從而對(duì)面條品質(zhì)造成影響。除此之外，在對(duì)面條制造過程中，面粉中的淀粉和脂類化合物也可以形成復(fù)合作用，產(chǎn)生淀粉－脂質(zhì)復(fù)合物，其也會(huì)對(duì)面團(tuán)性質(zhì)及面條品質(zhì)產(chǎn)生一定影響[14]。直鏈淀粉含量與面包品質(zhì)性狀呈極顯著負(fù)相關(guān)，在淀粉性狀與面包品質(zhì)上，國(guó)內(nèi)小麥品種劣于國(guó)外[15]。蛋白質(zhì)同樣作為小麥品質(zhì)重要性狀之一，其含量影響小麥的筋質(zhì)分類。齊琳娟等[16]通過對(duì)2004—2011 年我國(guó)主產(chǎn)省小麥蛋白質(zhì)品質(zhì)分析，結(jié)果表明，由于近年過于強(qiáng)調(diào)產(chǎn)量，北方高筋麥區(qū)的蛋白質(zhì)含量和質(zhì)量有下降趨勢(shì)。籽粒硬度是小麥磨粉的一項(xiàng)重要指標(biāo)，對(duì)小麥面粉的吸水性、淀粉品質(zhì)、蛋白質(zhì)品質(zhì)等性狀具有重要影響[17]。籽粒硬度主要是由蛋白質(zhì)基質(zhì)對(duì)淀粉粒的黏著作用造成的[18]。硬度指數(shù)的增減，會(huì)對(duì)面粉的出粉率、蛋白質(zhì)含量及淀粉含量產(chǎn)生影響。隨著硬度指數(shù)增加，面粉出粉率會(huì)漸漸增加，同時(shí)面粉蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)出增加趨勢(shì)，而淀粉含量則具有下降趨勢(shì)[19]。卞科等[20]研究發(fā)現(xiàn)，籽粒硬度可以用淀粉粒蛋白含量來預(yù)測(cè)，硬度指數(shù)的差異可以在一定程度上反映小麥筋力的差異。

本研究通過選用黃淮南片地區(qū)150 份小麥材料，測(cè)定小麥總淀粉含量、直鏈淀粉含量、濕面筋含量及硬度指數(shù)等6 個(gè)品質(zhì)相關(guān)性狀指標(biāo)，并對(duì)小麥主要品質(zhì)性狀之間的相關(guān)性進(jìn)行分析，旨在為小麥品質(zhì)的遺傳改良提供參考依據(jù)和理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

選取150 份小麥供試材料（表1），其中，黃淮南片國(guó)家小麥區(qū)域試驗(yàn)品種35 份，河南省小麥區(qū)域試驗(yàn)品種12 份，河南省小麥比較試驗(yàn)品種30 份，高代品系73 份。

表1 供試小麥材料

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)材料在2017—2018 年度分別在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)原陽(yáng)科教試驗(yàn)園區(qū)和河南農(nóng)業(yè)大學(xué)鄭州科教試驗(yàn)園區(qū)種植；在2018—2019 年度分別種植在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)原陽(yáng)科教試驗(yàn)園區(qū)、河南鹿邑前李原種場(chǎng)和杞縣原種場(chǎng)。所有試驗(yàn)區(qū)在試驗(yàn)期的田間管理措施要基本相同，如土壤肥力、灌溉條件等，確保試驗(yàn)區(qū)周圍有保護(hù)行。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 潤(rùn)麥制粉 稱取小麥籽粒150 g 潤(rùn)麥，小麥籽粒含水量利用Perten DA 7200 近紅外分析儀測(cè)定。磨面采用法國(guó)肖邦公司Chopin CD1 實(shí)驗(yàn)室磨粉機(jī)進(jìn)行。

1.3.2 總淀粉含量測(cè)定 總淀粉含量采用旋光法測(cè)定，參照《GB/T 20378—2006 原淀粉淀粉含量測(cè)定旋光法》進(jìn)行。

式中，a 表示旋光度，L 表示觀測(cè)管長(zhǎng)度（dm），203 表示比旋光度，m 表示樣品質(zhì)量（g），M 表示樣品水分含量。

1.3.3 直鏈淀粉含量測(cè)定 利用DPCZ-Ⅱ型直鏈淀粉測(cè)定儀測(cè)定。待測(cè)樣品過0.178 mm 篩后，稱取待測(cè)樣品0.100 0 g，放入100 mL 容量瓶，用1 mL無水乙醇使樣品充分濕潤(rùn)，再加入9 mL1 mol/L 的NaOH，沸水中分散10 min，然后迅速冷卻后加水定容至100 mL。取待測(cè)樣品溶液5 mL（取5 mL 的0.09 mol/L NaOH 溶液作為空白對(duì)照），放入100 mL容量瓶中。依次加入50 mL 蒸餾水，1 mL 1 mol/L 的HAC 溶液，1 mL 碘試劑（注意加入HAC 和碘試劑的前后順序不能顛倒），用蒸餾水定容至100 mL 顯色10 min。顯色完成后，先用空白對(duì)照溶液進(jìn)行校準(zhǔn)，接著用DPCZ-Ⅱ型直鏈淀粉測(cè)定儀測(cè)定樣品直鏈淀粉含量。

1.3.4 支鏈淀粉含量測(cè)定 支鏈淀粉含量按公式（3）計(jì)算。

1.3.5 籽粒硬度、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量測(cè)定采用Perten SKCS4100 單粒谷物特性測(cè)定儀測(cè)定籽粒硬度，操作規(guī)程參照《Perten SKCS4100 單粒谷物特性測(cè)定儀使用規(guī)則》。小麥濕面筋含量與蛋白質(zhì)含量利用Perten DA 7200 近紅外分析儀測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)利用Microsoft Excel 2013 與SPSS21.0 軟件進(jìn)行處理，統(tǒng)計(jì)指標(biāo)包括平均數(shù)、最大值、最小值、方差、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)及各性狀之間相關(guān)系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 聚類分析

采用平方歐式距離，依據(jù)淀粉含量、直鏈淀粉含量、支鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量及硬度指數(shù)6 項(xiàng)指標(biāo)對(duì)150 份小麥品種（系）進(jìn)行聚類分析，結(jié)果表明（圖1），150 份小麥材料分為4 類群，其中，第1 類群包含125 份品種（系），即豫農(nóng)8045、洛麥26、河科大163、豫農(nóng)8051、豫農(nóng)9122等；第2 類群包含9 份小麥品種，即藁麥5218、許麥9 號(hào)、豫農(nóng)243、嶺育麥216、華冠005、錦繡21、西農(nóng)364、許優(yōu)958、藁優(yōu)5766；第3 類群包含2 個(gè)小麥品種（系），為皖科06725、鄭育麥16；第4 類群包含14 份小麥品種（系），即河科大522、輪選66、豫農(nóng)256、豫農(nóng)248、華成863、中新16、平麥19、創(chuàng)星8 號(hào)、新科麥169、瑞華055、瑞華1426、豫農(nóng)8570、華冠004、濉1216。

2.2 小麥品質(zhì)性狀的基本統(tǒng)計(jì)量分析

對(duì)150 份供試材料的各品質(zhì)性狀描述性統(tǒng)計(jì)分析，從表2、圖2 可以看出，小麥總淀粉含量為64.22%～71.94%，平均值為68.30%，標(biāo)準(zhǔn)差1.15，方差1.32，變異系數(shù)為1.68%，淀粉含量分布主要集中在67%～69%，共有98 份。直鏈淀粉含量為18.78%～23.39%，平均值為20.44%，標(biāo)準(zhǔn)差0.80，方差0.65，變異系數(shù)為3.93%，其中，直連淀粉含量在21%～22%分布最多，共有71 份。支鏈淀粉含量為44.59%～51.67%，平均值為47.92%，標(biāo)準(zhǔn)差1.31，方差1.73，變異系數(shù)為2.74%，其中，支鏈淀粉含量主要集中在47%～49%，共存在86 份。小麥籽粒硬度指數(shù)為14.57～77.58，平均值為54.88，標(biāo)準(zhǔn)差11.77，方差138.56，變異系數(shù)為21.45%，硬度指數(shù)主要集中在40～60，共含有111 份材料。蛋白質(zhì)含量為12.24%～16.05%，平均值為14.03%，標(biāo)準(zhǔn)差0.76，方差0.58，變異系數(shù)為5.42%，蛋白質(zhì)含量主要集中在12%～14%，共有120 份。濕面筋含量為29.40%～38.48%，平均值為33.64%，標(biāo)準(zhǔn)差1.80，方差3.26，變異系數(shù)為5.36%，濕面筋含量主要分布集中在31%～34%，共有87 份?？偟矸酆颗c支鏈淀粉含量變異系數(shù)較小，分別為1.68%和2.74%，硬度指數(shù)變異系數(shù)最大，為21.45%，直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量變異系數(shù)分別為3.93%、5.42%和5.36%。

表2 小麥品質(zhì)性狀的基本統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.3 小麥品質(zhì)性狀間的相關(guān)性分析

對(duì)150 份供試材料的各品質(zhì)性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明（表3），總淀粉含量與支鏈淀粉含量呈極顯著正相關(guān)，與硬度指數(shù)、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量均呈極顯著負(fù)相關(guān)。表明淀粉品質(zhì)與蛋白質(zhì)、濕面筋、硬度之間相互制約。直鏈淀粉含量與支鏈淀粉含量、硬度指數(shù)和蛋白質(zhì)含量均呈極顯著負(fù)相關(guān)，與濕面筋含量呈顯著負(fù)相關(guān)。支鏈淀粉含量與蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量均呈極顯著負(fù)相關(guān)。蛋白質(zhì)含量與濕面筋含量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.981，表明蛋白質(zhì)含量與濕面筋含量緊密關(guān)聯(lián)。

表3 小麥品質(zhì)性狀間的相關(guān)性分析

3 結(jié)論與討論

小麥品質(zhì)性狀較為復(fù)雜，是多種因素相互作用的綜合結(jié)果。本試驗(yàn)研究表明，總淀粉含量為64.22%～71.94%，平均值為68.30%；直鏈淀粉含量為18.78%～23.39%，平均值為20.44%；支鏈淀粉含量為44.59%～51.67%，平均值為47.92%；硬度指數(shù)為14.57～77.58，平均值為54.88；蛋白質(zhì)含量為12.24%～16.05%，平均值為14.03%；濕面筋含量為29.40%～38.40%，平均值為33.64%。變異系數(shù)可呈現(xiàn)出性狀離散程度，變異系數(shù)越小則表明離散程度越低[16]?？偟矸酆颗c支鏈淀粉含量變異系數(shù)較小，分別為1.68%和2.74%。硬度指數(shù)變異系數(shù)最大，為21.45%。直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量變異系數(shù)分別為3.93%、5.42%和5.36%。

相關(guān)性分析表明，總淀粉含量與支鏈淀粉含量呈極顯著正相關(guān)，與蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、硬度指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，淀粉含量對(duì)其他品質(zhì)性狀具有相互制約作用。直鏈淀粉含量與支鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量和硬度指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，與濕面筋含量呈顯著負(fù)相關(guān)；支鏈淀粉含量與濕面筋含量、蛋白質(zhì)含量相互制約，呈極顯著負(fù)相關(guān)；蛋白質(zhì)含量與濕面筋含量呈極顯著正相關(guān)。曹穎妮等[21]、趙鵬濤等[22]分析小麥產(chǎn)量提升，籽粒淀粉含量增加，可能會(huì)降低濕面筋和蛋白質(zhì)的含量，認(rèn)為淀粉和蛋白質(zhì)之間存在能量與底物的競(jìng)爭(zhēng)。籽粒蛋白質(zhì)含量與淀粉含量比例組成對(duì)小麥品質(zhì)有不同的影響，小麥的品質(zhì)是蛋白質(zhì)和淀粉綜合作用的結(jié)果[23]。張春慶等[24]對(duì)33 個(gè)小麥品種的品質(zhì)性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示，直鏈淀粉含量與籽粒硬度之間呈極顯著正相關(guān)；但胡瑞波等[25]對(duì)山東小麥16 個(gè)不同品種主要品質(zhì)性狀與淀粉含量的相關(guān)性分析表明，籽粒硬度與淀粉含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與直鏈淀粉含量呈負(fù)相關(guān)，研究結(jié)果的差異可能與所采用的研究樣本有關(guān)，本試驗(yàn)結(jié)果與胡瑞波等[25]的研究結(jié)果一致。楊路加等[26]、沈業(yè)松等[27]對(duì)不同品質(zhì)的小麥經(jīng)粉碎制成試驗(yàn)樣品（小麥粉），進(jìn)行了粗蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量測(cè)定，發(fā)現(xiàn)粗蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量呈顯著正相關(guān)，與本試驗(yàn)結(jié)果相符。

對(duì)小麥各品質(zhì)性狀間的相關(guān)性分析，可了解各品質(zhì)性狀的比例組成對(duì)小麥品質(zhì)的影響，為小麥品質(zhì)改良奠定理論基礎(chǔ)，小麥育種工作者在進(jìn)行品種改良時(shí)，考慮不同品質(zhì)性狀之間的關(guān)聯(lián)性，統(tǒng)籌選育改良，為進(jìn)一步培育優(yōu)良品種作出更好的選擇。