沈業(yè)松，王 歆，顧正中，楊子博，詹秋文，*

(1.安徽科技學(xué)院 農(nóng)學(xué)院，安徽 鳳陽 233100；2.江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學(xué)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(zhì)不佳，雖然該麥區(qū)屬優(yōu)質(zhì)中強(qiáng)筋小麥優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)，但生產(chǎn)的小麥品質(zhì)達(dá)不到此標(biāo)準(zhǔn)[2]。隨著人們生活水平的不斷提高，對優(yōu)質(zhì)面制食品的需求量逐年增大，優(yōu)質(zhì)品種匱乏導(dǎo)致我國優(yōu)質(zhì)麥缺口較大，每年要大量從國外進(jìn)口。為了深化供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革，適應(yīng)“十九大”提出的我國社會主要矛盾的變化，提高發(fā)展質(zhì)量和效益、滿足人民群眾不同層次的需求，小麥品質(zhì)育種越來越受到重視。因此，對區(qū)域內(nèi)品種品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析，篩選出優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥品種資源，對黃淮麥區(qū)優(yōu)質(zhì)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(xué)法的一致性和可重復(fù)性進(jìn)行了驗證，證明了近紅外儀檢測是小麥各項指標(biāo)快速高效可靠的檢測方法。王美芳等[5]分析了河南強(qiáng)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(zhì)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(zhì)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)近年來因為追求產(chǎn)量導(dǎo)致小麥蛋白質(zhì)質(zhì)量呈下降趨勢。胡學(xué)旭等[7]分析了2006—2014年我國小麥品質(zhì)的年度變化，指出品種結(jié)構(gòu)類型的變化是影響我國小麥質(zhì)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(zhì)表現(xiàn)，并篩選適于該地區(qū)種植的強(qiáng)筋優(yōu)質(zhì)小麥品種，為優(yōu)質(zhì)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(shè)計

296份試驗材料由江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學(xué)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(xué)研究所小麥試驗基地，完全隨機(jī)設(shè)計，2017年5月24日收獲，然后晾干保存?zhèn)溆?，供室?nèi)品質(zhì)測定。

1.2 小麥優(yōu)質(zhì)品種分類標(biāo)準(zhǔn)

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

1.2.1 強(qiáng)筋品種

籽粒容重≥770 g·L-1、籽粒蛋白質(zhì)含量(干基)≥14.0%、面粉濕面筋含量(14.0%水分基)≥30.0%、面團(tuán)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(zhì)含量(干基)≥12.5%、面粉濕面筋含量(14.0%水分基)≥26.0%、面團(tuán)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(zhì)含量(干基)<12.5%、面粉濕面筋含量(14.0%水分基)<26.0%、面團(tuán)穩(wěn)定時間<3.0 min。

采空區(qū)充填后形成含水介質(zhì)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(gòu)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(jìn)行品質(zhì)測定。測定指標(biāo)包括面團(tuán)吸水率(以下簡稱吸水率，%)、籽粒蛋白質(zhì)含量(以下簡稱蛋白質(zhì)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(tuán)穩(wěn)定時間(以下簡稱穩(wěn)定時間，min)、面團(tuán)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(biāo)。利用Excel 2007和NTsys-pc軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、相關(guān)分析、方差分析和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 品質(zhì)性狀的統(tǒng)計描述

2.1.1 籽粒品質(zhì)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(jìn)，容重相對穩(wěn)定，達(dá)標(biāo)率較高。

蛋白質(zhì)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(zhì)含量≥14.0%，總占比37.84%；83份品種蛋白質(zhì)含量<12.5%，總占比28.04%。其中，西雜19的蛋白質(zhì)含量最高，達(dá)18.84%。

2.1.2 面粉品質(zhì)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(dá)24.49%。

2.1.3 面團(tuán)加工品質(zhì)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(biāo)已達(dá)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(dá)25.91%，說明在全部9個指標(biāo)中，該指標(biāo)在品種間差異最大(表1)。

2.2 品質(zhì)性狀間的相關(guān)分析

相關(guān)分析結(jié)果表明，除吸水率與容重、硬度指數(shù)與蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量、出粉率與沉淀值無顯著相關(guān)外，其他品質(zhì)性狀間均呈極顯著正相關(guān)或負(fù)相關(guān)(表2)。其中，蛋白質(zhì)含量與濕面筋含量正相關(guān)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(guān)，卻與容重和出粉率呈極顯著負(fù)相關(guān)；容重與濕面筋含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；穩(wěn)定時間與其他8個指標(biāo)均呈極顯著正相關(guān)。

2.3 聚類分析

參考小麥優(yōu)質(zhì)品種審定標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)容重、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量以及面團(tuán)穩(wěn)定時間4項指標(biāo)對296份品種進(jìn)行聚類分析，運用一條適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合線，將全部品種分為5類群，聚類分析結(jié)果見圖1。

第Ⅰ類群包括148份品種，大部分品種為強(qiáng)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(zhì)含量達(dá)16.16%，容重767.00g·L-1，濕面筋含量為35.48%，面團(tuán)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(zhì)含量分別為17.96%、18.84%,因此屬于高蛋白質(zhì)強(qiáng)筋類型。

2.4 黃淮麥區(qū)不同省份小麥品質(zhì)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(zhì)差異，對陜西、河南、江蘇和安徽品種的9項指標(biāo)進(jìn)行平均數(shù)的差異顯著性測驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)陜西選育的小麥品種品質(zhì)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(biāo)上均高于其他省份；河南選育品種在蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和形成時間3項指標(biāo)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(biāo)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(dá)到顯著差異，但蛋白質(zhì)含量較低，這可能是導(dǎo)致江蘇多數(shù)品種未達(dá)到優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)的主要原因；安徽選育品種在蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、穩(wěn)定時間和形成時間等指標(biāo)上均最低(表3)。

表1296份小麥品種品質(zhì)性狀的平均值、標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)差Standard deviation變異系數(shù)CV/%吸水率Water absorption/%52.70～64.6059.322.494.19蛋白質(zhì)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(zhì)性狀間的相關(guān)系數(shù)

Table2Correlation coefficient for quality traits in wheat

性狀Trait吸水率Waterabsorption蛋白質(zhì)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(zhì)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(guān)性達(dá)1%的顯著水平。

** indicated correlation at the 0.01 probability level.

2.5 強(qiáng)筋品種的初步篩選

通過對全部品種各項指標(biāo)進(jìn)行篩查，初步篩選出40份強(qiáng)筋品種。河南選育的112份品種中，屬于強(qiáng)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(jié)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(guān)于黃淮麥區(qū)小麥品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性

本研究結(jié)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(jié)論與華冠勛[8]基本一致。蛋白質(zhì)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(guān)，這一結(jié)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(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性，可以為黃淮麥區(qū)優(yōu)質(zhì)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(zhì)均值及多重比較結(jié)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(zhì)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(jié)果Fig.1 Cluster results of 296 wheat cultivars

3.2 關(guān)于不同省份優(yōu)質(zhì)小麥比例高低的問題

從黃淮麥區(qū)強(qiáng)筋優(yōu)質(zhì)小麥品種篩選的結(jié)果來看，4省份選育的強(qiáng)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(qiáng)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(biāo)平均值都較高，導(dǎo)致所選育品種中強(qiáng)筋優(yōu)質(zhì)小麥占該省選育品種比例也最高，擁有優(yōu)質(zhì)小麥選育環(huán)境，也或許與該省優(yōu)質(zhì)小麥選育工作開展較早有關(guān)。至于安徽和江蘇選育品種中強(qiáng)筋優(yōu)質(zhì)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(zhì)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(zhì)含量偏低也是導(dǎo)致強(qiáng)筋優(yōu)質(zhì)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(zhì)含量作為重要育種指標(biāo)。當(dāng)然也應(yīng)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(kuò)大群體，結(jié)果如何，尚待進(jìn)一步試驗。另外，本文僅為一年的試驗結(jié)果，若進(jìn)行多年種植并測定相關(guān)品質(zhì)性狀，結(jié)果又如何，也待進(jìn)一步研究。

3.3 DA7200多功能近紅外分析儀檢測結(jié)果的育種應(yīng)用

初步篩選出的40份強(qiáng)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(zhì)檢測結(jié)果，23份已審定小麥品種中有12份定性為優(yōu)質(zhì)強(qiáng)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(dá)標(biāo)而未能定性為強(qiáng)筋類型，如百農(nóng)207審定時的容重為810 g·L-1，蛋白質(zhì)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(zhì)含量15.50%，濕面筋含量32.3%，而穩(wěn)定時間為6.4 min。田紀(jì)春等[10]的研究認(rèn)為年份間的氣候條件差異對面團(tuán)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(zhì)也能達(dá)到強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)。這也在一定程度上解釋了本研究中部分品質(zhì)檢測結(jié)果與品種審定時檢測結(jié)果有出入的可能原因。另外，應(yīng)該看到，本研究中DA7200多功能近紅外分析儀的應(yīng)用大大提高了優(yōu)質(zhì)強(qiáng)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(yīng)用于優(yōu)質(zhì)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(zhì)檢測結(jié)果，可以作為該品系品質(zhì)類型定性的依據(jù)，供育種家參考。