劉亞麗，馬艷明，李雪瑞，顏國榮，王 威，路子峰，肖 菁

(1.新疆農業(yè)科學院 農作物品種資源研究所，烏魯木齊 830091；2.新疆農業(yè)大學 農學院，烏魯木齊 830052)

傳統(tǒng)的小麥育種主要以提高產量和改良抗性為主，20世紀80年代中后期，品質成為新的育種目標[1]。小麥品質的優(yōu)劣不僅由品種自身的遺傳特性所決定，還受地理、氣候、土壤、栽培措施等條件以及品種與環(huán)境相互作用的影響[2]。研究表明，體積質量、蛋白質含量、濕面筋含量、沉淀值、面團形成時間、穩(wěn)定時間、吸水率、出粉率等指標是小麥品質改良的主要性狀[3-7]。新疆地域遼闊，自然條件復雜，小麥的種植分布于全疆各地，從沙漠邊緣到高山農業(yè)區(qū)都有種植。新疆麥區(qū)屬于典型的大陸性氣候，冬季嚴寒，夏季酷熱，降水量少，晝夜溫差大，日照充足，全年日照時長2 500～3 600h，是全國日照時間最長的地區(qū)，有利于小麥的生長[8]。新疆小麥常年種植面積約為113.33萬hm2，小麥種植區(qū)分布緯度跨度為12°、垂直分布變化明顯，生態(tài)類型復雜，各地區(qū)氣溫分布差異大，不同地區(qū)間品種差異也大。隨著育種和生產的發(fā)展，新疆小麥地方品種逐漸被改良品種所取代，造成這種品種演替是否與其主要性狀差異有關有待于進一步研究[9]。

小麥品質性狀是多個性狀的綜合表達，為了指導小麥優(yōu)良品種的選擇，本研究以新疆本土133個冬小麥地方品種和50個育成品種為材料，對2017年、2018年2a收獲的籽粒進行品質檢測分析，探討新疆本土冬小麥品種籽粒品質性狀表現以及品質性狀在年度間的變化規(guī)律，對新疆小麥品質劃分、品質育種以及小麥生產、購銷和加工產業(yè)都具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材 料

采用183個新疆本土冬小麥品種，其中地方品種133個，育成品種50個，均為新疆農業(yè)科學院農作物品種資源研究所提供，分別于2016年、2017年秋季在新疆農科院安寧渠綜合試驗場種植，對收獲的種子進行品質檢測與分析。

1.2 測定指標及方法

將不同小麥品種2 a收獲的種子樣品去除雜質以及不完整籽粒，利用瑞典Perten7250近紅外谷物分析儀測定籽粒蛋白質含量、濕面筋含量、沉降值[10]、淀粉含量、籽粒硬度、體積質量等6個品質性狀，取兩次重復的平均值[11]。

1.3 數據處理

數據處理及作圖用Excel 2010，采用SPSS 23.0軟件進行數據統(tǒng)計與相關性分析。

2 結果與分析

2.1 新疆冬小麥品種資源籽粒品質分析

183個新疆冬小麥品種2017年、2018年2 a籽粒品質表現見表1。2017年所有供試小麥的籽粒硬度為52.72%～75.41%，平均為65.35%，總體達到硬質小麥標準，變異系數為6.19%；體積質量為775.70～848.13 g/L，平均為801.68 g/L，變異系數為1.50%，156個小麥品種達到體積質量一級水平[12]；籽粒蛋白質含量為 12.68%～19.99%，平均為15.78%，變異系數為9.92%；濕面筋含量為28.37%～44.70%，平均為 35.20%，變異系數為10.33%；沉降值為 29.85～54.05 mL，平均為40.53 mL，變異系數為12.73%；淀粉含量為 65.43%～73.59%，平均為70.35%，變異系數為 2.25%。變異系數大小依次為沉降值>濕面筋含量>籽粒蛋白含量>籽粒硬度>淀粉含量>體積質量。

2018年所有供試小麥的籽粒硬度為 51.05%～74.60%，平均為65.19%，變異系數為6.41%，與2017年相比均值略有下降，變異系數略有增加；體積質量為784.66～842.03 g/L，平均為816.55 g/L，變異系數為1.24%，均值比2017年增加 14.87 g/L，變異系數降低0.26%；籽粒蛋白質含量為13.62%～22.09%，平均為15.92%，變異系數為7.83%，比2017年降低 1.09%；濕面筋含量為29.60%～51.58%，平均為35.41%，變異系數為8.63%，比2017年降低 1.70%；沉降值為25.09～56.34 mL，平均35.35 mL，比2017年減少5.18 mL，變異系數為 14.40%，比2017年增加1.67%；淀粉含量為 63.38%～73.93%，平均為70.89，變異系數為 2.36%，比2017年略有增加。變異系數大小依次為沉降值>濕面筋含量>籽粒蛋白含量>籽粒硬度>淀粉含量>體積質量，與2017年的排列順序相同。

表1 2017-2018年183個新疆冬小麥品種籽粒品質特性Table 1 Statistics of grain quality characteristics of 183 winter wheat in Xinjiang from 2017 to 2018

183個新疆冬小麥品種2017年、2018年2 a收獲的籽粒品質性狀分布頻率見圖1。由圖-1A可知，新疆小麥籽粒硬度在2017年、2018年2 a呈負偏態(tài)分布，2 a籽粒硬度均大于55%。其中2017年在62%～65%和65%～68%的品種數分別為60個和50個，183個品種中籽粒硬度≥60%的品種有172個；2018年籽粒硬度在62%～65%和65%～68%的品種數最多且數目一樣，共有102個，183個品種中籽粒硬度≥60%的品種有163個，其余品種籽粒硬度為中等，沒有籽粒硬度≤45%的軟質小麥。2 a小麥籽粒硬度平均值為65.27%，均達到國家小麥標準[12]硬質小麥的要求，說明新疆冬小麥品種多為硬質小麥。

由圖1-B可知，2017、2018年小麥蛋白質含量呈正態(tài)分布，年度間峰值差異明顯，蛋白質含量在14%～18%的品種數最多。其中2017年蛋白質含量在14%～15%的品種數最多，有46個，小于14%的樣品占11.48%，達到強筋小麥要求[13]的樣品占88.5%；2018年蛋白質含量在15%～16%的品種數最多，有68個；小于14%的樣品僅占樣品總數的3.83%，達到強筋小麥要求 (≥14%)的樣品占96.17%。2017、2018年小麥籽粒蛋白含量平均值為15.85%，均達到強筋小麥要求，2018年均值高于2017年。

由圖1-C可知，2017年小麥籽粒體積質量呈正態(tài)分布，2018年呈負偏態(tài)分布，籽粒體積質量 2 a的差異比較大。2017年籽粒體積質量在 790～800 g/L和800～810 g/L的品種最多，共有117個，占全部樣品的 63.93%。2018年體積質量在810～820 g/L的品種數最多，有75個，在820～830 g/L的其次，有59個，二者合計占全部樣品的73.22%。2017、2018年體積質量達到國家一等小麥標準要求(≥790 g/L)的分別占 85.24%、97.81%，達到國家二級小麥標準要求(≥770 g/L)的分別占14.75%、 2.19%。2 a小麥體積質量平均值為809.12 g/L，變異系數分別為 1.54%和1.24%。

由圖1-D可知，2017、2018年小麥濕面筋含量呈正態(tài)分布，大多數品種的濕面筋含量在 31%～37%。2017年濕面筋含量在31%～37%的品種總計有106個，占全部樣品的57.92%；2018年濕面筋含量在31%～37%的品種數最多，有135個；2 a濕面筋含量<29%的品種數量最少，2017年為3個，2018年甚至沒有。2 a小麥濕面筋含量平均值為35.28%，變異系數分別為 10.33%和8.63%。

由圖1-E可知，2017、2018年小麥沉降值呈正偏態(tài)分布，沉降值在30～40 mL的品種數最多。其中2017年平均值為40.53 mL，沉降值在35～40 mL的樣品數最多，有71個，占全部樣品的38.8%；2018年沉降值平均值為35.35 mL，沉降值在30～35 mL的品種數最多，有85個，占全部樣品的46.4%。2 a小麥沉降值平均值為 37.94 mL，變異系數分別為12.73%和14.40%。

由圖1- F可知，2017、2018年小麥淀粉含量呈負偏態(tài)分布，2017、2018年淀粉含量在71%～73%的品種數最多，分別為70個和94個，分別占所有樣品的38.25%和51.37%。2 a小麥淀粉含量平均值為70.62%，變異系數分別為2.25%和2.36%。

2.2 新疆冬小麥地方品種籽粒品質性狀

試驗選用的133個新疆冬小麥地方品種基本都是生產上已經淘汰的古老品種，來自新疆的各個地區(qū)。2017年和2018年2 a新疆冬小麥地方品種的籽粒品質表現見表2。從平均值來看，年度間差異較大的是沉降值和體積質量，而籽粒硬度、蛋白質含量、淀粉含量和濕面筋含量在2 a間的差異不大。2017年沉降值平均為39.98 mL，明顯高于2018年(34.40 mL)；體積質量2 a均值分別為799.82 g/L和817.15 g/L，達到國家一級小麥標準要求(≥790 g/L )；籽粒硬度2 a均值分別為63.75%和63.69%；蛋白質含量分別為15.50%和15.66%；淀粉含量分別為70.44%和 71.31%；濕面筋含量分別為34.40%和34.56%，由此可以看出新疆冬小麥地方品種多屬于強筋小麥。從變異系數來看，蛋白質含量和濕面筋含量年度間差異較大，蛋白質含量的變異系數2018年比2017年降低2.90%；濕面筋含量的變異系數2018年比2017年降低2.77%；籽粒硬度、淀粉含量、沉降值和體積質量的變異系數2 a間差異 不大。

2.3 新疆冬小麥育成品種籽粒品質性狀

試驗選擇的50個新疆冬小麥育成品種是不同時期新疆各科研單位選育的品種。從表2可以看出，2017年育成品種籽粒硬度平均為69.48%，比2018年高0.42%；2017年籽粒硬度大于60%的品種有48個，2018年有46個，可見新疆冬小麥育成品種的磨粉品質較好。蛋白質含量2017年平均為16.45%，其中蛋白質含量高于14%的品種有47個；2018年育成品種蛋白質含量平均值16.60%，且所有50個品種的蛋白質含量都大于14%，由此可見育成品種符合強筋品種的比例較高。育成品種中除2018年沉降值的變異系數較2017年有明顯增加外，其余指標的變異系數在2 a間差異不大。

2.4 新疆冬小麥地方品種與育成品種籽粒品質性狀的比較

將133個新疆冬小麥地方品種與50個育成品種的籽粒品質性狀進行比較分析，其結果表現為育成小麥品種營養(yǎng)品質和加工品質均高于地方品種(這里只看2 a平均值)。

地方品種籽粒硬度平均為63.72%，比育成品種低5.55%，133個地方品種中籽粒硬度大于60%的品種有122個，占地方品種的91.73%；49個育成品種中籽粒硬度大于60%的品種有48個，占育成品種的98%。說明新疆冬小麥育成品種磨粉品質優(yōu)于地方品種。

地方品種蛋白質含量平均為15.58%，比育成品種低0.95%，133個地方品種中蛋白質含 量>14%有114個，均屬于強筋小麥，占 85.71%，其余為中筋小麥品種；49個育成品種中蛋白質含量大于14%的品種有47個，占96%。說明新疆冬小麥地方品種和育成品種大多屬于強筋小麥，符合弱筋和中筋標準的品種比較少。

地方品種淀粉含量平均為70.88%，比育成品種高0.88%，133個地方品種中淀粉含量大于70%的有86個品種，占64.67%；49個育成品種中淀粉含量大于70%的有21個品種，占42.86%，說明地方品種的淀粉含量多高于育成品種。

地方品種沉降值平均為37.20 mL，較育成品種低2.62 mL，133個地方品種中沉降值在30 mL～40 mL的品種有72個，占54.2%，沉降 值>40 mL的有60個，占45.11%；49個育成品種中沉降值>40 mL的有28個，占育成品種的 57.14%，最高達53.31 mL，其余均為沉降值在30 mL～40 mL的品種。

地方品種體積質量2 a均值為808.49 g/L，體積質量達到國家一級小麥標準要求(≥790 g/L)的有114個品種，占85.71%，其余均屬于二級小麥體積質量標準范疇(≥770 g/L )；育成品種體積質量2 a均值為810.79 g/L，比地方品種高2.30 g/L，達到國家一級小麥要求的品種有41個，占育成品種83.67%，其余均達到小麥體積質量二級標準。說明新疆冬小麥育成品種較地方品種籽粒更加飽滿，癟瘦籽粒少。

地方品種濕面筋含量2 a均值為34.48%，比育成品種低2.92%，地方品種濕面筋含量大于30%的有122個品種，占地方品種總數的 91.73%，大部分屬于強筋小麥；育成品種濕面筋含量平均值37.40%，50個品種濕面筋含量均大于30%，甚至有13個品種濕面筋含量超過40%，占育成品種的26.53%。

表2 地方品種與育成品種籽粒品質性狀比較Table 2 Comparison of grain quality trait between landraces and bred varieties

2.5 新疆冬小麥品種籽粒品質性狀相關性

對所有供試小麥的品質性狀進行相關性分析(表3)可知，2017年所有供試小麥中，籽粒硬度與體積質量、濕面筋含量呈極顯著正相關，與其余性狀相關不顯著；蛋白質含量與淀粉含量呈極顯著負相關，與沉降值、濕面筋含量呈極顯著正相關；淀粉含量與沉降值、濕面筋含量呈極顯著負相關，與體積質量呈極顯著正相關；沉降值與濕面筋含量呈極顯著正相關；其余性狀之間相關性不顯著。除蛋白質含量、沉降值、濕面筋含量與體積質量之間不相關以外，其余小麥品質性狀之間均為極顯著相關。

2018年所有供試材料的籽粒品質性狀相關性結果為，籽粒硬度與沉降值、濕面筋含量呈極顯著正相關，與淀粉含量呈顯著負相關；蛋白質含量與沉降值、濕面筋含量呈極顯著正相關，與淀粉含量、體積質量呈極顯著負相關；淀粉含量與體積質量呈極顯著正相關，與沉降值、濕面筋含量呈極顯著負相關；沉降值與濕面筋含量呈極顯著正相關，與體積質量呈極顯著負相關；體積質量與淀粉含量呈極顯著正相關，與蛋白質含量、沉降值呈極顯著負相關，濕面筋含量與籽粒硬度、蛋白質含量、沉降值呈極顯著正相關，與淀粉含量、體積質量呈極顯著負相關；僅籽粒硬度與蛋白質含量、體積質量相關性不顯著之外，其余性狀之間均呈顯著或極顯著相關。

對2017年和2018年新疆冬小麥所有供試品種品質性狀間的相關性進行比較分析可知，2017和2018年的所有供試小麥品種中，籽粒硬度與濕面筋含量、體積質量和淀粉含量均呈極顯著正相關；蛋白質含量與淀粉含量呈極顯著負相關；蛋白質含量、濕面筋含量與沉淀值呈極顯著正相關。其余品質性狀之間相關性在 2 a間存在差異。2017年，淀粉含量、沉降值與籽粒硬度之間沒有相關性，而2018年淀粉含量與籽粒硬度之間呈顯著負相關，沉降值與籽粒硬度之間呈極顯著正相關；2017年，體積質量和籽粒硬度之間呈極顯著正相關，而2018年，兩者之間的相關性不顯著；2017年，蛋白質含量、沉降值、濕面筋含量三者與體積質量之間的相關性不顯著，而2018年三者均與體積質量呈極顯著負相關。

表3 2017-2018年新疆冬小麥品種品質指標間的相關性Table 3 Correlation between quality indicators of winter wheat in Xinjiang from 2017-2018

3 討 論

小麥的籽粒品質包括形態(tài)品質、營養(yǎng)品質和加工品質，三者之間具有較強的相關性，最終決定小麥籽粒適宜的加工產品。小麥籽粒硬度與胚乳結構密切相關，硬質小麥的蛋白質和面筋含量較高，主要用于做面包等食品；軟質小麥適合做餅干、糕點等。蛋白質含量和籽粒淀粉含量是小麥重要的營養(yǎng)成分，也是影響面粉技術性能的重要因素。體積質量是指小麥籽粒在一定體積內的質量，是我國和大多數國家小麥定等的主要依據，被認為是小麥質量的重要指標，在小麥的收購、調運、加工等過程中起著重要作用，產生著重大的經濟影響。體積質量越高，出粉率越高，面粉灰分含量越低。濕面筋含量是衡量小麥筋度的標準，低筋小麥粉的濕面筋含量一般為18%～24%，適宜加工餅干、糕點等酥性食品，中筋小麥粉濕面筋含量為25%～29%，適宜加工制作面條、饅頭等食品，高筋小麥粉濕面筋含量為30%～36%，甚至有的高達40%多，適宜制作面包[13]。小麥沉降值是反映小麥種子顆粒蛋白含量多少及其質量的一個重要指標，沉降值的大小間接反映了蛋白質、面筋含量和品質的綜合情況。沉降值與面制品的加工品質密切相關，與面包評分呈極顯著正相關，是影響面包品質的最重要參數[14-15]。

新疆小麥品種品質改良工作已經進行了近20年，優(yōu)質小麥品種陸續(xù)被選育和推廣，小麥品質狀況也發(fā)生了變化。從本研究結果來看，新疆不同小麥品種的籽粒品質性狀分布頻率具有偏態(tài)特征，如籽粒硬度體積質量呈負偏態(tài)分布，濕面筋含量和蛋白質含量呈正偏態(tài)分布，符合新疆小麥品質性狀的現狀。體積質量平均值較高，達到了國家小麥體積質量一級標準；籽粒粗蛋白平均含量以及濕面筋平均含量均高于中國小麥平均水平，表明新疆小麥蛋白質含量一般較高，這與新疆農科院糧作所歷年分析結果[16]相一致。

小麥籽粒硬度由胚乳細胞中蛋白質基質和淀粉之間的結合強度所決定，這種結合強度受遺傳控制。硬度也是小麥品種分級的重要指標之一，硬度較大的籽粒不易破碎，但容易篩分，可獲得較高的出粉率，相反軟質小麥易磨碎，但不易篩分，出粉率不一定高。小麥制粉流程和相應的設備技術參數通常是由待加工的原料小麥籽粒硬度范圍來確定的，一般生長在大陸性干旱氣候區(qū)的小麥粒質硬而透明，含蛋白質較高，可達14%～20%，面筋強而有彈性，適宜烤面包；生長在潮濕條件下的麥粒蛋白質8%～10%，麥粒軟且面筋差，因此地理氣候對產物形成過程的影響十分重要[17]。本研究結果中，新疆冬小麥育成品種在籽粒硬度、蛋白質含量、沉降值、體積質量和濕面筋含量均優(yōu)于地方品種，說明育成品種在提升面包加工品質上優(yōu)于地方品種[18]。

在生態(tài)條件中對小麥籽粒影響最大的是溫度和水分。小麥灌漿成熟期水多蛋白質含量則下降，溫度在15～32 ℃時，隨著溫度升高，蛋白質含量增加，在生育后期強光則導致蛋白質形成比例下降。在本次研究中，2017年的小麥籽粒蛋白質含量低于2018年，這是由于新疆2017年6月初有大部分降水出現，其中呼圖壁縣24 h的降水量高達133.8 mm，創(chuàng)新疆有關記錄以來最大日降水量，而5月中旬至6月初正是小麥灌漿成熟期，導致這一年的小麥蛋白質含量有所下降。

小麥籽粒品質還受到基因型、生態(tài)環(huán)境、栽培措施等多種因素影響，不同地區(qū)間小麥品質性狀存在差異，采取品種合理布局，發(fā)展小麥生產區(qū)域化，可最終實現小麥的優(yōu)質專用化。吳新元等[19]根據新疆小麥種植區(qū)的特點劃分了適合不同類型小麥種植的區(qū)域，認為海拔與緯度對小麥品質的形成影響巨大，隨著緯度的增加，蛋白質含量、沉降值也隨即增高。這與本研究結果發(fā)現地方品種來源地中南疆地區(qū)的小麥籽粒蛋白質含量和沉降值普遍低于北疆地區(qū)相一致。李鴻恩等[20]認為中國小麥沉降值由南向北有增高趨勢，籽粒硬度從南向北，從東到西有增高趨勢。這與本研究結果發(fā)現新疆冬小麥地方品種中南疆地區(qū)小麥品種籽粒硬度低于北疆地區(qū)也相似。小麥籽粒硬度是胚乳質地的反映，也是國際通用小麥分類指標之一，與磨粉品質、食品加工品質關系密切[21-22]。李宗智等[23]研究認為, 地方品種籽粒硬度較大, 沉降值較低, 育成品種籽粒硬度低, 沉降值較高，這與本研究結果并不相符，可能與試驗材料及取材環(huán)境有關。

該研究所選的新疆冬小麥品種均屬于中強筋品種，這與新疆居民喜愛拉面、馕等一些高筋面食有關。新疆拉面并不是普通的面條，拉面需要有一定的柔韌度，要求有足夠的面筋含量的面粉才能做成。叢花等[24]認為不同種類的面條對蛋白質含量的要求是不同的，蛋白質含量對表觀狀態(tài)、拉面感覺和光滑性具有正向作用，新疆拉面加工品質指標主要受到干面筋含量、濕面筋含量的影響。根據曹俊梅等[25]的研究成果可知，新疆馕應分為高筋馕、普通馕、酥性馕三個類型，要求高筋馕體積質量≥770.0 g/L，籽粒硬度≥60.0%，蛋白質含量≥13.0%；普通馕體積質量≥770 g/L，籽粒硬度 50%～59%，蛋白質含量12.5～ 12.9%；酥性馕體積質量≥770.0 g/L，籽粒硬 度<50.0%，蛋白質含量<12.5%，本研究育成品種中有49個均符合高筋馕的要求，地方品種中有120個品種符合高筋馕要求。

4 結 論

本研究以2017年、2018年2 a收獲的133個新疆冬小麥地方品種和50個育成品種為試驗材料，對其籽粒品質進行全面分析。結果表明，不同年度、不同類型的新疆冬小麥品種的籽粒品質有差異。183個新疆冬小麥品種的籽粒硬度平均為65.27%；蛋白質含量較高，平均為15.85%；濕面筋含量平均為35.28%；體積質量平均為809.12 g/L，85%以上的品種體積質量等級達到一級水平；沉降值平均為37.94 mL；淀粉含量平均為70.62%。綜合來看，新疆冬小麥育成品種的籽粒營養(yǎng)品質和加工品質均高于地方品種，且大部分品種屬于中強筋品種，與新疆居民喜愛拉面、馕等高筋面食有關。2017─2018年2 a籽粒品質性狀相關性分析表明，濕面筋含量、蛋白質含量、沉降值與淀粉含量均呈極顯著負相關，體積質量與淀粉含量均呈極顯著正相關，蛋白質含量、濕面筋含量與沉降值均呈極顯著正相關。