包奇軍， 潘永東*， 張華瑜， 柳小寧， 張東佳，趙鋒， 牛小霞， 陳軍

（1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物與啤酒原料研究所，蘭州 730070；2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學院生物技術(shù)研究所，蘭州 730070）

大麥是古老的農(nóng)作物之一，距今已有數(shù)千年的栽培歷史，是種植最廣的谷類作物，也是垂直分布最高的作物，可用于酒業(yè)原料、飼草飼料、糧食、藥材、功能食品、觀賞等，其播種面積僅次于小麥、水稻和玉米，居谷類作物第4位。其中，用于釀造啤酒的大麥被稱之為“啤酒大麥”，啤酒大麥是啤酒工業(yè)的主要原料［1-2］。甘肅省是國內(nèi)公認的優(yōu)質(zhì)啤酒大麥生產(chǎn)基地，其種植面積約占我國啤酒大麥種植面積的30%［3］。甘肅省農(nóng)業(yè)科學院先后引進選育出的甘啤系列啤酒大麥品種在我國北方春大麥區(qū)廣泛種植。

前人從國外引進大量大麥資源進行鑒定、評價和篩選，并利用其選育出一批優(yōu)質(zhì)啤酒大麥新品種［4-8］。但過分依賴少數(shù)骨干親本導致當前我國啤酒大麥遺傳基礎(chǔ)日趨狹窄，已成為限制我國啤酒大麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)育種發(fā)展的主要瓶頸［9-13］。歐洲和北美大麥作為種質(zhì)資源在中國大麥育種中曾發(fā)揮了重要作用［14］。歐洲和北美是啤酒大麥的主產(chǎn)區(qū)，啤酒大麥育種技術(shù)世界領(lǐng)先，選育出眾多品質(zhì)優(yōu)良的育成品種。因其生態(tài)條件與我國東北、西北大麥產(chǎn)區(qū)較為相似［14］，因此，對引進的北美、歐洲啤酒大麥資源進行試驗示范，分析其與甘肅啤酒大麥在農(nóng)藝、產(chǎn)量和品質(zhì)性狀上的差異，篩選優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)啤酒大麥品種用于我國啤酒大麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)新品種的選育，為我國優(yōu)質(zhì)啤酒大麥生產(chǎn)和進一步開展優(yōu)質(zhì)啤酒大麥育種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

以15份從歐洲引進的二棱啤酒大麥種質(zhì)、11份從北美引進的啤酒大麥種質(zhì)（二棱7份、多棱4份）及7份甘肅省農(nóng)業(yè)科學院選育的啤酒大麥種質(zhì)為試驗材料，共計33份（表1）。歐洲來源和甘肅省選育的啤酒大麥種質(zhì)由甘肅省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物與啤酒原料研究所提供；北美來源大麥種質(zhì)由中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所提供。

表1 供試的33份啤酒大麥材料Table 1 Origin of the 33 barley accessions used in this study

1.2 試驗地基本情況

試驗在甘肅省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物與啤酒原料 研 究 所 武 威 市 黃 羊 鎮(zhèn)（N37°40′1.33″，E102°50′58.45″）啤酒大麥育種基地進行。黃羊鎮(zhèn)代表河西東部平川灌區(qū)，海拔1 766 m，年日照2 360～2 920 h，年平均氣溫6.0～7.0℃，年降水量200～260 mm，無霜期135～150 d，土壤為灌漠土，前茬作物大麥，耕層（0—20 cm）有機質(zhì)1.71%，全氮 1.00 g·kg-1，全磷 0.87 g·kg-1，全鉀 38.5 g·kg-1，速效氮 70.3 mg·kg-1，速效磷 35.4 mg·kg-1，pH 8.30。上年夏收后進行翻耕，于10月中旬灌水泡地，11月初旋耕1次，次年1月鎮(zhèn)壓2次。

1.3 數(shù)據(jù)來源

試驗于2016—2017年進行，采用隨機區(qū)組排列，3次重復，小區(qū)長5 m，寬2 m，每小區(qū)播種8行，播種量450萬粒·hm-2。于3月中旬人工手鋤開溝撒播，生育期共灌水2次（5月上旬灌頭水、6月中旬灌二水）。

1.4 測試方法

收獲時每處理按小區(qū)收獲計算產(chǎn)量，并且在每個小區(qū)隨機取樣20株進行考種。參照《大麥種質(zhì)源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準》［15］對株高、穗長、單株穗數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、單穗粒重和穗粒數(shù)進行測定；籽粒品質(zhì)按照國標GB/T 7416—2008規(guī)定的方法測定［12］；麥芽品質(zhì)依據(jù)行標準QB/T 1686—2008規(guī)定的方法測定［12］。籽粒品質(zhì)和麥芽品質(zhì)性狀均由西北啤酒大麥及麥芽品質(zhì)檢測實驗室和哈爾濱啤酒有限公司聯(lián)合測定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用DPS 6.5和Excel 2007軟件進行數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種間農(nóng)藝性狀的比較

方差分析結(jié)果（表2）表明，不同來源參試品種的農(nóng)藝性狀差異均達到顯著（P＜0.05）水平。其中，歐洲啤酒大麥品種在生育期、株高、穗長、穗莖節(jié)、株穗數(shù)、穗粒數(shù)、單穗重存在顯著差異；北美二棱啤酒大麥品種在生育期、株高、穗長、株粒數(shù)、單株粒重、穗粒數(shù)存在顯著差異；北美多棱啤酒大麥品種在生育期、株高、穗長、穗莖節(jié)存在顯著差異；甘肅啤酒大麥品種僅在生育期、株高存在顯著差異，表明甘肅啤酒大麥品種間差異較小，品種間相似度較高。

表2 不同來源啤酒大麥品種的農(nóng)藝性狀Table 2 Agronomy characters of varieties from different origins

對不同來源的種質(zhì)進行比較，北美二棱啤酒大麥的生育期平均為100 d，甘肅啤酒大麥的生育期最短，為98 d。方差分析結(jié)果表明品種間差異顯著，甘啤2號生育期最短為95 d，與甘啤5號、TRADITION、B1614差異不顯著，與其余參試品種間差異顯著。北美多棱啤酒大麥株高平均為88.3 cm；其次為北美二棱啤酒大麥（86.5 cm）；歐洲啤酒大麥（77.7 cm）和甘肅啤酒大麥（78.7 cm）品種間株高差異較小。甘肅啤酒大麥平均穗長最長，為8.0 cm；北美多棱啤酒大麥穗長最短，為6.3 cm；歐洲和北美二棱啤酒大麥的平均穗長相似，均為7.7 cm。甘肅啤酒大麥第1、第2莖節(jié)較短，其次為歐洲啤酒大麥，北美啤酒大麥最長；第1、2莖節(jié)較長易倒伏，因此，應(yīng)用歐洲及北美啤酒大麥種質(zhì)時應(yīng)注意防止倒伏。歐洲啤酒大麥和北美二棱啤酒大麥單株穗數(shù)較多，分別為3.3和3.4穗，高于甘肅啤酒大麥；北美多棱啤酒大麥株穗數(shù)較低，僅2.3穗，低于二棱品種；多棱B1614的單株穗數(shù)最低（2.1穗），Jubilant的單株穗數(shù)最多（4.1穗）。北美多棱啤酒大麥的穗粒數(shù)最高（43.2粒），歐洲二棱啤酒大麥最低（23.1粒）；參試品種中，6B98-9339的穗粒數(shù)最高（48.9粒），Jubelete最低（20.0粒）。北美多棱啤酒大麥的單穗重最高，為2.0 g；二棱品種中，北美啤酒大麥和甘肅啤酒大麥平均單穗重均為1.2 g，歐洲啤酒大麥為1.1 g；不

同品種比較，多棱啤酒大麥中6B98-9339最高（2.1 g），G231M004M 最低（1.7 g）；二棱啤酒大麥中MERIT最高（1.4 g），Jubelete最低（0.8 g）。

2.2 不同來源品種產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀的比較

方差分析結(jié)果表明，啤酒大麥產(chǎn)量及成穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重差異均達顯著水平（表3）。歐洲啤酒大麥、北美二棱啤酒大麥品種間成穗數(shù)差異顯著，北美多棱和甘肅啤酒大麥品種間成穗數(shù)差異不顯著，其中，北美二棱啤酒大麥成穗數(shù)最高（772.26×104穗·hm-2），其次為歐洲啤酒大麥（752.40×104穗·hm-2）和甘肅啤酒大麥（686.51×104穗·hm-2），北美多棱啤酒大麥成穗數(shù)最低（436.39×104穗·hm-2）；不同品種間，Z109M050M最高（883.05×104穗·hm-2），其次為Pasadena（879.75×104穗·hm-2）、Jubilant（873.45×104穗·hm-2）、Z090M066M（871.05×104穗·hm-2），其中Z109M050 M、Pasadena與Jubilant、Z090M066M、M-22、甘啤 2號 、KH.DAMA、Jubelete、Jaxana、Z053N066N、SCARLETT、 KH.LEDI、 Z014J081J、 Raxana、PRESTIGE、KH.SZOFI和甘啤7號差異不顯著，但與其余品系存在顯著差異。成穗數(shù)的平均變異系數(shù)為0.185 6；其中，北美二棱啤酒大麥的變異系數(shù)最小，歐洲啤酒大麥和甘肅啤酒大麥次之，北美多棱啤酒大麥的變異系數(shù)最大。參試啤酒大麥品種的平均千粒重為45.5 g，變幅為38.5～51.7 g，其中，甘肅啤酒大麥千粒重最高，為47.2 g，變幅41.1～51.7 g；其次為北美二棱啤酒大麥（46.7 g）和歐洲啤酒大麥（45.0 g）；北美多棱啤酒大麥千粒重最低，為42.4 g。不同地區(qū)來源參試品種間千粒重存在顯著差異，甘啤6號、Z014J081J與甘啤4號、甘啤2號差異不顯著，與其余品系間差異顯著。千粒重平均變異系數(shù)為0.066 0，其中，甘肅啤酒大麥變異系數(shù)最大，其次為北美多棱啤酒大麥和北美二棱啤酒大麥，歐洲啤酒大麥變異系數(shù)最小。參試啤酒大麥品種的平均穗粒數(shù)為25.81粒，變幅為20.0～48.9粒。其中，北美多棱啤酒大麥平均穗粒數(shù)最高，為43.23粒，其次為甘肅啤酒大麥和北美二棱啤酒大麥，歐洲啤酒大麥最低。多棱品種中，6B98～9339與TRADITION差異不顯著，但與B1614、G231M004M存在顯著差異；二棱啤酒大麥中，MERIT與甘啤5號差異不顯著，與其余二棱品種間差異顯著。穗粒數(shù)平均變異系數(shù)為0.274 4，其中，北美多棱啤酒大麥變異系數(shù)最大，其次為北美二棱啤酒大麥和歐洲啤酒大麥，甘肅啤酒大麥最小。

方差分析結(jié)果（表3）表明，不同啤酒大麥品種間存在顯著差異。其中，歐洲啤酒大麥和甘肅啤酒大麥品種間產(chǎn)量存在顯著差異，而北美啤酒大麥品種間差異不顯著。參試啤酒大麥平均 產(chǎn) 量為 8 586.17 kg·hm-2，變幅為 9 364.28～7 714.67 kg·hm-2。其中，北美二棱啤酒大麥平均產(chǎn)量最高，為8 733.49 kg·hm-2；其次為歐洲啤酒大麥和甘肅啤酒大麥；北美多棱啤酒大麥最低，為8 451.85 kg·hm-2。不同品種間比較，甘啤7號產(chǎn)量最高，為 9 364.28 kg·hm-2；其次為甘啤 6 號、MERIT和Z090M066M。其中，甘啤7號與G231M004M、TABORA、Z053N066N、甘啤 4號、Jubelete、Raxana、甘啤5號、KH.SZOFI、甘啤3號、Qinta、甘啤2號差異顯著；甘啤6號與TABORA、Z053N066N、甘啤 4號 、Jubelete、Raxana、甘啤5號、KH.SZOFI、甘啤3號、Qinta、甘啤2號差異顯著；MERIT與 Z053N066N、甘啤 4號、Jubelete、Raxana、甘啤 5號、KH.SZOFI、甘啤 3號、Qinta、甘啤2號差異顯著。產(chǎn)量平均變異系數(shù)為0.054 3，其中，甘肅啤酒大麥變異系數(shù)最大；其次為歐洲啤酒大麥和北美二棱啤酒大麥；北美多棱啤酒大麥變異系數(shù)最小。

表3 不同來源品種的產(chǎn)量Table 3 Yield of varieties from different origins

2.3 不同品種間籽粒品質(zhì)性狀的比較

方差分析結(jié)果（表4）表明，參試品種間籽粒蛋白質(zhì)含量、飽滿度均存在顯著差異。不同地區(qū)品種間蛋白質(zhì)含量差異較小。其中，Raxana蛋白質(zhì)含量最低，為9.8%，顯著低于B1202、法瓦維特、甘啤3號、G231M004M、KH.GYONGYOS、甘啤 2號和Jaxana。參試啤酒大麥平均飽滿度（≥2.5 mm）為90.33%，變幅82.7%～95.9%。其中，歐洲啤酒大麥飽滿度最高；其次為甘肅啤酒大麥；北美啤酒大麥最低。北美二棱啤酒大麥品種間飽滿度存在顯著差異，而歐洲、北美多棱、甘肅啤酒大麥品種間差異不顯著。不同品種間比較，甘啤6號最高，其次為甘啤5號和M-22；其中，甘啤6號與甘啤3號、B1614、B1202、G231M004M、ROXANA、Z053N066N、甘啤 2號、Qinta、Raxana、MERIT、6B98～9339、Z090M066M、法瓦維特差異顯著；甘啤5號、M-22與G231M004M、ROXANA、Z053N066N、甘 啤 2 號 、Qinta、Raxana、MERIT、6B98-9339、Z090M066M、法瓦維特差異顯著。甘肅啤酒大麥飽滿度變異系數(shù)最大，其次為北美啤酒大麥，歐洲啤酒大麥最小。

表4 不同來源品種的籽粒品質(zhì)Table 4 Quality of varieties from different origins

2.4 麥芽品質(zhì)性狀差異分析

方差分析結(jié)果（表5）表明，不同品種間和不同地區(qū)品種間麥芽各項指標均存在顯著差異。參試品種麥芽的水分含量平均為3.5%，變幅為3.1%～5.2%。其中，甘肅啤酒大麥麥芽水分含量最高，歐洲啤酒大麥和北美啤酒大麥麥芽水分含量相似。不同品種比較，甘啤4號麥芽水分含量最高，為5.2%；Raxana和B1202最低，為3.1%。麥芽蛋白質(zhì)含量平均為9.7%，變幅為8.0%～12.3%，其中，甘肅啤酒大麥蛋白質(zhì)含量最高，為10.2%；其次為歐洲啤酒大麥；北美啤酒大麥最低為9.4%。參試品種中，甘啤3號蛋白質(zhì)含量最高，為12.3%；Z053N066N最低，僅為8.0%。麥芽可溶性氮含量平均為4.8%，變幅為3.9%～5.8%，其中，北美啤酒大麥和歐洲啤酒大麥略高于甘肅啤酒大麥；參試品種中，B1614麥芽可溶性氮含量最高，M-22最低。北美啤酒大麥和歐洲啤酒大麥的庫值高于甘肅啤酒大麥，其中，G231M004M最高（63.7%），M-22最低（36.5%）。濁度平均為2.7 EBC，變幅為0.7～9.9 EBC；甘肅啤酒大麥最高，平均為3.3 EBC，其次為歐洲啤酒大麥，北美啤酒大麥最低；其中，甘啤7號和KH.DAMA較高，分別為9.9和9.0 EBC，B1614和甘啤3號較低（0.7 EBC）。細粉浸出物平均為80.5%，變幅72.3%～82.6%；甘肅啤酒大麥最高，北美啤酒大麥最低，其中，甘啤3號、甘啤6號和甘啤5號較高，Z053N066N最低，僅為72.3%。α-氨基氮平均為201.9 mg·100 g-1，變 幅 129.2～304.2 mg·100 g-1；北美啤酒大麥最高，甘肅啤酒大麥較低；其中，B1614最高，為304.2 mg·100 g-1，甘啤7號最低，僅129.2mg·100g-1。β-葡聚糖平均為226.0mg·100g-1，變幅82.3～408.6 mg·100 g-1；其中，M-22最高，為408.6 mg·100 g-1，甘啤3號最低，僅82.3 mg·100 g-1。α-淀粉酶平均為54.1 DU，變幅37.2～77.4 DU；北美啤酒大麥最高，甘肅啤酒大麥較低；其中，Z053N066N最高，為77.4 DU，M-22最低，僅37.2 DU。糖化力平均為358.1 WK，變幅258.9～468.8 WK；其 中 6B98-9339最 高 ，為 468.8 WK，Z090M066M最低，為258.9 WK。

表5 不同來源品種的麥芽品質(zhì)Table5Maltqualityofvarietiesfromdifferentorigins

3 討論

種質(zhì)資源是作物育種的物質(zhì)基礎(chǔ)。性狀的遺傳改良很大程度取決于對不同類型品種資源的挖掘和利用［16］。孫立軍［17］認為，啤酒大麥資源應(yīng)重點引進歐洲和北美優(yōu)質(zhì)種質(zhì)。王效宗［18］認為，二棱啤酒大麥以歐洲西北部地區(qū)的品種為佳，多棱六棱啤酒大麥以北美為優(yōu)。中國農(nóng)業(yè)科學院從引進的北美大麥種質(zhì)中篩選出麥特B-32、莫特44、Morex、Manker、Azure等優(yōu)異資源；甘肅省農(nóng)業(yè)科學院從匈牙利引進法瓦維特等大麥品種，曾在我國北方春麥區(qū)大面積推廣種植，其中Azure已成為黑龍江省大麥育種的骨干親本，利用其選育出了墾啤1號、墾啤2號等大麥新品種［4-8］。法瓦維特已成為甘肅省大麥育種的骨干親本，利用其先后選育出了甘啤3號、甘啤4號、甘啤5號、甘啤7號和甘啤8號等大麥新品種。當前，甘肅啤酒大麥品種從生育期看，早熟品種產(chǎn)量較低，晚熟品種產(chǎn)量較高，但容易受甘肅河西走廊干熱風影響；從產(chǎn)量看，近年選育品種產(chǎn)量均超過國外品種；從品質(zhì)看，籽粒中蛋白質(zhì)和β-葡聚糖含量較高。因此，為了更好地開發(fā)利用國外引進大麥品種和種質(zhì)，對其進行鑒定評價是進行合理利用的前提，只有正確評價才能發(fā)揮更大的作用，加快我國啤酒大麥育種進程［19-20］。

北美二棱大麥平均生育期較長；而甘肅甘啤大麥在株高、穗長、穗粒數(shù)等農(nóng)藝性狀均達到或超過歐洲、北美種質(zhì)；北美二棱大麥平均產(chǎn)量最高、其次為歐洲大麥。參試品種中，甘啤7號產(chǎn)量最高，其次為甘啤6號、MERIT和Z090M066M；其中，甘啤7號與G231M004M、TABORA、Z053N066 N、甘啤 4號、Jubelete、Raxana、甘啤 5號、KH.SZOFI、甘啤3號、Qinta、甘啤2號差異顯著；甘啤6號與TABORA、Z053N066N、甘啤 4號、Jubelete、Raxana、甘啤5號、KH.SZOFI、甘啤3號、Qinta、甘啤2號差異顯著；MERIT與Z053N066N、甘啤4號、Jubelete、Raxana、甘啤5號、KH.SZOFI、甘啤3號、Qinta、甘啤2號差異顯著。參試品種在蛋白質(zhì)含量、千粒重、飽滿度均存在顯著差異。

從品種來看，M-22早熟，分蘗和成穗數(shù)高，粒重及籽粒蛋白質(zhì)含量適中、飽滿度高，屬于高產(chǎn)品種；Jubilant和KH.DAMA分蘗和成穗數(shù)高，麥芽浸出率高；KH.LEDI麥芽蛋白質(zhì)和β-葡聚糖含量較低，浸出率和糖化力較高；Raxana籽粒蛋白質(zhì)含量較低，但麥芽糖化力高；Pasadena分蘗和成穗數(shù)較高，籽粒蛋白質(zhì)含量適中、飽滿度高，高產(chǎn)，麥芽蛋白質(zhì)含量及濁度較低，而β-葡聚糖、可溶性氮、細粉浸出物、α-氨基氮和α-淀粉酶較高；G231M004M麥芽蛋白質(zhì)含量、β-葡聚糖、可溶性氮、細粉浸出物、α-氨基氮、α-淀粉酶均較高，而濁度低；Z090M066M產(chǎn)量較高。

大麥新品種的選育很大程度上取決于優(yōu)異資源的數(shù)量和對其研究的深度，尤其對優(yōu)異種質(zhì)的深入評價會加快育種進程［20-21］。國外大麥資源為我國大麥改良提供了重要物質(zhì)基礎(chǔ)［22-23］。近年來，呂仲昱等［24］和尤艷蓉等［25］從國外啤酒大麥品種中篩選出適應(yīng)甘肅河西走廊及沿黃灌區(qū)推廣種植的啤酒大麥品種，同時大量優(yōu)種質(zhì)如Tradition、SV255、ZDM00279、ZDM8082、ZYM3392、中川大麥、9919、krona被廣泛應(yīng)用。因此，引進篩選適宜的啤酒大麥品種或優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源是提高我國啤酒大麥產(chǎn)量、改良品質(zhì)的重要途徑［26］，有利于解決我國啤酒大麥長期依賴進口、優(yōu)質(zhì)啤酒大麥品種選育研究滯后于啤酒工業(yè)的迅速發(fā)展等問題，對我國啤酒大麥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、增強國產(chǎn)啤酒大麥市場竟爭力具有十分重要的意義。因此，在甘肅省開展啤酒大麥新品種的選育，不應(yīng)僅僅局限于當?shù)貎?yōu)質(zhì)材料，應(yīng)加強對歐洲、美洲及其他地區(qū)優(yōu)異大麥種質(zhì)資源的引進，并加以挖掘利用。