四川近十年小麥主栽品種的品質狀況

李朝蘇吳曉麗湯永祿楊武云吳元奇吳 春馬孝玲李式昭四川省農業科學院作物研究所，四川成都 60066；四川農業大學，四川溫江 630

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四川近十年小麥主栽品種的品質狀況

李朝蘇1，**吳曉麗1，**湯永祿1，*楊武云1吳元奇2吳 春1馬孝玲1李式昭11四川省農業科學院作物研究所，四川成都 610066；2四川農業大學，四川溫江 611130

摘 要：近20年來，品質改良是西南冬麥區小麥育種的主要目標之一。本研究目的是了解四川省小麥主栽品種的品質現狀，尤其是評價近年新育成的人工合成小麥（SHW）衍生品種的品質表現和育種價值。2011—2013連續 3年，選擇近10年審定并廣泛應用于生產的10個代表性品種進行多環境試驗，測定籽粒蛋白質含量、濕面筋含量、沉淀值、降落值、出粉率、籽粒發芽指數，以及粉質儀和快速黏度分析儀（RVA）參數。所測品質參數均存在顯著的基因型、環境和二者互作效應，其中反映蛋白質數量和質量的多數性狀環境效應大于基因型效應，而反映淀粉質量的降落值和RVA參數則基因型效應更大。參試品種蛋白質含量11.7%～14.0%，濕面筋含量22.0%～29.3%，沉淀值21.4～35.1 mL，降落值147～363 s，面團穩定時間1.7～12.1 min，峰值黏度1056～2670 cP。SHW衍生品種中川麥104總體表現優異，其平均沉淀值30.3 mL，降落值325 s，面團穩定時間9.8 min，最終黏度2796 cP；而綿麥367品質較差，上述指標分別為24.6 mL、147 s、2.2 min和827 cP。參試品種的平均生理成熟期籽粒發芽指數為0.31，變幅0.06～0.76，品種之間差異顯著，其中以川麥104最低。本研究表明，西南冬麥區小麥品種品質改良潛力較大，川麥104可作為協同改良產量和品質的育種親本。

關鍵詞：人工合成小麥；商業品種；品質潛力

本研究由國家現代農業產業技術體系建設專項（CARS-3-1-23）資助。

This study was supported by China Agriculture Research System （CARS-3-1-23）.

**同等貢獻（Contributed equally to this work）

第一作者聯系方式∶ 李朝蘇，E-mail∶xiaoli1755@163.com；吳曉麗，wuxiaolicjq@126.com

西南冬麥區是我國小麥主產區之一。該區氣候生態條件復雜，土壤類型和種植制度多樣，小麥品質易受環境條件制約。四川盆地是西南冬麥區的主體，該麥區小麥品質總體處于中、弱筋水平，蛋白質含量12%～13%、濕面筋含量20%～25%、面條評分多數不足80分［1］。按中國小麥品質區劃［2］，四川盆地應主要發展中筋小麥，部分區域發展弱筋小麥。20世紀50—70年代，四川盆地小麥的蛋白質含量不到12%、濕面筋含量僅20%左右，居全國最低水平［3］；進入90年代后，推廣、育成的小麥品質類型增多，但筋力仍然較弱，原糧小麥的加工利用價值較低。

四川盆地小麥收獲階段往往面臨高溫、高濕和多雨環境，導致穗發芽重、降落值低，加工質量較差［1，4］。長期以來，該地區小麥品種改良的重心是提高產量潛力，對品質的關注相對較少［1］。近10年來，西南冬麥區小麥育成品種的品質有了明顯改善，如蛋白質含量、面團穩定時間、降落值和面條評分等已經相當于長江中下游麥區的水平，部分品質參數甚至高于全國平均水平［5］。品質改善可能跟谷蛋白亞基組成變化和種質材料的多元化有關，如1B/1R易位系的減少［6-7］。

2003年，四川省農業科學院作物研究所利用人工合成小麥（synthetic hexaploid wheat，SHW）種質資源首次育成了商業高產品種“川麥42”，連續多年的實收產量達到9000 kg hm-2以上［8］。之后，又以川麥42和SHW為材料育成了多個高產品種及一系列進入區試的新品系，使四川小麥產量水平上升了一個新臺階［8-10］。在利用SHW提高產量潛力的同時，能否協同提高品質是國內外育種者普遍關心的問題［11-12］。本研究選擇近10年審定并在生產上廣泛使用的10個代表性品種（含5個SHW衍生高產品種），進行多年多點的田間試驗，目的是了解四川省小麥主栽品種的品質表現，分析其基因型和環境效應，探討提高西南冬麥區小麥品質的途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

10個參試品種均是 2003年以來審定并在生產上得到應用的商業品種，其中川麥42、川麥51、川麥56、綿麥367和川麥104是SHW衍生品種（表1），綿麥37和川麥42分別是四川省和國家區試對照品種。

1.2 小麥品種的品質性狀鑒定和面粉特性參數評價

1.2.1 材料種植 自2010年10月播種開始，連續3個生長季（本文按收獲年份稱為2011、2012、2013年），分別在四川省的江油（31°69′ N，104°82′ E，海拔606 m）、廣漢（31°01′ N，104°41′ E，海拔465 m）和簡陽（30°29′ N，104°51′ E，海拔430 m）進行9個環境（地點×年份）的田間試驗。田間隨機區組設計，3次重復，小區面積12 m2。江油和廣漢試驗點前茬為水稻，簡陽試驗點前茬為玉米。各試驗點播前耕層的土壤養分狀況，年際間略有變化，總體來看，廣漢點的土壤肥力最高，其次是江油點，簡陽點除有效鉀含量較高外，有機質、速效氮和速效磷含量均最低（表2）。

所有田間試驗的施氮量和田間管理措施一致，播種期相近，其中江油點為2010年10月29日、2011 年10月29日和2012年10月30日，廣漢點為2010年10 月30日、2011年10月26日和2012年10月28日，簡陽點為2010年11月2日、2011年11月1日和2012年11月4日。不同年份、不同地點的基本苗均為230～250株m-2。開花成熟期以川麥56最早、川麥55最遲，其余品種相近；年份間以2013年開花成熟較早、2011年較遲（表2）。小麥成熟后分區收獲脫粒，取每小區籽粒樣品5 kg用于品質分析。

1.2.2 品質指標測定方法 由農業部谷物品質監督檢驗測試中心（北京）測定籽粒理化性狀，其中粉質儀參數和RVA參數只測自2012年和2013年的樣品。籽粒經14%水分潤麥后，按NY/T1094-2006的方法磨粉（Buhler MLU202），計算出粉率。采用Foss Kjeltec 2300定氮儀測定總氮含量，換算為籽粒蛋白質含量，蛋白質含量=總氮含量×5.7；用Perten 2200型面筋儀（Perten，瑞典），按GB/T5506.2-2008方法測定濕面筋含量；按GB/T21119-2007方法測定沉降值（Zeleny sedimentation，SDS）；用FN1700型降落值儀（Perten，瑞典），按GB10361-89方法測定降落值；采用Brabender粉質儀（Brabender，德國），按AACC54-21方法測定吸水率、面團形成時間和面團穩定時間；采用 RVA快速黏度分析儀（Newport Scientific Ltd.，Australia），按 Conik等［13］的方法測定峰值黏度、低谷黏度、稀澥值、反彈值和最終黏度。

表1 參試小麥品種的基本信息Table 1 Information of wheat varieties tested in this study

表2 3個試驗點不同年份的小麥主要生育期、氣候參數和土壤養分狀況Table 2 Details of experimental soil and climate parameters at Jiangyou，Guanghan，and Jianyang sites

1.3 籽粒發芽測試

2012年和2013年將10個供試品種種植于廣漢試驗點，隨機區組設計，3次重復，小區面積24 m2。兩年播種日期均為10月28日，基本苗240株 m-2；施肥量為純N 165 kg hm-2、P2O575 kg hm-2、K2O 75 kg hm-2；氮肥底施60%，拔節期追施40%，磷肥和鉀肥全部用作底肥。

記載開花期，并分別于花后35 d和成熟期取樣。將100粒小麥籽粒放在鋪有濾紙的培養皿上，用6 mL去離子水濕潤濾紙，于20°C下培養7 d，每天記載發芽數。

發芽指數

式中，n1～n7分別指第1～7天的發芽粒數。

1.4 統計分析

采用Statistical Analysis System （SAS） Version 8.0進行方差分析和Pearson線性相關分析；用最小極差（least significant difference，LSD）法進行多重比較；用Microsoft Excel 2007繪圖。

2 結果與分析

2.1 品質相關性狀聯合方差分析

所有觀測品質性狀和參數的基因型、環境及其互作效應均達極顯著水平（表3）。籽粒蛋白質含量、出粉率、濕面筋含量和沉淀值的環境效應最大，其次是基因型效應；降落值則表現為基因型效應最大，其次是環境效應及互作效應。粉質儀參數中，吸水率的基因型效應最大，而面團形成時間、面團穩定時間的環境效應大于基因型效應，基因型×環境互作效應最小。所有RVA參數均以基因型效應最大，其次是環境效應和基因型×環境互作效應。

2.2 不同品種的品質性狀

2.2.1 基本品質特性參數 品種間籽粒蛋白質含量、出粉率、濕面筋含量、降落值和沉淀值差異很大（表4）。平均籽粒蛋白質含量12.9%，川育23最高（14.0%）、綿麥367最低（11.7%），品種間變異系數在10%左右，以川麥56變異程度最大。平均出粉率65.4%，品種間差異較小，環境表現相對穩定。平均濕面筋含量25.8%，以川育23最高、綿麥367最低，二者相差6.7個百分點，環境變異程度略高于籽粒蛋白質含量。平均沉降值28.5 mL，品種間差異很大，川育23達35.1 mL，而川麥55僅為21.4 mL，各品種的環境變異程度均較高，變異系數17.8%～29.1%。平均降落值273 s，達到300 s以上的僅有川育23、川麥55、川麥104、西科麥5號，綿麥367很低，只有147 s。各品種降落值的環境變異程度差異很大，川麥104的變異系數僅7.7%，而川麥51、川麥56、綿麥367和內麥836高達30%以上。

2.2.2 粉質儀參數 品種間的粉質儀參數值差異極顯著。參試品種平均吸水率54.2%，川育23最高（59.3%），綿麥37最低（50.0%），相差9.3個百分點；吸水率的環境變異總體較小，品種間變異系數在5%以下。平均形成時間2.8 min，最高的川育23達到6.0 min，而最低的綿麥37和綿麥367還不到2.0 min，多數品種的環境差異大；穩定時間平均5.8 min，以川育23和川麥104最高，分別達12.1 min和9.8 min，而綿麥367和川麥55僅為2.2 min和1.7 min，多數品種的變異系數都在50%以上（表5）。

2.2.3 RVA參數 各項RVA參數在參試品種之間差異顯著（表6）。平均峰值黏度2060 cP，但綿麥367 僅1056 cP，不及川麥55的50%；平均低谷黏度1129 cP，仍以綿麥367最低（408 cP）；平均稀澥值931 cP，同樣以綿麥367最低；反彈值除綿麥367、川麥56和川麥51外，均在1000 cP以上；平均最終黏度2178 cP，川麥104、西科麥5號達2700 cP以上，綿麥367僅為872 cP。各項參數的平均變異系數變化在20%～30%。單個品種以綿麥367的環境變異最大，變異系數高達60%～90%。

2.2.4 籽粒發芽指數 生理成熟期的發芽指數在品種間差異顯著，且年份間表現趨勢基本一致（圖1）。2012年，川麥104和綿麥37的發芽指數最低，不到0.2，而川麥55、內麥836高達0.6～0.7。2013年，仍以內麥836和川麥55的GI最高，而川麥104和川育23最低，其他品種間差異較小。

成熟期發芽指數，2012年除川麥104外，其余品種都在0.8以上；2013年以川麥51和內麥836最高，其次是綿麥37、西科麥5號和川麥55，而川麥104、川麥42和川麥56最低（圖1）。

2.3 品質性狀間及其與氣候參數間的相關性

粉質儀參數之間關系緊密，籽粒蛋白質含量與濕面筋含量、沉淀值以及多數粉質儀參數呈顯著正相關；籽粒蛋白質含量與峰值黏度、稀澥值呈顯著正相關，濕面筋含量與各項RVA參數也呈顯著正相關；多數RVA參數之間存在極顯著相關。出粉率與多數品質性狀沒有相關性，降落值與RVA參數呈顯著正相關（表7）。

表8顯示，溫度參數（Tmean、Tmax、Tmin）與除降落值和吸水率之外的品質性狀均呈正相關，相關程度因品質性狀不同而有所差異。日照時數與多數品種性狀呈負相關，其中與面團形成時間、峰值黏度的相關達到顯著或極顯著水平。降雨量與日照時數類似，與多數品質性狀呈負相關，其中與降落值、低谷黏度、最終黏度的相關達顯著水平。

3 討論

小麥品質表現是基因型和環境共同作用的結果，至于基因型（G）、環境（E）和基因型與環境互作（GE）效應的大小因品質性狀不同而異［15］。多數研究表明，籽粒或面粉蛋白質含量受E和GE的影響較大，而反映蛋白質質量（沉淀值、面團流變學特性等）和淀粉質量（降落值、RVA參數等）的品質性狀，受基因型的影響更大［1，15-18］。本研究也有類似結果，籽粒蛋白質含量、濕面筋含量等性狀基因型效應占總變異20%～30%，而淀粉質量性狀（降落值和RVA參數）基因型效應占總變異的比例超過50% （表3）。表明遺傳特性是影響淀粉質量性狀的關鍵因素，可通過遺傳改良培育降落值、RVA參數等性狀優良的品種。此外，所有品質性狀的GE效應均達顯著或極顯著水平，表明遺傳改良和管理調控都是品質提升不可或缺的兩個方面。

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圖1 10個小麥品種在生理成熟期（PHM）和成熟期（MS）的籽粒發芽指數Fig. 1 Germination indices of 10 cultivars at physiological maturity （PHM） and maturity stage （MS）圖中誤差線表示LSD0.05。Vertical bars represent LSD0.05.

表7 品質性狀間的簡單相關系數Table 7 Person's correlations amongst quality traits

表8 品質性狀與氣象參數間的簡單相關系數Table 8 Person's correlations between climate parameters and quality traits

所測品質性狀的遺傳變異都很大。非SHW衍生品種以川育23表現最好，其籽粒蛋白質含量、濕面筋含量、沉淀值和粉質儀參數都較高。SHW衍生品種則以川麥104表現優異，其籽粒蛋白質含量、濕面筋含量中等，但沉淀值、降落值、面團穩定時間、RVA參數都比較高而穩定，生理成熟期的籽粒發芽指數也很低，而綿麥367各項品質參數都較差。這說明不論遺傳背景如何，品質性狀都表現出較大程度的變異［8，14，19-20］，如何利用這些變異改良特定區域的小麥品質是重要的研究課題。川育23品質表現優良，但其產量和抗低溫能力都不理想（數據未列出）。川麥104和綿麥367同屬SHW衍生高產品種［10］，其親本之一（川麥42和川麥43）互為姊妹系，但這兩個衍生品種的品質差異很大，可能與它們的另一個親本（分別為川農16和綿麥37）和選育過程有關。本課題組前期研究表明，川農16和綿麥37都屬中弱筋品種［21-22］，但川農16屬1BL/1RS易位系，含Glu-B1e等位變異。經雜交選育之后，川麥104聚合了優質亞基和高產基因，不攜帶1BL/1RS易位系。Li等［23］發現利于改善面包質量的6個重要遺傳區域都來自SHW（定位在3A、4A等染色體上），且與產量之間無明顯的負相關。同樣，本研究中川麥104也是利用SHW種質育成，其高產潛力也與4A染色體上重要染色體區域有關［24］，進一步證明利用SHW可同時提高產量和品質。

高分子量和低分子量谷蛋白亞基及其組合對小麥品質有十分顯著的影響。四川小麥品質表現不佳的主要原因之一就在于缺乏優質谷蛋白亞基，20世紀90年代以后由于育種新材料的引進利用，在一定程度上豐富了優質亞基［6，23］。Pe?a等［25］對55份SHW材料的谷蛋白亞基及其對品質性狀影響的研究證明，SHW及其衍生系在Glu-1位點尤其Glu-D1位點的變異極其豐富，用于品質改良的潛力很大［11，26］。本研究中，Glu-D1位點除西科麥5以外都是5+10亞基，Glu-B1位點SHW衍生品種多為6+8，非SHW衍生品種多為7+9亞基，Glu-A1位點分為1和null兩種，SHW衍生品種1亞基居多（表1）。湯永祿等［1］利用SHW衍生重組近交系，在Glu-A1、Glu-D1位點存在劣質亞基背景下，發現Glu-B1位點6+8亞基比7*+8亞基具有更高的面團強度（沉淀值、面團穩定時間）和降落值。李式昭等［27］對四川2000年以來育成的105個小麥品種進行分子鑒定，認為川麥56、川麥104、川麥51等聚合有5～6個優質亞基，其潛在品質較好。本研究為這一結論提供了部分數據支持，如川麥56的籽粒蛋白質含量、濕面筋含量、吸水率等面團強度參數表現較好，川麥104的各項品質參數都表現較好。

小麥收獲階段的天氣狀況尤其是降水對小麥品質影響很大，澳大利亞優質小麥要求降落值不低于300 s［14］。Tang等［28］研究發現，成熟前后降雨偏多是導致降落值和面條品質下降的主要原因。因此，選育休眠特性較好，即便遭遇多雨條件仍能保持較高降落值的品種十分關鍵。本研究中僅有4個品種的平均降落值達到300 s以上，包括SHW衍生品種川麥104。Imtiaz等［29］通過發掘源自SHW的抗穗發芽QTL，發現SHW衍生品系在穗發芽抗性方面具有很高的變異，對間接提高品質有利；Kunert等［30］對源于野生麥（T. turgidum ssp. dicoccoides）和藍麥（Ae. tauschii）的人工合成小麥進行QTL定位，發現外來等位變異對降落值的改良作用很大，定位于4B上的外來等位基因將降落值提高19.6%；蔣云等［31］利用具有染色體自然加倍特性的硬粒小麥栽培種與節節麥雜交，經染色體天然加倍得到的4份新六倍體小麥材料的平均穗發芽率小于2%，其中親本為節節麥As65的合成小麥SHW-Z2和SHW-Z4比穗發芽抗性極強的合成六倍體小麥RSP抗性更強，并發現其抗穗發芽的因素主要來自穗部與種子的抑制。今后針對小麥生育后期多雨，而終端產品又以面條為主的西南冬麥區，應充分利用SHW改良淀粉品質，而不僅僅是提高產量。此外，應以SHW衍生品種為材料，對所發掘的QTL開展驗證工作，以揭示川麥104穗發芽抗性的分子基礎及其育種應用潛力。

4 結論

基因型、環境及其互作效應對總變異的貢獻大小因品質性狀不同而異，吸水率、降落值和RVA參數的基因型效應較大，籽粒蛋白質含量、出粉率、濕面筋含量、沉淀值的環境效應較大，面團形成時間、穩定時間的環境效應和互作效應較大。所有品質性狀在參試品種之間都存在顯著差異。非SHW衍生品種以川育23總體表現較好；SHW衍生品種以川麥104表現最好，而綿麥367總體較差，尤其降落值很低。在西南地區小麥高產優質育種中，川麥104可作為優良親本加以利用。

致謝∶ 感謝四川農業大學小麥研究所齊鵬飛檢測高分子量谷蛋白亞基，中國農業科學院作物科學研究所夏先春檢測低分子量谷蛋白亞基。

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Quality of Major Wheat Cultivars Grown in Sichuan Province in Recent Decade

LI Chao-Su1，**，WU Xiao-Li1，**，TANG Yong-Lu1，*，YANG Wu-Yun1，WU Yuan-Qi1，WU Chun1，MA Xiao-Ling1，and LI Shi-Zhao11Crop Research Institute，Sichuan Academy of Agricultural Sciences，Chengdu 610066，China；2Sichuan Agricultural University，Wenjiang 611130，China

Abstract：Quality improvement is one of the major targets in winter wheat breeding in Southwest China in the past two decades. This study aimed at understanding the quality of the main varieties released in Sichuan province，especially evaluating the quality and the breeding value of synthetic hexaploid wheat （SHW）. In multi-environment trial from 2011 to 2013 （location × year），we evaluated the grain protein content （GPC），grain germination index （GI），falling number （FN），wet gluten content （WGC），sedimentation value （SDS），flour yield （FY），farinograph parameters，and Rapid Visco Analyzer （RVA） parameters of 10 wheat commercial cultivars. The results showed that genotype，environment，and genotype × environment interaction had significant effect on all quality parameters tested. The effect of environment was greater than that of genotype in most traits related to protein quantity and quality；whereas，the genotypic effect was greater than environmental effect in starch quality traits including FN and RVA parameters. In the 10 cultivars tested，the ranges of quality parameters were GPC 11.7-14.0%，WGC 22.0-29.3%，SDS 21.4-35.1 mL，FN 147-363 s，dough stability time 1.7-12.1 min，and peak viscosity 1056-2670 cP. Chuanmai 104，a SHW cultivar with yield level of 9000 kg ha-1，showed the best quality with SDS of 30.3 mL，FN of 325 s，dough stability time of 9.8 min，and finalviscosity of 2796 cP. In contrast，Mianmai 367 showed the worst quality with SDS of 24.6 mL，FN of 147 s，dough stability time of 2.2 min，and final viscosity of 827 cP. Besides，germination index （GI） also varied significantly among cultivars. The mean GI of cultivars at physiological maturity stage was 0.31，ranging from 0.06 to 0.76. Chuanmai 104 had the lowest GI value. Our results suggest great potential for quality improvement of Southwest winter wheat，and Chuanmai 104 can be used as a promising parent in breeding programs.

Keywords：Synthetic wheat；Commercial cultivar；Quality potential

DOI：10.3724/SP.J.1006.2016.00803

*通訊作者（

Corresponding author）∶ 湯永祿，E-mail∶ ttyycc88@163.com，Tel∶ 028-84504601

收稿日期Received（）∶ 2015-09-21；Accepted（接受日期）∶ 2016-03-14；Published online（網絡出版日期）∶ 2016-03-28. URL∶ http∶//www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20160328.1116.010.html