小麥不同階段產品品質性狀的變異及其關系

王 瑞，張永科，郭 勇，孔令讓，胡希遠

(1.西北農林科技大學農學院，陜西楊凌 712100；2.山東農業大學農學院，山東泰安 271000)

小麥是我國乃至世界最重要的糧食作物之一。由小麥生產的食品豐富多樣，在我國居民生活中具有極其重要的作用。隨著人們生活水平的提高，對小麥的品質也提出了新的要求[1-2]。小麥產品的品質需求已成為我國小麥品質育種和加工工藝研究的重要內容。小麥產品品質包括籽粒品質、面粉品質、面團品質和食品品質等[3-6]。對小麥籽粒、面粉及面團三個階段產品品質性狀的變異及其相互關系的系統分析，有助于了解這些品質性狀的變化及其相互關系，有助于提高品質性狀的選擇效率，加速優質小麥育種進程[7]。

近年來，關于小麥品質性狀的變異和相關性研究已有報道[8-11]，但大多研究僅局限于小麥部分品質性狀在特定種植環境中，基本沒有看到按照小麥籽粒、面粉、面團和食品形成的先后順序給予性狀變異及其關系的研究。本研究選用不同小麥品系在不同種植環境下獲得的材料，測定其籽粒、面粉和面團三個階段的品質性狀，探討小麥不同品質性狀分別在品系間和環境間的變異程度，并按照產品形成的順序研究其前后產品間品質性狀的關系，以期為小麥籽粒、面粉和面團品質的改良提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料和設計

兩個親本為遠緣雜交所得偃展1號(母本)、5114(父本)。在其F1～F8代選擇保持其分離范圍和類型的具有不同性狀特征的多個穩定系，這些品系類型豐富，尤其是品質性狀涵蓋多種類型種質資源。這些穩定系材料分別于2014年和2015年度種植于西北農林科技大學三原斗口農作物試驗站(關中東部川道高肥區，產量7.50×103～9.00×103kg·hm-2)和楊凌北校區試驗農場(關中西部塬區中肥區，產量6.75×103～7.50×103kg·hm-2),等行距點播,行距25 cm,行長2 m，兩行一個品系。栽培管理同大田規范，成熟后及時收獲，人工脫粒。

1.2 測定項目和方法

根據小麥產品形成的階段次序分別測定小麥籽粒的含水量、硬度、容重和蛋白質含量，面粉的吸水率、沉降值和濕面筋含量，面團的延展性、穩定時間、形成時間、拉伸面積和抗延伸阻力。

籽粒含水量和硬度的測定用近紅外儀器法，籽粒容重用容重器法，蛋白質含量的測定用凱氏定氮儀法[12]；面粉吸水率的測定用粉質儀法，沉降值的測定用Zeleny試驗法，面粉濕面筋含量的測定用手洗法[13]；面團穩定時間、形成時間和抗延伸阻力用粉質儀測定，面團延展性和拉伸面積用拉伸儀測定[14]。

1.3 數據處理

采用SAS 9.12進行數據分析，在方差分析中將種植地點和年份統一看做環境因素。

2 結果與分析

2.1 籽粒、面粉和面團性狀在品系間和環境間的變異

小麥籽粒、面粉和面團的被測性狀指標，在品系間和環境間的變異系數明顯不同(表1)。籽粒、面粉和面團性狀在品系間的變異系數范圍分別為1.42%～6.95%、4.52%～11.49%和8.07%～33.91%，在環境間的變異系數范圍分別為0.96%～8.91%、2.90%～6.43%和2.84%～15.49%。在品系間、環境間，均以面團性狀的變異程度最大，面粉次之，籽粒最小。比較品質性狀在品系與環境間的變異程度發現，除籽粒硬度外，所有品質性狀的變異系數在品系間均大于環境間；籽粒品質指標中，品系間以蛋白質含量變異系數最大，環境間以硬度變異系數最大；在面粉品質指標中，品系間和環境間均是沉降值變異系數最大；在面團品質指標中，品系間以最大抗延伸阻力變異系數最大，環境間則以拉伸面積變異系數最大。

由表2可以看出，環境對面團穩定時間影響不顯著(P>0.05) ，品系對籽粒硬度、環境對面團最大抗延伸阻力有顯著影響(P<0.05)，品系和環境對其余被測品質指標的影響均達到極顯著水平(P<0.01)。

表1 小麥不同產品品質指標及其變異系數Table 1 Quality characters and variability of different products of wheat

表2 小麥不同品質性狀在品系間和環境間差異分析Table 2 Difference analysis of wheat quality characters among varieties and environments

2.2 籽粒、面粉和面團性狀間的相關性

由表3可知，籽粒含水量與面粉的濕面筋含量、吸水率和沉降值均呈顯著負相關，與面團的延展性和穩定時間呈極顯著負相關，與面團形成時間呈顯著負相關。籽粒硬度與面粉的吸水率和沉降值呈顯著正相關，與面粉濕面筋含量以及面團中最大抗延伸阻力、穩定時間和拉伸面積的相關性不顯著。說明籽粒濕度對面粉和面團特性有較大的影響。籽粒容重與面團延展性和穩定時間分別呈極顯著正相關和顯著負相關，與面粉的三個被測品質指標及面團另外三個被測品質指標的相關性不顯著。籽粒的蛋白質含量與面粉的濕面筋含量、沉降值及面團的最大抗延伸阻力、穩定時間和形成時間呈極顯著正相關，與面粉的吸水率及面團的延展性和拉伸面積相關不顯著。說明籽粒性狀與面粉和面團性狀均有一定關系，但籽粒各性狀與面粉性狀的關系更緊密。對面粉品質，籽粒含水量、硬度和蛋白質含量都有較大影響，容重影響較小；對面團品質，籽粒蛋白質含量和濕度影響較大，容重和硬度影響小。籽粒濕度大則面粉和面團的被測品質指標的值較小，籽粒蛋白質含量較高則面粉和面團的被測品質指標的值較大。

由表4可知，面粉濕面筋含量與面團的延展性、最大抗延伸阻力、穩定時間、形成時間和拉伸面積五個指標均呈顯著或極顯著正相關；面粉吸水率僅與面團延展性呈極顯著正相關；面粉沉降值與面團的五個被測指標均呈極顯著正相關。此結果說明，面粉的濕面筋含量和沉降值是影響面團性狀的重要因素；面粉吸水率主要影響面團的延展性。面粉的濕面筋含量、吸水率和沉降值等指標值越高，則面團的延展性、最大抗延伸阻力、穩定時間、形成時間和拉伸面積等指標值也越高。比較籽粒被測指標與面團被測指標的相關系數、面粉被測指標與面團被測指標的相關系數，發現前者的絕對值大部分比后者大。說明面粉的品質性狀較籽粒的品質性狀對面團品質性狀影響更大。

表3 小麥面粉和面團性狀與籽粒性狀的相關分析Table 3 Correlation analysis of characters of flour and dough to grain

表4 小麥面粉和面團性狀的相關分析Table 4 Correlation analysis of characters between flour and dough

2.3 籽粒、面粉和面團性狀間的回歸分析

對面團性狀分別與面粉和籽粒性狀、面粉性狀對籽粒性狀進行回歸分析，以x1、x2、x3和x4分別代表籽粒的濕度、硬度、容重和蛋白質含量，以y1、y2和y3分別代表面粉濕面筋含量、吸水率和沉降值，以z1、z2、z3、z4和z5分別代表面團延展性、最大抗延伸阻力、穩定時間、形成時間和拉伸面積，所得回歸方程、決定系數(R2)、回歸測驗F值和P值如表5所示。從表5可知，除了面團最大抗延伸阻力對籽粒性狀的回歸方程不顯著(P=0.057>0.05)以外，其余的回歸方程都達到極顯著水平(P<0.01)，說明除了面團的最大抗延伸阻力外，面粉的性狀和面團的其他性狀都可用各自前階段產品性狀指標予以預測。籽粒性狀(x1～x4)對面粉濕面筋含量(y1)的決定系數達0.949 5，籽粒性狀(x1～x4)對面團延展性(z1)的決定系數為0.788 5，面粉性狀(y1～y3)對面團延展性(z1)的決定系數為0.873 6。從后兩個決定系數的相對大小可知，利用面粉性狀比利用籽粒性狀對面團性狀預測更可靠。

表5 面團對面粉和籽粒以及面粉對籽粒的性狀回歸結果Table 5 Regression analysis of characters of dough to flour and grain, and lour to grain

3 討 論

關于小麥品質性狀相關性問題已有較多報道[9-18]。研究表明，面粉品質性狀通常與磨粉的工藝有關[6]。桑 偉等[10]研究表明，籽粒硬度和籽粒蛋白質含量與小麥磨粉品質關系最為密切。Gaines[13]和Abboud等[14]的研究表明，籽粒蛋白質含量和面粉面筋含量相關性最大。本研究發現，籽粒蛋白質含量與面粉濕面筋含量、籽粒硬度與面粉吸水率顯著相關。這些結果說明，若要改變面粉的品質性狀，除了調整磨粉階段加工工藝以外，還需要在小麥生產階段形成硬度和蛋白質含量符合特定要求的籽粒。Graybosch等[16]和Morris等[17]等發現，面粉特性既與小麥基因型有關，又受小麥種植環境影響，這與本研究中面粉性狀在品種間和環境間均有顯著性差異的結果相一致。

除了小麥籽粒和面粉的性狀在品系間和環境間的變化外，本研究還發現，面團的大部分性狀在品系間和環境間也有顯著或極顯著差異。這就啟示人們，無論籽粒、面粉還是面團，都既要注重小麥品系的選擇又要考慮種植環境的影響，才能獲得符合一定特征特性的產品。在品系間，籽粒、面粉和面團性狀的變異系數分別以蛋白質含量、沉降值和最大抗延伸阻力最大，說明小麥品系的不同主要引起小麥品質在蛋白質含量、沉降值和最大抗延伸阻力存在差異。在環境間，以籽粒硬度、面粉沉降值和面團拉伸面積的變異系數最大，說明小麥種植環境的不同主要引起小麥品質在籽粒硬度、面粉沉降值和面團最大抗延伸阻力的差異，即品系和環境對小麥品質主要影響的性狀不盡一致。籽粒、面粉和面團性狀在品系間變異性普遍大于環境間的這一結果可說明，品系對籽粒、面粉和面團性狀的影響比環境的更大。所以在涉及關于小麥籽粒、面粉和面團的品質問題時，應著重首先考慮適宜品系的選用，其次再考慮選用適宜的種植環境。這也證明了育種工作在小麥產品品質改良中的重要性。

依照本研究結果中各具體性狀間關系的性質和大小初步可知，若要提高面粉和面團品質性狀的指標值，可適當降低籽粒含水量，因為小麥籽粒含水量與面粉和面團的大部分性狀負相關。籽粒硬度高有利于面粉性狀指標的提高，但對面團性狀指標則無明顯影響，籽粒容重對面粉和面團性狀影響少而小，籽粒蛋白質含量對面粉和面團的多個指標都有正向作用。面粉濕面筋含量和沉降值對面團延展性、最大抗延伸阻力、穩定時間、形成時間和拉伸面積均有顯著的正向作用。面粉吸水率僅對面團延展性有顯著正向作用，而對面團其他四個性狀無顯著作用。

本研究還發現，面粉與面團性狀的相關系數絕對值比籽粒與面團性狀相關系數絕對值大，說明面團性狀與面粉比與籽粒性狀更密切。從回歸方程決定系數來看，面粉性狀比籽粒性狀對面團性狀決定性更大。這一結論根據小麥產品形成的順序是不難理解的，因為前兩者產品之間比后兩者之間在生產程序上更近。

本研究僅涉及了籽粒、面粉和面團的部分性狀，涉及的小麥種植環境也只有四個，關于小麥更多階段產品(例如還有食品)，以及其他性狀和在更多種植環境下的變異性和關系我們今后將進一步深入研究。