小麥不同穗位、花位的品質研究

李小利， 姜小苓， 李 淦， 胡喜貴， 茹振鋼

(河南科技學院小麥中心/河南省高等學校作物分子育種重點開放實驗室，河南新鄉 453003)

小麥是我國的主要糧食作物之一，是為人體提供所需能量、蛋白質和膳食纖維的主要來源[1]。隨著市場經濟的發展，人民生活水平的提高，人們對小麥品質的要求也越來越高，小麥的品質也受到極大的關注[2]。蛋白質和淀粉是小麥的主要組成成分，淀粉約占成熟籽粒的65%，蛋白質約占 9%～14%。但小麥穗部的籽粒發育存在不均衡性，同穗籽粒所含物質由于穗位和花位不同而存在差異[3]。研究表明，小麥籽粒在發育過程中，由于維管束系統差異[4]及灌漿期光合作用產物就近運輸[5]等因素影響，導致小麥穗部器官發育不均衡，小麥穗部粒數與粒質量的分布具有近中優勢，即中部小穗粒數和粒質量都具有很大的產量優勢[5-7]。同時，小麥不同穗位和不同花位的籽粒在發育過程中受到遺傳特性、環境條件等因素的影響，使其結實性、千粒質量與蛋白質含量存在一定程度的差異[8-12]。就小麥而言，小麥粒位間N含量差異高于小麥穗間差異[13]，將小穗分上、中、下3部分，一般不同穗位的同一花位籽粒間以下部穗位的蛋白質含量最高，中部穗位次之，上部穗位稍低[12]。大多小麥品種同一穗位不同花位間籽粒的蛋白質含量往往隨著結實多少而有所不同，一般來說，在結實粒數大于3時，以第2粒位的蛋白質含量最高[9，12]。

前人關于不同穗位、花位對小麥品質影響的報道較多，但大多僅局限于蛋白質含量、淀粉含量、礦物質含量等方面，而關于面團粉質特性方面的研究報道較少。因此，以黃淮冬麥區的主導小麥品種為試驗研究材料，研究分析了不同穗位和花位對小麥籽粒蛋白質含量、干濕面筋含量及面團粉質特性的影響，旨在明確小麥不同穗位和花位的品質差異，為優質高產小麥新品種的培育提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

本研究材料為強筋小麥品種鄭麥379和鄭麥366，中筋小麥品種百農矮抗58和豫麥49，弱筋小麥品系百農中大01。材料由河南科技學院小麥中心提供。

1.2 試驗設計

試驗于2013年10月在河南科技學院小麥中心試驗田種植。播期為10月5日，每個試驗材料種植6行，行長8 m，行距23 cm，播種深度3～4 cm，田間管理與大田管理一致。于成熟期(蠟熟末期)在每小區選取生長發育良好、長勢一致的麥穗2 000穗。根據各品種平均結實小穗數，選擇結實小穗數相同的樣本，按上、中、下將穗粒位分開。不同穗位的劃分：將小麥穗子整理，首先去掉頂端及下部的不孕小穗，再根據小穗數將穗子分為3段，頂端部分為上部籽粒，中間部分為中部籽粒，最下面部分為下部籽粒；不同粒位的劃分：第1花位粒標記為P1，第2花位粒標記為P2，第3花位粒標記為P3，第4花位粒標記為P4。

1.3 面粉蛋白質含量測定

利用全自動凱氏定氮儀(UDK159，意大利VELP公司)測定面粉的含氮量，含氮量乘以5.7即為蛋白質含量。

1.4 面粉白度測定

利用數顯白度儀(SBDY-1，上海悅豐儀器儀表有限公司生產)測定面粉R457白度。

1.5 粉質指標測定

利用粉質儀(820604，德國Brabender公司)測定面團的吸水率、形成時間和穩定時間等粉質參數。參照GB/T 5506. 1—2008“小麥和小麥粉 面筋含量 第1部分：手洗法測定濕面筋”的標準方法測定濕面筋含量[14]，參照GB/T 5506. 3—2008“小麥和小麥粉 面筋含量 第3部分：烘箱干燥法測定干面筋”的標準方法測定干面筋含量[15]。

1.6 數據分析

利用DPS 7.05軟件進行數據處理和差異顯著性檢驗(LSD法，顯著性水平設定為P=0.05)。

2 結果與分析

2.1 不同穗位、花位小麥千粒質量的變化規律

由表1可知，不同筋力小麥品種的千粒質量在不同穗位、花位均存在差異，且部分差異達到顯著水平。強筋、中筋和弱筋小麥品種的千粒質量在不同穗位變化規律相同，均是中部>下部>上部，強筋、中筋小麥千粒質量在不同穗位間差異不顯著，而弱筋表現差異顯著。

對于不同筋力類型小麥品種，同一穗位不同花位的千粒質量不因筋力或品種不同而不同，而是表現出同一穗位不同花位之間的千粒質量變化規律完全相同。上部各花位之間，不同筋力類型小麥品種的千粒質量都是隨著花位升高而呈現逐漸降低的趨勢，即P1>P2>P3；強筋和中筋小麥上部穗位各花位之間籽粒千粒質量差異不顯著，弱筋小麥部穗位各花位之間籽粒千粒質量第3花位與第1、第2花位差異達到顯著水平。中部、下部各花位之間，不同筋力類型小麥品種的千粒質量都表現在第2花位最高，即P2>P1>P3>P4。說明小麥籽粒千粒質量在穗位中部和下部小穗花位的分布不是隨花位的升高而降低的直線趨勢，而是以第2花位為最高的一個單峰曲線，且部分花位籽粒千粒質量差異達到顯著水平。

表1 小麥籽粒千粒質量的穗位、花位差異

注：同列數據后不同小寫字母表示相同筋力小麥品種不同花位或不同穗位(加下劃線)差異達到5%顯著水平。下表同。

2.2 不同穗位、花位小麥蛋白質含量、白度的變化規律

由表2可以看出，不同筋力類型小麥品種隨著穗位下降蛋白質含量有逐漸增大的變化趨勢，但各種筋力小麥品種蛋白質含量差異都不顯著。同一穗位不同花位籽粒的蛋白質含量因不同筋力類型而不盡相同。強筋和中筋類型小麥品種，上部和下部穗位不同花位之間籽粒蛋白質含量變化規律相同，即隨著花位上升而呈現逐漸降低的變化規律，且部分花位之間籽粒蛋白質含量差異達到顯著水平；中部穗位不同花位之間籽粒蛋白質含量呈現第2花位最高，即P2>P1>P3>P4，且部分花位籽粒蛋白質含量差異達到顯著水平。弱筋小麥品種，上部、中部、下部的不同花位籽粒蛋白質含量變化規律相同，都表現在第2花位籽粒蛋白質含量最高，呈現P2>P1>P3>P4的變化規律，與強筋和中筋小麥品種中部不同花位之間的變化規律相同，且部分花位籽粒蛋白質含量差異達到顯著水平。總體而言，不同筋力類型小麥品種第1花位(P1)、第2花位(P2)的蛋白質含量總體大于第3花位(P3)和第4花位(P4)。

不同筋力類型小麥品種的白度在不同穗位、花位變化無明顯規律(表2)。不同穗位中強筋小麥和強筋小麥中部白度最高，上部、中部、下部的籽粒白度差異不顯著；弱筋小麥品種的白度隨著穗位下降呈現逐漸增大的變化規律，但各穗位籽粒白度差異不顯著。不同筋力類型小麥品種的白度，在同一穗位不同花位之間以及同一花位不同穗位之間沒有明顯的變化規律， 強筋和弱筋小麥品種各花位籽粒白度部分差異達到顯著水平，中筋小麥品種各花位籽粒白度差異不顯著。

表2 小麥面粉白度、籽粒蛋白質含量的穗位、花位差異

2.3 不同穗位、花位小麥粉質參數的變化規律

不同筋力類型小麥品種籽粒形成時間、穩定時間在不同穗位、花位有一定的變化規律(表3)。3種筋力類型的小麥品種籽粒穩定時間和強筋、中筋小麥品種不同穗位籽粒的形成時間，呈現隨著穗位下降而延長的變化規律；弱筋小麥品種形成時間有隨著穗位下降而縮短的變化趨勢，其中上部和中部相同；但各穗位之間籽粒的形成時間、穩定時間差異不顯著。在同一穗位不同花位，不同筋力類型小麥品種籽粒形成時間變化規律不盡相同，強筋、中筋小麥品種上部、中部穗位、弱筋小麥品種上部穗位籽粒的形成時間和強筋、中筋小麥品種籽粒穩定時間隨著花位升高而縮短，且部分花位籽粒的形成時間、穩定時間差異達到顯著水平；中筋小麥品種下部穗位、弱筋小麥品種中部、下部穗位形成時間和弱筋小麥品種上部穗位穩定時間隨著花位升高而延長，且各個花位籽粒的形成時間差異顯著。弱筋小麥品種中部和下部穗位不同花位籽粒穩定時間無明顯變化規律，但不同花位籽粒之間部分差異達到顯著水平。

不同筋力類型小麥品種籽粒的吸水率在不同穗位、花位有一定的變化規律(表3)。3種筋力類型小麥品種籽粒吸水率在不同穗位變化規律相同，隨著穗位下降籽粒吸水率呈現逐漸增加的變化規律，即下部>中部>上部，但各穗位之間差異不顯著；同一穗位不同花位，3種筋力類型小麥品種籽粒吸水率無明顯變化規律，強筋和弱筋小麥品種各花位之間籽粒吸水率部分差異達到顯著水平，中筋小麥品種各花位之間籽粒吸水率差異不顯著。

表3 小麥面團粉質參數的穗位、花位差異

2.4 不同穗位、花位小麥面筋含量的變化規律

不同筋力類型小麥品種籽粒濕面筋含量在不同穗位、花位變化規律不盡相同(表4)。不同穗位籽粒的濕面筋強筋和中筋小麥品種與弱筋小麥品種變化規律不同，強筋小麥品種籽粒濕面筋含量和中筋小麥品種籽粒濕面筋含量、干面筋含量隨著穗位下降呈現逐漸增大的變化規律，但各穗位籽粒之間含量差異不顯著；弱筋小麥品種籽粒濕面筋含量和強筋、弱筋小麥品種籽粒干面筋含量中部穗位籽粒最高，即中部>下部>上部，但不同穗位之間籽粒濕面筋含量差異不顯著。同一穗位不同花位籽粒濕面筋、干面筋含量沒有明顯的變化規律，但中筋小麥品種濕面筋含量有一定規律可循，中筋小麥品種籽粒濕面筋含量在穗位中部和下部隨著花位升高呈現逐漸降低的變化規律；各個花位之間籽粒濕面筋、干面筋含量部分差異達到顯著水平。總體而言，3種不同筋力小麥品種不同穗位籽粒干、濕面筋含量都是第1花位(P1)和第2花位(P2)高于第3花位(P3)。3種不同筋力小麥品種籽粒面筋指數在不同穗位、花位沒有明顯變化規律，不同穗位籽粒面筋指數差異不顯著，同一穗位不同花位部分籽粒面筋指數差異達到顯著水平。

表4 小麥干濕面筋及面筋指數的穗位、花位差異

3 討論與結論

麥類作物不同部位籽粒的內含物與其花序、穎花的分化和發育及穗部維管束系統不同有關[16-17]，而且還與內源激素水平[18]、灌漿進程[19]、籽粒胚乳細胞發育順序[20]，以及粒位間物質流多少與分配的生理性調節的顯著不同[21]有關。同時小麥品質還受品種遺傳特性、栽培措施和環境條件的影響[22-24]。

本研究表明，強筋、中筋和弱筋小麥品種的千粒質量在不同穗位變化規律相同，均是中部>下部>上部，但中部、下部、上部的千粒質量差異不顯著；這與茹振剛等對6個強筋小麥品種研究，上、中、下3部分不同穗位同一花位間籽粒的千粒質量以中部為最高居多，沒有顯著性差異的結果[12]相同。不同筋力類型之間相同部位千粒質量相比較，中筋>強筋>弱筋。中部、下部各花位之間，不同筋力類型小麥品種的千粒質量都表現在第2花位最高，即P2>P1>P3>P4。上部各花位之間，不同筋力類型小麥品種的千粒質量都是隨著花位升高而呈現逐漸降低的趨勢，即P1>P2>P3；這與裴雪霞等的研究結果相同，他們研究認為從基部第2位小穗到第9位小穗，均表現為第2粒位>第1粒位>第3粒位，第10位小穗以上則第1粒位粒質量逐漸大于第2粒位，即第1粒位>第2粒位>第3粒位[25]。同時也與潘潔等的研究結果[26]相似。

小麥籽粒蛋白質含量及其組分對小麥品質影響較大，裴雪霞等認為，不同穗位籽粒蛋白質積累的順序為中部粒>下部粒>上部粒[3]；左毅等研究表明，中筋品種豫麥49同穗位蛋白質含量表現為中部>下部>上部[27]。本研究結果與之不一致，本研究認為不同筋力類型小麥品種的蛋白質含量在穗位上具有一致的變化趨勢，即隨著穗位下降蛋白質含量逐漸增大的變化趨勢。但這一結果與另一些研究相一致，左毅等研究發現強筋、弱筋力類型小麥品種穗位差異表現為下部>中部>上部[27]。茹振鋼等研究表明，強筋小麥品種的籽粒蛋白質含量下部>中部>上部[12]。研究結果充分說明了小麥品種下部及中部籽粒對提高蛋白質含量的作用較大。本研究還表明，強筋和中筋類型小麥品種上部和下部穗位不同花位之間籽粒蛋白質含量隨著花位上升而呈現逐漸降低的變化規律，且部分花位之間籽粒蛋白質含量差異達到顯著水平。茹振鋼等認為蛋白質含量隨著花位的升高而降低[12]。中部穗位不同花位之間籽粒蛋白質含量呈現第2花位最高，呈現這樣的變化規律即P2>P1>P3。

本研究對不同筋力類型小麥品種千粒質量、蛋白質含量、濕面筋含量、干面筋含量在不同穗位、花位的變化規律，均表現出P1、P2高于P3、P4，同時千粒質量與蛋白質含量、濕面筋含量、干面筋含量均呈顯著正相關關系，說明第1花位和第2花位籽粒對提高小麥品種品質有重要的作用。綜上所述，無論是千粒質量、蛋白質含量還是干濕面筋含量大多是第1花位和第2花位籽粒含量高，并且高于第3花位和第4花位。因此，在小麥育種和栽培中，對于每小穗最多結實3粒籽粒的品種，應盡量減少小花位數，使每一小穗只結實2個籽粒，來降低不同粒位間籽粒千粒質量的差異，這樣可以提高籽粒均勻度，增加千粒質量，更重要的是可以大大提高優質小麥籽粒品質的穩定性和一致性。因此，可以通過選育少花、穗長、小穗多的類型，實現小麥既高產又優質的育種目標。