新疆春小麥籽粒性狀與磨粉品質(zhì)及其關(guān)系研究

劉鵬鵬，桑 偉， 崔鳳娟，徐紅軍，韓新年，聶迎彬，孔德真， 鄒 波，穆培源

(1.新疆農(nóng)墾科學(xué)院作物研究所，新疆石河子832000；2.谷物品質(zhì)與遺傳改良兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆石河子832000)

籽粒性狀和磨粉品質(zhì)與小麥加工品質(zhì)關(guān)系密切[1-6]。研究表明，籽粒硬度、千粒重等籽粒性狀與磨粉品質(zhì)密切相關(guān)[7-8]。通常以蛋白質(zhì)含量、千粒重、硬度、容重等指標(biāo)衡量小麥的籽粒品質(zhì)[9]；出粉率、面粉色澤及灰分含量則是評(píng)價(jià)磨粉品質(zhì)的重要指標(biāo)[10]。面粉品質(zhì)與小麥品種籽粒性狀和磨粉工藝有關(guān)。國(guó)外對(duì)小麥出粉率和面粉色澤的研究較多[11]，國(guó)內(nèi)針對(duì)籽粒性狀與磨粉品質(zhì)關(guān)系的研究較多。研究表明，小麥籽粒硬度與容重、出粉率、破損淀粉含量、籽粒蛋白質(zhì)含量顯著相關(guān)[12]；籽粒蛋白質(zhì)含量和籽粒硬度與磨粉品質(zhì)關(guān)系最為密切，面粉色澤與面粉品質(zhì)及其制成品品質(zhì)顯著相關(guān)[13]；容重與面粉灰分含量和出粉率相關(guān)，一定范圍內(nèi)，容重的增加會(huì)顯著提高小麥出粉率，降低面粉灰分含量[14-15]。

有關(guān)新疆小麥的品質(zhì)已有較多研究。劉 煒等[22]探明了新疆不同籽粒硬度冬小麥品種的磨粉品質(zhì)；吳新元等[2]、桑 偉等[8]研究認(rèn)為，新疆小麥的籽粒性狀和磨粉品質(zhì)總體優(yōu)于全國(guó)平均水平，新疆自育春小麥的籽粒性狀和磨粉品質(zhì)優(yōu)于冬小麥。上述研究均僅涉及少數(shù)小麥材料，參試材料代表性有限。本研究以包括新疆地方品種、新疆自育材料和國(guó)內(nèi)外引進(jìn)材料在內(nèi)的386份春小麥資源為供試材料，通過(guò)分析其籽粒性狀和磨粉品質(zhì)及其相關(guān)性，為新疆春小麥品質(zhì)改良提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

參試的386份新疆春小麥資源，包括新疆地方品種55份，自育材料207份，國(guó)內(nèi)外引進(jìn)材料124份，均由新疆農(nóng)墾科學(xué)院作物研究所小麥課題組收集保存，分別于2012年、2013年在新疆農(nóng)墾科學(xué)院作物研究所農(nóng)業(yè)科研試驗(yàn)站種植。田間采用順序排列，三次重復(fù)，5行區(qū)，行長(zhǎng)1.8 m，行距0.25 m。正常成熟后及時(shí)人工收割，機(jī)器脫粒。收獲后每小區(qū)取1.0 kg籽粒，3個(gè)重復(fù)小區(qū)混合后得到3.0 kg籽粒作為分析樣品，室溫存放1個(gè)月后制粉用于品質(zhì)測(cè)定。

1.2 籽粒性狀和磨粉品質(zhì)測(cè)定

容重使用國(guó)產(chǎn)HGT-1000型谷物容重器，按照LS/T3701-1993標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定。籽粒硬度、粒徑、千粒重使用瑞典Perten公司4100型單粒谷物特性測(cè)定儀(SKCS)測(cè)定。籽粒蛋白質(zhì)含量(14%水分基)以及面粉灰分含量(14%水分基) 使用丹麥FOSS公司1241型近紅外谷物成分分析儀測(cè)定。

面粉樣品制備采用德國(guó)Brabender公司Quandrmat Senior進(jìn)行，磨制后計(jì)算出粉率(面粉與籽粒重的比值)。面粉樣品室溫存放1個(gè)月后進(jìn)行色澤及灰分含量的測(cè)定。面粉色澤使用日本KONICA MINOLTA公司Minolta CR-310型色差儀測(cè)定。

1.3 統(tǒng)計(jì)方法

采用SPSS 17.0對(duì)兩年所得數(shù)據(jù)平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試材料的籽粒性狀表現(xiàn)

由表1可知，386份參試材料的千粒重平均為37.48 g，容重為737.76 g·L-1，籽粒硬度為54.71，粒徑為2.88 mm，蛋白含量為 15.95%。就變異系數(shù)而言，籽粒硬度最大(22.26%)，其次是千粒重和蛋白含量，分別為13.21%和9.53%，粒徑和容重的變異系數(shù)較小，分別為4.51%和3.83%。

千粒重、硬度、蛋白含量在地方品種、自育材料及引進(jìn)材料間均存在顯著差異，其中地方品種的硬度和蛋白含量最高，千粒重最低；自育材料的千粒重最高，硬度和蛋白含量最低。地方品種的粒徑顯著低于自育材料和引進(jìn)材料，后兩者間差異不顯著。

表1 新疆春小麥品種資源的籽粒性狀Table 1 Grain traits of spring wheat germplasms from Xinjiang

相同性狀同列數(shù)據(jù)后不同字母表示在0.05水平差異顯著。下同。

Different letters following data within same trait and column indicate significant difference at 0.05 level. The same in table 2.

2.2 磨粉品質(zhì)特性

由表2可知，386份參試材料的出粉率、灰分、L*值、a*值、b*值分別為53.06%、0.54%、96.86、-1.16和9.83。就變異系數(shù)而言，a*值和b*值較大，分別為25.86%和15.67%，其次為灰分和出粉率，變異系數(shù)分別為9.26%和8.25%，L*值和灰分的變異系數(shù)最小，均為3.53%。

地方品種、自育材料及引進(jìn)材料的磨粉品質(zhì)不同性狀間差異程度不同。地方品種和自育材料的出粉率顯著高于引進(jìn)材料； 地方品種和引進(jìn)材料的L*值顯著高于自育材料；地方品種的灰分、a*值和b*值均顯著高于自育材料和引進(jìn)材料。

2.3 不同性狀分布頻率及品種評(píng)價(jià)

由圖1可知，供試材料籽粒性狀中，硬度≥50、≤60的品種所占比例最大，占37%；達(dá)到硬質(zhì)小麥標(biāo)準(zhǔn)(≥60)的品種僅占23%，其中紅春麥、疙瘩頭、稻麥子、小白芒籽粒硬度較大(≥90)；軟質(zhì)小麥品種約占19%。表明新疆春小麥以硬質(zhì)麥為主，籽粒硬度總體偏低。容重達(dá)到國(guó)家二等小麥標(biāo)準(zhǔn)(≥770 g·L-1)的品種僅占4%；達(dá)到一等標(biāo)準(zhǔn)(≥790 g·L-1)的占3%，其中，分枝黑芒、大頭郎、東農(nóng)97-4056容重較大(≥850 g·L-1)。千粒重≥30 g、≤40 g的品種所占比例最大，占59%；千粒重在50 g以上的僅占1%，包括高拉山、高原大粒、金沙江1號(hào)。粒徑≥2.8 mm、≤3.0 mm所占比例最大，占53%，3.0 mm以上的占20%，包括昌春3號(hào)、吐春9號(hào)、新春30號(hào)、隴春4099、寧春33號(hào)、新春16號(hào)、寧春23號(hào)、昌春4號(hào)等，其中花春91-70的粒徑最大(3.26 mm)。蛋白含量達(dá)到強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)(≥14%)的品種占96%，其中波蘭麥、阿及麥、稻麥子、中作8131、96-35、96-43、96-50的籽粒蛋白質(zhì)含量均在20%以上。磨粉品質(zhì)性狀中， 出粉率≥50%、≤60%的品種所占比例最大，占75%，出粉率≥60%的品種僅占3%，無(wú)出粉率達(dá)到70%以上的品種(可能與實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)有關(guān))?；曳趾俊?.50%、≤0.55%的品種所占比例最大，占52%，≤0.45%的品種僅有88-39品系。L*值≥90的品種達(dá)99%，其中L*值在100以上的品種占15%，包括九春1號(hào)、九春2號(hào)、吐春6號(hào)、伊春4號(hào)、新春2號(hào)、喀什白皮、昌春3號(hào)、墨巴65、昌春6號(hào)等。a*值≤-0.8的品種占9%，其中≤-0.6的品種僅有5份，即新春26號(hào)、94鑒140、渡4、88-22和64-1。b*值≤7.0的品種僅占2%，包括繁6、羅布林、墨887-72、新春33號(hào)等。

表2 新疆春小麥品種資源的磨粉品質(zhì)特性Table 2 Milling quality properties of spring wheat germplasm from Xinjiang

2.4 籽粒性狀與磨粉品質(zhì)的相關(guān)性

籽粒性狀與磨粉品質(zhì)的相關(guān)性分析結(jié)果(表3)表明，地方品種中，千粒重與L*值、b*值分別呈極顯著負(fù)相關(guān)和正相關(guān)關(guān)系；容重與a*值、b*值分別呈極顯著負(fù)相關(guān)和顯著正相關(guān)；籽粒硬度與灰分呈極顯著負(fù)相關(guān)；粒徑與L*值、a*值呈極顯著負(fù)相關(guān)，與b*值均呈極顯著正相關(guān)；籽粒蛋白含量與a*值呈極顯著正相關(guān)。

自育材料中，千粒重與出粉率、a*值呈極顯著正相關(guān)；容重與出粉率呈顯著正相關(guān)；籽粒硬度與出粉率、b*值呈極顯著正相關(guān)，與L*值呈極顯著負(fù)相關(guān)；粒徑與出粉率和a*值呈極顯著和顯著正相關(guān)；籽粒蛋白含量與出粉率、b*值呈極顯著負(fù)相關(guān)，與灰分和a*值呈極顯著和顯著正相關(guān)。

引進(jìn)材料中，千粒重與出粉率、a*值呈極顯著正相關(guān)，與L*值呈極顯著負(fù)相關(guān)；籽粒硬度與b*值呈顯著正相關(guān)；粒徑與出粉率和L*值分別呈極顯著正相關(guān)和負(fù)相關(guān)；籽粒蛋白含量與灰分、b*值呈極顯著正相關(guān)。

就全部材料來(lái)說(shuō)，千粒重與灰分、L*值呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與a*值呈極顯著正相關(guān)；容重與b*值呈極顯著正相關(guān)；籽粒硬度與灰分、a*值分別呈顯著正相關(guān)和顯著負(fù)相關(guān)；粒徑與灰分和L*值分別呈顯著和極顯著負(fù)相關(guān)，與a*值、b*值呈顯著正相關(guān)；籽粒蛋白含量與灰分、L*值呈極顯著正相關(guān)。

圖1 新疆春小麥籽粒硬度(A)、容重(B)、千粒重(C)、粒徑(D)、蛋白含量(E)、(F)、灰分(G)、亮度(H)、紅度(J)和黃度(K)的頻率分布

表3 新疆春小麥品種籽粒性狀與磨粉品質(zhì)的相關(guān)系數(shù)Table 3 Correlation coefficients between grain traits and milling quality in spring wheat germplasm from Xinjiang

*:P<0.05; **:P<0.01.

3 討 論

籽粒性狀和磨粉品質(zhì)特性是小麥重要的品質(zhì)性狀，與面食加工品質(zhì)關(guān)系密切[1-6]。本研究選用了新疆大量且來(lái)源廣泛的品種資源進(jìn)行研究，結(jié)果有一定代表性。研究結(jié)果顯示，籽粒性狀中籽粒硬度的變異系數(shù)最大，磨粉品質(zhì)中面粉紅度的變異系數(shù)最大，其次是黃度，這與相吉山[16]、桑 偉等[8,13]的研究結(jié)果一致，表明新疆春小麥品種資源籽粒性狀和磨粉品質(zhì)的差異主要是籽粒硬度和面粉色澤的差異引起的，說(shuō)明籽粒硬度和面粉色澤(a*值和b*值)在新疆春小麥品種資源中具有豐富的遺傳變異，具有較大的遺傳改良潛力，應(yīng)作為新疆春小麥品質(zhì)改良的重點(diǎn)。

新疆春小麥地方品種、自育材料、引進(jìn)材料各具特點(diǎn)。地方品種的籽粒硬度、籽粒蛋白含量、出粉率、面粉亮度均優(yōu)于自育和引進(jìn)材料，引進(jìn)材料的籽粒硬度、千粒重較高、粒徑較大、蛋白質(zhì)含量較高、灰分含量較低、面粉色澤較好，自育材料的千粒重高、粒徑較大、灰分含量較低、面粉色澤較好；這些不同來(lái)源品種資源的優(yōu)異性狀應(yīng)在今后品質(zhì)改良中加以應(yīng)用。同時(shí)，我們也看到引進(jìn)材料在新疆小麥籽粒性狀和磨粉品質(zhì)改良中發(fā)揮了重要作用，應(yīng)繼續(xù)重視品種資源的引進(jìn)、評(píng)價(jià)和利用工作。與其他麥區(qū)春小麥相比[11]，新疆春小麥品種資源的出粉率明顯低于北部春麥區(qū)、東北春麥區(qū)及西北春麥區(qū)，而面粉白度明顯高于其他麥區(qū)，這與相吉山等的觀點(diǎn)一致[16]，這可能與不同研究采用的磨粉方法和磨粉機(jī)有關(guān)。與胡學(xué)旭等[23]對(duì)2006-2014年不同麥區(qū)主推品種分析得出的數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn)，新疆春小麥籽粒蛋白質(zhì)含量明顯高于我國(guó)小麥主產(chǎn)區(qū)籽粒蛋白質(zhì)含量平均值(15.95%，13.94%)，但籽粒硬度(55，63)、容重(738 g·L-1，796 g·L-1)偏低，在今后品質(zhì)改良中也應(yīng)給予重視。

大量研究表明，籽粒性狀和磨粉品質(zhì)關(guān)系密切[7-8,12-15]，籽粒性狀對(duì)灰分、面粉色澤具有重要影響。一般認(rèn)為，籽粒硬度與出粉率呈顯著正相關(guān)[24,27-29]，千粒重、粒徑與出粉率呈顯著正相關(guān)[8，19]，籽粒蛋白質(zhì)含量與出粉率呈顯著負(fù)相關(guān)[8，20]。本研究中，各籽粒性狀與出粉率均無(wú)顯著相關(guān)性，這可能與本研究的材料有關(guān)，因?yàn)檠芯拷Y(jié)果顯示自育材料和引進(jìn)材料的籽粒性狀與磨粉品質(zhì)關(guān)系密切，說(shuō)明不同的材料來(lái)源和數(shù)量對(duì)研究結(jié)果有很大的影響。本研究中，籽粒蛋白質(zhì)含量與灰分呈極顯著正相關(guān)，這與桑 偉等[8]、劉 煒等[20]的研究結(jié)果一致。周艷華等[24]對(duì)春小麥資源的研究結(jié)果表明，籽粒硬度與灰分呈顯著正相關(guān)，與本研究的結(jié)果一致。本研究中，千粒重、粒徑、籽粒硬度與L*值、a*值，籽粒蛋白質(zhì)含量與L*值，容重與b*值均呈顯著相關(guān)，與前人研究結(jié)果不一致[8,17-18]，可能與所選材料不同有關(guān)，具體原因有待進(jìn)一步研究。