利用比重和孔隙度評估小麥籽粒飽滿度

趙 莉，鄧 騁，何賢芳，汪建來

(安徽省農業科學院作物研究所/安徽省農作物品質改良重點實驗室，安徽合肥 230031)

小麥籽粒飽滿度不僅可以直接反映其商品品質，也能綜合反映植株生長發育情況和抗病、抗逆性強弱，對小麥育種和栽培實踐具有重要理論與應用價值。籽粒飽滿度一直是我國糧食部門評定籽粒等級的重要指標，也是育成品種能否大面積推廣的關鍵因素之一。提高籽粒飽滿度可以增加粒重，而且飽滿的籽粒種皮比重小，出粉率高，面粉品質好，市場競爭力強。因此，在育種選擇過程中，飽滿度一直是育種工作者重點考察的性狀。

結合前人研究結果和小麥生產實際，可以發現使用容重指標判定小麥籽粒飽滿度具有較好的準確性。GB 1351-2008(小麥)中按照籽粒容重不同將小麥分成了5個等級，容重等級高的小麥籽粒飽滿度也相應較好。測定容重指標需要一定數量的籽粒，但在小麥育種的早期世代，收獲的籽粒較少，這就為使用容重指標評估飽滿度帶來了困難，而測定比重需要的籽粒較少，研究如何使用比重指標評估飽滿度將有利于解決這一難題。本研究通過測定多份樣品的容重與比重，建立了籽粒容重與比重、孔隙度的回歸方程，結合容重和飽滿度的關系，初步得到不同飽滿度的小麥籽粒比重和孔隙度的分布范圍，以期對豐富籽粒飽滿度的定量描述、指導小麥科研和生產實踐提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗所用小麥籽粒分別來自“安徽省農業科學院作物研究所小麥抗病改良團隊”固鎮、懷遠、阜南、渦陽等試驗基地，共131份小麥籽粒樣品，包括生產上主栽品種(濟麥22和周麥28各8份，淮麥33、良星66、淮麥22和山農25各7份，煙5158和煙農187各6份，荃麥725、淮麥29和煙科68各5份)和60份團隊自育高代小麥品系。

1.2 測定內容與方法

1.2.1 容重測定

按GB/T 5498-2013(糧油檢驗容重測定)執行，使用HGT-1000型容重器(上海東方衡器有限公司)進行測定。

1.2.2 依據容重分級定義籽粒飽滿度等級

GB 1351-2008(小麥)中按照籽粒容重的不同將小麥分成了5個等級。本研究將1～5級小麥籽粒的飽滿度按照從高到低順序對應定義為“飽滿”、“較飽滿”、“一般”、“較癟”、“癟”等5個級別。

1.2.3 比重測定

參照排水法原理測定籽粒比重。具體步驟為：

(1)取一只潔凈干燥的100 mL容量瓶，測定其質量(g)為，電子天平精度為百分之一 以上。

(2)稱取約25 g的小麥籽粒，其質量(g)記為。將籽粒投入容量瓶后，向容量瓶內加入適量純水沒過籽粒并輕輕搖勻，排除籽粒表面的氣泡，然后繼續加水至容量瓶刻度線。用吸水紙吸干瓶內刻度線上部及瓶身上的水珠，稱總質量(g)并記為。計算籽粒比重(g·cm)和籽粒孔隙度(%)：籽粒比重=[100-(--)]; 籽粒孔隙度=100%-籽粒容重/籽粒比重×100%。

1.3 數據分析

使用Microsoft Excel 2007軟件進行數據錄入、作圖和回歸方程顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 小麥籽粒樣品容重、比重、孔隙度結果分析

根據131份小麥籽粒容重、比重、孔隙度測定結果，分別以組距20 g·L、0.025 g·cm、1.25%將其各分為6個組別，統計出不同容重、比重、孔隙度范圍內的樣本數(圖1)。從圖1可以看出，低容重(<710 g·L)樣本數較少，131份中僅有6份，與之對應的低比重(<1.225 g·cm)和高孔隙度(>42.25%)樣本數也較少，分別有6和10份。再結合其他組別容重、比重、孔隙度范圍的樣本數分析，容重和比重之間存在一定的正相關關系，二者與孔隙度之間均存在負相關關系。

圖1 小麥籽粒不同容重、比重、孔隙度范圍樣本數

131份小麥樣品容重的變化范圍為635.8～846.0 g·L，平均值為775.2 g·L，變異系數為4.97%；比重的變化范圍為1.128 6～1.358 8 g·cm，平均值為1.279 1 g·cm，變異系數為2.81%；孔隙度的變化范圍為 34.11%～44.52%，平均值為39.41%，變異系數為 5.13%(表1)。根據GB 1351-2008(小麥)小麥籽粒容重分級標準，131份小麥樣品中，5等以上的樣品占比為95.4%，3等以上(中等以上水平)占比為 73.3%。不同等級的小麥均有一定的樣品數量，因而可以利用131份小麥籽粒的容重、比重、孔隙度數據構建它們之間的定量關系。

表1 131份小麥籽粒容重、比重、孔隙度變異狀況

2.2 容重、比重、孔隙度間的相關性

利用131份小麥樣品的籽粒容重、比重、孔隙度數據兩兩繪制散點圖(圖2)。從圖2可以看出，容重數值集中分布在690.0～840.0 g·L，比重數值集中分布在1.20～1.35 g·cm，孔隙度數值集中分布在35%～44%。進一步回歸分析表明，小麥籽粒容重與比重呈線性正相關，回歸方程為=829.84-286.25(= 0.599 5)；容重、比重與孔隙度均呈線性負相關，對應的回歸方程式分別為=-16.212+1 414.2和=-0.005 8+1.505 9，值分別為0.720 2和0.104 2。

n=131；**：P<0.01。

2.3 不同飽滿度下比重、孔隙度的分布范圍

將不同等級小麥籽粒對應的容重范圍分別代入回歸方程式=829.84-286.25和=-16.212+1414.2，得到了不同飽滿度等級(不同容重等級)對應的比重和孔隙度范圍(表2)。由此，可以根據小麥籽粒的容重、比重和孔隙度大小來評估籽粒飽滿度，比如“飽滿”的小麥籽粒其對應的容重、比重和孔隙度范圍分別為≥790 g·L、≥1.297 g·cm、≤38.50%(表2)。

表2 小麥不同籽粒飽滿度下的容重、比重、孔隙度范圍

3 討 論

小麥籽粒容重綜合反映了籽粒大小、重量、形狀、整齊度、腹溝深淺、胚乳質地、出粉率等性狀，是小麥分級收購的重要指標，也是籽粒飽滿度的間接評價指標。飽滿的種子容重大，出粉率也高。本研究使用HGT-1 000型容重器檢測了團隊多個試驗基地131份小麥籽粒的容重，得出容重變化范圍為635.8～846.0 g·L，平均值為775.2 g·L，3等(中等)以上小麥(容重≥750 g·L)占比為73.3%，1等以上小麥(容重≥790 g·L)占比為44.3%。胡學旭等對2006-2014年我國黃淮南部中筋麥區籽粒品質進行測定與分析，發現該區1等以上小麥樣品占比為65%，容重平均值為797 g·L。本研究結果基本與之吻合。131份小麥籽粒中，容重分布范圍較廣，不同等級小麥均有一定數量的代表性樣品，代表了籽粒不同的飽滿度，有利于繼續分析如何使用比重和孔隙度指標定量描述飽滿度。

比重是籽粒單位體積內的重量，比重的建成即干物質在籽粒體積內的積累過程，亦與籽粒灌漿進程密切相關，因此與飽滿度密切相關。嚴威凱指出，種子容重和比重指標與飽滿度均有較好的相關性。本研究參照排水法原理對131份小麥籽粒進行了比重測定，得出比重變化范圍為1.128 6～1.358 8 g·cm，平均值為 1.279 1 g·cm，與前人小麥籽粒比重測定結果相符。通過繪制131份小麥籽粒容重和比重數據的散點圖并進行線性回歸，得出容重和比重的定量關系式=829.84-286.25，從而將比重和籽粒飽滿度之間聯系起來，從而初步提出了籽粒不同飽滿度對應的比重范圍。同時，本研究測定比重所使用的排液法，選用的液體為純水，比使用食用油、酒精、液態石蠟、二甲苯(或甲苯)等液體更加簡單、方便、安全、節本。另外，與容重測定相比，比重測定需要的籽粒樣品量少，更有利于小麥育種早期世代定量評價籽粒飽滿度。

本研究還探討了籽粒孔隙度與飽滿度之間的關系。131份小麥籽粒孔隙度集中分布在35%～44%，符合小麥籽粒孔隙度一般分布范圍。通過繪制容重、比重與孔隙度的散點圖，發現孔隙度與容重、比重均呈極顯著負相關，因此孔隙度與飽滿度之間也存在一定的負相關關系，孔隙度越大，籽粒越不飽滿。除了使用文中的計算公式外，孔隙度還有其他測定方法，結合本研究所建立的使用孔隙度定量描述飽滿度的方法，將為利用孔隙度評估小麥籽粒飽滿度提供參考。

籽粒飽滿度取決于源、庫、流的協調性。小麥生育后期的早枯、黃葉、赤霉病、干熱風等均有可能影響籽粒飽滿度。趙鑫等綜述了植物種子皺縮形成機理及研究概況，指出籽粒形成期的高溫干旱、土壤缺鈣、自然突變基因、種子成熟期淀粉酶的活性等都被認為是導致植物種子皺縮的原因。陳文化等研究了雜交水稻籽粒的比重與產量及品質性狀的相關性，結果表明，提高籽粒比重可以提高整精米率和降低堊白度，從而提高水稻的產量和品質。總體來看，有關飽滿度的研究不多，不盡系統。本研究初步實現了利用比重和孔隙度定量評估小麥籽粒飽滿度的方法，但有關飽滿度的影響因子和遺傳機理有待進一步研究。