河南省小麦品种(系)的品质状况及演变规律

朱保磊，谢科军，薛 辉，孙家柱，刘冬成，张爱民，詹克慧

(1.河南农业大学农学院，河南郑州 450002； 2.中国科学院遗传与发育生物学研究所，北京 100101)

河南省小麦品种(系)的品质状况及演变规律

朱保磊1,2，谢科军1，薛 辉1,2，孙家柱2，刘冬成2，张爱民1,2，詹克慧1

(1.河南农业大学农学院，河南郑州 450002； 2.中国科学院遗传与发育生物学研究所，北京 100101)

为了解河南省不同时期育成的小麦品种(系)的加工品质状况，选取河南省1980年以来审定或种植的176份小麦品种(系)进行品质性状检测。结果表明，供试材料面粉的蛋白质含量在7.53%～15.34%之间；湿面筋含量在26.70%～46.00%之间；微量SDS沉淀值在6.66～31.05 mL之间；面团稳定时间在1.00～29.90 min之间，平均值为4.63 min。弱筋材料(稳定时间≤2.5 min)为63份；中筋材料(2.5 min<稳定时间<7.0 min)为80份；强筋材料(稳定时间≥7.0 min)只有33份，占总数的18.75%。1980-2002年审定品种(系)的稳定时间平均值为4.35 min，2003-2008年的为4.41 min，而2009-2014年的为5.73 min，2015年、2016年和正参加河南省区试的为3.95 min，表明近年来河南省审定的小麦品种仍以中、低筋为主，但2002年以后审定的优质品种数目明显增多。对优质品种(系)的系谱分析发现，大多数优质品种为小偃号(小偃6号及其姊妹系)的后代，推测小偃号是河南小麦的主要优质源。此外，发现和面仪参数如峰值时间、峰高、尾宽等原参数及其组成的复合参数与粉质仪的形成时间、稳定时间和粉质质量指数等参数均有很好的线性相关关系，表明可以用和面仪检测育种材料的品质状况。综上所述，随着20世纪末对小麦品质需求的不断提升，河南省优质小麦新品种选育的进程大大加快，小麦品质得到显著改良，小偃6号作为重要的优质源在优质新品种的选育中起着骨干作用。

河南小麦；品种；品质；演变规律

河南是小麦生产大省，其小麦产量占全国产量的四分之一[1]，但河南省小麦长期以来存在着高产品种品质不优和优质品种产量不高、不稳等问题[2]。为了加强河南省优质小麦品种的选育和审定步伐，从2001年增设了优质麦品种试验，并确定以豫麦34和豫麦47作为今后春水组和冬水组区域试验的优质对照品种，随后又降低了优质品种的产量审定标准，使得审定品种在产量得到大幅度提高的同时，其加工品质也得到了很好地改善，先后育成了一批品质优良的新品种，如郑麦9023、豫麦47、豫麦70(豫麦70-36)、郑麦366、新麦18和新麦26等，这些品种得到了很好的推广，且种植面积连年增大，并在一些地区初步建成优质专用小麦生产基地，2005年优质小麦播种面积达到233万hm2，但主要为弱春性优质品种。近年来，半冬性优质品种逐渐成为主导品种，2016年优质小麦播种面积达到183万hm2，90%以上为半冬性优质品种[3]，小麦籽粒品质性状得到了显著改良。随着社会环境和自然环境条件的变化，人们对小麦品质的需求不断提高，研究这些小麦品种(系)的品质状况及变化规律和内在机制对于优质新品种的培育具有指导性意义。鉴于此，本研究选取1980年以来在河南省或国家审定适宜河南种植的176份材料进行研究，以期为今后该地区小麦品质改良育种提供理论依据[4-6]，并有助于推动该区域内优质小麦育种的发展和优质小麦的生产。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为176份河南审定或国家审定适宜河南种植的小麦品种及部分正在参加区域试验的新品系，以河南省各育种单位选育品种(系)为主，包括：(1)1980-2016年间审定的品种，如豫麦2号、豫麦18、周麦9号等；(2)骨干亲本，如周8425B等；(3)部分正在河南省或黄淮南片参加区试的品系，如濮2056、郑麦1023等。在这176份材料中，有41份为部分骨干亲本和1980-2002年审定的品种，目前已种植面积很少；46份为2003-2008年审定的品种，种植面积呈逐年下降趋势；46份为2009-2014年审定品种，种植面积多呈上升趋势；43份为2015年以来审定或正参加区域试验的品系，基本还未在生产上推广。试验材料来源广泛，能够很好地反映出河南地区小麦品质的基本状况及变化规律，并可借助这些材料的系谱可明确该地区的优质源。全部材料于2014-2015年度分别种植于郑州市河南农业大学科教园区、驻马店农业科学院试验基地和商丘市农林科学院试验基地。随机区组设计，每份材料种植4行，行长1.5 m，行距23 cm，按每公顷225万基本苗，2次重复。田间管理同当地大田。

1.2 品质指标的测定

品质指标主要包括基本特性和面团流变学特性。其中，基本特性包括来自近红外(Perten DA 7200)测定的蛋白质含量(14%湿基)和湿面筋含量、微量SDS沉淀值；面团流变学特性包括粉质仪和和面仪参数。待籽粒收获后，利用单籽粒谷物特性测试仪(SKCS4100 Perten Instruments AB，Sweden)测定样品的水分和硬度值。根据硬度值将软质麦、中等硬度和硬质麦的目标水分分别调至l6.5%～17.5%，润麦24～36 h，然后用CD1磨(Laboratory Mill CD1)制粉，出粉率60%左右，并经70GG粉筛之后备用。使用近红外仪测定时，将样品面粉自然倾倒入样品盒后，用钢尺刮平即可，之后使用Simplicity软件进行样品分析和数据采集。微量SDS沉淀值参考GB/T15685-1995，采用三分之一体积的试剂和1 g面粉[7](即1/5的面粉量以消除“升限效应”)测定。粉质仪参数采用德国Brabender H型粉质仪，参照GB/T 14614-2006进行测定；和面记录仪参数采用美国National公司的和面记录仪(Mixograph)，参照Sun等[8]的方法测定。

1.3 统计分析

利用Microsoft Excel 2010进行品质性状的基本统计量分析。利用SPSS V17.0进行粉质仪参数与和面仪参数及由和面仪原参数组成的复合参数之间的相关性与回归分析。

2 结果与分析

2.1 供试材料的品质状况

供试材料的品质指标测定结果见表1。在品质基本特性中，面粉蛋白质含量在7.53%～15.34%之间，所有材料平均值为12.02%，变异系数为8.72%，其中含量最低的为花培8号(7.53%)，最高的为周8425B(15.34%)；面粉湿面筋含量在26.70%～46.00%之间，平均值为33.28%，变异系数为8.23%，高优503的含量最高(46.00%)；SDS沉淀值的变化范围为6.66～31.05 mL，大部分材料在12～22 mL之间，所有材料平均值为18.99 mL，变异系数为22.67%，说明该性状存在着广泛的变异。在粉质仪参数中，面团形成时间平均值为3.58 min，变化范围为0.40～25.40 min，变异系数为89.70%；面团稳定时间平均值为4.63 min，变化范围为1.00～29.90 min，变异系数为94.81%。依据GB/T17892-1999、GB/T17893-1999对面粉筋力的分类，供试材料中，弱筋(≤2.5 min)的有63个(36.00%)，中筋(2.5 min<稳定时间<7.0 min)的有80个(45.14%)，二级强筋(7 min≤稳定时间≤10 min)的有20个(11.43%)，一级强筋(>10 min)的有13个(7.43%)，即中筋和弱筋材料(稳定时间<7.0 min)所占的比例较高，达81.25%，表明在河南省审定或种植的小麦品种(系)中以中、弱筋为主。面粉蛋白质含量、湿面筋含量等基本品质性状的变异系数均较小，而粉质仪参数中形成时间、稳定时间和粉质质量参数的变异系数均较大，如周麦9号、濮麦9号和中育9302的稳定时间均为1.0 min左右，而郑麦366、新麦28、周麦24和新麦26等优质品种的稳定时间分别达到了15.4、19.9、25.8和29.9 min，说明在育种过程中对二者进行的改良并不同步。在和面仪参数中，前人研究发现，和面时间是反映面筋强度的蛋白质质量型性状，它的值越大，面筋强度就越大。本研究材料和面时间的平均值为2.85 min，变化范围为1.41～8.13 min，变异系数为40.78%，说明所选择材料存在着广泛的变异。峰值带高是反映面团的蛋白质数量型性状，此值与蛋白质含量具有很好的正相关关系[9]，所选择材料的峰值带高平均值为44.10%，变化范围为33.25%～52.86%。在和面仪参数中，8 min带高和8 min带宽基本反映面团的蛋白质综合型性状，8 min带宽同时能反映面团的黏度，带越宽，黏度越小，反之亦然。本研究测定的结果表明，8 min带高的变异系数小于8 min带宽的变异系数，但这并不妨碍二者在反映材料品质方面的一致性。如高优503、周麦24、新麦28和郑麦366等的8 min带高均超过了40%，且8 min带宽也均超过了6.2%，说明这两项指标均能较好地反映面团加工品质。

2.2 河南省小麦品种品质变化趋势分析

前人研究表明，小麦面包加工品质与吸水率呈正相关关系，并且在面包食品工业中高的吸水率意味着高的产品产出[9]。通过对不同育成阶段的品质数据分析发现：2003-2008年期间育成材料的平均吸水率最高，而1980-2002年育成材料的平均吸水率最低(表2)；在形成时间上，2003-2008年期间育成材料的平均形成时间最短，仅为3.33 min，而2009-2014年育成品种的形成时间最长(4.19 min)；在稳定时间上，以1980-2014年为例，随着年代的推移，稳定时间延长，2009-2014年间育成品种的平均稳定时间比1980-2002年的高出了1.38 min(表2)，说明在20世纪末期品质育种得到重视后，新品种的品质得到了显著的改善。进一步分析发现，1980-2002、2003-2008、2009-2014期间育成的强筋品种和正在参加区试的强筋材料(面团稳定时间高于7.0 min)的平均稳定时间分别为9.21、9.93、14.99和9.50 min，说明河南省种植的优质品种其面团加工品质在不断提升。此外，研究还发现2003-2016年期间审定了21个强筋品种，远远多于1980-2002年期间育成的品种(8个)，说明新世纪河南省优质小麦育种取得了显著的成效，尤其是先后育成了郑麦366、新麦26等大面积推广的品种，使得河南省小麦籽粒加工品质得到了显著的改善。此外，粉质质量指数这一指标也充分说明随着育成年代的推进，新品种的籽粒加工品质要显著优于老品种，1980-2002年期间育成的品种粉质质量指数较低(58.83)，而2003年以后所育成品种的粉质质量指数为69.60，如优质品种中创805、郑麦366和新麦28的粉质质量指数高达300以上，说明新育成的优质品种的面筋品质得到了显著的改良。

表1 供试材料的品质指标

2.3 河南省不同地区育成品种的品质状况分析

为了研究河南省不同地区育成品种的品质变化状况，将供试材料按地理来源分为豫东、豫西、豫南、豫北、豫中和省外6类，除了来自豫北(40个)和豫中(46个)的材料较多之外，来自其他地区的材料均为20份左右(表3)。对不同地区的品质数据比较发现，来自省外的品种在蛋白质含量、湿面筋含量、面团稳定时间等品质参数上普遍高于省内品种(表3)，这说明在河南省种植的外省品种以优质为主。在河南省内不同地区，豫北地区的形成时间最高，为4.27 min，豫西地区的最低，为2.57 min；豫北地区的稳定时间最高，为5.09 min，其中来源于新乡地区的优质品种所占比例较大，该单位育成品种新麦18、新麦19、新麦26和新麦28的稳定时间分别达到了7.4、7.6、29.9和19.9 min。周口市农业科学研究院是豫东地区的优势育种单位，其育成品种数在豫东地区高达57.14%，该单位早期的育成品种在高产和稳产等性状方面尤为突出，但籽粒的加工品质较差，多为弱筋品种。近年来，该单位注重优质品种的选育，育成的优质品种周麦24和周麦26的稳定时间分别达到25.8和19.0 min。豫中地区的主要育种单位有河南农业大学和河南省农业科学研究院，本研究有11个品种来自河南农业大学，其平均稳定时间为3.65 min，表明该单位育成品种以中、弱筋为主；而来自河南省农业科学研究院的品种有17个，平均稳定时间达到5.15 min，稳定时间≥7 min的材料有郑麦9023、郑麦366、郑麦0856和郑麦583，其中前三者常年在生产上大面积种植，对改善河南小麦品质起到了极大的推动作用。此外，豫西和豫南地区育成的多为中筋和弱筋品种，豫西地区的优势育种单位洛阳市农林科学院育成了多个耐旱品种，但其加工品质均有待提高。综合不同地区育成品种分析发现，河南省优质品种选育大多集中在豫北地区的新乡市农业科学院和豫中地区的河南省农业科学院，其他地区的品种选育多集中在高产、耐旱等方面，新品种的品质改良还待提高。

表2 不同时期育成品种的品质表现

2.4 参试材料的系谱分析

分析优质品种的系谱并明确优质品种的优质来源，将有助于优质新品种的培育和阐明优质性状的形成机理。通过对所有供试材料的系谱比较发现，33个优质品种中有18个品种与小偃6号及其姊妹系具有亲缘关系，占总优质材料的54.55%。由小偃6号作为杂交亲本选育的品种有陕优225和郑麦9023；以陕优225作为杂交亲本选育的品种有周麦19、新麦28和周麦24；以郑麦9023作为杂交亲本选育出来的优质小麦品种有偃麦864、博农6号；以周麦24作为杂交亲本选育出的优质小麦品种有存麦8号和周麦26。由小偃系列PH82-2-2为杂交亲本选育的小麦品种郑麦366具有优质、高产的特性，而由郑麦366作为杂交亲本选育出来的存麦5号和正在参加河南省区试的济研麦7号同样属于优质类型。因此，本研究结果表明小偃6号及其姊妹系是河南省小麦品质改良重要的优质来源。

表3 不同育种单位育成品种的品质表现

在供试材料中，与豫麦2号有血缘关系的品种(系)共有63个，占试验材料的35.80%，说明豫麦2号在黄淮南片是一个骨干亲本。在这63份材料里，与豫麦2号有直系血缘关系的有5份，分别是周麦9号、石4185、洛旱3号、郑育麦9987和平安8号，粉质仪测定结果表明这5份材料的稳定时间分别为1.0、3.4、2.2、1.6和1.7 min，剩余58份材料为这5份材料的衍生品种。通过对这些衍生品种的粉质仪参数进行统计后发现，稳定时间的平均值为3.80 min，变化范围为1.4～25.4 min，其中稳定时间大于7 min的材料有10份，均为2000年以后育成审定的品种。分析这10份材料的系谱后发现，在其育成过程中均有优质源的加入，如陕优225、郑麦366和周麦24等，说明这10份材料的优质源并非来自于豫麦2号。因此，综合系谱和品质数据分析表明，豫麦2号作为骨干亲本，可能提供了高产、稳产和适应性强等品种特性，但对品质改良作用不大。周8425B作为骨干亲本在河南省小麦育种过程中起着举足轻重的作用，分析发现其后代材料共有63个，而被广泛用作亲本的品种有周麦13(12个)、周麦16(30个)和矮抗58(12个)等。但因该骨干亲本在品质方面存在缺陷，导致前期所育品种的品质较差。但随着小偃系列优质源的加入，其后代品种如周麦24、周麦26、存麦5号和存麦8号等稳定时间均大于7 min。

2.5 和面仪参数和粉质仪参数之间的关系

面团流变学特性能够很好地反映出小麦面团的加工品质，而作为检测面团流变学特性的常用设备粉质仪与和面仪(或称揉混仪)[10]备受育种者的欢迎。本研究利用粉质仪与和面仪对供试材料进行面团流变学特性的测定，然后根据前人的建议[7]对和面仪参数进行复合参数的构建，并与其原参数以及粉质仪参数进行相关性分析，结果(表4)发现，粉质仪参数与和面仪复合参数的相关性优于粉质仪参数与和面仪原参数的相关性，其中，和面仪复合参数和面时间(PT)×峰后带宽(RW)与粉质仪参数稳定时间和粉质质量指数的相关性最高，而由和面仪参数和面时间(PT)、峰后带宽(RW)和尾带带宽(TW)组成的复合参数与稳定时间参数的相关性最，相关系数为0.896，这也进一步表明建立和面仪复合参数对粉质仪参数的预测模型具有实际可行性。研究发现，和面仪的复合参数对粉质仪参数存在着线性回归关系(P<0.01)(表5)，由和面仪复合参数构成的回归方程分别可以解释粉质仪形成时间、稳定时间和粉质质量指数变异的65.8%、67.4%和79.7%。

3 讨 论

本研究选取了1980年以来在河南审定或种植的品种及部分正在参加区域试验的材料176份，通过对材料的系谱分析后发现绝大部分品种是豫麦2号、偃师4号、郑州781、豫麦18、周8425B和小偃6号等骨干亲本的衍生品种[11-12]，说明这些小麦品种(系)的遗传多样性不够丰富，尤以豫麦2号的衍生品种(系)最多。究其原因是豫麦2号及其衍生品种(系)具有高产、稳产、抗逆等特点，这些品种特点与河南省大部分地区的特殊种植环境相契合。但是，豫麦2号衍生的早期品种(系)的加工品质较差不能满足更高食品加工水平层次的需求，近年来一些优质源如小偃系列等被用于豫麦2号后代品种的品质改良之中，同时具有豫麦2号和小偃系列遗传背景的材料(存麦5号、郑麦366、周麦26、存麦8号、周麦24)不仅具有小偃系列品种优质的特点而且又具有豫麦2号高产、稳产和抗逆的品种特点，这些品种在审定后得到了大力推广种植，因此河南省整体小麦品质得到了明显改善。分析小偃系列材料的系谱发现经小偃系列改良的品种已经衍生到了第3代(共12个)，第一代材料包括郑麦366、郑麦9023和高优503等；第二代包括已审定的品种(新麦28、周麦24、存麦5号)和正在参加河南省区试的材料(偃麦864、济研麦7号)；第三代则有已审定品种周麦26。这些来源于小偃6号的优质品种正作为优质亲本被广泛用于优质新品种的选育之中，今后仍将会有来源于小偃6号的优质新品种得到审定和大面积推广，必将对河南优质小麦生产起到很好的推动作用。

谢科军等[13]对这些材料的HWM-GS组成进行了分析，在优质品种中 Glu-A1位点为1Ax1亚基类型所占比例为87.88%，在 Glu-B1位点上携带1Bx7+1By8(36.36%)亚基类型或1Bx7+1By9(48.48%)亚基类型的品种数远远多于1Bx14+1By15(1个)亚基类型，在 Glu-D1位点上携带1Dx5+1Dy10亚基类型所占比例很高(84.85%)，因此1Ax1/1Bx7+1By8/1Dx5+1Dy10和1Ax1/1Bx7+1By9/1Dx5+1Dy10这两个亚基组合类型为优质材料的主要类型。

本试验比较了不同年代之间小麦品质状况差异后发现，在20世纪80年代和90年代期间审定的优质小麦品种数较少，整体小麦品质较差；而2002年以后审定的优质小麦品种数明显增加，且小麦品质整体得到改善。以周口农业科学研究院为例，该单位所育成审定品种多为周8425B的后代，由于周8425B是1B/1R易位系的典型材料，前人已研究证明小麦染色体中具有1B/1R系的小麦加工品质较差[14-17]。同时，由于小麦加工品质的检测需要特定的设备且在育种早代进行选择难度大，造成该单位在前期的育种中可能对小麦品质性状施加选择压力不够，导致其所选育的小麦品种如周麦11、周麦13、周麦16等加工品质较差，但随着近年来品质检测设备的提升、育种趋势和育种理念的改变及优良种质资源的利用，该单位在小麦品质育种上取得了长足进步，先后育成了周麦24、周麦26等优质新品种，因此重要优质种质资源的利用将进一步推动河南小麦的品质改良。

目前，粉质仪参数已成为制粉工业重要的粉质指标，但其需样量大且效率不高严重制约了其在育种上的应用，而和面仪需样量少、操作简单且速度快，无需预检测，在育种中比较适合低代品系、小样量的品种筛选。本试验发现粉质仪参数中除了吸水率外，其他指标参数的变异范围均较大，这与李雪琴等[18]的研究结果基本一致。在分析粉质仪参数与和面仪参数之间的相关性时，发现在不同筋力水平下粉质仪参数与和面仪参数相关性比在同一筋力水平内粉质仪参数与和面仪参数相关性要高，这一结果与前人研究结果[7,19]一致，证实了和面仪参数与粉质仪参数在小麦品质宏观上具有高度相关性，肯定了利用和面仪划分面团加工品质的可行性。而在同一筋力水平内，譬如在高筋、中筋和低筋内部进行比较时，由于差异较小出现误差的概率较大时，使用和面仪参数组成的复合参数在对筋力进行比较评价时显然要优于单一的和面仪参数。从本试验的粉质仪参数预测方程的拟合度结果可以肯定和面仪复合参数的实用价值，可以在育种实践中运用这些复合参数对小麦的籽粒加工品质进行预测，指导小麦的品质育种。

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Development Trends of Wheat Quality of Varieties in Henan Province

ZHU Baolei1,2,XIE Kejun1,XUE Hui1,2,SUN Jiazhu2,LIU Dongcheng2,ZHANG Aimin1,2,ZHAN Kehui1

(1.College of Agronomy,Henan Agricultural University,Zhengzhou,Henan 450002,China;2.Institute of Genetics and Developmental Biology,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100101,China)

To investigate the processing quality of wheat varieties bred in various periods in Henan province,176 varieties cultivated since 1980 were collected and grown for measuring their quality features. Data of near infrared spectrometer,SDS sedimentation value,Farinograph and Mixograph showed that flour protein content ranged from 7.53% to 15.34% with an average of 12.02%,and wet gluten ranged from 26.70% to 46.00% with an average of 33.28%,and SDS sedimentation value ranged from 6.66 to 31.05 mL with an average of 18.99 mL,and dough stability time ranged from 1.00 to 29.90 min with an average of 4.63 min. Of these wheat varieties,63 varieties were weak dough samples (stability time ≤ 2.5 min),80 varieties were medium dough (2.5 min < stability time<7.0 min),and only 33 varieties were strong dough (7.0 min ≤ stability time). The average dough stability time of varieties released during 1980 to 2002,2003 to 2008 and 2009 to 2014 were 4.35,4.41 and 5.73 min,respectively,while that of samples released in 2015 and 2016,and samples being tested in Henan province was 3.95 min. These data revealed that the varieties released in Henan province have weak or medium dough quality,but the more varieties with good quality have been released since 2000. Through pedigree analysis,most varieties with good quality were the progenies of Xiaoyan 6 and its sib-lines,indicating that Xiaoyan 6 and its sib-lines were the donor of dough quality traits in Henan wheat varieties. Moreover,positive linear relationships between Mixograph parameters,e.g. peak time,peak value,and tail width,and Farinograph parameters,e.g. dough development time,dough stability time and Farinograph quality number,were detected,indicating that Mixograph can be used to measure the dough quality. The result demonstrated that wheat breeding for good quality has been speed up and dough quality was improved greatly,along with the requirement of dough quality,and Xiaoyan 6 and its sib-lines were backbone parents for quality breeding in Henan.

Henan wheat; Variety; Dough quality; Evolution rule

时间：2017-05-12

2017-01-07

2017-03-10

国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2014CB138105)

E-mail：1067354457@qq.com

詹克慧(E-mail:kh486@163.com); 张爱民(E-mail:amzhang@genetics.ac.cn)

S512.1；S331

A

1009-1041(2017)05-0623-09

网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20170512.1955.016.html