296份黄淮麦区小麦品种资源在江苏淮北地区的品质分析

沈业松，王 歆，顾正中，杨子博，詹秋文，*

(1.安徽科技学院 农学院，安徽 凤阳 233100；2.江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所，江苏 淮安223001)

黄淮麦区是我国小麦的重要产区，其播种面积和产量均居全国首位[1]，种植面积为66.7万hm2。近年来黄淮麦区小麦品种的产量水平有了显著提高，但多数品种品质不佳，虽然该麦区属优质中强筋小麦优势产区，但生产的小麦品质达不到此标准[2]。随着人们生活水平的不断提高，对优质面制食品的需求量逐年增大，优质品种匮乏导致我国优质麦缺口较大，每年要大量从国外进口。为了深化供给侧结构改革，适应“十九大”提出的我国社会主要矛盾的变化，提高发展质量和效益、满足人民群众不同层次的需求，小麦品质育种越来越受到重视。因此，对区域内品种品质指标进行分析，筛选出优质强筋小麦品种资源，对黄淮麦区优质小麦选育工作具有重要意义。高居荣等[3-4]对近红外光谱检测与国际化学法的一致性和可重复性进行了验证，证明了近红外仪检测是小麦各项指标快速高效可靠的检测方法。王美芳等[5]分析了河南强筋小麦产量低的原因，并筛选出郑麦366、矮抗58共2个适合制作优质面条的品种。齐琳娟等[6]对2004—2011年中国小麦主产省品种蛋白质进行分析，发现近年来因为追求产量导致小麦蛋白质质量呈下降趋势。胡学旭等[7]分析了2006—2014年我国小麦品质的年度变化，指出品种结构类型的变化是影响我国小麦质量变化的重要原因。本试验选取来自黄淮麦区的296份小麦品种资源，研究其在江苏淮北地区的品质表现，并筛选适于该地区种植的强筋优质小麦品种，为优质小麦遗传育种提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料及设计

296份试验材料由江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所小麦研究室提供，其中引自河南选育品种(系)112份、江苏选育品种(系)129份、陕西选育品种(系)35份、安徽选育品种(系)20份。2016年10月10日全部材料播种于江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所小麦试验基地，完全随机设计，2017年5月24日收获，然后晾干保存备用，供室内品质测定。

1.2 小麦优质品种分类标准

参照《主要农作物(小麦)品种审定标准》，将全部参试小麦品种按如下标准进行分类(不属以下3种类型则归入中筋类型)。

1.2.1 强筋品种

籽粒容重≥770 g·L-1、籽粒蛋白质含量(干基)≥14.0%、面粉湿面筋含量(14.0%水分基)≥30.0%、面团稳定时间≥8.0 min。

1.2.2 中筋品种

籽粒容重≥770 g·L-1、籽粒蛋白质含量(干基)≥12.5%、面粉湿面筋含量(14.0%水分基)≥26.0%、面团稳定时间≥3.0 min。

1.2.3 弱筋品种

籽粒容重≥770 g·L-1、籽粒蛋白质含量(干基)<12.5%、面粉湿面筋含量(14.0%水分基)<26.0%、面团稳定时间<3.0 min。

采空区充填后形成含水介质为中粗砂的含水层，围岩具有隔水作用。地下水的主要补给来源为大气降水，渗入地下部分沿基岩构造裂隙发育方向，汇集到中粗砂中，其排泄方式主要为人工开采。经估算，采空区蓄置的含水层，调节资源量约为1.3万m3，单井涌水量大于1000m3/d，成为花岗岩基岩裂隙水贫水区中的富水地段。

1.3 测定及分析方法

利用DA7200多功能近红外分析仪，对296份黄淮麦区小麦品种进行品质测定。测定指标包括面团吸水率(以下简称吸水率，%)、籽粒蛋白质含量(以下简称蛋白质含量，%)、籽粒容重(以下简称容重，g·L-1)、面粉湿面筋含量(以下简称湿面筋含量，%)、面团稳定时间(以下简称稳定时间，min)、面团形成时间(以下简称形成时间，min)、籽粒硬度指数(以下简称硬度指数)、面粉沉淀值(以下简称沉淀值，mL)、出粉率(%)共9项指标。利用Excel 2007和NTsys-pc软件进行数据整理、相关分析、方差分析和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 品质性状的统计描述

2.1.1 籽粒品质性状

容重的平均值为801.41 g·L-1，变幅为760.00～832.00 g·L-1，其中291份的容重≥770 g· L-1，占比98.31%。全部品种容重的变异系数最小，仅1.74%，说明随着小麦育种工作的推进，容重相对稳定，达标率较高。

蛋白质含量的平均值为13.07%，变幅为9.43%～18.84%，变异系数为12.83%。其中，112份品种蛋白质含量≥14.0%，总占比37.84%；83份品种蛋白质含量<12.5%，总占比28.04%。其中，西杂19的蛋白质含量最高，达18.84%。

2.1.2 面粉品质性状

湿面筋含量(14.0%水分基)的平均值为28.79%，变幅为20.45%～39.84%。其中，118份品种湿面筋含量≥30.0%，总占比为39.86%；73份品种<26.0%，总占比为24.66%。

沉淀值的平均值为29.45 mL，变幅为14.60～63.00 mL，变异系数相对较高，达24.49%。

2.1.3 面团加工品质性状

吸水率的平均值为59.32%，变幅为52.70%～64.60%，变异系数相对较小，说明该指标已达相对稳定水平。

稳定时间的平均值为7.35 min，变幅为1.90～11.00 min，其中94份品种稳定时间≥8.0 min，总占比31.76%；仅有1份品种的稳定时间<3 min，即国麦301。

形成时间的变异系数最大，达25.91%，说明在全部9个指标中，该指标在品种间差异最大(表1)。

2.2 品质性状间的相关分析

相关分析结果表明，除吸水率与容重、硬度指数与蛋白质含量和湿面筋含量、出粉率与沉淀值无显著相关外，其他品质性状间均呈极显著正相关或负相关(表2)。其中，蛋白质含量与湿面筋含量正相关性最大(r=0.99**)，并与沉淀值、形成时间、稳定时间也呈极显著正相关，却与容重和出粉率呈极显著负相关；容重与湿面筋含量呈极显著负相关；稳定时间与其他8个指标均呈极显著正相关。

2.3 聚类分析

参考小麦优质品种审定标准，依据容重、蛋白质含量、湿面筋含量以及面团稳定时间4项指标对296份品种进行聚类分析，运用一条适当的结合线，将全部品种分为5类群，聚类分析结果见图1。

第Ⅰ类群包括148份品种，大部分品种为强筋类型；第Ⅱ类群包括141份品种，大部分为中筋类型；第Ⅲ类群仅有1份品种，即漯3116，其蛋白质含量达16.16%，容重767.00g·L-1，湿面筋含量为35.48%，面团稳定时间4.9 min，属于高蛋白中筋类型；第Ⅳ类群包括4份品种，属于弱筋类型；第Ⅴ类群的漯3126和西杂19的蛋白质含量分别为17.96%、18.84%,因此属于高蛋白质强筋类型。

2.4 黄淮麦区不同省份小麦品质差异分析

为了解黄淮麦区不同省份选育小麦品种的品质差异，对陕西、河南、江苏和安徽品种的9项指标进行平均数的差异显著性测验，结果发现陕西选育的小麦品种品质整体水平较高，在吸水率、容重、稳定时间、硬度指数以及出粉率等5项指标上均高于其他省份；河南选育品种在蛋白质含量、湿面筋含量和形成时间3项指标上均显著高于江苏和安徽选育品种，但与陕西选育品种差异不显著，却在吸水率、容重、硬度指数和出粉率等指标上最低。江苏选育品种的吸水率、容重、稳定时间和硬度指数虽仅低于陕西选育品种，且未达到显著差异，但蛋白质含量较低，这可能是导致江苏多数品种未达到优质强筋标准的主要原因；安徽选育品种在蛋白质含量、湿面筋含量、稳定时间和形成时间等指标上均最低(表3)。

表1296份小麦品种品质性状的平均值、标准差和变异系数

Table1Average value, standard deviation and coefficient of variation for quality traits of 296 wheat cultivars

性状Trait变幅MIN-MAX平均值Mean标准差Standard deviation变异系数CV/%吸水率Water absorption/%52.70～64.6059.322.494.19蛋白质含量Protein content/%9.43～18.8413.071.6812.83容重Volume weight/(g·L-1)760.00～832.00801.4113.921.74湿面筋含量Wet gluten content/%20.45～39.8428.793.4311.90稳定时间Stability time/min1.90～11.007.351.4319.46形成时间Development time/min0.40～4.802.580.6725.91硬度指数Hardness index45.00～77.0062.416.2610.03沉淀值Sedimentation value/mL14.60～63.0029.457.2124.49出粉率Flour yield/%59.70～76.0067.712.323.43

表2小麦品质性状间的相关系数

Table2Correlation coefficient for quality traits in wheat

性状Trait吸水率Waterabsorption蛋白质含量Proteincontent容重Volumeweight湿面筋含量Wet glutencontent稳定时间Stabilitytime形成时间Developmenttime硬度指数Hardnessindex沉淀值Flouryield蛋白质含量Protein content0.31**容重Volume weight-0.06-0.34**湿面筋含量Wet gluten content0.37**0.99**-0.34**稳定时间Stability time0.54**0.41**0.46**0.41**形成时间Development time0.42**0.75**0.18**0.78**0.67**硬度指数Hardness index0.87**0.020.24**0.070.56**0.19**沉淀值Sedimentation value0.35**0.82**-0.37**0.79**0.46**0.43**0.18**出粉率Flour yield0.45**-0.24**0.46**-0.21**0.39**-0.070.77**0.02

** 表示相关性达1%的显著水平。

** indicated correlation at the 0.01 probability level.

2.5 强筋品种的初步筛选

通过对全部品种各项指标进行筛查，初步筛选出40份强筋品种。河南选育的112份品种中，属于强筋类型的17份，占全部296份参试品种的5.74%，占河南品种总数的15.18%。17份品种分别是：郑州96177、郑农16、郑农19、郑麦9694、新麦19、新麦22、新麦23、新麦25、新麦26、漯3126、漯6708、百农65、百农69、百农207、周麦25、周8911、洛麦29。对照前述聚类分析结果，发现其中16份属于第Ⅰ类群，只有1份分布在第Ⅴ类群。江苏选育的129份品种中，属于强筋类型的11份，占全部参试品种的3.72%，占江苏选育品种的8.53%。分别是淮麦11、淮麦16、淮麦302、淮麦40、淮麦20、苏北麦1号、保麦2号、徐麦1412、淮麦0838、盐麦085、淮麦1196。11份品种均分布于第Ⅰ类群。陕西选育的35份品种中，属于强筋类型的10份，占全部参试品种的3.38%，占陕西选育品种的28.57%。分别是西农156、西农1号、西农20、西农2000、西农4号、西农585、西农529、西农889、西农品九、西杂19。10份品种有9份分布于第Ⅰ类群，1份分布于第Ⅴ类群。安徽选育的20份品种中，强筋类型2份，占全部参试品种的0.68%，占安徽品种总数的10%。分别是安麦1350、安科1604，均分布在第Ⅰ类群(图1)。

3 讨论

3.1 关于黄淮麦区小麦品质指标的相关性

本研究结果表明，全部品种的容重变异系数仅为1.74%，而形成时间、沉淀值、稳定时间的变异系数较大，说明黄淮麦区小麦品种间存在遗传多样性，具有丰富可用资源和育种潜力，这一结论与华冠勋[8]基本一致。蛋白质含量与湿面筋含量、形成时间、稳定时间均呈极显著正相关，这一结论与李桂萍等[9]基本一致。因此，利用本研究发现的小麦品质指标间的相关性，可以为黄淮麦区优质小麦遗传育种提供参考借鉴。

表3黄淮麦区4省份小麦品质均值及多重比较结果

Table3Mean and multiple comparisons of quality traits of four provinces in the Huang-Huai wheat region

省份Province吸水率Waterabsorption/%蛋白质含量Proteincontent/%容重Volumeweight/(g·L-1)湿面筋含量Wet glutencontent/%稳定时间Stabilitytime/min形成时间Developmenttime/min硬度指数Hardnessindex沉淀值Sedimentationvalue/mL出粉率Flouryield/%河南Henan58.66 c13.69 a798.78 b30.09 a7.12 b2.75 a59.86 c30.60 b66.78 c江苏Jiangsu59.72 ab12.51 b802.72 a27.66 b7.45 ab2.44 b64.00 ab27.51 c68.09 b陕西Shaanxi60.31 a13.61 a805.40 a29.78 a7.89 a2.71 a65.29 a33.27 a69.16 a安徽Anhui58.76 bc12.29 b800.75 ab27.15 b7.11 ab2.31 b61.35 bc28.55 ab67.91 b

同列不同行中没有相同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

The data with the different lowercase letters showed significant difference in the same column (P<0.05).

图1 共296份小麦品种的聚类结果Fig.1 Cluster results of 296 wheat cultivars

3.2 关于不同省份优质小麦比例高低的问题

从黄淮麦区强筋优质小麦品种筛选的结果来看，4省份选育的强筋小麦品种占全部296份参试品种的比例从高到低依次为河南>江苏>陕西>安徽；但是分析各省选育的强筋品种占本省选育品种的比例，却发现从高到低依次为陕西>河南>安徽>江苏。可以看出，陕西选育品种各项指标平均值都较高，导致所选育品种中强筋优质小麦占该省选育品种比例也最高，拥有优质小麦选育环境，也或许与该省优质小麦选育工作开展较早有关。至于安徽和江苏选育品种中强筋优质小麦比例偏低，可能因播种较迟、生育期相对较短，且该地区小麦生育期间雨水较多，育种时品质性状难以充分显示出来。另外，安徽和江苏两省选育品种的蛋白质含量偏低也是导致强筋优质麦比例偏低的原因之一，建议该地区今后在小麦品种选育过程中，把蛋白质含量作为重要育种指标。当然也应看到，四省参试品种数量不一致，特别是安徽只选取20份品种，陕西也只选取35份品种，如果扩大群体，结果如何，尚待进一步试验。另外，本文仅为一年的试验结果，若进行多年种植并测定相关品质性状，结果又如何，也待进一步研究。

3.3 DA7200多功能近红外分析仪检测结果的育种应用

初步筛选出的40份强筋小麦材料中包含已审定小麦品种23份和稳定品系17份，比对审定时的品质检测结果，23份已审定小麦品种中有12份定性为优质强筋类型，其中包含郑农16、新麦19、新麦25、新麦26、淮麦40、淮麦20、苏北麦1号、西农20、西农2000、西农585、西农529和西农889，占初筛审定品种的52.2%。另外的11份品种多数仅仅因稳定时间没有达标而未能定性为强筋类型，如百农207审定时的容重为810 g·L-1，蛋白质含量14.52%，湿面筋含量34.1%，而稳定时间为5.0 min；新麦23容重为797 g·L-1，蛋白质含量15.50%，湿面筋含量32.3%，而稳定时间为6.4 min。田纪春等[10]的研究认为年份间的气候条件差异对面团稳定时间的影响很大，部分中筋品种在适宜的条件下其品质也能达到强筋小麦标准。这也在一定程度上解释了本研究中部分品质检测结果与品种审定时检测结果有出入的可能原因。另外，应该看到，本研究中DA7200多功能近红外分析仪的应用大大提高了优质强筋品种(系)的检出效率(40/296-12/23)。在具体的育种实践中，可以有效应用于优质品种的选育，无论是单株(种子量少)还是稳定品系(种子量大)均可使用，而连续多代的品质检测结果，可以作为该品系品质类型定性的依据，供育种家参考。