新疆冬小麦品种资源籽粒品质性状分析

刘亚丽，马艳明，李雪瑞，颜国荣，王 威，路子峰，肖 菁

(1.新疆农业科学院 农作物品种资源研究所，乌鲁木齐 830091；2.新疆农业大学 农学院，乌鲁木齐 830052)

传统的小麦育种主要以提高产量和改良抗性为主，20世纪80年代中后期，品质成为新的育种目标[1]。小麦品质的优劣不仅由品种自身的遗传特性所决定，还受地理、气候、土壤、栽培措施等条件以及品种与环境相互作用的影响[2]。研究表明，体积质量、蛋白质含量、湿面筋含量、沉淀值、面团形成时间、稳定时间、吸水率、出粉率等指标是小麦品质改良的主要性状[3-7]。新疆地域辽阔，自然条件复杂，小麦的种植分布于全疆各地，从沙漠边缘到高山农业区都有种植。新疆麦区属于典型的大陆性气候，冬季严寒，夏季酷热，降水量少，昼夜温差大，日照充足，全年日照时长2 500～3 600h，是全国日照时间最长的地区，有利于小麦的生长[8]。新疆小麦常年种植面积约为113.33万hm2，小麦种植区分布纬度跨度为12°、垂直分布变化明显，生态类型复杂，各地区气温分布差异大，不同地区间品种差异也大。随着育种和生产的发展，新疆小麦地方品种逐渐被改良品种所取代，造成这种品种演替是否与其主要性状差异有关有待于进一步研究[9]。

小麦品质性状是多个性状的综合表达，为了指导小麦优良品种的选择，本研究以新疆本土133个冬小麦地方品种和50个育成品种为材料，对2017年、2018年2a收获的籽粒进行品质检测分析，探讨新疆本土冬小麦品种籽粒品质性状表现以及品质性状在年度间的变化规律，对新疆小麦品质划分、品质育种以及小麦生产、购销和加工产业都具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材 料

采用183个新疆本土冬小麦品种，其中地方品种133个，育成品种50个，均为新疆农业科学院农作物品种资源研究所提供，分别于2016年、2017年秋季在新疆农科院安宁渠综合试验场种植，对收获的种子进行品质检测与分析。

1.2 测定指标及方法

将不同小麦品种2 a收获的种子样品去除杂质以及不完整籽粒，利用瑞典Perten7250近红外谷物分析仪测定籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值[10]、淀粉含量、籽粒硬度、体积质量等6个品质性状，取两次重复的平均值[11]。

1.3 数据处理

数据处理及作图用Excel 2010，采用SPSS 23.0软件进行数据统计与相关性分析。

2 结果与分析

2.1 新疆冬小麦品种资源籽粒品质分析

183个新疆冬小麦品种2017年、2018年2 a籽粒品质表现见表1。2017年所有供试小麦的籽粒硬度为52.72%～75.41%，平均为65.35%，总体达到硬质小麦标准，变异系数为6.19%；体积质量为775.70～848.13 g/L，平均为801.68 g/L，变异系数为1.50%，156个小麦品种达到体积质量一级水平[12]；籽粒蛋白质含量为 12.68%～19.99%，平均为15.78%，变异系数为9.92%；湿面筋含量为28.37%～44.70%，平均为 35.20%，变异系数为10.33%；沉降值为 29.85～54.05 mL，平均为40.53 mL，变异系数为12.73%；淀粉含量为 65.43%～73.59%，平均为70.35%，变异系数为 2.25%。变异系数大小依次为沉降值>湿面筋含量>籽粒蛋白含量>籽粒硬度>淀粉含量>体积质量。

2018年所有供试小麦的籽粒硬度为 51.05%～74.60%，平均为65.19%，变异系数为6.41%，与2017年相比均值略有下降，变异系数略有增加；体积质量为784.66～842.03 g/L，平均为816.55 g/L，变异系数为1.24%，均值比2017年增加 14.87 g/L，变异系数降低0.26%；籽粒蛋白质含量为13.62%～22.09%，平均为15.92%，变异系数为7.83%，比2017年降低 1.09%；湿面筋含量为29.60%～51.58%，平均为35.41%，变异系数为8.63%，比2017年降低 1.70%；沉降值为25.09～56.34 mL，平均35.35 mL，比2017年减少5.18 mL，变异系数为 14.40%，比2017年增加1.67%；淀粉含量为 63.38%～73.93%，平均为70.89，变异系数为 2.36%，比2017年略有增加。变异系数大小依次为沉降值>湿面筋含量>籽粒蛋白含量>籽粒硬度>淀粉含量>体积质量，与2017年的排列顺序相同。

表1 2017-2018年183个新疆冬小麦品种籽粒品质特性Table 1 Statistics of grain quality characteristics of 183 winter wheat in Xinjiang from 2017 to 2018

183个新疆冬小麦品种2017年、2018年2 a收获的籽粒品质性状分布频率见图1。由图-1A可知，新疆小麦籽粒硬度在2017年、2018年2 a呈负偏态分布，2 a籽粒硬度均大于55%。其中2017年在62%～65%和65%～68%的品种数分别为60个和50个，183个品种中籽粒硬度≥60%的品种有172个；2018年籽粒硬度在62%～65%和65%～68%的品种数最多且数目一样，共有102个，183个品种中籽粒硬度≥60%的品种有163个，其余品种籽粒硬度为中等，没有籽粒硬度≤45%的软质小麦。2 a小麦籽粒硬度平均值为65.27%，均达到国家小麦标准[12]硬质小麦的要求，说明新疆冬小麦品种多为硬质小麦。

由图1-B可知，2017、2018年小麦蛋白质含量呈正态分布，年度间峰值差异明显，蛋白质含量在14%～18%的品种数最多。其中2017年蛋白质含量在14%～15%的品种数最多，有46个，小于14%的样品占11.48%，达到强筋小麦要求[13]的样品占88.5%；2018年蛋白质含量在15%～16%的品种数最多，有68个；小于14%的样品仅占样品总数的3.83%，达到强筋小麦要求 (≥14%)的样品占96.17%。2017、2018年小麦籽粒蛋白含量平均值为15.85%，均达到强筋小麦要求，2018年均值高于2017年。

由图1-C可知，2017年小麦籽粒体积质量呈正态分布，2018年呈负偏态分布，籽粒体积质量 2 a的差异比较大。2017年籽粒体积质量在 790～800 g/L和800～810 g/L的品种最多，共有117个，占全部样品的 63.93%。2018年体积质量在810～820 g/L的品种数最多，有75个，在820～830 g/L的其次，有59个，二者合计占全部样品的73.22%。2017、2018年体积质量达到国家一等小麦标准要求(≥790 g/L)的分别占 85.24%、97.81%，达到国家二级小麦标准要求(≥770 g/L)的分别占14.75%、 2.19%。2 a小麦体积质量平均值为809.12 g/L，变异系数分别为 1.54%和1.24%。

由图1-D可知，2017、2018年小麦湿面筋含量呈正态分布，大多数品种的湿面筋含量在 31%～37%。2017年湿面筋含量在31%～37%的品种总计有106个，占全部样品的57.92%；2018年湿面筋含量在31%～37%的品种数最多，有135个；2 a湿面筋含量<29%的品种数量最少，2017年为3个，2018年甚至没有。2 a小麦湿面筋含量平均值为35.28%，变异系数分别为 10.33%和8.63%。

由图1-E可知，2017、2018年小麦沉降值呈正偏态分布，沉降值在30～40 mL的品种数最多。其中2017年平均值为40.53 mL，沉降值在35～40 mL的样品数最多，有71个，占全部样品的38.8%；2018年沉降值平均值为35.35 mL，沉降值在30～35 mL的品种数最多，有85个，占全部样品的46.4%。2 a小麦沉降值平均值为 37.94 mL，变异系数分别为12.73%和14.40%。

由图1- F可知，2017、2018年小麦淀粉含量呈负偏态分布，2017、2018年淀粉含量在71%～73%的品种数最多，分别为70个和94个，分别占所有样品的38.25%和51.37%。2 a小麦淀粉含量平均值为70.62%，变异系数分别为2.25%和2.36%。

2.2 新疆冬小麦地方品种籽粒品质性状

试验选用的133个新疆冬小麦地方品种基本都是生产上已经淘汰的古老品种，来自新疆的各个地区。2017年和2018年2 a新疆冬小麦地方品种的籽粒品质表现见表2。从平均值来看，年度间差异较大的是沉降值和体积质量，而籽粒硬度、蛋白质含量、淀粉含量和湿面筋含量在2 a间的差异不大。2017年沉降值平均为39.98 mL，明显高于2018年(34.40 mL)；体积质量2 a均值分别为799.82 g/L和817.15 g/L，达到国家一级小麦标准要求(≥790 g/L )；籽粒硬度2 a均值分别为63.75%和63.69%；蛋白质含量分别为15.50%和15.66%；淀粉含量分别为70.44%和 71.31%；湿面筋含量分别为34.40%和34.56%，由此可以看出新疆冬小麦地方品种多属于强筋小麦。从变异系数来看，蛋白质含量和湿面筋含量年度间差异较大，蛋白质含量的变异系数2018年比2017年降低2.90%；湿面筋含量的变异系数2018年比2017年降低2.77%；籽粒硬度、淀粉含量、沉降值和体积质量的变异系数2 a间差异 不大。

2.3 新疆冬小麦育成品种籽粒品质性状

试验选择的50个新疆冬小麦育成品种是不同时期新疆各科研单位选育的品种。从表2可以看出，2017年育成品种籽粒硬度平均为69.48%，比2018年高0.42%；2017年籽粒硬度大于60%的品种有48个，2018年有46个，可见新疆冬小麦育成品种的磨粉品质较好。蛋白质含量2017年平均为16.45%，其中蛋白质含量高于14%的品种有47个；2018年育成品种蛋白质含量平均值16.60%，且所有50个品种的蛋白质含量都大于14%，由此可见育成品种符合强筋品种的比例较高。育成品种中除2018年沉降值的变异系数较2017年有明显增加外，其余指标的变异系数在2 a间差异不大。

2.4 新疆冬小麦地方品种与育成品种籽粒品质性状的比较

将133个新疆冬小麦地方品种与50个育成品种的籽粒品质性状进行比较分析，其结果表现为育成小麦品种营养品质和加工品质均高于地方品种(这里只看2 a平均值)。

地方品种籽粒硬度平均为63.72%，比育成品种低5.55%，133个地方品种中籽粒硬度大于60%的品种有122个，占地方品种的91.73%；49个育成品种中籽粒硬度大于60%的品种有48个，占育成品种的98%。说明新疆冬小麦育成品种磨粉品质优于地方品种。

地方品种蛋白质含量平均为15.58%，比育成品种低0.95%，133个地方品种中蛋白质含 量>14%有114个，均属于强筋小麦，占 85.71%，其余为中筋小麦品种；49个育成品种中蛋白质含量大于14%的品种有47个，占96%。说明新疆冬小麦地方品种和育成品种大多属于强筋小麦，符合弱筋和中筋标准的品种比较少。

地方品种淀粉含量平均为70.88%，比育成品种高0.88%，133个地方品种中淀粉含量大于70%的有86个品种，占64.67%；49个育成品种中淀粉含量大于70%的有21个品种，占42.86%，说明地方品种的淀粉含量多高于育成品种。

地方品种沉降值平均为37.20 mL，较育成品种低2.62 mL，133个地方品种中沉降值在30 mL～40 mL的品种有72个，占54.2%，沉降 值>40 mL的有60个，占45.11%；49个育成品种中沉降值>40 mL的有28个，占育成品种的 57.14%，最高达53.31 mL，其余均为沉降值在30 mL～40 mL的品种。

地方品种体积质量2 a均值为808.49 g/L，体积质量达到国家一级小麦标准要求(≥790 g/L)的有114个品种，占85.71%，其余均属于二级小麦体积质量标准范畴(≥770 g/L )；育成品种体积质量2 a均值为810.79 g/L，比地方品种高2.30 g/L，达到国家一级小麦要求的品种有41个，占育成品种83.67%，其余均达到小麦体积质量二级标准。说明新疆冬小麦育成品种较地方品种籽粒更加饱满，瘪瘦籽粒少。

地方品种湿面筋含量2 a均值为34.48%，比育成品种低2.92%，地方品种湿面筋含量大于30%的有122个品种，占地方品种总数的 91.73%，大部分属于强筋小麦；育成品种湿面筋含量平均值37.40%，50个品种湿面筋含量均大于30%，甚至有13个品种湿面筋含量超过40%，占育成品种的26.53%。

表2 地方品种与育成品种籽粒品质性状比较Table 2 Comparison of grain quality trait between landraces and bred varieties

2.5 新疆冬小麦品种籽粒品质性状相关性

对所有供试小麦的品质性状进行相关性分析(表3)可知，2017年所有供试小麦中，籽粒硬度与体积质量、湿面筋含量呈极显著正相关，与其余性状相关不显著；蛋白质含量与淀粉含量呈极显著负相关，与沉降值、湿面筋含量呈极显著正相关；淀粉含量与沉降值、湿面筋含量呈极显著负相关，与体积质量呈极显著正相关；沉降值与湿面筋含量呈极显著正相关；其余性状之间相关性不显著。除蛋白质含量、沉降值、湿面筋含量与体积质量之间不相关以外，其余小麦品质性状之间均为极显著相关。

2018年所有供试材料的籽粒品质性状相关性结果为，籽粒硬度与沉降值、湿面筋含量呈极显著正相关，与淀粉含量呈显著负相关；蛋白质含量与沉降值、湿面筋含量呈极显著正相关，与淀粉含量、体积质量呈极显著负相关；淀粉含量与体积质量呈极显著正相关，与沉降值、湿面筋含量呈极显著负相关；沉降值与湿面筋含量呈极显著正相关，与体积质量呈极显著负相关；体积质量与淀粉含量呈极显著正相关，与蛋白质含量、沉降值呈极显著负相关，湿面筋含量与籽粒硬度、蛋白质含量、沉降值呈极显著正相关，与淀粉含量、体积质量呈极显著负相关；仅籽粒硬度与蛋白质含量、体积质量相关性不显著之外，其余性状之间均呈显著或极显著相关。

对2017年和2018年新疆冬小麦所有供试品种品质性状间的相关性进行比较分析可知，2017和2018年的所有供试小麦品种中，籽粒硬度与湿面筋含量、体积质量和淀粉含量均呈极显著正相关；蛋白质含量与淀粉含量呈极显著负相关；蛋白质含量、湿面筋含量与沉淀值呈极显著正相关。其余品质性状之间相关性在 2 a间存在差异。2017年，淀粉含量、沉降值与籽粒硬度之间没有相关性，而2018年淀粉含量与籽粒硬度之间呈显著负相关，沉降值与籽粒硬度之间呈极显著正相关；2017年，体积质量和籽粒硬度之间呈极显著正相关，而2018年，两者之间的相关性不显著；2017年，蛋白质含量、沉降值、湿面筋含量三者与体积质量之间的相关性不显著，而2018年三者均与体积质量呈极显著负相关。

表3 2017-2018年新疆冬小麦品种品质指标间的相关性Table 3 Correlation between quality indicators of winter wheat in Xinjiang from 2017-2018

3 讨 论

小麦的籽粒品质包括形态品质、营养品质和加工品质，三者之间具有较强的相关性，最终决定小麦籽粒适宜的加工产品。小麦籽粒硬度与胚乳结构密切相关，硬质小麦的蛋白质和面筋含量较高，主要用于做面包等食品；软质小麦适合做饼干、糕点等。蛋白质含量和籽粒淀粉含量是小麦重要的营养成分，也是影响面粉技术性能的重要因素。体积质量是指小麦籽粒在一定体积内的质量，是我国和大多数国家小麦定等的主要依据，被认为是小麦质量的重要指标，在小麦的收购、调运、加工等过程中起着重要作用，产生着重大的经济影响。体积质量越高，出粉率越高，面粉灰分含量越低。湿面筋含量是衡量小麦筋度的标准，低筋小麦粉的湿面筋含量一般为18%～24%，适宜加工饼干、糕点等酥性食品，中筋小麦粉湿面筋含量为25%～29%，适宜加工制作面条、馒头等食品，高筋小麦粉湿面筋含量为30%～36%，甚至有的高达40%多，适宜制作面包[13]。小麦沉降值是反映小麦种子颗粒蛋白含量多少及其质量的一个重要指标，沉降值的大小间接反映了蛋白质、面筋含量和品质的综合情况。沉降值与面制品的加工品质密切相关，与面包评分呈极显著正相关，是影响面包品质的最重要参数[14-15]。

新疆小麦品种品质改良工作已经进行了近20年，优质小麦品种陆续被选育和推广，小麦品质状况也发生了变化。从本研究结果来看，新疆不同小麦品种的籽粒品质性状分布频率具有偏态特征，如籽粒硬度体积质量呈负偏态分布，湿面筋含量和蛋白质含量呈正偏态分布，符合新疆小麦品质性状的现状。体积质量平均值较高，达到了国家小麦体积质量一级标准；籽粒粗蛋白平均含量以及湿面筋平均含量均高于中国小麦平均水平，表明新疆小麦蛋白质含量一般较高，这与新疆农科院粮作所历年分析结果[16]相一致。

小麦籽粒硬度由胚乳细胞中蛋白质基质和淀粉之间的结合强度所决定，这种结合强度受遗传控制。硬度也是小麦品种分级的重要指标之一，硬度较大的籽粒不易破碎，但容易筛分，可获得较高的出粉率，相反软质小麦易磨碎，但不易筛分，出粉率不一定高。小麦制粉流程和相应的设备技术参数通常是由待加工的原料小麦籽粒硬度范围来确定的，一般生长在大陆性干旱气候区的小麦粒质硬而透明，含蛋白质较高，可达14%～20%，面筋强而有弹性，适宜烤面包；生长在潮湿条件下的麦粒蛋白质8%～10%，麦粒软且面筋差，因此地理气候对产物形成过程的影响十分重要[17]。本研究结果中，新疆冬小麦育成品种在籽粒硬度、蛋白质含量、沉降值、体积质量和湿面筋含量均优于地方品种，说明育成品种在提升面包加工品质上优于地方品种[18]。

在生态条件中对小麦籽粒影响最大的是温度和水分。小麦灌浆成熟期水多蛋白质含量则下降，温度在15～32 ℃时，随着温度升高，蛋白质含量增加，在生育后期强光则导致蛋白质形成比例下降。在本次研究中，2017年的小麦籽粒蛋白质含量低于2018年，这是由于新疆2017年6月初有大部分降水出现，其中呼图壁县24 h的降水量高达133.8 mm，创新疆有关记录以来最大日降水量，而5月中旬至6月初正是小麦灌浆成熟期，导致这一年的小麦蛋白质含量有所下降。

小麦籽粒品质还受到基因型、生态环境、栽培措施等多种因素影响，不同地区间小麦品质性状存在差异，采取品种合理布局，发展小麦生产区域化，可最终实现小麦的优质专用化。吴新元等[19]根据新疆小麦种植区的特点划分了适合不同类型小麦种植的区域，认为海拔与纬度对小麦品质的形成影响巨大，随着纬度的增加，蛋白质含量、沉降值也随即增高。这与本研究结果发现地方品种来源地中南疆地区的小麦籽粒蛋白质含量和沉降值普遍低于北疆地区相一致。李鸿恩等[20]认为中国小麦沉降值由南向北有增高趋势，籽粒硬度从南向北，从东到西有增高趋势。这与本研究结果发现新疆冬小麦地方品种中南疆地区小麦品种籽粒硬度低于北疆地区也相似。小麦籽粒硬度是胚乳质地的反映，也是国际通用小麦分类指标之一，与磨粉品质、食品加工品质关系密切[21-22]。李宗智等[23]研究认为, 地方品种籽粒硬度较大, 沉降值较低, 育成品种籽粒硬度低, 沉降值较高，这与本研究结果并不相符，可能与试验材料及取材环境有关。

该研究所选的新疆冬小麦品种均属于中强筋品种，这与新疆居民喜爱拉面、馕等一些高筋面食有关。新疆拉面并不是普通的面条，拉面需要有一定的柔韧度，要求有足够的面筋含量的面粉才能做成。丛花等[24]认为不同种类的面条对蛋白质含量的要求是不同的，蛋白质含量对表观状态、拉面感觉和光滑性具有正向作用，新疆拉面加工品质指标主要受到干面筋含量、湿面筋含量的影响。根据曹俊梅等[25]的研究成果可知，新疆馕应分为高筋馕、普通馕、酥性馕三个类型，要求高筋馕体积质量≥770.0 g/L，籽粒硬度≥60.0%，蛋白质含量≥13.0%；普通馕体积质量≥770 g/L，籽粒硬度 50%～59%，蛋白质含量12.5～ 12.9%；酥性馕体积质量≥770.0 g/L，籽粒硬 度<50.0%，蛋白质含量<12.5%，本研究育成品种中有49个均符合高筋馕的要求，地方品种中有120个品种符合高筋馕要求。

4 结 论

本研究以2017年、2018年2 a收获的133个新疆冬小麦地方品种和50个育成品种为试验材料，对其籽粒品质进行全面分析。结果表明，不同年度、不同类型的新疆冬小麦品种的籽粒品质有差异。183个新疆冬小麦品种的籽粒硬度平均为65.27%；蛋白质含量较高，平均为15.85%；湿面筋含量平均为35.28%；体积质量平均为809.12 g/L，85%以上的品种体积质量等级达到一级水平；沉降值平均为37.94 mL；淀粉含量平均为70.62%。综合来看，新疆冬小麦育成品种的籽粒营养品质和加工品质均高于地方品种，且大部分品种属于中强筋品种，与新疆居民喜爱拉面、馕等高筋面食有关。2017─2018年2 a籽粒品质性状相关性分析表明，湿面筋含量、蛋白质含量、沉降值与淀粉含量均呈极显著负相关，体积质量与淀粉含量均呈极显著正相关，蛋白质含量、湿面筋含量与沉降值均呈极显著正相关。