利用比重和孔隙度评估小麦籽粒饱满度

赵 莉，邓 骋，何贤芳，汪建来

(安徽省农业科学院作物研究所/安徽省农作物品质改良重点实验室，安徽合肥 230031)

小麦籽粒饱满度不仅可以直接反映其商品品质，也能综合反映植株生长发育情况和抗病、抗逆性强弱，对小麦育种和栽培实践具有重要理论与应用价值。籽粒饱满度一直是我国粮食部门评定籽粒等级的重要指标，也是育成品种能否大面积推广的关键因素之一。提高籽粒饱满度可以增加粒重，而且饱满的籽粒种皮比重小，出粉率高，面粉品质好，市场竞争力强。因此，在育种选择过程中，饱满度一直是育种工作者重点考察的性状。

结合前人研究结果和小麦生产实际，可以发现使用容重指标判定小麦籽粒饱满度具有较好的准确性。GB 1351-2008(小麦)中按照籽粒容重不同将小麦分成了5个等级，容重等级高的小麦籽粒饱满度也相应较好。测定容重指标需要一定数量的籽粒，但在小麦育种的早期世代，收获的籽粒较少，这就为使用容重指标评估饱满度带来了困难，而测定比重需要的籽粒较少，研究如何使用比重指标评估饱满度将有利于解决这一难题。本研究通过测定多份样品的容重与比重，建立了籽粒容重与比重、孔隙度的回归方程，结合容重和饱满度的关系，初步得到不同饱满度的小麦籽粒比重和孔隙度的分布范围，以期对丰富籽粒饱满度的定量描述、指导小麦科研和生产实践提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验所用小麦籽粒分别来自“安徽省农业科学院作物研究所小麦抗病改良团队”固镇、怀远、阜南、涡阳等试验基地，共131份小麦籽粒样品，包括生产上主栽品种(济麦22和周麦28各8份，淮麦33、良星66、淮麦22和山农25各7份，烟5158和烟农187各6份，荃麦725、淮麦29和烟科68各5份)和60份团队自育高代小麦品系。

1.2 测定内容与方法

1.2.1 容重测定

按GB/T 5498-2013(粮油检验容重测定)执行，使用HGT-1000型容重器(上海东方衡器有限公司)进行测定。

1.2.2 依据容重分级定义籽粒饱满度等级

GB 1351-2008(小麦)中按照籽粒容重的不同将小麦分成了5个等级。本研究将1～5级小麦籽粒的饱满度按照从高到低顺序对应定义为“饱满”、“较饱满”、“一般”、“较瘪”、“瘪”等5个级别。

1.2.3 比重测定

参照排水法原理测定籽粒比重。具体步骤为：

(1)取一只洁净干燥的100 mL容量瓶，测定其质量(g)为，电子天平精度为百分之一 以上。

(2)称取约25 g的小麦籽粒，其质量(g)记为。将籽粒投入容量瓶后，向容量瓶内加入适量纯水没过籽粒并轻轻摇匀，排除籽粒表面的气泡，然后继续加水至容量瓶刻度线。用吸水纸吸干瓶内刻度线上部及瓶身上的水珠，称总质量(g)并记为。计算籽粒比重(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 数据分析

使用Microsoft Excel 2007软件进行数据录入、作图和回归方程显著性检验。

2 结果与分析

2.1 小麦籽粒样品容重、比重、孔隙度结果分析

根据131份小麦籽粒容重、比重、孔隙度测定结果，分别以组距20 g·L、0.025 g·cm、1.25%将其各分为6个组别，统计出不同容重、比重、孔隙度范围内的样本数(图1)。从图1可以看出，低容重(<710 g·L)样本数较少，131份中仅有6份，与之对应的低比重(<1.225 g·cm)和高孔隙度(>42.25%)样本数也较少，分别有6和10份。再结合其他组别容重、比重、孔隙度范围的样本数分析，容重和比重之间存在一定的正相关关系，二者与孔隙度之间均存在负相关关系。

图1 小麦籽粒不同容重、比重、孔隙度范围样本数

131份小麦样品容重的变化范围为635.8～846.0 g·L，平均值为775.2 g·L，变异系数为4.97%；比重的变化范围为1.128 6～1.358 8 g·cm，平均值为1.279 1 g·cm，变异系数为2.81%；孔隙度的变化范围为 34.11%～44.52%，平均值为39.41%，变异系数为 5.13%(表1)。根据GB 1351-2008(小麦)小麦籽粒容重分级标准，131份小麦样品中，5等以上的样品占比为95.4%，3等以上(中等以上水平)占比为 73.3%。不同等级的小麦均有一定的样品数量，因而可以利用131份小麦籽粒的容重、比重、孔隙度数据构建它们之间的定量关系。

表1 131份小麦籽粒容重、比重、孔隙度变异状况

2.2 容重、比重、孔隙度间的相关性

利用131份小麦样品的籽粒容重、比重、孔隙度数据两两绘制散点图(图2)。从图2可以看出，容重数值集中分布在690.0～840.0 g·L，比重数值集中分布在1.20～1.35 g·cm，孔隙度数值集中分布在35%～44%。进一步回归分析表明，小麦籽粒容重与比重呈线性正相关，回归方程为=829.84-286.25(= 0.599 5)；容重、比重与孔隙度均呈线性负相关，对应的回归方程式分别为=-16.212+1 414.2和=-0.005 8+1.505 9，值分别为0.720 2和0.104 2。

n=131；**：P<0.01。

2.3 不同饱满度下比重、孔隙度的分布范围

将不同等级小麦籽粒对应的容重范围分别代入回归方程式=829.84-286.25和=-16.212+1414.2，得到了不同饱满度等级(不同容重等级)对应的比重和孔隙度范围(表2)。由此，可以根据小麦籽粒的容重、比重和孔隙度大小来评估籽粒饱满度，比如“饱满”的小麦籽粒其对应的容重、比重和孔隙度范围分别为≥790 g·L、≥1.297 g·cm、≤38.50%(表2)。

表2 小麦不同籽粒饱满度下的容重、比重、孔隙度范围

3 讨 论

小麦籽粒容重综合反映了籽粒大小、重量、形状、整齐度、腹沟深浅、胚乳质地、出粉率等性状，是小麦分级收购的重要指标，也是籽粒饱满度的间接评价指标。饱满的种子容重大，出粉率也高。本研究使用HGT-1 000型容重器检测了团队多个试验基地131份小麦籽粒的容重，得出容重变化范围为635.8～846.0 g·L，平均值为775.2 g·L，3等(中等)以上小麦(容重≥750 g·L)占比为73.3%，1等以上小麦(容重≥790 g·L)占比为44.3%。胡学旭等对2006-2014年我国黄淮南部中筋麦区籽粒品质进行测定与分析，发现该区1等以上小麦样品占比为65%，容重平均值为797 g·L。本研究结果基本与之吻合。131份小麦籽粒中，容重分布范围较广，不同等级小麦均有一定数量的代表性样品，代表了籽粒不同的饱满度，有利于继续分析如何使用比重和孔隙度指标定量描述饱满度。

比重是籽粒单位体积内的重量，比重的建成即干物质在籽粒体积内的积累过程，亦与籽粒灌浆进程密切相关，因此与饱满度密切相关。严威凯指出，种子容重和比重指标与饱满度均有较好的相关性。本研究参照排水法原理对131份小麦籽粒进行了比重测定，得出比重变化范围为1.128 6～1.358 8 g·cm，平均值为 1.279 1 g·cm，与前人小麦籽粒比重测定结果相符。通过绘制131份小麦籽粒容重和比重数据的散点图并进行线性回归，得出容重和比重的定量关系式=829.84-286.25，从而将比重和籽粒饱满度之间联系起来，从而初步提出了籽粒不同饱满度对应的比重范围。同时，本研究测定比重所使用的排液法，选用的液体为纯水，比使用食用油、酒精、液态石蜡、二甲苯(或甲苯)等液体更加简单、方便、安全、节本。另外，与容重测定相比，比重测定需要的籽粒样品量少，更有利于小麦育种早期世代定量评价籽粒饱满度。

本研究还探讨了籽粒孔隙度与饱满度之间的关系。131份小麦籽粒孔隙度集中分布在35%～44%，符合小麦籽粒孔隙度一般分布范围。通过绘制容重、比重与孔隙度的散点图，发现孔隙度与容重、比重均呈极显著负相关，因此孔隙度与饱满度之间也存在一定的负相关关系，孔隙度越大，籽粒越不饱满。除了使用文中的计算公式外，孔隙度还有其他测定方法，结合本研究所建立的使用孔隙度定量描述饱满度的方法，将为利用孔隙度评估小麦籽粒饱满度提供参考。

籽粒饱满度取决于源、库、流的协调性。小麦生育后期的早枯、黄叶、赤霉病、干热风等均有可能影响籽粒饱满度。赵鑫等综述了植物种子皱缩形成机理及研究概况，指出籽粒形成期的高温干旱、土壤缺钙、自然突变基因、种子成熟期淀粉酶的活性等都被认为是导致植物种子皱缩的原因。陈文化等研究了杂交水稻籽粒的比重与产量及品质性状的相关性，结果表明，提高籽粒比重可以提高整精米率和降低垩白度，从而提高水稻的产量和品质。总体来看，有关饱满度的研究不多，不尽系统。本研究初步实现了利用比重和孔隙度定量评估小麦籽粒饱满度的方法，但有关饱满度的影响因子和遗传机理有待进一步研究。