170份小麦高代品系品质性状的相关性分析和聚类分析

张志鹏，李 菁，王兴龙，林 参，严卫古，朱明超*

(1.江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所，江苏淮安 223001；2.江苏天丰种业有限公司，江苏淮安 223001)

小麦(TriticumaestivumL.)是人类重要的粮食作物之一[1]，小麦的种植面积、产量等居世界首位。中国小麦常年播种面积为2 400万～2 600万/hm2，分布范围广，生态类型多，种植面积和产量仅次于水稻[2-5]。小麦是江苏省第二大粮食作物，近几年种植面积超过了220万hm2，占全国麦田总面积的6.8%。高欢欢等[6]在对新疆春小麦品种品质性状主要成分及聚类分析的研究中指出，湿面筋含量与蛋白质含量的载荷值符号相同，都为正号，说明这2个品种指标呈正相关关系。选育和推广优良品种是稳定和发展江苏省粮食生产的重要途径。在生产上选择的小麦品种较多，然而随着生活水平的提高，人们对小麦品质要求也越来越高，因此为了增加小麦的产量和改善品质，育种家们进行了大量研究，小麦单产与总产能够持续稳定增长，其中具有优良遗传基础的骨干亲本种质资源的育成以及品种的更新与推广起到了重要的支撑作用。鉴于此，笔者以2020—2021年度种植于江苏天丰种业有限公司试验田的170份自育高代品系为供试材料，利用近红外光谱技术测定样品的籽粒水分、粗蛋白含量、湿面筋含量、沉降值、硬度和容重，并对品质性状进行相关分析并进行聚类分析，为新品种的选育提供了理论依据，以期为提高育种效率提供实际应用价值。

1 材料与方法

1.1 试验材料供试材料取自2020—2021年度种植于江苏天丰种业有限公司试验田(江苏省淮安市淮阴区马头镇仲弓村)的170份自育高代品系，均为综合性状较好的高代稳定品系，试验以周麦18为栽培对照品种。行长 2 m，行间距 30 cm，株距10 cm，单粒单窝点播，每个品系播种5行，田间管理同大田生产。成熟后，各品系随机抽取10株，进行各品质性状的鉴定。

1.2 试验方法在储藏3个月后，使用Perten DA7250型近红外分析仪测定各供试材料的籽粒水分含量、粗蛋白含量、湿面筋含量、沉降值、硬度和容重等品质性状。

1.3 数据分析利用Origin 2020和SPSS 19.0 软件对供试的170个小麦品系籽粒的水分含量、粗蛋白含量、沉降值和湿面筋含量、容重、硬度6个品质性状进行相关分析和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种小麦品质性状分析

2.1.1水分含量。由表1可知，选育的170份小麦新品系的籽粒水分含量平均为12.64%，变异系数为4.09%，变化范围为10.74%～13.41%，均在近红外光谱检测技术的适用范围内。其中有45个小麦新品系的水分含量比对照品种周麦18高，占供试品系的26.47%。

2.1.2粗蛋白含量。所选育的170份小麦新品系的籽粒粗蛋白含量平均为13.65%，变异系数为13.21%，变化范围为9.62%～17.21%。其中有131个小麦新品系的籽粒粗蛋白含量比对照品种周麦18 高，占供试品系的77.06%，可见小麦新品系的粗蛋白含量总体较高。

2.1.3湿面筋含量。选育的170份小麦新品系的籽粒湿面筋含量平均为29.49%，变异系数为11.02%，变化范围为21.29%～36.52%。170份小麦新品系中达到强筋小麦湿面筋含量标准(≥ 32.0%)的有44个品系，占总数的25.88%，有123个小麦新品系的籽粒湿面筋含量比对照品种周麦18高，占供试品系的72.35%。

2.1.4沉降值。选育的170份小麦新品系的籽粒沉降值平均为29.02 mL，变异系数为20.18%，可见此性状可稳定遗传。变化范围为11.13～41.82 mL。其中有114个小麦新品系的籽粒沉降值比对照品种周麦18高，占供试品系的67.06%。

2.1.5硬度。选育的170份小麦新品系的籽粒硬度平均为57.43%，变异系数为6.41%，变化范围为49.46%～75.06%。其中，149个小麦新品系的籽粒硬度比对照品种周麦18 高，占供试品系的87.65%。

2.1.6容重。选育的170份小麦新品系的籽粒容重平均为800.50 g/L，供试小麦品系容重的变异系数较小，仅为2.31%，变化范围为758.18～849.45 g/L。其中有167个小麦新品系的籽粒硬度比对照品种周麦18高，占供试品系的98.24%。

表1 170 份小麦供试材料品质性状Table 1 Quality characters of 170 tested wheat materials

接下表 续表1

接下表 续表1

接下表 续表1

2.2 小麦品质性状间的相关性分析小麦品系不同品质性状的相关性分析如表2所示。由表2可知，有11对性状存在显著或极显著相关性。小麦的容重与水分含量、粗蛋白含量、湿面筋含量和沉降值均呈极显著负相关；小麦的硬度与沉降值呈极显著正相关；小麦的沉降值与水分含量、粗蛋白含量和湿面筋含量均呈极显著正相关；小麦湿面筋含量与水分含量和粗蛋白含量均呈极显著正相关；小麦的粗蛋白含量与水分含量呈极显著正相关。由此可见，供试170个小麦品系的各品质性状间存在着复杂的相关关系。

表2 小麦品质性状的相关分析Table 2 Correlation analysis of wheat quality traits

2.3 聚类分析对供试的170个小麦品系采用层次聚类法进行聚类分析，结果表明以小麦的6个品质性状为依据可将供试的170个品系聚为5个类群(图1)。其中品系1、8和12等7个品系聚为类群Ⅰ(红)，品系17、19和60等19个品系聚为类群Ⅱ(蓝)，品系43、54和130、105等41个品系聚为类群Ⅲ(绿)，品系139、168和81、129等79个品系聚为类群Ⅳ(紫)，品系67、92和152等24个品系聚为类群Ⅴ(黄)。聚类分析结果为不同品系间的杂交和优质品种的选育提供了理论依据。

图1 170个小麦品系的系统聚类Fig.1 Systematic clustering of 170 wheat lines

3 小结和讨论

小麦品质性状在小麦的生产过程当中具有十分重要的作用，因此小麦品质的保障也成为重要的工作。小麦品质性状较为复杂，是多种因素相互作用的综合结果[7-18]。该试验研究表明，水分含量平均值为12.64%，变幅为10.74%～13.41%；粗蛋白含量平均值为 13.65%，变幅为9.62%～17.21%；湿面筋含量平均值为29.49%，变幅为21.29%～36.52%；沉降值平均为29.02 mL，变幅为11.13～41.82 mL；硬度平均为57.43%，变幅为49.46%～75.06%；容重平均为800.50 g/L，变幅为758.18～849.45 g/L。变异系数可呈现出性状离散程度，变异系数越小则表明离散程度越低[19-22]。水分含量与容重变异系数较小，分别为4.09%和2.31%。沉降值的变异系数最大为20.18%。粗蛋白质含量、湿面筋含量和硬度的变异系数分别为13.21%、11.02%和6.41%。近年来，在小麦品质性状检测中，利用近红外分析技术可及时了解小麦品质特征特性，提高育种工作效率。该研究采用DA7250近红外光谱分析仪测定了170份自育高代品系材料的水分、粗蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、硬度和容重。供试材料水分均在适宜范围内；粗蛋白质含量与湿面筋含量符合国家强筋小麦标准的品系有70个，占41.18%，其中70份材料蛋白质含量与湿面筋含量均优于对照品种周麦18。

相关性分析结果表明，容重与水分含量、容重与粗蛋白含量、容重与湿面筋含量、容重与沉降值呈极显著负相关；硬度与沉降值、沉降值与水分含量、湿面筋含量与水分含量、沉降值与粗蛋白含量、湿面筋含量与粗蛋白含量、沉降值与湿面筋含量、粗蛋白含量与水分含量呈极显著正相关。赵鹏涛等[23]研究认为，小麦粗蛋白含量与湿面筋含量和沉降值呈显著或极显著相关，湿面筋含量与沉降值和粗蛋白含量呈极显著正相关，这与该试验结果一致。夏利娟等[20]以 35份小麦品种为供试材料，相关分析结果表明沉降值与粗蛋白含量，湿面筋与粗蛋白，沉降值与湿面筋含量呈极显著相关，这与该试验结果一致。

聚类分析能大概区分品质性状的综合表现，如张喜平等[24]对23个天选系冬小麦品种的7个品质性状进行了多样性评价，将23个供试品种聚为 5大类；李珊珊等[25]对11个小麦品种(系)进行了一系列评价，可将11个小麦品种聚为3群。该试验聚类分析表明，将小麦170品系分为5个类群，也为选育优质小麦品种提供了理论依据。该研究仅对试验材料1年1点试验结果进行分析，对表现突出材料组合的更多品质性状还有待进一步深入研究。