小麦品质稳定性研究进展

孙振纲，许 琦

（山西省农业科学院棉花研究所，山西运城044000）

近年来，随着人们生活水平的提高，小麦的优质问题越来越受到重视。我国育种家选育出了一大批优质高产小麦新品种，但是，由于种植方式、栽培条件、地域差异、年际间气候变化及同一优质品种在不同年份、不同地点，甚至不同地块品质表现差异都非常明显，这给小麦进一步深加工增加了难度，难以保证工业化商品同一和优质的要求。笔者总结出影响小麦品质稳定性的多种因素，并提出了解决这一问题的初步设想。

1 不同栽培条件对小麦品质稳定性的影响

1.1 肥料因素对小麦品质的影响

1.1.1 氮素对小麦品质的影响 赵广才试验结果表明，在施氮0～300 kg/hm2范围内，小麦湿面筋、沉降值、吸水率、形成时间、稳定时间、延伸性、面包体积均随施氮量增加逐渐提高，其中，形成时间、稳定时间、湿面筋、沉降值的变异系数较大，表明这些性状对氮肥反应敏感；吸水率对氮肥反应迟钝，变异系数最小，稳定性较好。稳定时间在不同试验点的变异系数最大。稳定时间、形成时间、拉伸面积在不同品种间变异系数差别较大，而其他品质指标的变异系数较小。把施氮处理和试验点统一作为环境因素，把不同品种作为基因型因素，利用AMMI模型对主要加工品质指标进行分析得出，湿面筋、形成时间、延伸性、面包体积和面包评分的环境效应大于基因型效应；而沉降值、吸水率、稳定时间、拉伸面积的基因型效应大于环境效应；基因型与环境（G×E）的交互作用对各项品质性状均有极显著影响。对于全生育期总施氮量相同、不同时期施氮量不同的情况下，将氮肥后移至拔节期追施有利于蛋白质含量、面筋含量和沉降值的提高[1]。

1.1.2 磷素对小麦品质的影响 因施肥量、施肥时期的不同，磷肥对小麦品质产生的影响不同。在含磷量较低的沙土地上，在施磷量（P2O5）0～108 kg/hm2范围内，增加施磷量，可以提高弱筋小麦籽粒蛋白质含量、干湿面筋含量和籽粒容重，淀粉及其组分含量呈下降趋势；施磷量（P2O5）超过108 kg/hm2，若增加施磷量，籽粒蛋白质含量、干湿面筋含量和籽粒容重下降，淀粉及其组分含量上升。在总施磷量相同的条件下，拔节期追施磷肥的比例在50%以下时，随着追肥比例的增加，籽粒产量、籽粒蛋白质含量、干湿面筋含量和籽粒容重提高，而淀粉及其组分含量呈下降趋势；当追肥比例超过50%后，进一步提高拔节期追施磷肥比例，籽粒产量、籽粒蛋白质含量、干湿面筋含量和籽粒容重下降，淀粉及其组分含量则上升。

1.1.3 钾素对小麦品质的影响 钾可促进氨基酸向籽粒中运转的速率，同时也可增大氨基酸转化为籽粒蛋白质的速度，从而使籽粒蛋白质含量提高。籽粒蛋白质含量随施钾时期的推迟而逐渐提高，扬花期施钾蛋白质含量最高，这可能是由于扬花期吸收的钾促进和参与植株体内氮的代谢活动，促进了小麦对氮素的吸收和利用，并很快转化为籽粒蛋白质，从而提高了籽粒蛋白质含量。

研究表明，维持土壤有效钾含量为100～350 mg/kg，对保证小麦高产和优质是必要的，低于下限会减产，高于上限蛋白质含量会降低。

研究证明，氮磷钾合理配施对小麦品质的作用比单一肥料的作用要突出。各因素对蛋白质含量的影响依次为氮（田间施氮）＞叶面喷氮＞磷＞钾，说明钾肥对品质的独立效应不大。在氮磷钾三因素试验中，以高氮＋高磷＋高钾处理的蛋白质含量最高，与低氮＋低磷＋低钾处理的蛋白质含量相比差异极显著。可见，肥料三要素综合作用对提高小麦品质至关重要，充足施氮、配合适当的磷钾肥和叶面喷氮可以有效地提高小麦籽粒蛋白质含量。

1.2 栽培方式对小麦品质的影响

1.2.1 播期的影响 播期的差异反映了生长条件的差异，因而影响小麦籽粒品质。据研究，晚播比早播的小麦籽粒蛋白质和湿面筋含量均有提高，但籽粒产量明显下降，致使蛋白质总量随之降低。据研究，在一般的播期范围内（10月初至10月下旬），随着播期的推迟，小麦籽粒蛋白质和赖氨酸含量逐渐增加，籽粒透明度逐渐提高，面粉拉伸力逐渐增大，但籽粒中淀粉含量逐渐下降，导致籽粒产量和蛋白质产量明显下降；如果播期提早到9月中旬，小麦籽粒中粗蛋白质和赖氨酸含量随播期的提早有逐渐增加的趋势；如果播期推迟到11月中旬，则在此范围内随播期推迟，小麦籽粒中蛋白质含量亦有较明显增加的趋势。播期对产量和品质的影响效应不同步，各地应根据具体生态条件，提出兼顾产量与品质的播期范围。一般土壤，对于生产优质面包等中高筋力专用小麦，宜在适期范围内适当推迟小麦播期，但不是越迟越好；对于生产优质饼干、糕点等中低筋力优质专用小麦，可适当早播[2-3]。

1.2.2 播量（密度）的影响 研究表明，播量对小麦产量和品质有一定的影响，在不同土壤肥力条件下，播量对品质的影响有一定的差别。随着密度的增加，小麦蛋白质和赖氨酸含量逐渐提高，产量以密度为120万～165万株/hm2处理最高，低于或超过这个范围，产量均会降低。在低播量（小于112.5 kg/hm2）下，随播量的增加产量提高，蛋白质和赖氨酸含量逐渐降低；而在高播量范围内（大于112.5 kg/hm2)，随播种量的增加，产量下降，而蛋白质和赖氨酸含量上升。因而在生产中应根据各地的生态条件，确定最适播种量范围。一般来说，在高肥条件下，公顷播种量135 kg以下时，蛋白质、赖氨酸和湿面筋含量随播种量增加而降低。因此，在高产水平下，按照群体质量的要求，适当降低基本苗，推广应用精播、半精播栽培技术有利于优质小麦的生产。而通过精量播种，达到高产、超高产水平，更有利于饼干、糕点所用优质小麦的形成[4]。

1.2.3 水分与灌排技术的影响 水分管理对小麦品质和产量的影响是复杂的。一般情况下，灌水可增加籽粒产量和蛋白质产量，但由于增加了籽粒产量会对蛋白质产生稀释作用，蛋白质含量可能会略有下降。干旱在多数情况下会使蛋白质含量有所提高。在肥料充足的条件下或在干旱年份，适当灌水可使产量和蛋白质含量同步提高。在较干旱时，肥料充足可使蛋白质含量提高；肥料不足时，干旱或湿润都会使蛋白质含量降低。据研究，在干旱年份不同时期不同灌水量的处理均比不灌水的处理明显提高了籽粒产量和蛋白质、赖氨酸含量以及蛋白质产量，且有随着灌水次数和灌水总量的增加而增长的趋势。王旭清等提出，随着抽穗至成熟期间的总降雨量减少，蛋白质、赖氨酸和面筋含量相应增加。王旭清、于亚雄等研究表明，灌水对品质的影响与降水量有关，欠水年份灌水可提高品质，丰水年份灌水过多则对品质不利。水分只有在施肥量比较高时才能明显影响蛋白质含量。

2 生态环境对小麦品质的影响

小麦的籽粒品质是品种遗传特性和环境因素共同作用的结果。尽管品种的遗传特性决定了品种的品质性状，但是环境因素对小麦品质的影响也是比较重要的。通过基因型与环境及其互作对小麦品质影响的研究表明，不同基因型的品质性状在不同环境下的稳定性以及不同品质性状对不同环境的反应存在着显著差异。但是，由于研究者所用供试材料遗传背景的差异、测试样本数量与种植地区环境条件的差异，所得出的结论并不太一致[5-6]。

2.1 地理纬度和海拔对小麦品质的影响

不同纬度和海拔条件下，由于光照、温度和降水条件的不同，小麦的品质有很大的差异。研究表明，蛋白质和湿面筋含量与纬度呈正相关，在我国北纬31°51′～45°41′范围内，纬度每升高1°，小麦蛋白质含量增加0.442个百分点。进一步研究表明，随纬度升高，湿面筋含量、形成时间、评价值、延伸性、抗延伸性和最大抗延伸性总体呈递增趋势；吸水率随纬度的升高呈降低趋势，稳定时间、弱化度、抗延伸性/延伸性和能量的变化规律不明显[7]。低纬度地区，如西藏小麦的蛋白质含量减少的原因主要由于谷蛋白减少所致，其次为醇溶蛋白、谷/醇低。但高分子量麦谷蛋白亚基评分较高的品种受生态环境条件影响较小。小麦的黏度性状表现出随地区纬度增高而增加的趋势。

据小麦生态学家测定，各品种的籽粒蛋白质、面筋含量和赖氨酸含量均随生态高度（纬度×海拔）的增加而呈降低的趋势。在西藏麦区、黄淮冬麦区和北部冬麦区范围内，生态高度与籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、降落值呈负相关。然而，也有研究表明，在云南不同环境下，蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、形成时间、评价值、耐揉指数等随海拔高度的升高而升高，出粉率、吸水率等随海拔高度的升高而降低，稳定时间、弱化度、和面时间、断裂时间等表现为中海拔高于低海拔和高海拔[8]。

2.2 温度对小麦品质的影响

温度对小麦籽粒品质的影响主要是影响小麦生育后期籽粒的灌浆过程。在一定温度范围内，较高的温度有利于籽粒蛋白质的形成和积累。研究表明，抽穗至成熟期间日均气温每升高1℃，蛋白质含量提高0.435个百分点，沉降值增加109 mL，面团强度随温度的升高而增强。然而，超过临界温度时，蛋白质含量随温度升高而下降，面团强度也下降，面团形成时间缩短，且高温处理时间越长，下降幅度越大。但具有5+10亚基的品种有较好的耐高温特性[9]。有研究指出，在高温条件下醇溶蛋白的合成速度比麦谷蛋白快，醇溶蛋白占蛋白质的比例升高，使麦谷蛋白、醇溶蛋白的比值降低。但也有学者在75个小麦品种中发现，只有5个品种的醇溶蛋白比例在高温条件下升高，表明不同的品种对高温的反应是不一致的。较高的温度胁迫不仅对小麦籽粒的烘烤品质不利，也影响小麦的磨粉和淀粉的品质。如在开花后持续高温胁迫将会降低出粉率，倒伏使容重、出粉率下降、灰分含量增加。抽穗到成熟期的日平均气温与峰值黏度和稀懈值呈极显著正相关，而这个时期较高的日平均气温可在一定程度上提高黏度性状。

2.3 降水量对小麦品质的影响

多数研究表明，生态因子中年降水量与小麦蛋白质含量、湿面筋含量等多数品质指标呈显著负相关。在开花到蜡熟期，水分胁迫可明显提高小麦籽粒蛋白质含量。过多的降水会降低面筋的弹性，以至于降低面包的烘烤品质。降水量不仅影响到蛋白质的积累，而且也影响到淀粉性状。土壤水分亏缺可以显著影响到支链淀粉和直链淀粉的积累，并可提高支/直，有利于面条品质的提高。淀粉糊化特性的所有参数也均受抽穗至成熟期降雨量的显著影响，其中低谷黏度和峰值时间还受播种至抽穗期降雨量影响。峰值黏度和稀懈值与抽穗到成熟期的降雨量呈极显著负相关，说明抽穗至成熟期的多雨对黏度性状不利。

2.4 光照对小麦品质的影响

光照通过影响光合产物（碳水化合物）的合成而影响小麦蛋白质含量。我国北方区小麦全生育期平均日照总时数高于南方麦区，小麦蛋白质含量比南方麦区高2.05个百分点，这说明长日照对小麦籽粒蛋白质形成和积累是有利的。有研究指出，年日照除了与吸水率呈负相关外，与蛋白质含量、沉淀值、形成时间、稳定时间、出粉率、延伸度、拉伸阻力、拉伸面积呈正相关；与稳定时间、延伸度呈显著正相关。然而，不同生育时期的光照条件对小麦品质的影响不同。出苗至抽穗期间高辐射强度能提高蛋白质含量。到小麦生育后期，光辐射强度一般与籽粒蛋白质含量呈负相关。光照条件好，则籽粒产量高，而蛋白含量随光照增大而下降，原因是小麦籽粒产量的提高稀释了蛋白质的含量。

3 小麦品质稳定性的分子生物学研究进展

赵春等[10]研究了2种环境条件下3个不同蛋白含量小麦品种的氮代谢关键酶活性及籽粒品质的差异，结果表明，灌浆期环境因素与小麦籽粒品质和酶活性存在显著的相关性，适宜的环境条件提高了氮代谢关键酶小麦旗叶硝酸还原酶（NR）、谷胺酰氨合成酶（GS）和籽粒谷胺酰氨合成酶的活性，从而改善了小麦品质。

Clyde Don等[11]研究表明，环境因素通过影响蛋白质的合成量、蛋白质的含量、谷蛋白大聚合体（GMP）的含量、GMP颗粒的形状、高分子量谷蛋白/低分子量谷蛋白（HMW/LMW）来影响小麦品质的变化。

4 展望

随着生物分子技术的发展，可以研究染色体水平、基因水平影响小麦品质稳定性的因素，可以利用RNA差异显示技术或蛋白质组学研究同一基因型在不同环境条件下品质表现差异的原因，最终可以解决在分子调控小麦品质稳定性表达的问题。

［1］ 赵广才，万富世，常旭虹，等.不同试点氮肥水平对强筋小麦加工品质性状及其稳定性的影响[J].作物学报，2006，32（10）：1498-1502.

［2］ 兰涛，潘洁，姜东，等.生态环境和播期对小麦籽粒产量及品质性状间相关性的影响[J].麦类作物学报，2005，25（4）：72-78.

［3］ 潘洁，姜东，戴廷波，等.不同生态环境与播种期下小麦籽粒品质变异规律的研究 [J].植物生态学报，2005，29（3）：467-473.

［4］ 王旭清，王法宏.栽培措施和环境条件对小麦籽粒品质的影响[J].山东农业科学，1999，37（1）：52-55.

［5］ 于亚雄，杨延华，陈坤玲，等.生态环境和栽培方式对小麦品质性状的影响[J].西南农业学报，2001，14（2）：14-17.

［6］ 张梅，隋新霞，孙治军，等.生态环境对小麦品质性状的影响[J].吉林农业科学，2006，31（3）：23-25，34.

［7］ 郭天财，张学林，樊树平，等.不同环境条件对三种筋型小麦品质性状的影响 [J].应用生态学报，2003，14（6）：917-920.

［8］ 于亚雄，杨金华，陈坤玲，等.云南不同生态环境对硬粒小麦品质的影响[J].作物研究，2001，15（4）：19-21.

［9］ Lemelina E，Branlardb G，Salvo L，et al.Breadmaking stability of wheat flours:Relation between mixing properties and molecular weight distribution of polymeric glutenins[J].Journal of Cereal Science，2005，42：317-326.

［10］ 赵春，焦念元，宁堂原，等.不同环境条件下小麦氮代谢关键酶活性及籽粒品质 [J].应用生态学报，2006，17（10）：1866-1870.

［11］ Clyde Don，George Lookhart，Hamid Naeem，et al.Heat stress and genotype affect the glutenin particles of the glutenin