2008-2016年四川省小麦区试品系品质分析

郑建敏，罗江陶，李式昭，万洪深，杨漫宇，李 俊，杨恩年，蒲宗君

(四川省农业科学院作物研究所/农业部西南地区小麦生物学与遗传育种重点实验室，四川成都 610066)

2008-2016年四川省小麦区试品系品质分析

郑建敏，罗江陶，李式昭，万洪深，杨漫宇，李 俊，杨恩年，蒲宗君

(四川省农业科学院作物研究所/农业部西南地区小麦生物学与遗传育种重点实验室，四川成都 610066)

为了解四川省小麦品质育种进展，对四川省2008-2016年区试的130个品系(274个样品)的品质测试数据进行了分析，并根据不同品质分类标准评价了供试四川小麦达标现状。结果表明，四川2008-2016年130个小麦区试品系的容重为789±34 g·L-1；粗蛋白含量为13.83%±1.69%，降落数值为238±93 s，沉降值为38.4±11.7 mL，湿面筋含量为28.0%±4.4%，吸水率为57.0%±5.3%，形成时间为3.1±2.5 min，稳定时间为4.3±3.9 min，弱化度为126±51 F.U，粉质质量指数为57±42，评价值为45±13，最大抗延阻力为371±193 E.U，延伸性为172±28 mm，能量为84.4±40.7 cm2，拉伸比值为2.33±1.31，硬度指数为57.1±9.1。其中，稳定时间和形成时间变异系数高达89.99%和80.16%。年度间比较发现，粗蛋白含量、湿面筋含量、Zeleny沉降值、形成时间和稳定时间呈逐年下降趋势，而容重、降落数值、吸水率和硬度指数无明显变化趋势。根据国家及省级品质评价标准，四川2008-2016年130个小麦区试品系中，均存在较大比例同一品系各项指标间强、中、弱筋层次交错不协调的现象，达标品系以中、弱筋小麦为主。总体而言，四川小麦品质改良趋向弱筋化。

小麦；品质；育种；相关系数；标准

小麦是我国主要粮食作物之一，作为主要的商品粮和战略储备粮，在确保粮食安全中具有重要作用[1-2]。小麦品质决定其用途和价值，品质水平直接影响加工企业的产品质量和经济效益、农户的收益[3]。在人口基数大、耕地面积相对少的基本国情下，产量一直是我国粮食作物育种的主要目标，品质育种长期以来未得到足够重视。随着经济发展和生活水平提高，人们对优质粮食产品、加工企业对优质原料的需求随之增加。目前，国内小麦生产出现的尴尬局面是，一方面国有商品粮库小麦库存积压，因品质不佳无法售出；另一方面国家花大量外汇购买国外优质小麦原料来满足市场需求[1,4]。培育优质小麦品种、开发配套栽培及产业化技术是解决目前供销矛盾的主要途径，也是适应国家粮食生产结构改革的有效措施。

四川位于我国西南冬麦区，小麦是四川第三大粮食作物。面条、馒头、包子等面食是当地百姓不可或缺的主食。四川较系统的小麦育种始于20世纪30年代，单产从当时的825 kg·hm-2左右[5]提高到现在的近6 000 kg·hm-2，育种工作者做出了巨大贡献。与国内其他麦区相同，四川小麦育种中，品质问题也长期未受重视。小麦区试参试品种能够较好地代表该区域的整体育种水平和育种进展。本研究以四川省2008至2016年参加小麦区试的130个品系(274个样品)的品质测试结果为基础，分析各被测指标的水平及综合达标状况，以期为科研单位的育种及加工企业的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试材料为2008-2016年度参加四川小麦区试的130个品系，共274份样品。

1.2 方法

分别收集274份样品的当年品质检测结果，同一品系有两个不同地点(荣县和井研)，其中，7个品系具有两年的测试结果。品质测试由农业部谷物及制品质量监督检验测试中心(哈尔滨)完成。测试指标共16项，分别为容重、粗蛋白(干基)含量、降落数值、沉降值、湿面筋含量、粉质参数(包括吸水率、形成时间、稳定时间、弱化度、粉质质量指数和评价值)、拉伸参数(包括最大抗延阻力、延伸性、能量和拉伸比值)及硬度指数。

1.3 数据处理

采用Excel及SPSS 13.0软件进行数据处理与分析。

2 结果与分析

2.1 被测样品的品质状况

假设年度间气候等因子对被测指标无影响且不同年份参试品系不同的前提下，进行品种、地点两因素方差分析，结果表明，品种和地点均对容重、粗蛋白含量、Zeleny沉降值、湿面筋含量、吸水率和延伸性有显著影响(P<0.05)；降落数值仅在地点间有显著差异(P为0.041)，其中，荣县点的容重和降落数值显著高于井研点；形成时间、稳定时间、弱化度、粉质质量指数、评价值、最大抗延阻力、能量、拉伸比值和硬度指数仅在品种间有显著差异(P<0.05)。

274份样品的16项被测品质指标的变异系数为89.99%～4.36%，由大到小依次为稳定时间>形成时间>粉质质量指数>拉伸比值>最大抗延阻力>能量>弱化度>降落数值>沉降值>评价值>延伸性>硬度指数>湿面筋含量>粗蛋白含量>吸水率>容重。

由表1可知，被测样品的容重为789±34 g·L-1，变异系数为4.36%，达1、2、3、4、5级标准[6]的分别占57.51%、17.58%、12.45%、6.59%和3.30%，此外有2.56%的样品为等外级(<710 g·L-1)。降落数值为238±93 s，变异系数39.17%，30%样品的降落数值≥300 s，达到国家一级优质强筋品质标准[7]；38.69%样品的降落数值≥200 s、<300 s，达到面条和饺子用小麦粉行业标准[8]。硬度指数为57.1±9.1，变异系数为15.84%，仅35.74%样品的硬度指数≥60，其余64.26%样品的硬度指数均<60。

表1 274份样品被测品质指标的统计结果

粗蛋白含量、沉降值和湿面筋含量是反映小麦蛋白质状况的品质指标。被测样品的粗蛋白含量为13.83%±1.69%，Zeleny沉降值为38.4±11.7 mL，湿面筋含量为28.0%±4.4%，三者的变异系数分别为12.24%、30.45%和15.70%。粗蛋白含量达到国家一、二级强筋优质标准[7]的样品分别占25.55%和24.82%，达国家优质弱筋品质标准[9]的占10.22%，其余39.42%样品的粗蛋白含量介于11.5%～14.0%之间。 27.01%的样品沉降值≥45 mL，45.26%样品沉降值≥30 mL、<45 mL，27.74%样品沉降值<30 mL。仅4.01%和13.5%样品的湿面筋含量达到国家一、二级优质强筋品质标准，11.68%样品的湿面筋含量达到国家优质弱筋品质标准要求，70.8%样品的湿面筋含量在22.0%～32.0%之间。

粉质参数中，吸水率为57.0%±5.3%，形成时间为3.1±2.5 min，稳定时间为4.3±3.9 min，弱化度为126±51 F.U，粉质质量指数57±42，评价值45±13，其中，形成时间和稳定时间的变异系数最高，达80.16%和89.99%。23.36%样品的吸水率≥60%，其余均<60%。24.82%样品的形成时间≥4 min，57.30%样品的形成时间<3 min。7.66%样品的稳定时间≥10 min，达到国家一级优质强筋品质标准，8.39%样品的稳定时间≥7 min、<10 min，达到国家二级优质强筋品质标准[7]，38.69%样品的稳定时间≥3 min、<7 min，达到面条用小麦粉行业标准，37.96%样品的稳定时间≤2.5 min，达到国家优质弱筋小麦品质标准[9]。69.71%样品的弱化度≥100 F.U，30.29%样品的弱化度<100 F.U。25.18%样品的粉质质量指数≥70，22.26%样品的粉质质量指数位于50～70之间，52.55%样品的粉质质量指数≤50。12.77%样品的评价值≥60，其余均低于60。

拉伸参数中，最大抗延阻力为371±193 E.U，延伸性为172±28 mm，能量为84.4±41 cm2，R/E比值为2.33±1.31，其中，R/E比值的变异系数最大，为56.37%。37.64%样品的最大抗延阻力≥400 E.U， 43.17%介于200～400 E.U之间，19.19%样品≤200 E.U。18.45%样品的延伸性≥200 mm，80.81%样品的延伸性介于100～200 mm之间，0.74%样品的延伸性<100 mm。1.11%样品的能量≥200 cm2，31%样品的能量介于100～200 cm2之间，67.9%样品的能量<100 cm2。25.83%样品的R/E值≥3，29.89%样品的R/E值≥2、<3，28.04%样品的R/E值≥1、<2，16.24%样品的R/E值<1。

2.2 主要品质指标的年度间变化

以年度为界限，计算同一年度所有样品同一指标的平均值，绘制主要品质指标年度变化趋势图。如图1所示，容重呈波形变化，无明显规律性，表明品种改良对容重影响不明显。降落数值也呈波形变化，整体略有下降(图2)。粗蛋白、Zeleny沉降值和湿面筋变化趋势较为一致，整体呈下降趋势(图3)。吸水率和硬度指数先上升，再下降，后又上升，整体较为平稳(图4)，说明受品种改良影响不明显。形成时间和稳定时间波动较大，整体呈下降趋势(图5)。最大抗延阻力和能量变化一致，基本呈先上升后下降趋势(图6)。

2.3 品质标准划分评价

根据国家优质强筋/弱筋小麦品质标准要求[7,9]，在274份测试样品中，有1份小麦样品各项指标均达国家一级强筋小麦标准(占0.36%)，有8份小麦样品各项指标均达国家二级强筋小麦标准(占2.92%)，无各项指标均达国家优质弱筋小麦标准的样品。

图1 2008-2016年容重的变化

图2 2008-2016年降落数值的变化

图3 2008-2016年粗蛋白含量、沉降值和湿面筋含量的变化

图4 2008-2016年吸水率和硬度指数的变化

图5 2008-2016年形成时间和稳定时间的变化

图6 2008-2016年最大抗延阻力和能量的变化

根据国家小麦品种品质分类标准[10]，274份样品中，有11份样品达强筋小麦标准(占4.01%)，有9份样品达中强筋小麦标准(占3.28%)，有39份样品达中筋小麦标准(占14.23%)，有8份样品达弱筋小麦标准(占2.92%)。此外，有30份样品接近弱筋小麦标准(9项指标中，1项指标未达要求, 占10.95%)，其余样品(占64.60%)各项指标间多存在强、中强、中和弱筋层次交错现象，未能协调达标。

按四川省区试审定要求(参考四川省区试总结)，274份样品中，8份样品达强筋小麦要求(占2.92%)，85份样品达中筋小麦要求(占31.02%)，38份样品达弱筋小麦要求(占13.87%)。其余样品(占52.19%)各项指标间多存在强、中、弱筋层次交错现象，未能协调达标。

3 讨 论

3.1 四川小麦品质育种进展及现状

小麦容重高的品种胚乳含量相对较高，可能有较高出粉率[11]。本研究结果表明，绝大部分四川小麦容重达2级小麦要求，变异系数小，整体水平较好。品种选育中，有关容重的选择主要是目测籽粒大小。在综合考虑千粒重、穗粒数和有效穗数三大因子协调的情况下，基本以确保籽粒大小处于中上水平以不影响产量为选择标准。随着育种发展，容重水平基本趋于稳定。其变异性相对较小。

降落数值是评价小麦面粉中α-淀粉酶活性和因各种原因造成的小麦发芽(如穗发芽等)损害程度的指标。一般而言，降落数值越小，表明α-淀粉酶活性越强，发芽损坏程度可能越大[12]。四川小麦收获季节常出现阴雨天气，易出现穗发芽现象而影响品质。本研究表明，四川小麦降落数值大于300 s的偏少，平均238 s，低于小麦主产区[13]，且整体偏低，有待进一步改良。降落数值受环境影响较大，所以选择合适的地点开展有针对性的选种工作对提高降落数值较为关键。

湿面筋是反映面筋蛋白含量的指标[14]，Zeleny沉降值是反映面筋蛋白质量和数量的一个综合指标[15,18]。研究表明，四川小麦粗蛋白含量平均13.83%，略低于全国平均水平(13.94%)[1]；湿面筋含量平均28.0%，较河南等小麦主产区，整体偏低[13]；Zeleny沉降值变异性较大，均值高于全国平均水平(32.1 mL)[1]，存在沉降值较高的品种资源。粗蛋白含量、湿面筋和Zeleny沉降值三者均受环境和品种的共同影响。从年度变化看，粗蛋白含量、湿面筋和Zeleny沉降值均有下降趋势，表明在四川小麦品质育种正朝着低蛋白质含量的弱筋小麦方向发展，但在蛋白质含量减少的同时质量并未得到相应改良。因此，育种中应以改善蛋白质量为育种重点。

面团吸水率与面包体积极显著正相关，一般优质强筋小麦面粉的吸水率多在60%以上[11]。本研究表明，四川小麦吸水率整体较低，大于60%的小麦样品偏少。笔者将品质指标间进行相关分析，结果表明，吸水率与硬度指数极显著正相关，相关系数达0.813。硬度指数越大，表明小麦硬度越高，反之表明小麦硬度越低。研究表明，籽粒硬度对出粉率、面粉品质及加工能耗等均有极显著影响[16]。本研究显示，四川小麦绝大多数硬度指数小于60，均值低于全国平均水平(63)[1]。从2008至2016年度的变化看，吸水率和硬度指数均先上升，再下降，后又上升，整体较为平稳，表明育种改良对吸水率和硬度指数影响不明显，四川小麦吸水率和硬度指数均有待进一步提高。形成时间和稳定时间是粉质参数的两项重要指标。面团形成时间是从开始加水到面团稠度达到最大时所需要的揉混时间，与面粉在水合过程中影响面筋形成的因素有关。稳定时间是粉质曲线首次穿过500 B.U和离开500 B.U两点间的时间差，是反映面团稳定性、耐揉程度的指标。优质面包的面团形成时间多在4～7 min，但由于形成时间与能耗有关，故不宜过长[11]。一般稳定时间越长，说明面团韧性越好，面筋的强度越大，面团的加工性质越好[17-18]。然也并非越长越好，因稳定时间还与耗能和成品加工时间有关[11]。本研究表明，参试四川小麦品种的形成时间、稳定时间变异性大，不乏形成时间、稳定时间长的样品，但多数样品偏短。年度变化结果显示，形成时间和稳定时间波动大，整体均呈下降趋势，表明品质育种正朝着形成时间、稳定时间较短的弱筋小麦方向发展。方差分析表明，形成时间和稳定时间受基因型(品种)的影响更大，所以在品质改良过程中加强这两项指标的选育，效果会相对明显。今后，针对优质弱筋小麦的选育，应进一步将形成时间和稳定时间缩短；针对专用中筋小麦的选育，应适当增加形成时间和稳定时间。

小麦品质是受环境和基因型影响的复杂性状，测量获得的品质数据对衡量小麦品质具有重要的参考价值。本研究以不同衡量标准评价2008至2016年四川省区试参试的参试样品，结果表明，各指标均达标的样品相对较少，存在较大比例各项测量指标间强、中、弱筋层次交错不协调的品系。品质育种未得到足够重视和品质选择的复杂性、间接性可能是两个重要影响因素。

3.2 存在的主要问题

3.2.1 品质资源问题

根据统计结果，就单独某项品质指标而言，均存在达到国家优质强筋、弱筋标准要求的小麦品系；综合多项指标要求，能够协调达标的优质品系较少。从育种资源角度看，四川省不乏各种品质达标的材料，但较多品系品质指标呈强、中、弱筋层次交错现象，未能协调达标。

3.2.2 选育技术问题

品质优劣是以终端产品来衡量，这给通过逐步筛选改良的作物育种带来极大的困难。可供参考的品质指标多需要借助专业仪器进行测量，难以通过田间观察直接筛选，且品质测量需种子量较大，低代材料无法通过测量来选择，这也是限制品质育种发展的主要因素。有研究表明，采用近红外设备可方便快捷无损地对后代材料进行品质筛选，且种子用量少，对品质育种有诸多益处[19]。但前期设备投入较大，难以实现普及应用。

3.2.3 品质安全问题

本研究表明，四川小麦样品降落数值较小，穗发芽损坏程度较为严重。此外，稳定时间、沉降值、湿面筋含量等主要品质指标变异系数较大，易受环境因素影响，难确保其稳定性。

3.3 未来努力方向的建议

品质育种应被提升到战略的高度，与产量并驾齐驱，避免出现品种选育与市场需求背道而驰的尴尬局面。育种者应加强材料评价，明确材料特征，有目标性地开展亲本杂交选配工作，逐步改善品质。四川小麦资源中存在各种类型丰富的变异材料，可鉴定筛选农艺性状表现较好、优质指标相对富集的材料来开展互补杂交改良工作。同时，可有针对性地引入外源优良资源为四川品质育种所用。通过品质鉴定来加强育种单位间的交流合作，高效利用测量鉴定仪器为品质育种服务。加强材料交流与共享，通过提高整体育种亲本材料品质水平来改善整体质量，促进四川小麦品质育种发展。

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Quality of Wheat Varieties in Regional Test in Sichuan Province from 2008 to 2016

ZHENG Jianmin, LUO Jiangtao, LI Shizhao, WAN Hongshen, YANG Manyu, LI Jun, YANG Ennian, PU Zongjun

(Crop Research Institute, Sichuan Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Wheat Biology and Genetic Improvement on Southwestern China, Ministry of Agriculture, Chengdu, Sichuan 610066, China)

In order to verify the current status of wheat breeding for quality improvement in Sichuan province, the quality data of 130 varieties(274 samples) in the regional test from 2008 to 2016 was collected and analysed, and all the varieties were evaluated according to the quality standard. The quality parameters, such as test weight(789±34 g·L-1), the crude protein(13.83%±1.69%), the falling number(238±93 s), the sedimentation value(38.4±11.7 mL), the wet gluten content(28.0±4.4%), the water absorption rate(57.0%±5.3%), the development time(3.1±2.5 min), the stability time(4.3±3.9 min), the softness(126±51 F.U), the farinograph quality index(57±42), the evaluation value(45±13), the Max. resistance(371±193 E.U), the extensibility(172±28 mm), the energy(84.4±40.7 cm2), the R/E ratio(2.33±1.31), and the hardness index(57.1±9.1), were calculated. Among them, the variation coefficients of stability time and development time were up to 89.99% and 80.16%, respectively. It was found that breeding had no significant effect on test weight, falling number, water absorption, and hardness index, while a downward trend was found in crude protein content, wet gluten content,Zeleny sedimentation value, development time, and stability time from 2008 to 2016. According to national or provincial evaluation standards, there were a large proportion of varieties which showed incoordinate gluten levels in different indices, unable to fit any standard level. Most of the standard lines were the middle and weak gluten wheat. As a consequence, the quality improvement tends to breed weak gluten wheat.

Wheat; Quality; Breeding; Correlation coefficient; Standard

时间：2017-04-07

2016-09-08

2016-10-05 基金项目：四川省财政基因工程专项资金(优秀论文基金)项目；四川省财政基因工程专项资金(青年基金)项目；四川省财政创新能力提升工程专项资金项目(2016ZYPZ-016)；四川省青年科技创新研究团队资助项目(2014TD0014)；现代产业链关键技术创新研究与应用项目(2014NZ0055)；国家自然科学基金面上项目(31671683)

E-mail:jianminxingzheng@yeah.net(郑建敏); 715644470@qq.com(罗江陶，与第一作者同等贡献)

蒲宗君(E-mail:pzjun68@163.com)

S512.1；S331

A

1009-1041(2017)04-0513-07

网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20170407.1021.024.html