谷子2个试点农艺性状和食味品质的变异研究

2016-12-04内蒙古农业大学农学院呼和浩特0009内蒙古永业农丰生物科技有限责任公司呼和浩特00070乌兰察布市凉城县农业局种子管理站内蒙古乌兰察布0750

种子 2016年11期

，，，， (.内蒙古农业大学农学院，呼和浩特 0009；.内蒙古永业农丰生物科技有限责任公司，呼和浩特 00070；.乌兰察布市凉城县农业局种子管理站，内蒙古乌兰察布 0750)

·问题探讨·

樊巧利1，邵松青1，徐文俊2，孙翔飞3，郭世华1
(1.内蒙古农业大学农学院，呼和浩特 010019；2.内蒙古永业农丰生物科技有限责任公司，呼和浩特 010070；3.乌兰察布市凉城县农业局种子管理站，内蒙古乌兰察布 013750)

为了明确谷子农艺性状和食味品质在2个试点的变异，对内蒙古农业大学教学农场和清水河县碓九也村种植的11份品种进行农艺和食味品质分析。结果表明，参试材料农艺性状在农大和清水河的变异幅度分别为8.35%～27.45%和7.58%～26.74%；穗粒重在两地的变异幅度均最大。2个试点穗重与穗粒重均呈极显著正相关；农大的穗长与穗粗呈不显著负相关，清水河二者极显著负相关；农大的穗粗与穗重、穗粒重、千粒重呈显著正相关，清水河呈显著或不显著负相关。参试品种在2个试点的碱消值均大于3。大乌谷、鑫谷10号、猫爪粘、安谷346-11和大黄谷等5份品种的胶稠度在农大和清水河均大于115 mm。2个试点大黄谷和大黑谷的直链淀粉含量不同，其余品种的直链淀粉含量均相同。参试品种非糯类型为赤10-321，低直链淀粉类型为安谷346-11、大黄谷、大黑谷、安谷221和利谷21，糯质类型为白米粘谷和猫爪粘。

谷子；农艺性状；食味品质；变异

谷子(SetariaItalicaBeauc.)，属于禾本科狗尾草属，起源于我国北方地区，世界上90%以上的谷子种植于中国，其次是前苏联和印度；日本、阿富汗、朝鲜、美国、伊朗、加拿大、波兰、罗马尼亚、南非和澳大利亚等国家也有栽培。根据对西安半坡遗址、磁山遗址、裴李岗遗址等出土的大量炭化谷粒考证，谷子在我国有7 500～8 000年的栽培历史。早在7 000多年前的新石器时代，谷子就成为我国的主要栽培作物[1]。

近年来，随着生活水平的提高和健康意识的增强，人们对谷子的需求量不断增加，谷子产量、营养和食味品质的改良日益受到关注，国内外对此进行了大量研究。李晓宇等为了明确谷子产量等主要农艺性状的变异情况及相关关系，以小香米为对照，对14个谷子品种的主要农艺性状进行分析，结果表明，倒伏性、单穗重、杆重、单株有效分蘖和产量的变异幅度较大，分别为131.25%、41.03%、39.25%、32.87%和30.77%；相关分析显示，穗长、杆重、单穗重与产量呈显著正相关，株高、倒伏与产量呈显著负相关；生育期与杆重呈正相关，与单穗重呈负相关。第一、第二、第三主成分对变异的累积贡献率为83.33%[2]。袁宏安等研究了留苗密度与施氮量对晋谷40和长生07号农艺性状的影响，结果表明，留苗30.3万株/hm2，晋谷40号不施纯氮，长生07号施纯氮90 kg/hm2的情况下产量最高[3]。黄天柱对大米食味品质与理化特性的相关性研究表明，米饭的弹性、光泽和完整性与直连淀粉含量达到极显著负相关，直接品尝结果与直连淀粉含量达到显著水平，适口性总评与直连淀粉含量达到极显著负相关，颜色与胶稠度呈极显著正相关[4]。如果利用各种加工技术，生产符合人们口味的食品，能为谷子开拓出新的市场。

试验地清水河县碓九也村为旱坡地，无灌溉，整个生育期靠降雨维持需水，农大试点有良好的灌溉设施，2试点分别为旱地和水地，随机选择引进的11份谷子品种对同一地点不同品种和不同地点相同品种农艺和部分品质性状的变异进行分析，为种质资源鉴定和进一步研究基因型、环境及其互作对品质的影响提供依据。

表1 不同试点参试品种农艺性状统计表

编号名称来源株高(cm)穗长(cm)穗下节间长(cm)节数穗粗(cm)穗重(g)穗粒重(g)千粒重(g)2014017白米粘谷内蒙高原157．7427．5326．6114．103．1036．9130．923．212014001大乌谷内蒙高原148．0728．1427．7513．104．0838．9233．212．712014008鑫谷10号赤峰161．8128．4326．1714．804．0744．3538．363．252014014猫爪粘内蒙高原150．3226．0932．1013．003．7039．4732．863．142014002安谷346⁃11华北平原170．3026．9425．6914．002．9435．6426．492．422014085大黄谷清水河121．8835．7025．4614．102．7735．0429．283．202014086大黑谷清水河148．9523．6031．3411．902．1113．9111．372．552014005安谷221华北平原175．2127．6524．4115．002．8536．5031．502．81201401209⁃221赤峰169．7325．9029．6012．803．8446．9140．393．652014006赤10⁃321赤峰159．4923．2023．8314．104．5635．3030．093．532014010利谷21赤峰167．7429．4328．9012．103．4034．5928．623．06清20140001白米粘谷内蒙高原128．1125．6623．9913．903．0129．2225．193．65清20140002大乌谷内蒙高原136．3922．2025．2414．403．2629．9724．612．67清20140003鑫谷10号赤峰128．5024．4325．2714．302．9832．7428．083．12清20140004猫爪粘内蒙高原116．0522．3324．4813．403．2530．4523．343．01清20140005安谷346⁃11华北平原152．1126．8325．0415．103．0138．5932．072．68清20140007大黄谷清水河153．3521．2827．9915．204．1036．0927．812．64清20140008大黑谷清水河145．5728．4129．4312．602．1259．1550．562．50清20140009安谷221华北平原146．3827．1023．0815．102．9636．2929．713．19清2014001009⁃221赤峰145．1522．6427．2313．302．8730．4926．334．09清20140011赤10⁃321赤峰131．6024．8026．5812．103．1929．8625．994．11清20140012利谷21赤峰141．2026．1629．0713．102．7435．2527．193．35

表2 小米米粒糊化程度

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料引自赤峰市农牧科学院谷子研究所和清水河县当地推广品种，见表1。

1.2 仪器和试剂

培养皿、镊子、移液吸管、洗耳球、9 FC-300型家用万能粉碎机、6 NS-14型立式碾米机、试管、水浴锅、水浴锅试管架、分析天平、移液器，1.7%的KOH溶液、95%的乙醇、0.2 N的KOH溶液。

1.3 方法

1.3.1 农艺性状测定

供试材料2014年5月6日种植于内蒙古农业大学农场和清水河县碓九也村。采取随机区组设计，每个小区10行，行长3 m，3次重复。收获前，每个重复随机选取10株进行室内考种，包括株高、穗长、穗下节间长、节数、穗粗、穗重、穗粒重、千粒重等(见表1)。千粒重是通过测定100粒种子的重量再乘以10，3次重复，求平均值，用SAS软件进行变异性和相关性分析。

1.3.2 品质性状测定

分别取11个品种3个重复的适量谷子脱粒后用6 NS-14型立式碾米机去壳，再用9 FC-300型家用万能粉碎机磨粉，过100目筛。

1) 糊化温度测定。糊化温度的测定参考农业部《米质测定方法》进行，选择20粒饱满、大小相同的米粒放入干净的培养皿中，设3次重复并编号；在培养皿中分别加入1.7%的KOH溶液10 mL，分解试样；用玻璃棒把米粒分散开，各米粒间留有充分间隙，以便米粒扩散，盖好盖子，静置23～24 h观察。观察米粒在KOH溶液中胚乳的消化程度，知道米粒的碱消化级别(见表2)，确定小米糊化温度(见表3)。

表3 参试品种不同试点农艺性状的变异系数

地点性状株高(cm)穗长(cm)穗下节间长(cm)节数穗粗(cm)穗重(g)穗粒重(g)千粒重(g)最大值175．2135．6932．1015．004．5646．9140．393．65最小值121．8823．2023．8311．892．1113．9111．372．42农大平均值157．3927．5127．4413．543．4036．1430．273．05标准差15．244．783．181．130．749．528．310．43变异系数9．6817．3811．598．3521．7626．3427．4514．10最大值153．3528．4129．4315．154．1059．1450．564．11最小值116．0521．2823．0812．052．1229．2232．072．50清水河平均值138．5924．7126．1213．853．0435．2829．173．18标准差11．582．572．201．050．488．997．800．57变异系数8．3610．408．427．5815．7925．4826．7417．92

表4 参试品种不同试点农艺性状间的相关系数

地点性状株高(cm)穗长(cm)穗下节间长(cm)节数穗粗(cm)穗重(g)穗粒重(g)千粒重(g)农大株高1穗长-0．5291穗下节间-0．113-0．2591节数0．120．239-0．807∗∗1穗粗0．185-0．211-0．1790．1731穗重0．2630．237-0．2410．4410．685∗1穗粒重0．2380．221-0．2270．4320．71∗0．987∗∗1千粒重-0．0250．027-0．090．1270．601∗0．5670．633∗1清水河株高1穗长0．2371穗下节间0．3890．0541节数0．384-0．171-0．491穗粗0．02-0．762∗∗-0．2240．4991穗重0．4530．62∗0．524-0．161-0．573∗1穗粒重0．4220．659∗0．485-0．217-0．641∗0．984∗∗1千粒重-0．288-0．083-0．086-0．486-0．062-0．552-0．4591

2) 胶稠度测定。胶稠度测定采用刘美邱[5]的方法。

将磨碎的米粉放在同一室内2 d。使其含水量相同；用分析天平准确称取100 mg米粉，放入试管中，不能使米粉沾到试管壁，设3次重复并编号；溶解样品和制胶：加95%乙醇0.2 mL(为了避免试验样品在碱糊化时胶着成块，方便准确辨认)，再加入0.2 mol/L的KOH溶液2.0 mL，摇动试管混匀，混匀时要加盖，以免蒸发。把试管沸水浴8 min，取出试管，放在试管架上冷却5 min，之后冰浴20 min；取出试管，水平放在桌面上静置1 h(环境温度控制在23～27 ℃之间)；测量从管底到前沿的米胶长度，以不超过7 mm的误差取均值，确定该品种稻谷的最终胶稠度取值。

3) 直链淀粉含量测定。本实验小米的直链淀粉送至农业部谷物及制品质量监督检验测试中心(哈尔滨)进行测定，检验依据为DB/1300 B 22 13-1990。

2 结果与分析

2.1 参试谷子品种农艺性状变异和相关性分析

2.1.1 不同试点农艺性状的变异分析

从表3可以看出，农大和清水河农艺性状变异幅度分别为8.35%～27.45%和7.58%～26.74%，其中穗粒重在农大和清水河的变异系数均最大，分别为27.45%和26.74%，节数的变异系数均最小，分别为8.35%和7.58%，说明穗粒重的变异幅度大，多样性高，节数的变异幅度较小。各农艺性状在农大的变异幅度由大到小依次分别为:穗粒重gt;单穗重gt;穗粗gt;穗长gt;千粒重gt;穗下节间长gt;株高gt;节数。在清水河的变异幅度由大到小依次分别为：穗粒重gt;单穗重gt;千粒重gt;穗粗gt;穗长gt;穗下节间长gt;株高gt;节数。

表5 参试品种小米米粒糊化程度分级标准

农大编号名称米粒现象碱消值清水河编号名称米粒现象碱消值2014017白米粘谷膨胀，环小，边缘云状3～4清2014001白米粘谷开裂小，环小，云状，中心絮状3～42014001大乌谷开裂小，环大，雾状，中心絮状4～5清2014002大乌谷开裂大，环大，云状5～62014008鑫谷10号开裂大，环大，边缘雾状5～6清2014003鑫谷10号开裂大，边缘雾状5～62014014猫爪粘膨胀，环小，边缘云状3～4清2014004猫爪粘膨胀环小，边缘云状，中心絮状3～42014002安谷346⁃11开裂小，环大，边缘雾状4～5清2014005安谷346⁃11开裂小，环大雾状，中心絮状4～52014085大黄谷开裂小，环大，边缘云状4～5清2014007大黄谷开裂小，环大雾状，中心絮状4～52014086大黑谷膨胀，环小，边缘云状3～4清2014008大黑谷膨胀，环小，边缘云状3～42014005安谷221膨胀，环大，边缘云状4～5清2014009安谷221开裂小，环大，边缘云状4～5201401209⁃221膨胀，环小不完整，边缘云状4～5清201401009⁃221开裂大，环不完整，云状5～62014006赤10⁃321开裂大，环大，雾状5～6清2014011赤10⁃321开裂大，环大，边缘雾状5～62014010利谷21开裂小，环小，边缘云状3～4清2014012利谷21开裂小，环小，边缘雾状3～4

表6 参试品种不同地点的胶稠度和直链淀粉含量

农大编号名称胶稠度(mm)直链淀粉含量(%)清水河编号名称胶稠度(mm)直链淀粉含量(%)2014017白米粘谷124．00清2014001白米粘谷109．502014001大乌谷143．0未测清2014002大乌谷144．516．332014008鑫谷10号133．516．72清2014003鑫谷10号146．516．722014014猫爪粘138．02．17清2014004猫爪粘153．02．172014002安谷346⁃11128．5未测清2014005安谷346⁃1193．011．202014085大黄谷139．514．64清2014007大黄谷147．513．672014086大黑谷89．513．64清2014008大黑谷108．510．152014005安谷221124．513．62清2014009安谷221124．013．62201401209⁃221107．016．59清201401009⁃22191．016．592014006赤10⁃321112．517．13清2014011赤10⁃321123．517．132014010利谷2176．013．78清2014012利谷2176．513．78

2.1.2 不同试点农艺性状的相关性分析

从表4可以看出，2个试点穗重与穗粒重均呈极显著正相关。农大穗下节间长与节数呈极显著负相关，清水河二者呈不显著负相关；清水河穗长与穗粗呈极显著负相关，但农大二者呈不显著负相关。说明清水河穗粒发育不饱满引起二者同步改良受限。农大穗粗与穗重、穗粒重、千粒重呈显著正相关，但清水河穗粗与穗重、穗粒重呈显著负相关，与千粒重不显著。说明农大试点穗粗和穗重可以同步提高。

2.2 参试谷子食味品质变异分析

2.2.1 糊化温度

由表5可知，2试点11份谷子品种的碱消值范围都符合河北省地方标准优质品种类型(减消值gt;3)，农大大乌谷和09-221的碱消值小于清水河，其他品种的碱消值范围相同。两地碱消值在3～4的品种均为白米粘谷、猫爪粘、大黑谷、利谷21。两地碱消值为5～6的品种均为鑫谷10号、赤10-321。对照小米糊化分级表，11个品种中没有高糊化温度和低糊化温度。根据米粒现象，农大各品种的碱消值相对较小，清水河较大。

2.2.2 胶稠度

胶稠度是米胶的长度，一般分为软胶稠度、中胶稠度和硬胶稠度，谷子软胶稠度米胶长度在120 mm以上，中等胶稠度米胶长度在80～120 mm之间，硬胶稠度米胶长度在80 mm以下[6]。

胶稠度目前没有国家标准，一般参照河北省地方标准。胶稠度大于115 mm为优质品种。农大和清水河2个试点的胶稠度值分别为119.64 mm和119.77 mm(见表7)，其中农大试点胶稠度最大的为大乌谷(143.0 mm)，最小的为利谷21(76.0 mm)，大于115 mm的品种有白米粘谷、大乌谷、鑫谷10号、猫爪粘、安谷346-11、大黄谷、安谷221等7份。清水河试点胶稠度最大的为猫爪粘(153.0 mm)，最小的为利谷21(76.5 mm)，大于115 mm的品种有大乌谷、鑫谷10号、猫爪粘、大黄谷、安谷346-11、赤10-321等6份。清水河大乌谷、鑫谷10号、猫爪粘、大黄谷、大黑谷、安谷221、赤10-321等7个品种的胶稠度大于农大。由表7可知，农大胶稠度的变异系数(17.12%)小于清水河(20.88%)。胶稠度除与品种有关，还和测定过程中样品粉粒大小、放置温度、溶液浓度和加热时间有关。

2.2.3 直链淀粉含量

直链淀粉含量为农业部谷物及制品质量监督检验测试中心(哈尔滨)的测定值(表6)。Nakayama等[7]按照直链淀粉含量将谷子分为3类，非糯类型(AC，17.0%～31.9%)、低直链淀粉类型(AC，7.8%～16.0%)、糯质类型(AC，0～3.5%)。11份品种中非糯只有赤10-321，低直链淀粉为安谷346-11、大黄谷、大黑谷、安谷221和利谷21，糯质类型为白米粘谷和猫爪粘。参照河北省地方标准，在农大播种的大黄谷属于优质类型(AC，14%～16%)。

从表7看出，农大和清水河品种的直链淀粉含量最大值均为17.13%，最小值均为0；农大直链淀粉含量的变异系数(50.04%)大于清水河的变异系数(46.65%)。

表7 参试品种胶稠度和直链淀粉含量的变异系数

农大胶稠度(mm)直链淀粉含量(%)清水河胶稠度(mm)直链淀粉含量(%)最大值143．0017．13最大值153．0017．13最小值76．000最小值76．500平均值119．6412．03平均值119．7711．94标准差20．486．02标准差25．015．57变异系数(%)17．1250．04变异系数20．8846．65

3 结论与讨论

3.1 农艺性状

农艺性状在清水河的变异幅度(7.58%～26.74%)小于农大(8.35%～27.45%)，各农艺性状穗粒重在2地的变异幅度均最大，分别为27.45%(农大)和26.74%(清水河)；节数的变异幅度均最小，分别为8.35%(农大)和7.58%(清水河)。闫峰等对41份谷子种质资源的7个农艺性状进行了遗传多样性分析，结果表明，谷子种质资源遗传变异丰富，株高的多样性指数最高为2.08，穗长的多样性指数最低为1.82[8]，与本研究结果差异较大，可能与选材或环境因素不同有关。各农艺性状在农大的变异幅度由大到小依次为穗粒重gt;单穗重gt;穗粗gt;穗长gt;千粒重gt;穗下节间长gt;株高gt;节数，在清水河的变异幅度由大到小依次为穗粒重gt;单穗重gt;千粒重gt;穗粗gt;穗长gt;穗下节间长gt;株高gt;节数。农大农艺性状的变异幅度大于清水河，表明各品种在农场的变异潜力高于清水河。在两地穗粒重、穗重的变异系数均最大，相同品种在不同地区的生长，由于光温、日照长度的变化，供试材料在产量上有较高的变异潜力。宋中强等[9]以谷子区试品种为材料，应用灰色关联度对谷子的主要性状进行了分析，变异幅度由大到小依次为出谷率gt;株高gt;千粒重gt;成穗率gt;穗粒重gt;单穗重gt;穗粗gt;穗长，与试验株高和千粒重的变异有些差异，可能与参试材料不同有关。栾素荣等的研究结果表明，变异幅度由大到小依次为穗粒重gt;单穗重gt;出谷率gt;穗粗gt;纹枯病gt;千粒重gt;穗长gt;株高gt;生育期[10]。王丹丹等[11]研究了53份谷子农艺性状的变异幅度，由大到小依次为穗粒重gt;单穗重gt;穗长gt;节数及叶片数gt;穗粗gt;千粒重gt;株高gt;生育期gt;穗毛长短gt;穗的松紧度。本文以及前人研究结果变异幅度的差异比较大，穗粒重和单穗重对谷子的产量影响比较大，容易得出谷子变异幅度不仅与品种有关，还与光照长度、温度、土壤营养和降水量等环境因素有关的结论。由上面的分析可知，提高谷子的产量，应综合考虑谷子各个农艺性状之间的关系和对产量的贡献率。

3.2 食味品质

目前，谷子的蒸煮食味品质评价没有特定国家标准，本试验通过直链淀粉含量、胶稠度及糊化温度来间接评价谷子的蒸煮食味品质，参照河北省地方标准，胶稠度大于115 mm，碱消值大于3.0，直链淀粉含量14%～16%的为优质品种。

何继红等选用8个不同谷子品种作材料，研究了旱地自然条件下控水补灌对谷子品质性状的影响，结果表明，旱地种子控水补灌后粗淀粉、碱消值、胶稠度和出米率相对于旱地都增加，控水补灌后虽然降低了谷子的营养价值，但谷子的食味品质与出米率有所提高[12]。控水补灌是改善旱地谷子品质和提高旱地谷子产量的有效措施。本试验2个试验点品种的碱消值均大于3，根据米粒现象，农大各品种的碱消值相对较小,清水河各品种的碱消值相对较大，即农大的糊化温度较高，清水河的糊化温度较低。说明缺水分有可能降低糊化温度。大乌谷、鑫谷10号、猫爪粘、安谷346-11和大黄谷等5个品种的胶稠度在农大和清水河均大于115 mm，但清水河大乌谷、鑫谷10号、猫爪粘、大黄谷、大黑谷、安谷221、赤10-321等7个品种的胶稠度大于农大。按照Nakayama等[7]的划分标准，11份品种中非糯类型为赤10-321，低直链淀粉类型为安谷346-11、大黄谷、大黑谷、安谷221和利谷21，糯质类型为白米粘谷和猫爪粘。大黄谷和大黑谷2个品种在清水河的直链淀粉含量小于农大。对比可知直链淀粉含量和糊化温度在农大较高，胶稠度在清水河的较大，与何继红等[12]的研究结果差异比较大，有待进一步研究。韩俊华等认为，胶稠度、直链淀粉含量和碱消值均因产地或品种不同有差异[13]。本试验没有严格控制农大试验地的灌溉时间、灌溉次数和灌溉量，有待进一步试验研究。

[1]何红中.中国古代粟作研究[D].南京农业大学博士学位论文,2010.

[2]李晓宇,王昆鹏,刘迎春,等.谷子主要农艺性状分析[J].内蒙古农业大学学报(自然科学版),2015,36(2):26-30.

[3]袁宏安,杨清华,闫伟,等.施氮量与留苗密度对春谷农艺性状及产量的影响[J].作物杂志,2015(4):138-141.

[4]黄天柱.大米食味品质与大米理化特性的相关性研究[D].湖南农业大学硕士学位论文,2012.

[5]刘美邱.优质稻谷胶稠度测定要点及需要注意的问题[J].食品安全导刊,2015(15):63.

[6]史玮,高清海,米建国.优质稻谷胶稠度测定影响因素的探讨[J].吉林粮食高等专科学校学报,2005,20(1):17-19.

[7]Nakayama,Afzal,Okuno.Intraspecfic differentiation and geographical distribution of alleles for low amylase content in endosperm of millet,Setariaitalica(L.) Beauv[J].Euphytica,1998(102):289-293.

[8]闫锋,崔秀辉,李清泉,等.谷子农艺性状的遗传多样性分析[J].湖南农业科学,2010(3):8-9,12.

[9]宋中强,刘金荣,杨慧凤,等.应用灰色关联度分析谷子产量与主要农艺性状的关系[J].农业科技通讯,2015(5):79-80,295.

[10]栾素荣,王占廷,李青松.谷子产量与主要农艺性状的灰色关联度分析[J].河北农业科学,2010(11):115-116,118.

[11]王丹丹,希日格乐,孙宇燕,等.谷子农艺性状相关性与食味品质分析[J].内蒙古农业大学学报(自然科学版),2015,36(4):29-37.

[12]何继红,董孔军,杨天育.控水补灌对旱地谷子品质的影响[J].干旱地区农业研究,2008,26(3):55-58,79.

[13]韩俊华,张爱霞,罗敏,等.“张杂谷”系列谷子品种淀粉含量的分析与评价[J].河北工业科技,2012,29(1):23-26,34.

Variation Analysis on Agronomic Traits and Eating Quality in Two Sites in Foxtail Millet

FANQiaoli1,SHAOSongqing1,XUWenjun2,SUNXiangfei3,GUOShihua1

2016-06-26

国家自然科学基金项目(编号：31260328和31560394)；内蒙古自治区自然科学基金项目(编号：2014 MS 0321)；内蒙古自治区应用技术研究与开发资金计划项目(编号：20140165)。

樊巧利(1989—)，女，硕士研究生，主要从事谷子品质育种研究；E-mail:494895859@qq.com。

郭世华，男，教授，硕士研究生导师，主要从事谷子品质遗传育种研究；E-mail: shguo988@163.com。