黄淮地区小麦品质性状特性分析

彭绍峰，马 雯，张媛菲，吕树作，段国辉

（1.洛阳农林科学院，河南 洛阳 471023；2.宝鸡市农业科学研究院，陕西 宝鸡 722499）

黄淮地区小麦品质性状特性分析

彭绍峰1，马 雯2，张媛菲1，吕树作1，段国辉1

（1.洛阳农林科学院，河南 洛阳 471023；2.宝鸡市农业科学研究院，陕西 宝鸡 722499）

为了给黄淮北部优质小麦品种选育提供理论指导，对该区5个不同地点种植的18个小麦新品系的品质性状进行了分析。结果表明，该区小麦品质在粗蛋白含量及稳定时间方面有待提高；形成时间、稳定时间、弱化度、面筋指数、最大拉伸阻力、延伸度6个性状受遗传因素控制，受地点环境因素影响小，硬度、沉淀值、粗蛋白和湿面筋含量等性状受地点环境因素影响大；通过聚类分析将14个性状分为7类，可以用7个类型指标来反映14个品质性状。在育种材料评价中，对受地理环境因素影响大的沉淀值、粗蛋白和湿面筋含量应与对照品种相比较，受遗传因素影响大的形成时间、稳定时间等应参照优质小麦标准进行取舍。

小麦；品质；性状；聚类分析

黄淮地区是我国小麦最重要的主产区和最适宜种植区，该地区小麦常年种植面积占全国的58.5%，总产占全国的67.6%，我国生产上种植面积在66.7万hm2以上的品种主要来自黄淮麦区，黄淮地区选育应用的小麦品种对于我国小麦生产的品种结构有较大影响[1-3]。在2001年农业部发布的《中国小麦品质区划方案》中，黄淮麦区北部为优质强筋、中筋小麦主产区[4]，加强适合该地区生产需要的优质小麦品种选育将是该区小麦育种发展的主要目标。

由于小麦品质受品种、环境以及品种与环境互作的影响，不同地区小麦品种的品质性状表现不同[5-6]，充分了解黄淮北部区小麦品种的品质性状特性对优质小麦品种选育十分必要。笔者通过对小麦产业技术体系的部分小麦网络测试结果进行分析，探索各品质性状的变化特征和相互关系，以期指导当地小麦资源利用、品种选育和推广应用等工作。

1 材料和方法

试验材料为在2015—2016年度黄淮北片区的泰安、邢台、菏泽、衡水、滨州5个地区测试的18个小麦示范新品种。数据材料来源于国家小麦技术产业体系发布的2016年小麦质量报告。

品质分析涉及项目共14项，各分析项目按国家规定的检测方法进行测定，分别为硬度（GB/T 21304—2007）、容重（GB/T 5498—2013）、降落数值（GB/T10361—2008）、粗蛋白含量（NY/T3—1982）、湿面筋含量（GB/T 5506.2—2008）、面筋指数（GB/T 5506.2—2008） 和 Zeleny沉淀值 （GB/T 21119—2007）及面团流变学特性分析项目7项，即吸水率、形成时间、稳定时间、弱化度、最大拉伸阻力、延伸度、拉伸面积（该7项检测采用50 g和面钵的E型粉质仪依GB/T14614—2006进行）。

2 结果与分析

2.1 不同品质性状表现

表1 14个品质性状表现及与国家强中筋优质小麦标准比较

从表1可以看出，所测小麦品质性状中容重、硬度指数和吸水率普遍达优质强筋小麦标准[7]，稳定时间、最大拉伸阻力、拉伸面积和粗蛋白含量普遍低于优质强筋小麦标准，湿面筋含量表现为多数能达到中强筋小麦以上标准，这与朱玫等[8-9]的观点基本一致。结合稳定时间、最大拉伸阻力、粗蛋白含量这3个性状的变异系数可以看出，最大拉伸阻力和稳定时间距离标准要求还存在较大差距，其次为粗蛋白含量，表明该地区优质小麦品种选育应特别着力于粗蛋白含量及面团稳定时间等方面的强化提高。

2.2 品质指标的影响因素

方差分析结果显示，降落数值、稳定时间2个指标在试验点间不存在显著差异（P＞0.05），弱化度在试验点间差异达到显著水平（P＜0.05），其他指标在试验点间差异达到极显著水平（P＜0.01），而每项品质指标在不同品种间均存在极显著差异（表2），说明地点环境对不同品质指标影响不同，但同曹广才[10]研究指出的一样，不同品种间的品质差异在不同环境间仍能比较稳定的表达出来。由于本试验没有重复，因而不对基因型和环境型的交互作用进行F值测验。

表2 品种、地点对不同品质指标的影响水平

2.3 不同品质性状在多点试验中的变异表现

表3 不同品质指标的变异分布%

由表3可知，不同品质性状的变异在品种间和地点间的分布不同，在本试验中，形成时间、稳定时间、弱化度、面筋指数、最大拉伸阻力、拉伸面积和延伸度7个性状的变异主要集中于品种间，而在地点间的变异小；硬度、沉淀值、粗蛋白和湿面筋含量的变异在地点间占主要部分，降落数值和容重2个性状受品种基因型与地点环境间互作的影响较大。所以，小麦品种的品质测定结果具有动态性，每项性状有各自的变化特性，对品种品质在生产上的应用评价应考虑不同指标的这种特性。

2.4 各品质性状间关系分析

因品质性状数目较多，彼此存在复杂的相关关系[11-13]，不适合直接进行常规的相关比较分析，为此对试验结果进行以相关系数为分类依据的R型聚类分析。R型聚类分析是一种多元统计方法，是以变量之间的相似程度为基础，将存在错综复杂相关关系的多个变量分成不同级别的类或类群，以分类树形图来表示，使得每一类别内所有个体之间具有较密切的关系，而各类别间的相互关系比较疏远，从而客观地描述分类对象的各个体间的差异和联系。

对上述品质指标运用最长距离法聚类分析结果显示，在距离0.6处各品质指标分为7个类群（图1），这一分类结果与最短距离法在0.6距离处的分类结果相同（图2）。最长距离法分类根据类群内整体对象关系的密切程度，但会将与群内某单个元素关联密切的对象排除在外；最短距离法分类依据的是群内单个对象间的关系密切程度而不考虑每个元素与群内所有元素的关系密切与否。二者结合能更全面反映各性状间关系。因而，以上所分出的7个类群中，类群内各指标相关关系都密切，类群间的各指标关系都较远，以上分类准确完善。

第Ⅰ群中包含形成时间、稳定时间、弱化度、最大拉伸阻力、面筋指数、拉伸面积等6个品质性状，这6个品质性状都反映面团的筋力特性，为同类指标。这6个品质指标在地点间的变异分布都较小，其中，稳定时间在地点间不存在显著差异，且形成时间、稳定时间和最大拉伸阻力在基因与环境互作项上的变异也小，在不同试验点之间表现都比较稳定，说明筋力特性主要受遗传因素控制，用形成时间、稳定时间和最大拉伸阻力3个性状来评价小麦品种的筋力特性可靠性高。

第Ⅱ群中包含粗蛋白含量、湿面筋含量2个品质性状，蛋白质、湿面筋是衡量小麦营养品质的最重要性状，这2个指标在品种间、试验点间差异都极显著，而且二者在试验点间变异分布都大于品种间，说明蛋白质和湿面筋2个性状受遗传因素控制的同时也易受试验地点的地理环境因素影响。

第Ⅲ群中包含硬度、吸水率2个性状，硬度差异由籽粒中淀粉与蛋白质的黏结以及淀粉颗粒之间基质的连续性所造成的，吸水率大小由破损淀粉数量、蛋白质含量决定[14]，二者存在紧密的内在联系，但二者的变异分布不同，硬度受环境因素影响大，吸水率受遗传因素影响大。

沉淀值、降落数值、容重、延伸度4个性状都相对独立，与其他性状间关系较远，各自单独成为一群。有关小麦品质性状间关系的相关报道都不尽一致[15-17]，可能是研究材料遗传背景不同所造成的。

3 结论

黄淮北部地区优质小麦品质主要缺陷在于粗蛋白含量和以面团稳定时间为代表的面团筋力性状表现不足，而粗蛋白和湿面筋含量同反映面团流变学特性的稳定时间等性状无密切关系，说明面团筋力特性主要取决于小麦中蛋白质和湿面筋的质量而非含量，这也与赵仁勇[18]、章练红等[19]研究结果相一致，该地区优质小麦品种选育中应加强蛋白质含量和质量的同步提高。

粗蛋白和湿面筋含量等性状受地理环境因素影响较大，在育种材料选择中不应拘泥于具体性状是否达标，只与对照品种相比较即可。在生产推广中应注意区域选择布局，弥补一些品系粗蛋白和湿面筋等指标含量不足的缺陷[20-21]。

反映小麦粉质流变学特性的形成时间、稳定时间等受种植地点影响小，在育种材料选择中应根据优质小麦相应标准的具体要求，适当放宽后进行取舍。在该类性状指标中，稳定时间受环境因素影响最小，而其变异在品种方面集中程度最高，将其单独用作品种材料反映面团流变学方面的筋力特性评价更准确可靠。

对于受基因型和环境互作影响较大的容重及受环境因素影响较大的硬度指数，在当前黄淮地区小麦品种中表现已普遍高于国家标准，在育种材料选择中应保持较高选择标准，确保选育品系拥有较广泛的地域适应性。

根据各品质性状的分类，以后在黄淮地区小麦品质育种中可以筛选其中少量代表性性状作为关键性状，减少工作量的同时也不影响更清晰的认识评价各选育材料。

［1］任雅琴，徐兴林，吕金仓，等.黄淮麦区小麦育种方向和策略探讨[J].山西农业科学，2011，39（5）：118-120.

［2］王林海，王晓伟，詹克慧，等.黄淮麦区部分小麦种质资源农艺性状的聚类分析[J].中国农学通报，2008，24（4）：186-191.

［3］金善宝.中国小麦学[M].北京：中国农业出版社，1996.

［4］中华人民共和国农业部.中国小麦品质区划方案 [J].中国农业信息快讯，2001（7）：19-20.

［5］PETERSON C J，GRAYBOSCH R A，BAENZIGER P S.Gene type and environment effects on quality characteristics of hard red winter wheat[J].Crop Sci，1992，32：98-103.

［6］雷振生，吴政卿，田云峰，等.生态环境变异对优质强筋小麦品质性状的影响[J].华北农学报，2005，20（3）：1-4.

［7］林作楫，王乐凯，吴政卿，等.小麦品质分类新国标解读[J].粮食加工，2014，39（2）：1-2.

［8］朱玫，裴自友，温辉芹，等.国审小麦新品种农艺性状、品质与抗病性分析[J].山西农业科学，2017，45（4）：491-497.

［9］曹丽，王辉，李学军.黄淮冬麦区区试小麦品种（系）的品质性状分析及评价[J].麦类作物学报，2001，21（3）：68-71.

［10］曹广才.华北小麦[M].北京：中国农业出版社，2001.

［11］赵莉，王建来，赵竹，等.我国冬小麦品种（系）主要品质性状的表现及其相关性[J].麦类作物学报，2006，26（3）：87-91.

［12］要燕杰，高翔，李晓燕，等.小麦品质指标与面团流变学特性的相关和多元回归分析[J].华北农学报，2013，28（1）：147-154.

［13］吕惠珠，韩建林，位国臣，等.小麦品质性状间的相关分析[J].莱阳农学院学报，2002，19（4）：267-269.

［14］黄承彦，迟斌，曲辉英，等.山东省小麦品种品质状况分析[J].山东农业科学，2004（2）：12-15.

［15］陈卫军，魏益民，欧阳韶辉，等.小麦籽粒沉降值及其与烘烤品质的关系[J].粮食与油脂，2001（2）：28-29.

［16］王小燕，于振文.不同小麦品种主要品质性状及相关酶活性研究[J].中国农业科学，2005，38（10）：1980-1988.

［17］张桂英，张国权，罗勤贵.陕西关中小麦品质性状的因子及聚类分析[J].麦类作物学报，2010，30（3）：548-554.

［18］赵仁勇.优质小麦生产与优质标准 [J].粮食与饲料工业，2001（8）：4-6.

［19］章练红，王绍中，李运景，等.小麦品质生态研究概述与展望[J].麦类作物学报，1994（6）：42-44.

［20］陈爱萍，赵玉山.影响小麦品质的因素及提高小麦品质对策[J].山西农业科学，2003，31（3）：7-10.

［21］薛盈文，于立河，郭伟.影响小麦品质的因素及改善小麦品质的途径[J].黑龙江八一农垦大学学报，2005，17（3）：32-38.

Analysis of Wheat Quality Traits in the North of the Huang-huai Wheat Region

PENGShaofeng1，MAWen2，ZHANGYuanfei1，LÜ Shuzuo1，DUANGuohui1
（1.LuoyangAcademyofAgriculture and ForestrySciences，Luoyang471023，China；2.Baoji AcademyofAgricultural Sciences，Baoji 722499，China）

To provide theoretical guidance to the high quality wheat varieties production in the north of the Huang-huai region,the wheat quality traits of the 18 new varieties planted in five different locations were analyzed.The results showed that the total protein content and stabilization time of wheat in this area should be improved.The six traits of development time,stability time,degree of softening,gluten index,maximum resistance and extension were mainly controlled by varieties,and less influenced by environment.The hardness,sedimentation value,protein content and wet gluten content were mainly controlled by environment.Through clustering analysis,14 characters could be divided into 7 groups,seven types of indexes could be used to reflect the 14 quality traits.The breeding materials,sedimentation value,total protein and wet gluten content which were mainly affected by geographical environment factors should be compared with the control,the developing time,stability and others which were mainly influenced by genetic factors should be compared with the specific standards for high-qualitywheat.

wheat；quality;trait;clusteringanalysis

S512.1

A

1002-2481（2017）11-1743-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.11.03

2017-07-13

国家小麦产业技术体系洛阳综合试验站（CARS-E-2-36）；河南省重大科技专项（161100110400）

彭绍峰（1971-），男，河南宜阳人，助理研究员，主要从事小麦品质育种研究工作。