黄淮南片小麦主要品质性状相关性分析

望俊森，张中州，袁 谦，甄士聪，史 峰，王丽娜，张朋伟，徐立平，张立超，赵永涛

（1.漯河市农业科学院，河南漯河 462300；2.石家庄市农林科学研究院赵县实验基地，河北石家庄 050011；3.中国农业科学院作物科学研究所，北京 100081）

小麦是人类重要的粮食作物之一，随着高产品种的育成与推广和栽培与耕作技术的改进，我国小麦产量不断提高。由于长时间追求产量的提升，致使我国小麦品质的遗传改良显著低于欧美等西方国家，小麦的品质特性直接影响小麦面粉的品质，其品质的优劣体现了它的商品效益[1-2]。胡学旭等[3]将2000—2015 年北部冬麦区、黄淮冬麦区的区试品种按强筋、中强筋和中筋品种分类，主要以中筋品种为主，参试品种数量虽逐年递增，但综合品质有待提升。小麦的品质性状具有复杂的表型变异，多是微效多基因控制的数量性状，受基因型和环境的共同调控[4-5]。

小麦品质体现在小麦对某种特定用途的适合性和满足程度上。籽粒的主要组分为淀粉，是小麦加工品质最重要的决定因素之一[6]。淀粉与品质的联系表现在它与面粉及食品品质的关系[7]。小麦面粉大部分用来加工面条、馒头、面包等，面制品的品质除和淀粉组分及其含量相关外，与其中α-淀粉酶活性、蛋白质含量也有关[8]。面条是我国的传统食品，具有悠久历史。现有研究表明，淀粉某些特性与面条品质有关系[9-10]。对面条品质有影响的参数可分为2 类，一类与淀粉相关，如直链淀粉含量、黏度仪参数、糊化温度和膨胀势等[7]；另一类与蛋白质相关，如湿面筋含量、面团流变学特性和蛋白质含量等[11]。蛋白质可与淀粉共同作用，在不同条件下会造成面条组分发生不同变化，影响面条的蒸煮品质[12]。影响面条品质的主要因素是直链淀粉的含量、支链淀粉的含量及二者之比，这些因素作为物质基础决定了不同小麦淀粉糊化、膨胀特性及面条品质差异。含有较低直链淀粉的小麦粉具有较好的糊化和膨胀特性，制作的面条煮制时吸水率高、烹调损失低，具有较高的感官评分。优质白盐面条的直链淀粉含量应在22%左右[13]。经过改性后的淀粉，淀粉分子链的长短、分子侧链上基团等发生变化，这些变化将导致淀粉性质发生改变，从而对面条品质造成影响。除此之外，在对面条制造过程中，面粉中的淀粉和脂类化合物也可以形成复合作用，产生淀粉－脂质复合物，其也会对面团性质及面条品质产生一定影响[14]。直链淀粉含量与面包品质性状呈极显著负相关，在淀粉性状与面包品质上，国内小麦品种劣于国外[15]。蛋白质同样作为小麦品质重要性状之一，其含量影响小麦的筋质分类。齐琳娟等[16]通过对2004—2011 年我国主产省小麦蛋白质品质分析，结果表明，由于近年过于强调产量，北方高筋麦区的蛋白质含量和质量有下降趋势。籽粒硬度是小麦磨粉的一项重要指标，对小麦面粉的吸水性、淀粉品质、蛋白质品质等性状具有重要影响[17]。籽粒硬度主要是由蛋白质基质对淀粉粒的黏着作用造成的[18]。硬度指数的增减，会对面粉的出粉率、蛋白质含量及淀粉含量产生影响。随着硬度指数增加，面粉出粉率会渐渐增加，同时面粉蛋白质含量表现出增加趋势，而淀粉含量则具有下降趋势[19]。卞科等[20]研究发现，籽粒硬度可以用淀粉粒蛋白含量来预测，硬度指数的差异可以在一定程度上反映小麦筋力的差异。

本研究通过选用黄淮南片地区150 份小麦材料，测定小麦总淀粉含量、直链淀粉含量、湿面筋含量及硬度指数等6 个品质相关性状指标，并对小麦主要品质性状之间的相关性进行分析，旨在为小麦品质的遗传改良提供参考依据和理论基础。

1 材料和方法

1.1 试验材料

选取150 份小麦供试材料（表1），其中，黄淮南片国家小麦区域试验品种35 份，河南省小麦区域试验品种12 份，河南省小麦比较试验品种30 份，高代品系73 份。

表1 供试小麦材料

1.2 试验方法

试验材料在2017—2018 年度分别在河南农业大学原阳科教试验园区和河南农业大学郑州科教试验园区种植；在2018—2019 年度分别种植在河南农业大学原阳科教试验园区、河南鹿邑前李原种场和杞县原种场。所有试验区在试验期的田间管理措施要基本相同，如土壤肥力、灌溉条件等，确保试验区周围有保护行。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 润麦制粉 称取小麦籽粒150 g 润麦，小麦籽粒含水量利用Perten DA 7200 近红外分析仪测定。磨面采用法国肖邦公司Chopin CD1 实验室磨粉机进行。

1.3.2 总淀粉含量测定 总淀粉含量采用旋光法测定，参照《GB/T 20378—2006 原淀粉淀粉含量测定旋光法》进行。

式中，a 表示旋光度，L 表示观测管长度（dm），203 表示比旋光度，m 表示样品质量（g），M 表示样品水分含量。

1.3.3 直链淀粉含量测定 利用DPCZ-Ⅱ型直链淀粉测定仪测定。待测样品过0.178 mm 筛后，称取待测样品0.100 0 g，放入100 mL 容量瓶，用1 mL无水乙醇使样品充分湿润，再加入9 mL1 mol/L 的NaOH，沸水中分散10 min，然后迅速冷却后加水定容至100 mL。取待测样品溶液5 mL（取5 mL 的0.09 mol/L NaOH 溶液作为空白对照），放入100 mL容量瓶中。依次加入50 mL 蒸馏水，1 mL 1 mol/L 的HAC 溶液，1 mL 碘试剂（注意加入HAC 和碘试剂的前后顺序不能颠倒），用蒸馏水定容至100 mL 显色10 min。显色完成后，先用空白对照溶液进行校准，接着用DPCZ-Ⅱ型直链淀粉测定仪测定样品直链淀粉含量。

1.3.4 支链淀粉含量测定 支链淀粉含量按公式（3）计算。

1.3.5 籽粒硬度、蛋白质含量、湿面筋含量测定采用Perten SKCS4100 单粒谷物特性测定仪测定籽粒硬度，操作规程参照《Perten SKCS4100 单粒谷物特性测定仪使用规则》。小麦湿面筋含量与蛋白质含量利用Perten DA 7200 近红外分析仪测定。

1.4 数据分析

数据利用Microsoft Excel 2013 与SPSS21.0 软件进行处理，统计指标包括平均数、最大值、最小值、方差、标准差和变异系数及各性状之间相关系数。

2 结果与分析

2.1 聚类分析

采用平方欧式距离，依据淀粉含量、直链淀粉含量、支链淀粉含量、蛋白质含量、湿面筋含量及硬度指数6 项指标对150 份小麦品种（系）进行聚类分析，结果表明（图1），150 份小麦材料分为4 类群，其中，第1 类群包含125 份品种（系），即豫农8045、洛麦26、河科大163、豫农8051、豫农9122等；第2 类群包含9 份小麦品种，即藁麦5218、许麦9 号、豫农243、岭育麦216、华冠005、锦绣21、西农364、许优958、藁优5766；第3 类群包含2 个小麦品种（系），为皖科06725、郑育麦16；第4 类群包含14 份小麦品种（系），即河科大522、轮选66、豫农256、豫农248、华成863、中新16、平麦19、创星8 号、新科麦169、瑞华055、瑞华1426、豫农8570、华冠004、濉1216。

2.2 小麦品质性状的基本统计量分析

对150 份供试材料的各品质性状描述性统计分析，从表2、图2 可以看出，小麦总淀粉含量为64.22%～71.94%，平均值为68.30%，标准差1.15，方差1.32，变异系数为1.68%，淀粉含量分布主要集中在67%～69%，共有98 份。直链淀粉含量为18.78%～23.39%，平均值为20.44%，标准差0.80，方差0.65，变异系数为3.93%，其中，直连淀粉含量在21%～22%分布最多，共有71 份。支链淀粉含量为44.59%～51.67%，平均值为47.92%，标准差1.31，方差1.73，变异系数为2.74%，其中，支链淀粉含量主要集中在47%～49%，共存在86 份。小麦籽粒硬度指数为14.57～77.58，平均值为54.88，标准差11.77，方差138.56，变异系数为21.45%，硬度指数主要集中在40～60，共含有111 份材料。蛋白质含量为12.24%～16.05%，平均值为14.03%，标准差0.76，方差0.58，变异系数为5.42%，蛋白质含量主要集中在12%～14%，共有120 份。湿面筋含量为29.40%～38.48%，平均值为33.64%，标准差1.80，方差3.26，变异系数为5.36%，湿面筋含量主要分布集中在31%～34%，共有87 份。总淀粉含量与支链淀粉含量变异系数较小，分别为1.68%和2.74%，硬度指数变异系数最大，为21.45%，直链淀粉含量、蛋白质含量、湿面筋含量变异系数分别为3.93%、5.42%和5.36%。

表2 小麦品质性状的基本统计结果

2.3 小麦品质性状间的相关性分析

对150 份供试材料的各品质性状进行相关性分析，结果表明（表3），总淀粉含量与支链淀粉含量呈极显著正相关，与硬度指数、蛋白质含量、湿面筋含量均呈极显著负相关。表明淀粉品质与蛋白质、湿面筋、硬度之间相互制约。直链淀粉含量与支链淀粉含量、硬度指数和蛋白质含量均呈极显著负相关，与湿面筋含量呈显著负相关。支链淀粉含量与蛋白质含量、湿面筋含量均呈极显著负相关。蛋白质含量与湿面筋含量呈极显著正相关，相关系数达到0.981，表明蛋白质含量与湿面筋含量紧密关联。

表3 小麦品质性状间的相关性分析

3 结论与讨论

小麦品质性状较为复杂，是多种因素相互作用的综合结果。本试验研究表明，总淀粉含量为64.22%～71.94%，平均值为68.30%；直链淀粉含量为18.78%～23.39%，平均值为20.44%；支链淀粉含量为44.59%～51.67%，平均值为47.92%；硬度指数为14.57～77.58，平均值为54.88；蛋白质含量为12.24%～16.05%，平均值为14.03%；湿面筋含量为29.40%～38.40%，平均值为33.64%。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[16]。总淀粉含量与支链淀粉含量变异系数较小，分别为1.68%和2.74%。硬度指数变异系数最大，为21.45%。直链淀粉含量、蛋白质含量、湿面筋含量变异系数分别为3.93%、5.42%和5.36%。

相关性分析表明，总淀粉含量与支链淀粉含量呈极显著正相关，与蛋白质含量、湿面筋含量、硬度指数呈极显著负相关，淀粉含量对其他品质性状具有相互制约作用。直链淀粉含量与支链淀粉含量、蛋白质含量和硬度指数呈极显著负相关，与湿面筋含量呈显著负相关；支链淀粉含量与湿面筋含量、蛋白质含量相互制约，呈极显著负相关；蛋白质含量与湿面筋含量呈极显著正相关。曹颖妮等[21]、赵鹏涛等[22]分析小麦产量提升，籽粒淀粉含量增加，可能会降低湿面筋和蛋白质的含量，认为淀粉和蛋白质之间存在能量与底物的竞争。籽粒蛋白质含量与淀粉含量比例组成对小麦品质有不同的影响，小麦的品质是蛋白质和淀粉综合作用的结果[23]。张春庆等[24]对33 个小麦品种的品质性状进行相关性分析，结果显示，直链淀粉含量与籽粒硬度之间呈极显著正相关；但胡瑞波等[25]对山东小麦16 个不同品种主要品质性状与淀粉含量的相关性分析表明，籽粒硬度与淀粉含量呈显著负相关，与直链淀粉含量呈负相关，研究结果的差异可能与所采用的研究样本有关，本试验结果与胡瑞波等[25]的研究结果一致。杨路加等[26]、沈业松等[27]对不同品质的小麦经粉碎制成试验样品（小麦粉），进行了粗蛋白质含量和湿面筋含量测定，发现粗蛋白质含量和湿面筋含量呈显著正相关，与本试验结果相符。

对小麦各品质性状间的相关性分析，可了解各品质性状的比例组成对小麦品质的影响，为小麦品质改良奠定理论基础，小麦育种工作者在进行品种改良时，考虑不同品质性状之间的关联性，统筹选育改良，为进一步培育优良品种作出更好的选择。