不同生态区新疆主栽春小麦品种品质相关性状表现及稳定性

李剑峰，樊哲儒，张跃强，王 重，高 新，时 佳，张宏芝，王立红，赵 奇

(新疆农业科学院核技术生物技术研究所，乌鲁木齐 830091)

0 引 言

【研究意义】新疆气候生态条件复杂、土壤类型多样，小麦品质在不同麦区的变异程度很大，深入了解新疆主栽春小麦品种的品质状况及其受环境因素的影响对于促进品质区划，对确立品质育种目标，以及有效指导优质生产具有重要意义。【前人研究进展】籽粒蛋白质含量与产量呈负相关[1]。强筋类品种其多数品质性状均高于中弱筋类品种[2]。不同小麦品种面团稳定时间和沉淀时间存在差异较大[3]，容重最小，蛋白质含量、面筋含量差异中等[4]。低谷粘度、最终粘度、支链淀粉、总淀粉、反弹值对品质性状贡献比较大[5]。饼干厚度和饼干延展系数可以作为弱筋小麦品质评价的重要指标[6]。品种与环境对所有粉质参数指标均有显著影响，但由品种决定的粉质参数的变异程度远大于环境引起的变异[7]。基因型、环境的不同，使品质性状间的相关性研究结果有些差异[8]，一般认为，小麦品质性状是由品种基因型和环境因素共同作用的数量性状[9]。由于环境条件对品质的影响，不同品种品质指标在不同环境中表现不同[10]。环境对蛋白质含量和面团形成时间的作用最大，而沉降值、硬度、稳定时间、延伸性和拉伸面积的基因型作用大于环境作用[11]。小麦籽粒品质性状受基因型和环境主效应及二者互作效应的明显影响，一般表现为籽粒蛋白质含量随纬度的增加而增加[12]。基因型和环境及其互作对蛋白质含量和沉降值、形成时间和稳定时间均有显著或极显著影响，其中基因型对形成时间和稳定时间的影响更大，互作效应也极显著。施氮肥的处理小麦籽粒淀粉积累的少，较其他处理小而瘪，导致相对蛋白含量上升[13]。不同时期施肥，强筋型小麦品种的品质性状始终优于弱筋型品种[14]，施用氮素化肥能明显提高小麦营养品质，增强面团强度和筋力，降低面团的延展性[15]。新疆春小麦品种(系)的籽粒容重和蛋白质含量、面粉蛋白质含量和沉降数值较高，硬度、出粉率以及湿面筋含量、沉淀值中等[16]。新疆春小麦品质性状，蛋白质含量、沉降数值和面团形成时间在年份间差异可达显著水平，其他品质性状年份间差异不显著，且基因型和年份互作差异不显著[17]。【本研究切入点】【拟解决的关键问题】在4个不同生态区，以新疆8个不同筋力春小麦主栽品种为研究对象，基于小麦品质相关10个性状，利用PertenDA7200型近红外分析仪按AACC39-10方法，测定包括籽粒蛋白质含量等10个品质指标，分析新疆8个主栽春小麦品种不同生态条件下品质性状表现，分析新疆春小麦主栽品种在4个不同生态区品质相关性状表现及稳定性差异，为新疆春小麦品质改良提供依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

参试材料为新疆8个主栽春小麦品种，其中新春26号、新春37号、新春38号、新春44号属强筋品种，新春6号、新春11号、新春40号、新春46号属中筋品种。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

试验设置昌吉军户、焉耆县、阿勒泰红墩镇、额敏县4个不同生态区种植，试验小区采用随机区组设计，设置3次重复，小区面积4 m2(4 m×0.2 m×5行)，人工条播(播量为41×104粒/hm2)。播种前测定土壤N、P、K含量，确保参试点土壤处于中等肥力水平。

1.2.2 测定指标

PertenDA7200型近红外分析仪按AACC39-10方法测定品质相关指标；测定指标：籽粒蛋白质含量(干基；%)、面筋度(14%水分基；g/100 g)、沉降值(mL)、面粉出粉率(%)、吸水率(%)、面面团稳定时间(min)、最大阻力Rm(EU)、延伸度E(mm)、拉伸面积(cm2)、容重(g/L)。

2 结果与分析

2.1 参试品种不同生态区籽粒蛋白质含量

2.1.1 籽粒蛋白质含量

研究表明，8个参试品种在4个生态区籽粒蛋白质含量的整体表现为14.49%±0.69%，平均表现：14.28%；8个参试品种在4个生态区中新春26号籽粒蛋白质含量最高为15.18%，新春11号籽粒蛋白质含量最低(13.80%)。强筋组4个参试品种在4个生态区中新春26号籽粒蛋白质含量最高(15.18%)(方差0.133、变异度2.402)，新春26号籽粒蛋白质含量性状在4个生态区表现最好，其余参试品种蛋白质含量平均表现：新春44号(14.28%)>新春38号(14.14%)>新春37号(14.12%)；中筋组4个参试品种在4个生态区中新春6号籽粒蛋白质含量最高(14.41%)(方差0.258、变异度3.523)，新春6号籽粒蛋白质含量性状在4个生态区表现最好，其余参试品种蛋白质含量平均表现：新春40号(14.29%)>新春46号(14.02%)>新春11号(13.80%)。

8个参试品种在4个生态区籽粒蛋白质含量性状稳定性分析，强筋组籽粒蛋白质含量性状稳定性：新春38号>新春26号>新春44号>新春37号；中筋组籽粒蛋白质含量性状稳定性：新春40号>新春6号>新春11号>新春46号。经方差分析，8个参试品种籽粒蛋白质含量、不同参试点间差异均达显著水平；强筋组籽粒蛋白质含量性状品种效应最大，其次是品种×地点、地点；中筋组籽粒蛋白质含量性状地点效应最大，其次是品种×地点、品种。表1，图1

表1 蛋白质含量效应及稳定性Table 1 Protein content

注：A:蛋白含量，B:面筋度，C:稳定时间，D:拉伸面积

2.2 参试品种不同生态区籽粒面筋度

研究表明，8个参试品种在4个生态区籽粒面筋度的整体表现为31.78±1.49，平均表现31.21。8个参试品种在4个生态区中新春26号籽粒面筋度最高为33.27，新春46号籽粒面筋度最低(30.29)。强筋组4个参试品种在4个生态区中新春26号籽粒面筋度最高：33.27(方差1.042、变异度3.067)，新春26号籽粒面筋度性状在塔城点表现最好，其余参试品种籽粒面筋度平均表现为新春44号(31.36)>新春38号(30.85)>新春37号(30.82)；中筋组4个参试品种在4个生态区中新春6号籽粒面筋度最高(31.52)(方差0.861、变异度2.944)，新春6号籽粒面筋度性状在4个生态区表现最好，其余参试品种籽粒面筋度平均表现为新春40号(31.05)>新春11号(30.54)>新春46号(30.29)。图1

8个参试品种在4个生态区籽粒面筋度性状稳定性分析，强筋组籽粒面筋度性状稳定性：新春38号>新春26号>新春44号>新春37号；中筋组籽粒面筋度性状稳定性：新春40号>新春11号>新春6号>新春46号。8个参试品籽粒面筋度、不同参试点间差异均达显著水平，强筋组籽粒面筋度性状品种效应最大，其次是品种×地点、地点；中筋组籽粒面筋度性状地点效应最大，其次是品种×地点、品种。表2

表2 面筋度效应及稳定性Table 2 Gluten effect and stability

2.3 参试品种不同生态区面团稳定时间

研究表明，8个参试品种在4个生态区面团稳定时间的整体表现(8.72±0.55)min，平均表现为8.41 min；8个参试品种在4个生态区中新春26号面团稳定时间最高8.83 min，新春6号面团稳定时间最低7.72 min。强筋组4个参试品种在4个生态区中新春26号面团稳定时间最高8.83 min(方差0.034、变异度2.104)，新春26号面团稳定时间性状在4个生态区表现最好，强筋组其余品种面团稳定时间平均表现为新春38号(8.77 min)>新春44号(8.67 min)>新春37号(8.55 min)；中筋组4个参试品种在4个生态区中新春11号面团稳定时间最高(8.63 min)(方差0.285、变异度6.186)，新春11号面团稳定时间性状在四个生态区表现最好，中筋组其余品种面团稳定时间平均表现为新春46号(8.19 min)>新春40号(8.00 min)>新春6号(7.72 min)。

8个参试品种在4个生态区面团稳定时间性状稳定性分析，强筋组面团稳定时间性状稳定性为新春37号>新春26号>新春38号>新春44号；中筋组面团稳定时间性状稳定性为新春6号>新春11号>新春40号>新春46号。8个参试品面团稳定时间、不同参试点间差异均达显著水平，强筋组、中筋组参试品种面团稳定时间性状地点效应最大，其次是品种、品种×地点。表3

表3 面团稳定时间Table 3 Dough stabilization time

2.4 参试品种不同生态区吸水率

研究表明，8个参试品种在4个生态区吸水率的整体表现为58.71%±1.46%，平均表现为58.53%；8个参试品种在4个生态区中新春11号吸水率最高：60.17%(图2-E)，新春46号吸水率最低：57.25%。强筋组4个参试品种在4个生态区中新春37号吸水率最高：59.33%(方差0.593、变异度1.298)，新春37号吸水率性状在4个生态区表现最好，强筋组其余品种吸水率平均表现：新春26号(58.79%)>新春44号(57.97%)>新春38号(57.85%)；中筋组4个参试品种在4个生态区中新春11号吸水率最高：60.17%(方差0.537、变异度1.218)，新春11号吸水率性状在4个生态区表现最好，中筋组其余品种吸水率平均表现：新春40号(58.44%)>新春6号(58.43%)>新春46号(57.25%)。

8个参试品种在4个生态区吸水率性状稳定性分析，强筋组吸水率性状稳定性为新春44号>新春37号>新春38号>新春26号；中筋组吸水率性状稳定性：新春40号>新春11号>新春6号>新春46号。8个参试品吸水率、不同参试点间差异均达显著水平，强筋组、中筋组参试品种吸水率性状地点效应最大，其次是品种、品种×地点。表4，图2

表4 吸水率效应及稳定性Table 4 Water absorption rate effect and stability

注：E:吸水率(%)，F:沉降值，G:出粉率(%)，H:最大阻力

2.5 参试品种不同生态区沉降值

研究表明，8个参试品种在4个生态区沉降值的整体表现：(31.82±2.22)mL，平均表现：31.27；8个参试品种在4个生态区中新春26号沉降值最高：34.05 mL，新春46号沉降值最低：34.05 mL。强筋组4个参试品种在4个生态区中新春26号沉降值最高：34.05 mL(方差0.844、变异度2.699)，新春26号沉降值性状在4个生态区表现最好，强筋组其余品种沉降值平均表现：新春38号(31.58 mL)>新春44号(31.54 mL)>新春37号(30.54 mL)；中筋组4个参试品种在4个生态区中新春6号沉降值最高：31.85 mL(方差3.589、变异度5.948)，新春6号沉降值性状在4个生态区表现最好，中筋组其余品种沉降值平均表现：新春40号(31.03 mL )>新春11号(29.97 mL)>新春16号(29.60 mL)。图2

8个参试品种在4个生态区沉降值性状稳定性分析，强筋组沉降值性状稳定性：新春26号>新春38号>新春44号>新春37号；中筋组沉降值性状稳定性：新春40号>新春11号>新春6号>新春46号。8个参试品种沉降值、不同参试点间差异均达显著水平，强筋组、中筋组参试品种沉降值性状地点效应最大，其次是品种、品种×地点。表5

表5 沉降值效应及稳定性Table 5 Sedimentation value effect and stability

2.6 参试品种不同生态区面粉出粉率

研究表明，8个参试品种在4个生态区面粉出粉率的整体表现为74.46%±0.71%，平均表现：74.40%；8个参试品种在4个生态区中新春40号面粉出粉率最高为75.17%，新春44号面粉出粉率最低：73.75%。强筋组4个参试品种在4个生态区中新春26号面粉出粉率最高：74.72%(方差0.453、变异度0.901)，新春26号面粉出粉率性状在4个生态区表现最好，强筋组其余品种面粉出粉率平均表现为新春37号(74.63%)>新春38号(73.89%)>新春44号(73.75%)；中筋组4个参试品种在4个生态区中新春40号面粉出粉率最高为75.17%(方差0.036、变异度0.252)，新春40号面粉出粉率性状在4个生态区表现最好，中筋组其余品种面粉出粉率平均表现：新春6号(74.63%)>新春11号(74.39%)>新春46号(74.06%)。

强筋组面粉出粉率性状稳定性：新春44号>新春26号>新春38号>新春37号；中筋组面粉出粉率性状稳定性为新春40号>新春11号>新春6号>新春46号。8个参试品种面粉出粉率、不同参试点间差异均达显著水平，强筋组、中筋组参试品种面粉出粉率性状地点效应最大，其次是品种、品种×地点。表6

表6 面粉出粉率效应及稳定性Table 6 Flour yield rate effect and stability

2.7 参试品种不同生态区最大拉伸阻力Rm

研究表明，8个参试品种在4个生态区最大拉伸阻力Rm的整体表现为(741.53±63.29)EU，平均表现：716.25 EU；8个参试品种在4个生态区中新春26号最大拉伸阻力Rm最高：804.82 EU，新春11号最大拉伸阻力Rm最低：678.24 EU。强筋组4个参试品种在4个生态区中新春26号最大拉伸阻力Rm最高：804.82 EU(方差1 270.728、变异度4.429)，新春26号最大拉伸阻力Rm性状在4个生态区表现最好，强筋组其余品种最大拉伸阻力Rm平均表现：新春44号(729.58 EU)>新春37号(709.29 EU)>新春38号(703.78 EU)；中筋组4个参试品种在4个生态区中新春40号最大拉伸阻力Rm最高：711.68 EU(方差323.528、变异度2.527)，新春40号最大拉伸阻力Rm性状在4个生态区表现最好，中筋组其余品种最大拉伸阻力Rm平均表现：新春6号(708.07 EU)>新春46号(684.56 EU)>新春11号(678.24 EU)。

强筋组最大拉伸阻力Rm性状稳定性：新春38号>新春26号>新春37号>新春44号；中筋组最大拉伸阻力Rm性状稳定性：新春11号>新春46号>新春40号>新春6号。经方差分析，8个参试品种最大拉伸阻力Rm、不同参试点间差异均达显著水平，强筋组、中筋组参试品种最大拉伸阻力Rm性状地点效应最大，其次是品种、品种×地点。表7

表7 最大拉伸阻力效应及稳定性Table 7 Maximum tensile resistance effect and stability

2.8 参试品种不同生态区延伸度E

研究表明，8个参试品种在4个生态区延伸度E的整体表现：168.44 mm±11.12 mm，平均表现：165.70 mm；8个参试品种在4个生态区中新春26号延伸度E最高：179.57 mm，新春11号延伸度E最低：157.32 mm。强筋组4个参试品种在4个生态区中新春26号延伸度E最高：179.57 mm(方差32.204、变异度3.160)，新春26号延伸度E性状在4个生态区表现最好，强筋组其余品种延伸度E平均表现：新春44号(163.70 mm)>新春37号(163.60 mm)>新春38号(163.03 mm)；中筋组4个参试品种在4个生态区中新春46号延伸度E最高：167.35 mm(方差10.366、变异度1.924)，新春40号延伸度E性状在4个生态区表现最好，中筋组其余品种延伸度E平均表现为新春40号(166.00 mm)>新春6号(165.00 mm)>新春11号(157.32 mm)。

强筋组延伸度E性状稳定性：新春26号>新春38号>新春44号>新春37号；中筋组延伸度E性状稳定性：新春11号>新春40号>新春46号>新春6号。经方差分析，8个参试品种延伸度E、不同参试点间差异均达显著水平，强筋组延伸度E性状品种效应最大，其次是地点、品种×地点；中筋组延伸度E性状地点效应最大，其次是品种、品种×地点。表8

表8 延伸度效应及稳定性Table 8 Extensibility effect and stability

2.9 参试品种不同生态区拉伸面积

研究表明，8个参试品种在4个生态区拉伸面积的整体表现为(124.29±22.76)cm2，平均表现：119.33 cm2；8个参试品种在4个生态区中新春26号拉伸面积最高为147.06 cm2，新春11号拉伸面积最低：116.084 cm2。强筋组4个参试品种在4个生态区中新春26号拉伸面积最高为147.06 cm2(方差116.084、变异度7.327)，新春26号拉伸面积性状在4个生态区表现最好，强筋组其余品种拉伸面积平均表现：新春44号(123.90 cm2)>新春37号(118.74 cm2)>新春38号(115.97 cm2)；中筋组4个参试品种在4个生态区中新春6号拉伸面积最高：118.36 cm2(方差21.697、变异度3.935)，新春40号拉伸面积性状在4个生态区表现最好，中筋组其余品种拉伸面积平均表现：新春46号(116.54 cm2)>新春40号(112.56 cm2)>新春11号(101.53 cm2)。

强筋组拉伸面积性状稳定性为新春38号>新春37号>新春26号>新春44号；中筋组拉伸面积性状稳定性：新春40号>新春6号>新春46号>新春11号。8个参试品种拉伸面积、不同参试点间差异均达显著水平，强筋组、中筋组参试品种拉伸面积性状地点效应最大，其次是品种、品种×地点。表9，图3

表9 拉伸面积效应及稳定性Table 9 Tensile area effect and stability

2.10 参试品种不同生态区籽粒容重

研究表明，8个参试品种在4个生态区容重的整体表现为(793.54±5.89)g/L，平均表现：793.97 g/L；8个参试品种在4个生态区中新春46号容重最高：799.43 g/L，新春44号容重最低：787.65 g/L。强筋组4个参试品种在4个生态区中新春37号容重最高为797.60 g/L(方差67.270、变异度1.028)，新春37号容重性状在4个生态区表现最好，强筋组其余品种容重平均表现：新春38号(793.58 g/L)>新春26号(788.74 g/L)>新春44号(787.65 g/L)；中筋组4个参试品种在4个生态区中新春46号容重最高：799.43 g/L(方差84.579、变异度1.150)，新春46号容重性状在4个生态区表现较好，中筋组其余品种容重平均表现为新春40号(797.39 g/L)>新春11号(794.85 g/L)>新春6号(792.49 g/L)。

强筋组容重性状稳定性：新春26号>新春44号>新春38号>新春37号；中筋组容重性状稳定性：新春6号>新春40号>新春11号>新春46号。8个参试品种容重、不同参试点间差异均达显著水平，强筋组、中筋组参试品种容重性状地点效应最大，其次是品种、品种×地点。表10

注：M:延伸度，N:容重

表10 容重效应及稳定性Table 10 Test weight effect and stability

3 讨 论

沉降值和稳定时是改善强筋小麦品质的主要限制性状[17]。参试强筋组4个品种品质性状在4个生态区平均表现为籽粒蛋白质含量14.44%、面筋度31.58 g/100g、面团稳定时间8.70 min、吸水率58.49%、最大拉伸阻力Rm 736.87 EU、拉伸面积为112.42 cm2，其中面团稳定时间8.70 min和吸水率58.49%都低于国家级小麦品种审定标准(稳定时间>10.00，吸水率>60%)，强筋组参试品种品质状况综合表现属中强筋水平。4个参试品种面团稳定时间均没有达到10.00 min；4个参试品种中仅新春37号在阿勒泰和昌吉军户2个参试点吸水率>60.00%，面团稳定时间和吸水率是强筋组品质状况的2个重要限制因子，其表现与稳定性都有待提高，也是新疆春小麦品质育种重点提升目标性状。

小麦品质受遗传和环境及其互作的影响[18]，品质相关性状F检验显示，10个品质性状均受基因型、环境以及互作共同影响；不同筋力类型参试品种不同品质性状基因型、环境以及两者互作效应不同。籽粒蛋白质含量、面筋度、和吸水率3个品质性状强筋组基因型效应最大，中筋组环境效应最大，其余7个品质性状强筋、中筋组均表现环境效应最大。品质相关10个性状中7个性状以环境效应最大，说明大多数品质性状表现主要受环境因素影响，籽粒蛋白质含量、面筋度、和吸水率3个品质性状强筋组基因型效应最大，强筋组参试品种这3个性状表现稳定性高，品质育种中，目标品质性状应表现出稳定性高、适应性好等特点。随着生物分子技术的发展，可研究染色体水平、基因水平影响小麦品质稳定性的因素，研究同一基因型在不同环境条件下品质表现差异的原因，解析分子调控下小麦品质稳定性表达的问题[19]。

4 结 论

4.18个参试品种10个品质相关性状在4个生态区平均表现：籽粒蛋白质含量14.28%、面筋度31.21 g/100g、面团稳定时间8.41 min、吸水率58.53%、沉降值31.27 mL、面粉出粉率74.40%、最大拉伸阻力Rm 716.25 EU、延伸度E 165.70 mm、拉伸面积119.33 cm2、容重793.97 g/L，参照国家级小麦品种审定标准，8个参试品种品质整体表现属中强筋水平。参试强筋组4个品种品质性状中面粉出粉率(%)、吸水率(%)和容重(g/L)3个性状平均表现低于中筋组，其余包括籽粒蛋白质含量、面筋度、面团稳定时间、沉降值、最大拉伸阻力、延伸度、拉伸面积7个品质性状的平均表现都高于中筋组。

4.210个品质性状均受基因型、环境以及互作共同影响，不同筋力类型参试品种不同品质性状基因型、环境以及两者互作效应存在差异，不同参试品种同一品质性状稳定性存在差异，同一参试品种的不同品质性状稳定性也存在差异。强筋组参试品种新春26号籽粒蛋白质含量15.18%、面筋度33.27 g/100g、面团稳定时间8.83 min、沉降值34.05 mL、面粉出粉率74.72%、最大拉伸阻力Rm 804.82 EU、延伸度E 179.57 mm、拉伸面积147.06 cm2，8个品质性状在4个生态区平均表现和适应性都最好，品质性状的稳定性也表现较好，新春26号属新疆春小麦品质育种核心种质资源。