四川省酿酒小麦区域试验参试品种现状初步分析

郑建敏，蒲宗君，吕季娟，杜小英，甯顺腙，罗江陶，邓清燕，刘培勋，万洪深，李式昭，杨漫宇

（1.四川省农业科学院作物研究所/粮油作物绿色种质创新与遗传改良四川省重点实验室/农业农村部西南地区小麦生物学与遗传育种重点实验室，成都 610066；2.四川省种子管理站，成都 610041；3.绵阳市农业科学研究院，四川 绵阳 621023；4.四川农业大学小麦研究所，成都 611130）

小麦是我国第二大口粮作物，为粮食安全做出重要贡献[1]。小麦作为口粮可直接满足人们温饱需求，还是畜牧业、食品工业等重要原料。在酿酒行业中，小麦被大量用于生产过程，其中白酒用小麦原料约占36%，主要用于制曲和酿造原料[2]；啤酒用小麦原料占10%～50%，主要用于制作小麦芽[3]。白酒酿造是利用酿酒微生物（主要有细菌、霉菌、酵母菌三大类）及其酶系，分解、代谢基质原料中的营养成分产生酒精及其他代谢产物（具独特香气和风味）的过程[4-5]。曹新莉[6]认为白酒酿造对原料有严格要求，原料品质不同，则出酒率不一，风味也不同，理想的酿酒原料应具有高支链淀粉含量、适中的蛋白质含量、低脂肪含量并含有一定量的单宁、灰分及粗纤维成分。信春晖等[4]比较酿酒微生物在高粱、小麦、大米、糯米、玉米和小米等不同培养基上的发酵效果，研究表明酿酒酵母在小麦培养基上代谢良好，代谢产物种类多、含量高，酸、酯、醇和醛酮4 大类香味成分种类和含量皆居首位，而霉菌在小麦培养基上的代谢产物也具有种类多、含量高的特点，认为小麦是制大曲的首选原料，高粱、小麦配合酿酒具有合理性。

四川因地势形态多样、气候条件复杂，小麦生产以中弱筋为主，相同品种年度及地点间品质稳定性难以把控，其加工产业发展相对滞后，未能充分展现地域优势及特色。同时，四川因高湿、寡照特殊气候生态条件及独特的地理位置优势，成为我国重要的白酒产区，已形成宜宾、泸州、绵竹和成都4个成熟的白酒产业带，产业发展潜力大[4]。四川宜宾市、泸州市及贵州仁怀市被称为金三角地区，在“十三五”期间，该地区打造白酒“三个千亿元产业集群”，粮食需求量达上千万吨，原料保障成为制约金三角地区白酒企业生产和发展的关键因素，适宜酿酒的专用小麦原料缺口非常大[7-8]。

2018年四川省种子站组织专家拟定《四川省酿酒小麦品种审定标准》（试行），并开展2018—2019年度全省酿酒小麦区域试验（简称区试）。根据《四川省酿酒小麦品种审定标准》（试行）要求，通过审定的品种需满足以下条件：①品质：籽粒容重≥750 g/L，粗蛋白质含量（干基）≤13%，软质率≥75%；②产量：区试2年平均产量不低于对照，且年度减产≤5%，生产试验平均产量不低于对照；③抗病性：条锈病要求区试年度接种鉴定结果为中抗以上，赤霉病和白粉病均要求区试年度接种鉴定结果为中感及以上；④抗逆性：穗发芽率≤15%。品种区试完整过程包括2年多点小区试验和1年多点大区生产试验，周期3年。截至目前，四川省酿酒小麦区试已开展4年，累计参试品种46个，仅1个品种通过审定，4个品系进入续试环节，通过率低。

本研究以2021—2022年度四川省酿酒小麦区试3个试点数据为基础，结合近红外品质测试结果，采用数理统计方法，比较分析11 个试验品种的差异，同时结合区试工作体会对酿酒小麦品质指标展开探讨，以期能够为酿酒专用小麦品种选育及审定标准改进提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

以2021—2022年度四川省小麦区域试验第7 组（酿酒小麦）10 个参试品种及对照川农32 为试验材料，详见表1。

表1 2021—2022年度四川省小麦区域试验第7组（酿酒小麦）参试品种Table 1 Regional test of wheat in Sichuan Province,2021—2022 GROUP 7 ( Wine wheat )

表2 地点及品种均值±标准差统计表Table 2 Mean ± standard deviation statistic of locations and varieties

表3 品质指标方差分析Table 3 Quality index variance analysis

表4 地点间多重比较Table 4 Multiple comparisons between locations

表5 品种间多重比较Table 5 Multiple comparisons among varieties

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计与种植

共设3 个试验点，分别为绵阳市农业科学院试验点（绵阳）、四川农业大学小麦研究所试验点（崇州）和四川省农业科学院作物研究所试验点（新都），各点均采用随机区组设计，3次重复，小区面积13.34 hm2，种植管理同当地大田生产。

1.2.2 品质检测

利用福斯1241（FOSS InfratecTM1241）近红外整粒谷物分析仪，选择WH182126 数据模型检测各点收获样品的粗蛋白含量、淀粉含量、湿面筋含量和Zeleny沉降值4个品质指标数据。

1.2.3 农艺性状调查

调查出苗期、抽穗期、成熟期、基本苗、最高苗、有效穗、株高、穗粒数、千粒重和小区产量等数据，计算出苗至抽穗所需天数、全生育期（出苗至成熟天数）和成穗率等指标。

调查及测量方法：出苗期为小区播种后全区50%以上幼苗胚芽鞘露出地面1 cm 时的日期。抽穗期为全区50%以上麦穗顶部小穗（不算芒）露出叶鞘，或在叶鞘中上部裂开见小穗时的日期。成熟期为大多数麦穗的籽粒变硬，大小及颜色呈现本品种固有特征的日期。基本苗统计一般选择三叶期前在小区内选取2～3 个出苗均匀的样点（条播选取1 m 样段），数其苗数，折算成万苗/hm2表示。最高苗一般选择在拔节前分蘖数达到最高峰时调查，在基本苗调查的原样点调查，方法与基本苗相同。有效穗一般选择成熟期前、在基本苗原样点调查，方法与要求同基本苗，根据实际调查面积折算成公顷穗数。株高测量从地面至穗的顶端，不连芒，以cm 计算。穗粒数通过每小区边行除外随机选取30 穗混合脱粒，数其总粒数，求得平均每穗粒数。千粒重通过随机取1 000粒种子称重，3次测量取其平均值。小区产量是当小麦达到蜡熟期及时整区收获、脱粒、晾晒和风干后称重计产。成穗率=有效穗/最高苗×100%。

1.3 数据处理与分析

利用以上获得的数据，进行基本参数计算、相关分析、二因素方差分析、系统聚类等处理，比较不同品种的差异。数据录入及分析在Microsoft Excel及DPS数据处理系统（19.05高级版）中完成。

2 结果与分析

2.1 近红外品质检测

2.1.1 数据描述统计与分析

3个试验点11个品种粗蛋白含量均值为11.63%，变幅8.36%～14.21%，变异系数为15.35%；淀粉含量均值为68.17%，变幅64.50%～69.92%，变异系数为1.75%；湿面筋含量均值为28.10%，变幅19.51%～36.12%，变异系数为17.32%；Zeleny 沉降值均值为31.66 mL，变幅16.97～57.61 mL，变异系数33.6%。3 个试验点中崇州点的粗蛋白含量、湿面筋含量和Zeleny沉降值均最高，而淀粉含量最低；新都点粗蛋白含量、湿面筋含量和Zeleny沉降值均最低，而淀粉含量最高。相关分析表明，粗蛋白含量与淀粉含量极显著负相关，与湿面筋含量、Zeleny沉降值极显著正相关；淀粉含量与湿面筋含量、Zeleny沉降值极显著负相关；湿面筋含量与Zeleny沉降值之间存在极显著正相关。11个品种均值比较，粗蛋白含量整体较低，其中最高的是蜀麦2134；淀粉含量最高的是川辐酿1号；川麦702的湿面筋含量及Zeleny沉降值均最高。

2.1.2 随机区组二因素试验统计分析

试验地点与试验品种二因素方差分析结果表明，4个品质指标存在共同之处，区组（重复）间不存在显著差异，地点间、品种间、地点×品种均存在极显著差异，表明这4个品质性状易受环境、基因型及环境基因型互作的影响。地点间平方和占总变异平方和的比例远高于品种间平方和，表明地点的影响高于品种本身。地点间和品种间均存在极显著差异，因此对地点间、品种间展开进一步多重比较。因地点×品种交互作用较为复杂，本研究中未做深入探讨，将在新的试验设计中逐步探明。

2.1.3 地点间多重比较

多重比较结果表明，4 个品质指标在3 个试验点均存在极显著差异，粗蛋白含量、湿面筋含量和Zeleny 沉降值3 个指标崇州极显著高于绵阳、新都，而淀粉含量新都极显著高于绵阳、崇州，该变化趋势与品质指标相关分析结果对应。品质指标的差异性间接表明所选试验地点环境的差异，对鉴定及评价品种稳定性、生产潜力及风险具有重要意义。

2.1.4 品种间多重比较

品种间多重比较结果表明，粗蛋白含量最高的蜀麦2134与其他品种均存在极显著差异；淀粉含量最高的川辐酿1 号与第2 的川农32 有显著差异；湿面筋含量最高的川麦702与第2的中科麦2198无显著差异；Zeleny 沉降值最高的川麦702 与其他品种均存在极显著差异。粗蛋白含量最高的品种蜀麦2134，其湿面筋含量、Zeleny 沉降值也相对较高，而其淀粉含量最低。不同品种在4个指标上均存在一定差异。品质指标的差异性表明品种品质性状存在的多样性，为品种筛选提供了更丰富的材料。从整体上看，参试品种的粗蛋白含量均值都低于13%，能够较好地满足酿酒小麦对低蛋白含量的要求，与前人对四川小麦的研究结果一致[9-10]。

2.2 系统聚类

2.2.1 品质及农艺性状基本特征

以调查性状为基础，计算出苗至抽穗所需天数、全生育期天数（出苗至成熟期）、成穗率等数据，将11 个品种在3 个试验点的指标均值作为品种聚类分析的数据，并在DPS数据处理系统中得到11个品种的基本参数，见表6。由表可知，2021—2022年度四川省酿酒小麦平均小区产量9.36 kg，折合公顷产量为7 020 kg/hm2，有效穗345.3 万/hm2，千粒重48.89 g，穗粒数52.7粒，成穗率63%，株高86.29 cm，出苗至抽穗平均需要127.1 d，全生育期平均180.4 d。

表6 各项指标基本参数表Table 6 Basic parameters of indicators

2.2.2 聚类分析图

利用2.2.1 中11 个试验品种的12 个性状数据，选择标准化转换、欧式距离和类平均法（UPGMA），对各参试品种进行系统聚类。结果表明，在欧式距离横坐标4.8 处（结合指标与均值比较结果）可将品种可分为4 类：第Ⅰ类为高产低蛋白短生育期品种，该类品种平均小区产量9.47 kg，粗蛋白含量11.32%，全生育期179.27 d，包括川麦701、川辐酿1 号、川麦809、川麦1851 和川农32（CK）5 个品种，是品种数最多的一类；第Ⅱ类为低产高蛋白短生育期品种，产量8.6 kg，粗蛋白含量11.89%，全生育期180 d，仅含中科麦2198；第Ⅲ类为高产高蛋白长生育期品种，该类品种平均产量9.55 kg，粗蛋白含量11.91%，全生育期181.67 d，含蜀麦2134、川麦702、绵麦916和中科糯麦2166，共4个品种；第Ⅳ类为低产高蛋白长生育期品种，小区产量8.79 kg，粗蛋白含量11.78%，全生育期181.33 d，仅含川麦62。从聚类结果看，参加试验的品种类型丰富，具有较好的多样性。从品种分布情况看，第Ⅰ类加第Ⅲ类品种占比81.81%，这2 类均为高产类型，整体上看产量仍是参试品种育种的主要目标。

3 讨论

3.1 品质指标

小麦蛋白质可分为清蛋白、球蛋白、麦醇溶蛋白（麦胶蛋白）和麦谷蛋白4种[11]。清蛋白和球蛋白为非贮藏蛋白（非面筋蛋白），主要为一些参与代谢活动的酶类和其他水溶性蛋白，决定小麦的营养品质；麦胶蛋白和麦谷蛋白为贮藏蛋白（面筋蛋白），决定小麦的加工品质[12]。小麦籽粒总蛋白质可以通过测量粗蛋白含量获得。湿面筋含量能够较好地反映面筋蛋白含量。沉降值受小麦蛋白质数量和质量的影响，一定程度上反映了面筋质量[12]。本研究试验品种的粗蛋白含量平均为11.63%，与杨华等[10]、赵晓芳等[13]对四川小麦的研究结果相近，低于河南（14.7%）[14]、山东（13.7%）[15]和甘肃（14.15%）[16]等北方地区，属低蛋白含量区[17]。湿面筋含量的均值为28.10%，达国家中强筋小麦（28%）要求；Zeleny沉降值的均值为31.66 mL，达国家中筋小麦（30 mL）要求[12]。适量蛋白质能够为酿酒微生物生长繁殖提供所需的氨基酸，用于合成自身蛋白质；过量蛋白质使原料基质染菌、酸增高，有碍于糖化和发酵，不利于原料蒸煮糊化，损害酒质[6]。因此，适宜的蛋白质含量才能保障微生物生长所需营养又不至于产生危害。有学者认为制曲小麦蛋白质含量应在12%左右[13]，酿酒原料小麦蛋白质含量在10%左右较合适[10]。

图1 2021—2022年度四川省小麦区试品种系统聚类图Figure 1 Cluster diagram of wheat regional test varieties in Sichuan Province from 2021—2022

淀粉是小麦籽粒中的主要成分，约占籽粒组分的60%～70%[18]。袁圆圆等对23个山东小麦品种的分析，平均淀粉含量65.07%，变幅63.75%～66.7%，变异系数1.28%[19]。王晓琼等[20]利用近红外光谱技术测定181个来自不同地点不同品种的小麦样品淀粉含量，变幅为61.72%～70.29%，主要集中分布在65%～69%之间，65%以下及70%以上的样品数量少。本研究表明，2021—2022年度四川省酿酒小麦试验品系淀粉含量的均值为68.17%，变幅64.50%～69.92%，变异系数为1.75%，去除地点因素后变异系数1.06%，整体变异性小，稳定性好，与前人研究结果基本一致。白酒酿造的核心是利用原料中的淀粉发酵产生酒精[21]。淀粉含量高低，成为酿酒原料选择首要考虑的因素[4]。赵晓芳等[13]认为小麦制曲中，对籽粒的硬度、淀粉含量和软度等均有一定要求，软质小麦优于硬质小麦。王超等[22]研究表明，适量添加淀粉可以使大曲的各项理化指标均得以优化，提高大曲质量，降低原料成本。本研究表明，淀粉含量的整体变异性虽小，品种间存在显著差异，且易受环境影响。软质率是一个间接反映淀粉含量和结构的指标，作为评价四川酿酒小麦的品质指标之一，具体实施中主要通过选取一定数量小麦籽粒（如100 粒），通过横切麦粒（切割方向与腹沟垂直）并观察切面是否为粉质来判断籽粒为软质（横切面50%以上为粉质）或非软质，最终以软质粒占总粒数的百分比为软质率。软质率不仅由淀粉含量决定，还与淀粉结构有关系，易受栽培环境的影响。实践表明，通过多点环境测试平均软质率结果能够更好地反映品种软质特性。

本研究还对4 个品质指标相关性进行分析，结果表明粗蛋白含量、湿面筋含量、Zeleny沉降值相互间存在极显著正相关，而淀粉含量与粗蛋白含量、湿面筋含量及Zeleny 沉降值均存在极显著负相关。许娜丽等[23]对251 份小麦种质资源的研究表明，粗蛋白含量与湿面筋含量、沉降值呈极显著正相关；湿面筋含量与降值呈极显著正相关。齐双丽等[24]对黄淮南片冬小麦品种（系）研究表明，湿面筋含量与蛋白质含量呈极显著正相关。赵俊晔等[25]研究表明，粗蛋白含量与湿面筋含量极显著正相关，与沉降值显著正相关，与淀粉含量负相关（但未达显著水平）。本研究是利用近红外仪器对整粒谷物进行无损检测分析，所用仪器及材料样本不同可能导致结果的差异，相比较而言，本研究各指标间的相关性更为紧密，整体趋势与前人研究相似。

3.2 农艺性状

四川小麦属冬小麦（冬播小麦），弱春性（春性）居多，幼苗形态多半直立或直立。与北方麦区相比，全生育期相对短，有效穗一般在450 万/hm2以下，穗粒数及千粒重相对较高。本研究中，2021—2022年度四川省酿酒小麦平均产量为7 020 kg/hm2，有效穗345.3 万/hm2，穗粒数52.7粒，千粒重48.89 g，成穗率63%，株高86.29 cm，全生育期180.4 d；与国家小麦区域试验长江上游组（含四川、云南、贵州、重庆等）参试品系的研究结果略有差异，其平均产量5 464.35 kg/hm2，有效穗364.65 万/hm2，穗粒数40.7 粒，千粒重44.2 g，全生育期平均187.6 d[26]。同纬度的江苏、安徽等长江中下游地区小麦平均产量6 244.05 kg/hm2，有效穗460.95 万/hm2，穗粒数37.87 粒，千粒重41.33 g，株高84.5 cm，全生育期198.28 d，与四川较为接近[27]。1999—2010年山东省小麦审定品种平均产量7 999.95 kg/hm2，有效穗566.1 万/hm2，穗粒数37.9 粒，千粒重42.1 g，株高78.4 cm，全生育期239.7 天[15]。河南省2020年10 个主推小麦品种平均产量8 040.6 kg/hm2，有效穗594.75 万/hm2，穗粒数33.7 粒，千粒重44.4 g，株高77.8 cm，全生育期228.1 d[14]。2013—2021年河北省小麦审定品种平均产量8 224.5 kg/hm2，有效穗665.85万/hm2，穗粒数33.75粒，千粒重42.65 g，株高74.59，全生育期240.17 d[28]。整体上看，产量、有效穗、全生育期随纬度增加呈上升趋势，株高呈下降趋势，穗粒数与千粒重则无明显变化规律。不同地区的研究结果表明，与其他性状相比，全生育期的变异系数均是最小的[14-15,26-28]。

3.3 酿酒小麦

酿酒小麦是针对酿酒需求选育的专用小麦品种，其用途相对固定，育种目标定向明确，相对狭窄。从2021—2022年度四川省酿酒小麦区域试验品种的品质及农艺性状分析结果看，试验品种间品质及农艺性状上均存在较大差异，聚类分析可将11个品种分为4个不同类型，多样性丰富。自2018—2019年度开始至今，四川省酿酒小麦区试已开展4年，累计参试品种46 个，仅1 个品种（绵麦905）通过审定，4 个品种进入续试，淘汰比高达89%。对结束试验的41个品种进行分析，结果表明37个品种在第1年区试中被淘汰，4个品种第2年区试被淘汰。决定品种去留的因素有抗病性、软质率、穗发芽率、产量、粗蛋白含量及容重；存在抗病性不达标的品种有21 个，占51.2%，其中赤霉病抗性不达标的有15 个，占比最高；存在软质率不达标的品种有13 个，占31.7%；存在穗发芽率不达标的品种有12个，占29.3%。

除审定要求高外，育种者尚未建立针对性（酿酒专用）的育种评价筛选体系，参试品种多以高产为目标选育的，类型虽丰富，聚焦性不强，这可能是通过率低的重要原因。我国白酒酿造拥有几千年的历史，无数的故事传说[29]。而针对白酒酿造开展严谨科学研究的时间却很短，对白酒的科学认识非常有限[30-31]。关于原料品种对酿酒影响的数据更是有限，酿酒小麦研究尚处于摸着石头过河的探索阶段，此阶段审定标准高比低更有利于推进相关研究深入开展，但也容易给育种者增加挫折感，降低积极性。过去酿酒企业主要关注原料价格、出酒率、销量、投入产出比等；随着经济和社会的发展，人们越来越注重品质、关注健康，原先未曾引起企业注意的领域开始成为研究重点。近年来，酿酒企业纷纷建立原料基地，选择专用品种用于酿酒生产，以确保酿酒质量，树立品牌形象。

根据地域优势及作物生产特点，四川省率先启动酿酒小麦区域试验工作，鼓励加强科企合作，为酿酒产业提供品种保障。从目前实践过程和结果看，四川酿酒小麦品种审定标准要求高、通过难度大。长远看，这一举措不仅能促进特色产业发展，也有利于提高效益，激发农户种粮积极性，保障种植面积，增强非常时期粮食可控性。整体而言，酿酒小麦育种还有较长的路要走，需要有稳定的经费和项目支持。

致谢

本研究数据处理与分析过程中得到浙江大学唐启义教授及其团队成员指导，在此表示感谢！