張 勇， 張 曉， 張伯橋， 高德榮， 馬談斌

(江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所/農(nóng)業(yè)部長江中下游小麥生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 揚(yáng)州225007)

中國小麥品質(zhì)育種始于20 世紀(jì)80 年代中期，但當(dāng)時(shí)大多重視優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋育種研究，而弱筋小麥則一度被視為“劣質(zhì)小麥”，育種工作相對(duì)滯后，有關(guān)弱筋小麥種質(zhì)創(chuàng)新、遺傳特性及實(shí)用、快速的弱筋品質(zhì)鑒定方法等均缺乏研究［1-5］，生產(chǎn)上缺少優(yōu)質(zhì)弱筋小麥新品種。自2001 年農(nóng)業(yè)部制定和發(fā)布中國小麥品質(zhì)區(qū)劃起，“長江中下游麥區(qū)”被列為中國唯一的優(yōu)質(zhì)弱筋小麥優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)帶，江蘇沿江、沿海地區(qū)處于其核心區(qū)域，且弱筋小麥也被江蘇省明確列為優(yōu)質(zhì)專用小麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃的重點(diǎn)［6］。上述措施有力地促進(jìn)了中國弱筋小麥育種和生產(chǎn)的發(fā)展，一批弱筋小麥品種如揚(yáng)麥9 號(hào)、寧麥9 號(hào)、揚(yáng)麥13、揚(yáng)輻麥2 號(hào)和寧麥13 等相繼育成并在長江下游麥區(qū)推廣應(yīng)用［7-9］，緩解了生產(chǎn)上對(duì)優(yōu)質(zhì)專用弱筋小麥品種的迫切需求。但現(xiàn)有弱筋品種仍然存在一些不足，普遍表現(xiàn)為蛋白質(zhì)含量偏高，面團(tuán)延展性較差，品質(zhì)性狀在不同年份和地點(diǎn)間的波動(dòng)較大等問題，弱筋品質(zhì)總體水平尚待進(jìn)一步提高［10-12］。

溶劑保持力(Solvent retention capacity，簡稱SRC)是由Slade 和Levine 于1994 年提出的評(píng)價(jià)軟質(zhì)小麥品質(zhì)新方法［13-15］，用于檢測的有蒸餾水、5%碳酸鈉溶液、5%乳酸溶液以及50%蔗糖溶液等4種溶劑，其中碳酸鈉SRC (簡稱SCSRC)值與面粉中破損淀粉數(shù)量相關(guān)，乳酸SRC (簡稱LASRC)值與麥谷蛋白特性有關(guān)，蔗糖SRC(簡稱SSRC)值與戊聚糖特性有關(guān)，而水SRC(簡稱WSRC)值則受面粉中所有成分的影響，其數(shù)值大小可以反映面粉的綜合特性［15-17］，現(xiàn)SRC 在美國已成為評(píng)價(jià)軟麥品質(zhì)的主導(dǎo)方法［18］。

早在20 世紀(jì)50 年代，美國就開展了品質(zhì)育種和品質(zhì)區(qū)劃等方面的研究，根據(jù)生態(tài)環(huán)境劃分不同的品質(zhì)產(chǎn)區(qū)，有力地推動(dòng)了優(yōu)質(zhì)小麥的育種和出口貿(mào)易的發(fā)展，其軟麥蛋白質(zhì)含量低，面筋強(qiáng)度弱、延展性好，是加工餅干和糕點(diǎn)的優(yōu)良原料［6，19］。

為篩選和利用優(yōu)異資源，對(duì)2008 年從美國軟麥實(shí)驗(yàn)室引進(jìn)的89 份軟麥品種，以及從國內(nèi)收集的生產(chǎn)上使用或報(bào)道過的18 份弱筋品種［7，9-10，20］在溶劑保持力等方面的品質(zhì)狀況進(jìn)行了研究，以期為品種改良中利用這些資源提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 參試材料

試驗(yàn)材料共107 份(表1)，其中中國弱筋品種18 份，編號(hào)為1 ～18，美國軟麥材料89 份，編號(hào)為19 ～107，這 些 品 種 分 別 于2009 ～2010 年 度 和2010 ～2011 年度種植于江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)基地(江蘇揚(yáng)州)。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，第1 年3 次重復(fù)，第2 年2 次重復(fù)，每小區(qū)4行，每行40 粒，粒播;行長1.33 m，行距0.23 m。

表1 試驗(yàn)所用材料Table 1 Soft wheat varieties used in the experiment

1.2 檢測方法

檢測指標(biāo)包括水SRC、蔗糖SRC、乳酸SRC、碳酸鈉SRC、籽粒硬度、籽粒蛋白質(zhì)含量、株高、千粒重等。SRC 檢測采用1 g 粉微量SRC 法［21-24］;硬度通過單粒谷物特性測定儀(SKCS4100)測定，以300 粒種子硬度的平均值計(jì)算，其值越大，表示硬度越高;蛋白質(zhì)含量采用DA7200 近紅外儀檢測，重復(fù)2 次。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS16.0 統(tǒng)計(jì)分析軟件和EXCEL2007 對(duì)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析(其中硬度、蛋白含量和千粒重第1 年只檢測了第1 重復(fù)和第2 重復(fù)的數(shù)據(jù))。

2 結(jié)果

2.1 4 種SRC 表現(xiàn)

兩年度107 份品種4 種溶劑SRC 檢測結(jié)果見表2，水SRC 變 幅 分 別 為62.35% ～86.45% 和54.87% ～88.00%，平均值分別為75.68% 和68.54%;蔗糖SRC 變幅分別為90.35% ～113.85%和88.39% ～113.09%，平均值分別為103.03%和98.08%;碳酸鈉 SRC 變幅分別為72.95% ～134.80% 和78.61% ～109.64%，平均值分別為106.90% 和 89.67%;乳 酸 SRC 變 幅 分 別 為67.65% ～95.10%和63.92% ～87.98%，平均值分別為80.65%和74.46%。4 種SRC 在品種間均差異極顯著，盡管均為軟麥或弱筋品種，但在SRC 性狀上仍存在較大的變化。

從表3 可見，美國軟麥和中國弱筋小麥品種4種溶劑SRC 值在品種來源間、年度間、來源內(nèi)品種間差異均極顯著(P ＜0.01)，且主要為品種來源間差異。

表2 2009 ～2010、2010 ～2011 年美國軟麥與中國弱筋小麥SRC 比較Table 2 Comparison of four SRCs between American soft wheat varieties and Chinese weak-gluten wheat varieties in years 2009 －2010 and 2010 －2011

2.2 品種硬度表現(xiàn)

兩年度107 份參試品種間硬度分別為7.84 ～66.30 和5.29 ～71.32，平 均 值 分 別 為28.72 和29.77，品種間差異極顯著(圖1、表4)。以軟質(zhì)小麥硬度值在40 以下的標(biāo)準(zhǔn)劃分，達(dá)到軟質(zhì)小麥標(biāo)準(zhǔn)的品種分別有99 個(gè)和95 個(gè)。

2009 ～2010 年度美國軟麥除AS7、AS13 兩個(gè)品種硬度分別為64.13 和66.30 外，其余87 個(gè)品種硬度均在40 以下，最小的僅為9.80，中國18 個(gè)弱筋品種有6 個(gè)品種硬度大于40;2010 ～2011 年度美國軟麥除AS7、AS39、AS115 、AS165 、AS173 共5 個(gè)品種硬度大于40 外，其余84 個(gè)品種硬度均在40 以下，最小的僅為5.29，中國18 個(gè)弱筋品種中有11個(gè)硬度小于40，最小值為6.20。方差分析表明，不同來源品種間及同一來源內(nèi)不同品種間硬度差異達(dá)極顯著，年度、區(qū)組間差異達(dá)到顯著水平(表4)。

表3 2009 ～2010、2010 ～2011 年度美國軟麥與中國弱筋小麥品種SRC 值方差分析Table 3 ANOVA for four SRCs between American soft wheat and Chinese weak-gluten wheat in years 2009 －2010 and 2010 －2011

圖1 美國軟麥與中國弱筋小麥硬度分布Fig.1 Hardness of American soft wheat varieties and Chinese weak-gluten varieties in years 2009 －2010 and 2010 －2011

2.3 蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)

兩年度107 份參試品種間蛋白質(zhì)含量分別為8.59% ～12.54%和9.56% ～13.19%，平均值分別為10.00%和10.89%，品種間差異極顯著(圖2、表5)。以軟質(zhì)小麥蛋白質(zhì)含量在11.50%以下的標(biāo)準(zhǔn)劃分，則兩年度分別有105 個(gè)和91 個(gè)品種達(dá)軟麥標(biāo)準(zhǔn)。

2009 ～2010 年度美國軟麥平均蛋白質(zhì)含量為10.34%，有87 個(gè)品種蛋白質(zhì)含量均在11.50%以下，最小的僅為9.09%;中國18 個(gè)弱筋品種蛋白質(zhì)含量均小于11.50%，平均蛋白質(zhì)含量為9.67%，蛋白質(zhì)含量最小的為8.59%。2010 ～2011 年度美國軟麥平均蛋白質(zhì)含量為11.23%，除14 個(gè)品種蛋白質(zhì)含量分別大于11.50%外，其余75 個(gè)品種蛋白質(zhì)含量均在11.50%以下;中國弱筋麥(18 份)平均蛋白質(zhì)含量為10.55%，蛋白質(zhì)含量大于11.50%的有兩個(gè)，其余16 個(gè)品種蛋白質(zhì)含量均小于11.50%。

圖2 美國軟麥與中國弱筋小麥品種蛋白質(zhì)含量分布Fig.2 Protein contents of American soft wheat and Chinese weak-gluten wheat in years 2009 －2010 and 2010 －2011

表5 2009 ～2010、2010 ～2011 年度美國軟麥與中國弱筋小麥品種蛋白質(zhì)含量的方差分析Table 5 ANOVA for protein contents of American soft wheat and Chinese weak-gluten wheat in years 2009 －2010 and 2010－2011

對(duì)美國軟麥與中國弱筋小麥品種蛋白質(zhì)含量方差分析表明，來源間、相同來源品種間、年度間、區(qū)組間均差異極顯著(表5)，表明蛋白質(zhì)含量在品種間、年度間波動(dòng)較大。

2.4 千粒重表現(xiàn)

兩年度107 份參試品種千粒重分別為27.63 ～46.87 g 和27.46 ～45.77 g，平均值分別為37.61 g和37.29 g，品種間差異極顯著(圖3、表6)。美國軟麥品種千粒重明顯低于中國弱筋品種，2009 ～2010年度和2010 ～2011 年度平均千粒重僅33.80 g 和33.48 g，而中國18 個(gè)弱筋品種的平均千粒重分別為41.42 g 和45.77 g。

圖3 美國軟麥與中國弱筋小麥品種千粒重分布比較Fig.3 1 000-grain weights of American soft wheat and Chinese weak-gluten wheat in years 2009 －2010 and 2010 －2011

2.5 低SRC 值、低蛋白質(zhì)含量和低硬度品種的篩選

由于美國AACC 56-11 推薦乳酸SRC 越高越好，而國內(nèi)研究卻與之相反。水SRC、碳酸鈉SRC和蔗糖SRC 的推薦指標(biāo)國內(nèi)外研究結(jié)果基本一致，所以本研究僅篩選了除乳酸SRC 以外的其他3 種SRC 值較低的品種資源。從參試的107 份品種中，篩選了水SRC、碳酸鈉SRC 和蔗糖SRC 最低的10個(gè)品種，結(jié)果列于表7，其中2009 ～2010 年度全部為美國軟麥，2010 ～2011 年度中國僅有揚(yáng)麥15 和石家莊8 號(hào)2 個(gè)品種水SRC 較低，其余也均為美國軟麥。107 份品種中AS97 兩年度3 種SRC 均表現(xiàn)較低;AS137 在2009 ～2010 年度3 種SRC、2010 ～2011 年度水SRC 和蔗糖SRC 均表現(xiàn)較低;AS123在2009 ～2010 年度水SRC、蔗糖SRC 較低，2010 ～2011 年度水SRC 均表現(xiàn)較低;AS59 兩年度水SRC均較低。

兩年度蛋白質(zhì)含量和硬度最低的10 個(gè)品種列于表8，其中蛋白質(zhì)含量最低的10 個(gè)品種中中國弱筋品種有6 個(gè)，分別為寧麥13、寧麥9 號(hào)、揚(yáng)麥15、揚(yáng)輻麥2 號(hào)、揚(yáng)麥18、安農(nóng)0721(2009 ～2010 年度)和綿陽30、皖麥48、安農(nóng)0721、徐州25、揚(yáng)輻麥2號(hào)、豫麥50(2010 ～2011 年度)，蛋白質(zhì)含量兩年度均較低的品種有揚(yáng)輻麥2 號(hào)、AS145 和安農(nóng)0721;而硬度兩年度中均僅有豫麥50 為中國弱筋品種，此外，兩年度表現(xiàn)均較低的品種還有AS123、AS79、AS63 和AS97。

表6 2009 ～2010、2010 ～2011 年度美國軟麥與中國弱筋小麥品種千粒重的方差分析Table 6 ANOVA for 1 000-grain weight of American soft wheat and Chinese weak-gluten wheat in years 2009 －2010 and 2010 －2011

表7 2009 ～2010、2010 ～2011 年度全部參試品種中3 種溶劑SRC 值最低的10 個(gè)品種Table 7 Ten varieties with the lowest water SRC，sodium carbonate SRC and sugar SRC in all the tested varieties in years 2009 －2010 and 2010 －2011

表8 2009 ～2010 和2010 ～2011 年度全部參試品種中蛋白質(zhì)含量和硬度值最低的10 個(gè)品種Table 8 Ten varieties with the lowest hardness and protein content in all the tested varieties in years 2009 －2010 and 2010 －2011

3 討論

與中國弱筋小麥品種相比美國軟麥的水SRC、碳酸鈉SRC 和蔗糖SRC 值均較小，說明在溶劑保持力特性方面中國品種與美國軟麥仍存在明顯差距。與美國軟麥相比中國弱筋小麥品種擁有低蛋白質(zhì)含量的優(yōu)勢，存在一批低蛋白質(zhì)含量的品種資源，2009 ～2010 年度蛋白質(zhì)含量最低的10 個(gè)品種中中國弱筋小麥品種占6 個(gè)，美國軟麥僅占4 個(gè);2010 ～2011 年度中國弱筋小麥品種仍然占有6 個(gè)。從硬度比較情況來看，中國低硬度值的小麥品種數(shù)與美國軟麥品種數(shù)相比略顯不足，特別是硬度值在20 以下的品種較少，2009 ～2010 年度最低的為豫麥50，但其他9 個(gè)均為美國軟麥品種;2010 ～2011 年度硬度最低的為AS63，其次為豫麥50，最低的10 個(gè)品種中有9 個(gè)為美國軟麥。

由于溶劑保持力在美國已經(jīng)作為評(píng)價(jià)軟質(zhì)小麥的主導(dǎo)方法，而且何中虎等對(duì)國內(nèi)弱筋小麥國標(biāo)建議稿中已建議加入水SRC、碳酸鈉SRC 和蔗糖SRC，指出餅干弱筋小麥應(yīng)該首先考慮籽粒硬度，其次為蛋白質(zhì)含量、吸水率和溶劑保持力［25］。本研究中發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)含量在年度間波動(dòng)較大，而硬度及溶劑保持力則較蛋白質(zhì)含量要相對(duì)穩(wěn)定，所以在后續(xù)的弱筋品種品質(zhì)改良中應(yīng)加強(qiáng)硬度和溶劑保持力的篩選力度。

盡管美國軟麥品種在SRC 特性方面表現(xiàn)較為突出，但在江蘇淮南麥區(qū)種植其在農(nóng)藝性狀上存在明顯不足:第一，美國軟麥品種株高明顯偏高(平均株高達(dá)109 cm)，抗倒性差，而中國18 個(gè)弱筋品種平均株高為94 cm;第二，美國軟麥品種千粒重較低;第三，美國軟麥赤霉病抗性較差，多數(shù)品種在中感到感的水平，而江蘇淮南麥區(qū)生產(chǎn)應(yīng)用品種赤霉病抗性一般應(yīng)達(dá)到中抗水平。因此，在中國弱筋小麥品質(zhì)改良中利用美國軟麥品種時(shí)必須注意相關(guān)性狀的互補(bǔ)改良，以提高育種效率。

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