沈會(huì)權(quán)，欒海業(yè)，陳 健，陶 紅，喬海龍，臧 慧，張英虎，吳昌庚，陳 和

(江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 鹽城 224002)

大麥籽粒粒型與籽粒品質(zhì)特性的關(guān)系

沈會(huì)權(quán)，欒海業(yè)，陳 健，陶 紅，喬海龍，臧 慧，張英虎，吳昌庚，陳 和*

(江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 鹽城 224002)

以35份不同類型的大麥品種為試材，研究了大麥籽粒粒型性狀與籽粒品質(zhì)性狀的關(guān)系。結(jié)果表明，籽粒品質(zhì)性狀在品種間變化明顯，而籽粒粒型變化相對(duì)較小。籽粒厚與籽粒長(zhǎng)和籽粒寬呈極顯著正相關(guān)，千粒重與長(zhǎng)寬厚均呈極顯著正相關(guān)。蛋白質(zhì)含量與淀粉含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與β-葡聚糖含量呈極顯著正相關(guān)。籽粒寬與支鏈淀粉含量、總淀粉含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與蛋白質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)。籽粒厚與蛋白含量呈顯著負(fù)相關(guān)。長(zhǎng)寬比和寬厚比與支鏈淀粉含量、總淀粉含量、蛋白含量的相關(guān)性也達(dá)到了顯著水平。籽粒粒型與品質(zhì)關(guān)系密切，籽粒寬度和寬厚比可以用于蛋白質(zhì)、淀粉和β-葡聚糖含量的評(píng)價(jià)。

大麥；籽粒粒型；籽粒品質(zhì)；相關(guān)性

大麥(HordeumvulgareL.)是世界上最主要、最古老的栽培作物之一，播種面積和總產(chǎn)量均位居谷類作物第4位[1]。大麥根據(jù)用途可分為啤用、飼用和食用，隨著我國(guó)對(duì)啤酒需求的不斷提高、畜牧業(yè)的快速發(fā)展以及生活水平和保健意識(shí)的提高，人們對(duì)大麥的需求越來(lái)越多元化，對(duì)品質(zhì)的要求越來(lái)越高。

粒型是作物品種的重要特性之一，通?？捎昧ｉL(zhǎng)、粒寬、粒厚及相互比值來(lái)衡量。粒型對(duì)千粒重的影響很大，從而對(duì)作物的產(chǎn)量也具有十分重要的作用[2]。不同品種間籽粒特性存在差異，粒型是由多基因控制的數(shù)量性狀，主要由遺傳因素控制，環(huán)境因素的影響相對(duì)較小。在水稻上關(guān)于粒型的QTL定位以及相關(guān)基因的克隆已有大量報(bào)道[3-5]。

大麥籽粒由碳水化合物(78 %～82 %)、蛋白質(zhì)(8 %～14 %)、脂類(3 %)和灰分組成。碳水化合物主要成分是淀粉(60 %～67 %)，此外還包含少量的β-葡聚糖和纖維素[6]。淀粉和蛋白質(zhì)含量是大麥籽粒的主要品質(zhì)性狀，不同用途的大麥對(duì)籽粒蛋白質(zhì)含量的要求不同，啤用大麥要求蛋白質(zhì)含量相對(duì)較低，而飼用和食用大麥則要求蛋白質(zhì)含量相對(duì)較高。β-葡聚糖含量對(duì)啤用和飼用大麥都是不利的，但是作為食品時(shí)，卻有利于人類的健康。

國(guó)內(nèi)對(duì)大麥籽粒的研究多集中于籽粒品質(zhì)及其與麥芽品質(zhì)間的相互關(guān)系[7]，對(duì)粒型與籽粒品質(zhì)間關(guān)系的研究還未見(jiàn)報(bào)道。在水稻、小麥、燕麥有關(guān)籽粒特性與品質(zhì)間的關(guān)系已有大量報(bào)道，但都未得到一致的研究結(jié)果[8-12]。本研究選取35份大麥品種為研究材料，分析籽粒粒型和籽粒品質(zhì)及其它們間的相互關(guān)系，以期為大麥籽粒性狀的改良和優(yōu)良品種的選育提供一定的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料及試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)材料主要為江蘇省育成或在江蘇省推廣種植過(guò)的大麥品種(系)，共計(jì)35份，于2012-2013年在江蘇沿海地區(qū)農(nóng)科所試驗(yàn)場(chǎng)種植，每份材料種植1行，行長(zhǎng)1.5 m，行距30 cm，隨機(jī)排列，3次重復(fù)。水肥和田間管理同大田。

1.2 測(cè)定方法

成熟后，每行從中部選取5株，測(cè)定株高、單株穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重等農(nóng)藝性狀。粒長(zhǎng)、粒寬、粒厚通過(guò)游標(biāo)卡尺測(cè)定，每份材料隨機(jī)選取均勻的50粒測(cè)定；采用雙波長(zhǎng)法測(cè)定籽粒直、支鏈淀粉含量，通過(guò)求和獲得籽?？偟矸酆考爸?直淀粉含量比[13]；蛋白質(zhì)含量的測(cè)定通過(guò)FOSS凱氏定氮儀測(cè)定；β-葡聚糖含量用MaCleary等介紹的方法測(cè)定，試劑盒由Megazyme公司生產(chǎn)[14]。

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)通過(guò)Excel和SPSS進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 大麥籽粒粒型變異及其相互關(guān)系

從表1可知 ，供試材料中籽粒長(zhǎng)、長(zhǎng)寬比、長(zhǎng)厚比及千粒重有較大差異，其中籽粒長(zhǎng)7.19～9.31 mm，長(zhǎng)寬比2.08～2.62，長(zhǎng)厚比2.61～3.3，千粒重34.34～50.68 g；籽粒長(zhǎng)、長(zhǎng)寬比、長(zhǎng)厚比的變異系數(shù)分別為5.95 %、5.94 %、5.75 %，而千粒重的變異系數(shù)為9.96 %，籽粒寬、籽粒厚及寬厚比的變異相對(duì)較小，這與選擇的品種主要為江蘇育成或都在江蘇推廣的品種有關(guān)。

從表2可以看出，籽粒厚與籽粒長(zhǎng)、寬呈極顯著正相關(guān)；長(zhǎng)寬比與籽粒長(zhǎng)呈極顯著正相關(guān)；長(zhǎng)厚比與籽粒長(zhǎng)、長(zhǎng)寬比呈極顯著正相關(guān)，與籽粒厚呈顯著負(fù)相關(guān)；寬厚比與籽粒厚、長(zhǎng)寬比分布呈極顯著、顯著負(fù)相關(guān)。千粒重與籽粒長(zhǎng)、寬、厚均呈極顯著正相關(guān)，且相關(guān)系數(shù)相近，可見(jiàn)大麥籽粒千粒重由長(zhǎng)寬厚三者共同決定。

表1 大麥籽粒粒型性狀變異

Notes: GL=grain length; GW=grain width; GT=grain thick; LWR=length-width ratio of grain; LTR=length-thick ratio of grain; WTR=width-thick ratio of grain. The same as below.

表2 大麥籽粒粒型性狀的相互關(guān)系

注：*表示0.05顯著水平；**表示達(dá)0.01顯著水平。下同。

Notes: *is significant at 0.05 level, **is extremely significant at 0.01 level. The same as below.

表3 大麥籽粒品質(zhì)性狀變異

Notes: AC = Amylose Content; APC = Amylopectin Content; R = the ratio of amylopectin and amylose ; SC = Starch Content; PC= Protein content; β-GC=β-glucan content. The same as below.

表4 大麥籽粒品質(zhì)性狀相互關(guān)系

2.2 大麥籽粒品質(zhì)性狀變異及其相互關(guān)系

供試品種的大麥籽粒品質(zhì)除蛋白質(zhì)含量外，其它性狀均存在較大差異(表3)。直鏈淀粉含量的變化范圍20.08 %～31.01 %，支鏈淀粉含量的變化范圍13.32 %～42.75 %，支/直0.5～2.05，總淀粉含量變化為39.73 %～68.45 %，β-葡聚糖含量變化為3.26 %～6.45 %。從變異系數(shù)看，支鏈淀粉含量與支/直較高，分別為29.35 %和34.59 %，其次為β-葡聚糖含量為20.4 %，再次是直鏈淀粉含量和總淀粉含量變異系數(shù)分別為10.91 %和14.92 %，蛋白質(zhì)含量的變異系數(shù)最小為8.31 %。

相關(guān)分析的結(jié)果(表4)表明，直鏈淀粉含量與支/直、蛋白質(zhì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，支鏈淀粉含量與支/直、總淀粉含量呈極顯著正相關(guān)，說(shuō)明總淀粉含量的變化主要決定于支鏈淀粉含量變化；支/直與總淀粉含量呈極顯著正相關(guān)，總淀粉含量與蛋白質(zhì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，β-葡聚糖含量與蛋白質(zhì)含量呈極顯著正相關(guān)，與其它性狀的相關(guān)性均不顯著。

2.3 大麥籽粒粒型與籽粒品質(zhì)的關(guān)系

通過(guò)進(jìn)一步分析(表5)表明，大麥粒型與品質(zhì)關(guān)系密切，與許多重要品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了顯著或極顯著水平。籽粒支鏈淀粉含量與籽粒寬和寬厚比達(dá)顯著負(fù)相關(guān)，與長(zhǎng)寬比達(dá)顯著正相關(guān)，直鏈淀粉含量、支/直與品質(zhì)性狀的相關(guān)性均未達(dá)到顯著水平?？偟矸酆颗c籽粒寬、寬厚比的相關(guān)性表現(xiàn)為顯著負(fù)相關(guān)，與長(zhǎng)寬比的相關(guān)性表現(xiàn)為顯著正相關(guān)。蛋白質(zhì)含量與籽粒寬、寬厚比、千粒重呈顯著和極顯著正相關(guān)，與籽粒厚和長(zhǎng)寬比呈顯著負(fù)相關(guān)，表明籽粒越寬、厚度越小的材料蛋白質(zhì)含量越高，越符合飼料大麥的選育要求。β-葡聚糖含量與寬厚比達(dá)顯著正相關(guān)，與其它籽粒特性相關(guān)性均不顯著。

表5 大麥籽粒粒型與籽粒品質(zhì)的關(guān)系

3 討 論

3.1 籽粒粒型間的關(guān)系

本研究表明，大麥籽粒長(zhǎng)寬間相互關(guān)系不明顯，而粒厚與長(zhǎng)寬間相關(guān)性均達(dá)極顯著水平。籽粒長(zhǎng)、寬、厚對(duì)粒重的影響，相關(guān)分析表明均為極顯著正相關(guān)，以粒長(zhǎng)影響最大，其次是粒寬，最后粒厚，這與徐紹英的研究結(jié)果一致[15]。而許如根[16]等以10個(gè)區(qū)試材料為研究對(duì)象，研究表明大麥籽粒厚度與千粒重的相關(guān)性達(dá)極顯著水平，千粒重與長(zhǎng)、寬間相關(guān)性較低，且籽粒長(zhǎng)、寬、厚間相關(guān)均不顯著，這可能與選擇研究材料的數(shù)量有關(guān)。

3.2 籽粒品質(zhì)間的關(guān)系

有關(guān)大麥籽粒品質(zhì)間的相互關(guān)系已有不少報(bào)道，以往的研究發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)含量與總淀粉含量極顯著負(fù)相關(guān)，支鏈淀粉含量與直鏈淀粉含量極顯著負(fù)相關(guān)，與總淀粉含量極顯著正相關(guān)，因此降低蛋白含量，可以得到低蛋白高淀粉含量的大麥[7]，本研究與以往的研究結(jié)果基本一致。本研究還發(fā)現(xiàn)籽粒的蛋白質(zhì)含量與β-葡聚糖含量呈極顯著正相關(guān)，目前國(guó)內(nèi)還未見(jiàn)報(bào)道，國(guó)外研究也未得到一致的結(jié)果[17]。兩者主要存在于籽粒皮層和胚乳，且兩者含量的高低對(duì)大麥麥芽品質(zhì)具有相同的影響，是啤酒大麥的重要籽粒品質(zhì)指標(biāo)。

3.3 籽粒粒型與籽粒品質(zhì)間關(guān)系

本研究表明，大麥籽粒粒型和品質(zhì)間存在密切關(guān)系，不同籽粒特性與品質(zhì)的相關(guān)性有所差別。其中粒寬與支鏈淀粉含量、總淀粉含量和蛋白質(zhì)含量相關(guān)性均達(dá)到了顯著水平，籽粒越寬支鏈淀粉含量和總淀粉含量越低，蛋白質(zhì)含量越高，粒厚與蛋白質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān)。由于籽粒寬的影響，長(zhǎng)寬比和寬厚比與支鏈淀粉含量、總淀粉含量、蛋白含量的相關(guān)性也達(dá)到了顯著水平。寬厚比與β-葡聚糖含量的相關(guān)性達(dá)顯著水平，千粒重與蛋白質(zhì)含量呈顯著水平，與其它性狀相關(guān)性不明顯。

在水稻上，徐正進(jìn)、隋明[8-9]等也認(rèn)為粒寬與各品質(zhì)性狀關(guān)系密切，同時(shí)粒長(zhǎng)與各品質(zhì)性狀的關(guān)系未達(dá)到顯著水平，但是稻米粒寬與淀粉含量呈正相關(guān)，與蛋白質(zhì)的含量呈負(fù)相關(guān)，與本研究正好相反，這可能與水稻上研究的稻米要除殼有關(guān)，而李涵鑫[10]等在燕麥上的研究結(jié)果與本試驗(yàn)結(jié)果基本一致。可以初步推斷粒寬和寬厚比可以用于蛋白質(zhì)、淀粉和β-葡聚糖含量的評(píng)價(jià)。

籽粒的粒型主要是由遺傳因素控制，受環(huán)境因素的影響相對(duì)較小，而籽粒品質(zhì)的變化機(jī)理相對(duì)復(fù)雜，易受到環(huán)境等諸多因素的影響，這也是不同研究結(jié)果不一致的主要原因。由于不同穗部位存在強(qiáng)弱勢(shì)粒的影響，下一步研究可以考慮統(tǒng)一取中間部位的籽粒，減少試驗(yàn)誤差，并且增加更多變異類型的品種，設(shè)計(jì)不同環(huán)境和年份的試驗(yàn)。

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(責(zé)任編輯 李山云)

Correlations between Barley Grain Shapes and Grain Qualitative Characteristics

SHEN Hui-quan, LUAN Hai-ye, CHEN Jian, TAO Hong,QIAO Hai-long, ZANG Hui, ZHANG Ying-hu, WU Chang-geng, CHEN He*

(Institute of Agricultural Science in Jiangsu Coastal Areas, Jiangsu Yancheng 224002, China)

Thirty five barley cultivars were used to investigate the correlations between grain shapes and qualitative characteristics. The results showed that cultivars differed significantly in qualitative characteristics, but the grain shapes showed a weaker change. The correlation results indicated that there were extremely significant positive correlations between grain thick (GT), grain width (GW), and grain length (GL). Extremely significant positive correlations were also found between grain weight and GL,GW,GT. Protein content (PC)was extremely significant negative correlations with Starch content (SC),and extremely significant positive correlations with β-glucan content(β-GC).The results also showed that GW was correlated with Amylopectin content(APC), Starch content (SC) negatively and correlated with PC positively. GT was positive correlations with PC. Correlations also existed between length-width ratio of grain(LWR),width-thick ratio of grain(WTR) and APC, SC,PC.Overall, there were close relationships between grain quality and grain shapes. It was suggested that GW/ WTR had the potential guidance in the research grain quality of barley.

Barley; Grain shape; Qualitative characteristics; Relativity among traits

1001-4829(2016)09-2034-04

10.16213/j.cnki.scjas.2016.09.005

2015-08-20

國(guó)家大麥青稞產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-05)；江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金CX(14)5093；江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所科研基金項(xiàng)目(YHS201506)

沈會(huì)權(quán)(1975-)，男，江蘇泰州人，碩士，副研究員，主要從事大麥遺傳育種工作,E-mail：jsycshq@163.com，*為通訊作者。

S512.3

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