楊雪峰,宋維富,劉東軍,趙麗娟,宋慶杰,張春利,辛文利,肖志敏,白光宇,孫雪松,仇 琳,王曉楠

(1.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院作物資源研究所,黑龍江哈爾濱 150086;2.新疆生產(chǎn)建設兵團第十師農(nóng)業(yè)科學研究所,新疆北屯 836000;3.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)遙感與信息研究所,黑龍江哈爾濱 150086)

品質(zhì)改良是強筋小麥育種重要發(fā)展方向之一,提高面筋質(zhì)量和改良淀粉特性是強筋小麥品質(zhì)提升的有效途徑。研究表明,優(yōu)質(zhì)高分子量麥谷蛋白亞基(high molecular weight glutenin subunits,HMW-GS)主要影響面筋強度,對面團形成時間和穩(wěn)定時間、沉淀值和面包烘烤品質(zhì)具有顯著影響[1]?？刂艸MW-GS的不同基因位點中,Glu-D1位點對小麥二次加工品質(zhì)貢獻高于Glu-A1和Glu-B1[2-3],而Ax2*、Bx7+By8或By9、Dx5+Dy10亞基對面筋強度、穩(wěn)定時間等具有明顯的正向效應[4-5]。Wx蛋白由wx-A1、wx-B1和wx-D1基因編碼控制,wx基因缺失可降低直鏈淀粉含量,改善面條品質(zhì)[6];含有wx-B1b基因的小麥品種(Wx-B1缺失)更適合制作面條[7],是優(yōu)質(zhì)面條小麥選育的重點[8]。通過分子標記輔助選擇技術與常規(guī)育種的有機結合,可實現(xiàn)Glu-1位點優(yōu)質(zhì)亞基組合與wx-B1b基因的集聚,實現(xiàn)面筋質(zhì)量和淀粉特性的同步遺傳改良[6,9],加速強筋小麥加工品質(zhì)的改良進程。目前,有關面包面條兼用型強筋小麥主要品質(zhì)性狀研究較少,因此,本研究對含有Ax2*/Bx7+By8或By9/Dx5+Dy10亞基組合和wx-B1b基因的穩(wěn)定優(yōu)異品種(系)主要品質(zhì)指標、淀粉特性及面制品評分進行綜合分析,以期為面包面條兼用型強筋小麥選育提供參考依據(jù),為品質(zhì)育種和加工企業(yè)提供優(yōu)異種質(zhì)和原料。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料來源于東北春麥區(qū),共計32份(表1),均屬于硬紅春小麥,攜帶優(yōu)質(zhì)亞基Ax2*/Bx7+By8或By9/Dx5+Dy10和wx-B1b基因,由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院作物資源研究所小麥研究室選育并提供試驗用種。包括穩(wěn)定品系25份,自育推廣品種7份,對照龍麥35為面包面條兼用型強筋小麥品種,其HMW-GS組成為Ax2*/Bx7+By9/Dx5+Dy10,攜帶wx-B1b基因,現(xiàn)為東北春麥區(qū)第一主栽品種[10]。

表1 不同品種(系)的亞基類型和品質(zhì)性狀Table 1 Genotype and quality analysis of different spring wheat varieties(lines)

1.2 試驗方法

1.2.1 田間栽培

全部材料于2021年度種植于黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園區(qū)(哈爾濱市道外區(qū)民主鄉(xiāng))內(nèi),土壤類型為黑壤土,種植密度650×104株·hm-2,基施純氮90 kg·hm-2、五氧化二磷75 kg·hm-2、氧化鉀45 kg·hm-2。其他田間管理同當?shù)厣a(chǎn)田。

1.2.2 HMW-GS組成及wx-B1b基因檢測

選取收獲籽粒,按照張延濱[11]的方法分析HMW-GS組成,參照Payne等[12]的方法確定亞基類型。wx-B1b基因檢測按照于春花[13]的方法進行。

1.2.3 品質(zhì)檢測

按照GB/T5506.2-2008標準,利用瑞典波通公司的Glutomatic 2200面筋儀測定濕面筋含量,計算面筋指數(shù)(未過篩網(wǎng)濕面筋質(zhì)量/總濕面筋質(zhì)量);按照GB/T 14615-2019標準,利用Brabender拉伸儀測定面團能量、延伸性及最大拉伸阻力等參數(shù);按照GB/T 14490-2008標準,利用Brabender 803201型粘度儀測定淀粉糊化特性參數(shù)。

1.2.4 面制品評分

面包評分參考GB/T 35869-2018標準進行;面條評分參考GB/T 35875-2018標準進行;餃子評分參考LS/T 6123-2017標準進行。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用WPS 11.1.0進行數(shù)據(jù)整理分析和圖表制作。

2 結果與分析

2.1 面筋質(zhì)量分析

由于面筋指數(shù)、拉伸參數(shù)等與面筋質(zhì)量顯著相關,受面筋數(shù)量性狀影響較小[14],并且面筋指數(shù)與面包體積和面包評分呈極顯著正相關[15],因此本試驗選取面筋指數(shù)、拉伸參數(shù)作為衡量面筋質(zhì)量的主要指標。結果(表1)表明,供試材料面筋指數(shù)平均94.4%,較對照低0.2%,高于對照的材料有19份,占比為59.3%,最大值為98.8%(龍19-9859),最小值為84.3%(龍18-8267);能量平均為122 cm2,與對照相當,高于對照的材料有16份,占比為50.0%,最大值為216 cm2(龍19-9859),最小值為72 cm2(龍蒙麥7255);延伸性平均146 mm,較對照低16.6%,高于對照的材料僅有1份,占比為0.3%,最大值為176 mm(龍麥77),最小值為107 mm(龍蒙麥7255);最大拉伸阻力平均654 EU,較對照高23.4%,高于對照的材料有29份,占比為90.6%,最大值為1 078 EU(龍19-9859),最小值為472 EU(龍18-8267)。

2.2 淀粉特性分析

由表1可知,糊化溫度平均63.7 ℃,較對照低 1.1%,高于對照的材料有2份,占比為6.3%,最大值為64.9 ℃(龍19H1128),最小值為62.5 ℃(龍19-9194);峰值粘度平均1 125 BU,較對照高 3.8%,高于對照的材料有25份,占比為78.1%,最大值為1 360 BU(龍18H2305),最小值為990 BU(龍19H2109);峰值溫度平均87.4 ℃,較對照低1.4%,高于對照的材料有2份,占比為6.3%,最大值為89.2 ℃(龍18-8267、龍麥94),最小值為85.2 ℃(龍麥33)。

2.3 面制品評分

對4個近年審定優(yōu)異品種及對照進行面制品評分,結果(表2)發(fā)現(xiàn),面包評分平均84.3分,較對照低4.4%,最高為88.2分(龍麥86),最低為80.0分(龍麥87);面條評分平均86.2分,較對照低0.2%,最高為88.7分(龍麥92),最低為83.5分(龍麥87);餃子皮評分平均84.3分,較對照高1.3%,最高為87.0分(龍麥77),最低為83.0分(龍麥87)。綜合分析發(fā)現(xiàn),龍麥77面制品評分均超過87分,較對照龍麥35更均衡,是優(yōu)異的兼用型強筋小麥品種。其它品種面制品評分也均超過80分,可作為面包面條兼用型品種在生產(chǎn)中應用。4個品種可以為兼用型強筋小麥品質(zhì)改良優(yōu)良親本和原糧生產(chǎn)優(yōu)良品種。

表2 4個小麥品種基因類型及面制品評分Table 2 Genotype and product score of 4 wheat cultivars

2.4 主要品質(zhì)指標間相關性分析

從表3可以看出,供試品種(系)的面筋指數(shù)與能量、最大拉伸阻力呈極顯著正相關,能量與延伸性、最大拉伸阻力呈極顯著正相關,其他指標間相關性均不顯著。衡量面筋質(zhì)量的品質(zhì)指標面筋指數(shù)、拉伸特性均與淀粉糊化特性相關性不顯著,推測面筋質(zhì)量和淀粉特性的遺傳物質(zhì)相對獨立,二者之間相互影響較小。

表3 不同品質(zhì)指標相關性分析Table 3 Correlation analysis of different quality indices

2.5 Glu-B1位點不同亞基組合對面筋指數(shù)和拉伸特性的影響

由表4可知,對面筋指數(shù)和最大拉伸阻力的影響為Bx7+By8>Bx7+By9,對能量和延伸性的影響為Bx7+By8最大拉伸阻力>延伸性>面筋指數(shù)。含有Bx7+By9的品種(系)除面筋指數(shù)外其它品質(zhì)指標變異系數(shù)均要小于Bx7+By8,推測相對Bx7+By8而言,Bx7+By9更有利于小麥部分品質(zhì)性狀的穩(wěn)定,或者是與其他位點優(yōu)質(zhì)亞基的互作效應優(yōu)于Bx7+By8,其遺傳效應對比還有待進一步明確。

表4 不同亞基組合的面筋指數(shù)和拉伸特性Table 4 Gluten index and extensograph parameters of different subunit compositions

3 討 論

為實現(xiàn)面包面條兼用型強筋小麥的品質(zhì)改良,本研究在前期親本選配過程中,重點進行了優(yōu)質(zhì)HMW-GS和wx-B1b基因同步集聚,并通過分子標記手段及人工定向選擇,育成了以Ax2*/Bx7+By8或By9/Dx5+Dy10/wx-B1b組合為主的大量優(yōu)良品系。通過對面筋質(zhì)量和淀粉特性等品質(zhì)相關性分析,明確了面筋指數(shù)、拉伸參數(shù)與淀粉糊化特性指標相關不顯著,結合部分品種面制品的評分結果,進一步驗證了蛋白質(zhì)與淀粉可實現(xiàn)同步改良,這與潘秋曉等[16]結論一致。

有研究認為,Bx7+By9對面筋指數(shù)的貢獻顯著高于Bx7+By8[17],對拉伸特性的貢獻則Bx7+By8大于Bx7+By9[18]。本研究結果表明,Bx7+By8對面筋指數(shù)的貢獻高于Bx7+By9,但二者差異不顯著;對能量和延伸性作用Bx7+By9大于Bx7+By8,二者間延伸性差異顯著,對最大拉伸阻力作用Bx7+By8大于Bx7+By9,但差異不顯著,這與上述研究結果不同,具體原因有待進一步研究。本研究發(fā)現(xiàn),在其他位點相同的條件下,含有Bx7+By9的小麥品種間品質(zhì)變異系數(shù)小,較Bx7+By8表現(xiàn)更穩(wěn)定,但其遺傳效應或互作效應對比還有待更多品種和試驗進一步明確。

在面包面條兼用型強筋小麥品質(zhì)改良過程中,優(yōu)異蛋白質(zhì)(面筋)質(zhì)量與淀粉特性的遺傳效應既獨立存在又相輔相成,在滿足優(yōu)質(zhì)基因集聚的前提下,必須與品質(zhì)檢測和面制品評分有機結合,才能實現(xiàn)面包面條兼用型的改良。本研究中,個別品種(系)雖然具有HMW-GS和wx-B1b基因,但品質(zhì)并不突出,因此,對其進行面食制品烘焙和蒸煮品質(zhì)評價不可或缺。

受樣品數(shù)量及測定時間限制,本研究未對淀粉糊化特性中的回生值和崩解值進行測定,對于面筋質(zhì)量和二者的關系,將繼續(xù)在今后的品質(zhì)分析中開展研究。

4 結 果

優(yōu)質(zhì)HMW-GS和wx-B1b基因集聚可加快強筋小麥品質(zhì)改良進程,且對品質(zhì)的作用互不干擾,可實現(xiàn)面筋質(zhì)量和淀粉特性同步改良。Ax2*/Bx7+By8或By9/Dx5+Dy10/wx-B1b可作為面包面條兼用型強筋小麥優(yōu)質(zhì)基因集聚類型之一,在品質(zhì)改良中加以利用。龍19-9859、龍19-9876、龍19-9878、龍18H2305、龍蒙麥9030、龍麥77、龍麥86及龍麥94等優(yōu)異品種(系)既可作為兼用型強筋小麥生產(chǎn)原料,又能作為品質(zhì)改良優(yōu)異親本。