東北春小麥品質(zhì)性狀分析及研究進展

佟良　鄒智超　單笛郭一萍　遲彩霞

（1.綏化學(xué)院信息工程學(xué)院；2.綏化學(xué)院食品與制藥工程學(xué)院　黑龍江綏化　152061）

東北春小麥品質(zhì)性狀分析及研究進展

佟良1鄒智超1單笛1郭一萍1遲彩霞2

（1.綏化學(xué)院信息工程學(xué)院；2.綏化學(xué)院食品與制藥工程學(xué)院黑龍江綏化152061）

東北是中國最大的產(chǎn)糧基地，其小麥種植面積很廣。小麥的品質(zhì)和產(chǎn)量直接關(guān)系到農(nóng)業(yè)經(jīng)濟和食品行業(yè)的發(fā)展。小麥的蛋白質(zhì)和淀粉是小麥國際貿(mào)易和品質(zhì)評價中的基本指標。解決這一問題的關(guān)鍵點是品種的改良。通過對小麥品質(zhì)性狀的主要影響因素、小麥蛋白質(zhì)性狀、淀粉性狀及其它性狀間的相關(guān)關(guān)系和存在的主要問題進行研究。以國內(nèi)外發(fā)表的論文為基礎(chǔ)，分析了東北小麥品質(zhì)現(xiàn)狀和存在問題，給出了優(yōu)質(zhì)小麥選育的方法建議，以期為優(yōu)質(zhì)小麥改良提供參考。

春小麥；品質(zhì)性狀；影響因子；進展

小麥蛋白質(zhì)品質(zhì)是目前研究最為廣泛和深入的小麥品質(zhì)指標。中國從20世紀80年代開始通過育種來改善小麥品質(zhì)，基因和環(huán)境是影響小麥品質(zhì)的主要因素，中國土地遼闊，環(huán)境的差異導(dǎo)致小麥品種多樣，總體水平差。高白度、強筋和蛋白質(zhì)含量等主要性狀成為育種和評價小麥品質(zhì)的重要指標。通過分析小麥品質(zhì)檢測數(shù)據(jù)，探討東北小麥品質(zhì)年度之間以及區(qū)域之間變化規(guī)律，為小麥科研、技術(shù)推廣和加工等產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)提供信息參考。

一、東北春小麥的品質(zhì)分析

東北是我國重要的春小麥主產(chǎn)區(qū)，也是國內(nèi)區(qū)劃的中筋或強筋麥產(chǎn)業(yè)帶的主栽地，但是強筋麥的品種比較少，強筋、高抗、高產(chǎn)類小麥新品種是東北地區(qū)未來小麥育種目標[1]。

（一）面食加工品質(zhì)主要取決于小麥中蛋白質(zhì)質(zhì)量。清蛋白和谷蛋白是蛋白質(zhì)中的可溶性蛋白，約占蛋白質(zhì)的10%左右，大量存在于胚、種子表皮和糊粉層中。許多研究表明清蛋白氨基酸組成相對比較平衡，賴氨酸、色氨酸和蛋氨酸含量較高，清蛋白與谷蛋白、拉伸長度、面包評分呈顯著負相關(guān)。但是小麥制粉后，胚、種子表皮脫離，導(dǎo)致小麥面粉中清蛋白和球蛋白含量過低，面粉中主要是醇溶蛋白和谷蛋白兩種蛋白質(zhì)，清蛋白和球蛋白營養(yǎng)價值雖高，由于面粉中含量很少，對蛋白質(zhì)的加工品質(zhì)作用微小。醇溶蛋白和谷蛋白也是非常重要的兩種蛋白，他們是組成面筋的主要成分，兩者數(shù)量和比例關(guān)系決定著面筋質(zhì)量。醇溶蛋白和谷蛋白貯藏蛋白質(zhì)，約占小麥籽粒蛋白質(zhì)的80%左右，蛋白質(zhì)中45%左右為醇溶蛋白，40%左右為谷蛋白。醇溶蛋白富有粘性、延展性和膨脹性。谷蛋白決定面筋的彈性，面包的烘烤品質(zhì)與其在面粉、面筋中的含量和質(zhì)量有關(guān)。醇溶蛋白和谷蛋白不能被水、鹽等溶解，易溶于乙醇等有機溶劑。不能被水、鹽等溶解的蛋白質(zhì)數(shù)量與面團強度和面包烘烤品質(zhì)之間存在著很好的正相關(guān)，對小麥品種品質(zhì)具有重要影響[2]。

（二）小麥的淀粉含量也決定食品加工品質(zhì)，小麥中淀粉含量一般在65%左右，按淀粉特性分A型和B型，按分子結(jié)構(gòu)分為直鏈淀粉和支鏈淀粉。姚大年[2]等研究表明，直鏈淀粉含量負向反映面條品質(zhì)。王琳等[3]選取172份春小麥種質(zhì)資源對其籽?？剐缘矸酆颗c干、濕面筋含量、峰值黏度、直鏈淀粉含量等8個品質(zhì)性狀進行了相關(guān)性分析，其中直鏈淀粉含量極顯著正相關(guān)于抗性淀粉含量；抗性淀粉含量不顯著負相關(guān)于干、濕面筋含量；抗性淀粉含量正相關(guān)于峰值黏度其余5個性狀。

（三）民間傳統(tǒng)美食中食品的色澤是多樣，但高白度仍然是人們對色澤的主要追求[4]。影響麥類食品色澤的主要因素有氧化酶類、黃色素等因素[5]。2014年郭強、楊淑萍等人利用新開發(fā)的與LOX相關(guān)的分子標記對春小麥脂肪氧化酶活性基因進行了多態(tài)性分析和標記分析，結(jié)論顯示黑龍江省小麥品種中缺少LOX高活性組合型(Xwmc312-235/Ta LOX-B1a），并得出結(jié)論俄羅斯小麥品種以LOX低活性組合型為主[6，7]。2015年楊淑萍等人利用與PPO活性有關(guān)的2個位點連鎖的3對STS分子標記，對比俄引小麥和黑龍江小麥，分析表明兩個位點所呈現(xiàn)出的5種不同等位基因存在明顯的差別[8]。

二、東北小麥品質(zhì)性狀的主要影響因素

（一）氣候條件對小麥品質(zhì)的影響。氣候?qū)π←溒焚|(zhì)有重要影響。干旱和充足的陽光可以提高小麥中蛋白質(zhì)和面筋含量。在不同年份種植相同小麥品種出現(xiàn)的品質(zhì)變化就是氣候變化引起的。1914年著名學(xué)者Leclerc在其文章中指出對小麥品質(zhì)的影響氣候比土壤更顯著。1951年莊巧生在其文章中指出影響小麥品質(zhì)的最主要3個因素是氣候、土壤、品種。三個因素中氣候最為重要，氣候中以溫度和水分最為重要。東北春小麥3個月生長周期中前旱后澇的氣候條件，直接影響小麥的品質(zhì)和產(chǎn)量。

1.溫度、光照的影響。在籽粒灌漿期間，雨量、空氣濕度、溫度、水份都會影響蛋白質(zhì)含量和淀粉的含量，這個時期的低溫高濕環(huán)境會降低籽粒N的吸收速度，碳水化合物的積累速度大于籽粒的N吸收速度，降低籽粒中蛋白質(zhì)的含量。高溫低濕環(huán)境中籽粒的N吸收速度大于碳水化合物的積累速度，提高籽粒中蛋白質(zhì)含量。籽粒灌漿期間的高溫能促進含N物質(zhì)的大量積累，因而蛋白質(zhì)的合成速度大于淀粉的合成速度。成熟前15～25天內(nèi)的土壤溫度和日最高氣溫直接影響蛋白質(zhì)含量。32℃是小麥蛋白含量和溫度正負相關(guān)性的臨界溫度[9]。小麥生育后期，光照充足的條件下，小麥產(chǎn)量增加，蛋白含量會有所降低。最強烈的短波光照射能增加小麥植株氮的積累提高籽粒蛋白質(zhì)的含量。

2.降水量、水分和土壤的的影響。土壤含水量偏高可使根系活力降低，造成土壤中硝酸根離子下移，不利于小麥籽粒蛋白質(zhì)生成。降水量過大和土壤含水量過高會導(dǎo)致小麥籽粒中蛋白質(zhì)含量降低。水分過多致使面筋彈性降低，導(dǎo)致面包烘烤品質(zhì)下降。這也是栽培在旱地的小麥蛋白質(zhì)含量較高的原因[9,10]。土壤熟化度和小麥品質(zhì)呈顯著相關(guān)性，土壤熟化度越高的土質(zhì)種植的小麥品質(zhì)越好。東北是世界三大黑土地之一，土質(zhì)肥沃，土壤熟化度非常高。優(yōu)質(zhì)的土壤資源非常適合培育優(yōu)質(zhì)小麥。

（二）人為生態(tài)因子的影響。

1.茬口、播期、播量對小麥籽粒品質(zhì)的影響。小麥種植茬口以休閑地最好，連作麥田最差，好的茬口同小麥的產(chǎn)量、品質(zhì)呈顯著正相關(guān)。

東北是溫帶季風(fēng)氣候，其氣候特點只適合種植春小麥，并且一年只能種植一茬。晚播可明顯改善小麥品質(zhì)性狀，春播期間隨著播期的推遲，籽粒蛋白質(zhì)含量逐漸增加，面粉拉伸力逐漸增大，但籽粒產(chǎn)量明顯下降，致使蛋白質(zhì)產(chǎn)量下降。因此，要做到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)并重，播期不宜推遲過長，以適播期的下限為宜。在一定范圍內(nèi)，播量與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，產(chǎn)量的增減同蛋白質(zhì)含量相反，且播量對產(chǎn)量的影響遠大于對籽粒蛋白質(zhì)的影響[10]。

2.收獲期的影響。春小麥成熟期一般可分為乳熟、蠟熟和完熟三個時期，其中蠟熟期可分為蠟熟初期、蠟熟中期和蠟熟末期。蠟熟末期是春小麥收獲的最佳時期，這時春小麥產(chǎn)量最高，品質(zhì)最好，是最適合面粉加工的收獲期。蠟熟末期之后，籽粒中營養(yǎng)物質(zhì)倒流回枝葉，完熟后越遲收，籽粒蛋白質(zhì)含量越低，品質(zhì)下降。

3.施肥的影響。在一定范圍內(nèi)，隨施氮量增加，小麥籽粒蛋白質(zhì)含量和干濕面筋的含量也增加。施氮肥時期對小麥品質(zhì)也有重要影響，在揚花期追氮肥籽粒蛋白質(zhì)含量、干濕面筋含量可明顯提高，因此，生產(chǎn)上實施“氮肥后移”施肥技術(shù)[9,10]。季書勤等研究發(fā)現(xiàn)，在小麥生育中后期，要想改善小麥籽粒品質(zhì)，施肥一般在拔節(jié)孕穗期。如果在拔節(jié)孕穗期水氮配合使用效果最佳[11]。此外，要獲得強筋優(yōu)良品質(zhì)小麥，抽穗期保持旗葉高氮含量是一個重要因素。

葉面噴磷也是改善小麥品質(zhì)的重要途徑。但由于施磷使產(chǎn)量提高過快，可能降低蛋白質(zhì)含量。在有充足的氮、磷條件下供應(yīng)鉀肥也可以改善小麥品質(zhì)。氮磷鉀配施是培養(yǎng)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)小麥的一條重要途徑。

4.灌水的影響。一般情況下，灌水可提高產(chǎn)量降低籽粒蛋白質(zhì)含量。干旱會使籽粒產(chǎn)量降低進而降低蛋白質(zhì)產(chǎn)量。在干旱年份，適當施加水肥可以使小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)同步提高。任何條件下， 肥料都能促進小麥籽粒蛋白質(zhì)形成。王紹中等[12]研究表明，隨濕潤條件增加，氨基酸總量逐漸下降，而非必需氨基酸占氨基酸總量的比例呈逐漸上升趨勢。

三、東北小麥品質(zhì)的改良措施

近年來，盡管國家不斷提高對小麥作物的投入，但相對玉米等作物小麥競爭力不斷下降。入世以后，進口優(yōu)質(zhì)小麥對中國市場的沖擊導(dǎo)致農(nóng)戶種植小麥的動力不足。為提高小麥作物的競爭力，高品質(zhì)小麥品種的培育至關(guān)重要。鑒于以上問題我們提出以下改進措施。

（一）加大小麥基因工程的投入，定位影響小麥品質(zhì)性狀的遺傳基因在染色體上的位置，進而通過人工培育出具有高蛋白，抗倒伏，抗疾病等高品質(zhì)小麥良種。

（二）生活條件的提高，人們對食物的要求逐漸提高，傳統(tǒng)的面食已無法滿足大眾的需求。色、香、味、美俱佳的食材成為大眾選購的目標。鑒于此點，可傾向培育具有高白度、高面筋等品質(zhì)小麥。

（三）氣候?qū)π←溒焚|(zhì)影響很大，東北春小麥3個月生長周期中前旱后澇的氣候條件，直接影響小麥的品質(zhì)和產(chǎn)量。溫度和水分是最主要的影響因素，可根據(jù)情況確定小麥的播種期和人工灌溉，提高小麥的品質(zhì)。

（四）種植小麥的茬口選擇隔年茬口土質(zhì)，在一定范圍內(nèi)小麥播量不宜過多，氮磷鉀肥料配施及蠟熟末期收獲小麥。

四、結(jié)論

影響春小麥品質(zhì)的主要因素包括遺傳基因，環(huán)境和人為因素。定位影響春小麥品質(zhì)基因到染色體上對于培育優(yōu)質(zhì)春小麥品種至關(guān)重要。通過控制茬口，播期，施肥，灌溉，收獲期可有效的提高春小麥的品質(zhì)。

[1]何中虎，林作楫，王龍俊，等.中國小麥品質(zhì)區(qū)劃的研究[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002，35(4)：359-364.

[2]姚大年，李保云，朱金寶，等.小麥品種主要淀粉性狀及面條品質(zhì)預(yù)測指標的研究 [J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，1999，32(6)：81-88.

[3]王琳，王瑩，等.春小麥抗性淀粉含量與其它品質(zhì)相關(guān)性狀的相關(guān)分析[J].分子植物育種，2012，10(6)：668-674.

[4]胡瑞波，田紀春，鄧志英，等.中國白鹽面條色澤影響因素的研究[J].作物學(xué)報，2006，32(9)：1338-1343.

[5]孫道杰，何中虎，等.小麥全麥粉黃色素相關(guān)基因研究[J].西北植物學(xué)報，2006，26（4）：655-660.

[6]郭強，張宏紀，張舉梅，等.俄引春小麥脂肪氧化酶活性基因的標記分析[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014(5)：20-25.

[7]楊淑萍，張宏紀，劉文林，等.黑龍江春小麥脂肪氧化酶活性基因多態(tài)性分析 [J].核農(nóng)學(xué)報，2014，28(11)：1972-1977.

[8]楊淑萍，張宏紀，張舉梅，等.俄引與黑龍江春小麥多酚氧化酶活性基因類型的比較 [J].核農(nóng)學(xué)報，2015，29(12)：2268-2275.

[9]薛盈文，于立河，郭偉.影響小麥品質(zhì)的因素及改善小麥品質(zhì)的途徑[J].黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報，2005，17(3)：32-38.

[10]李登明，秦海英.略述影響小麥品質(zhì)的因素[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，1999(4)：51-52.

[11]季書勤，趙淑章，呂鳳榮，等.水氮配合對強筋小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響及其相關(guān)性分析[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2003，19 (1)：36-38.

[12]王紹中，章練紅，徐雪林，等.環(huán)境生態(tài)條件對小麥品質(zhì)的影響研究進展[J].華北農(nóng)學(xué)報，1994，9(S1)：141-144.

[責(zé)任編輯鄭麗娟]

S512

A

2095-0438（2016）11-0145-03

2016-04-22

佟良(1979-)，男，黑龍江慶安人，綏化學(xué)院信息工程學(xué)院講師，碩士，研究方向：應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)。

2015黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目(201510236029)。