利用比重和孔隙度評(píng)估小麥籽粒飽滿度

趙 莉，鄧 騁，何賢芳，汪建來

(安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所/安徽省農(nóng)作物品質(zhì)改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽合肥 230031)

小麥籽粒飽滿度不僅可以直接反映其商品品質(zhì)，也能綜合反映植株生長發(fā)育情況和抗病、抗逆性強(qiáng)弱，對(duì)小麥育種和栽培實(shí)踐具有重要理論與應(yīng)用價(jià)值。籽粒飽滿度一直是我國糧食部門評(píng)定籽粒等級(jí)的重要指標(biāo)，也是育成品種能否大面積推廣的關(guān)鍵因素之一。提高籽粒飽滿度可以增加粒重，而且飽滿的籽粒種皮比重小，出粉率高，面粉品質(zhì)好，市場(chǎng)競爭力強(qiáng)。因此，在育種選擇過程中，飽滿度一直是育種工作者重點(diǎn)考察的性狀。

結(jié)合前人研究結(jié)果和小麥生產(chǎn)實(shí)際，可以發(fā)現(xiàn)使用容重指標(biāo)判定小麥籽粒飽滿度具有較好的準(zhǔn)確性。GB 1351-2008(小麥)中按照籽粒容重不同將小麥分成了5個(gè)等級(jí)，容重等級(jí)高的小麥籽粒飽滿度也相應(yīng)較好。測(cè)定容重指標(biāo)需要一定數(shù)量的籽粒，但在小麥育種的早期世代，收獲的籽粒較少，這就為使用容重指標(biāo)評(píng)估飽滿度帶來了困難，而測(cè)定比重需要的籽粒較少，研究如何使用比重指標(biāo)評(píng)估飽滿度將有利于解決這一難題。本研究通過測(cè)定多份樣品的容重與比重，建立了籽粒容重與比重、孔隙度的回歸方程，結(jié)合容重和飽滿度的關(guān)系，初步得到不同飽滿度的小麥籽粒比重和孔隙度的分布范圍，以期對(duì)豐富籽粒飽滿度的定量描述、指導(dǎo)小麥科研和生產(chǎn)實(shí)踐提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)所用小麥籽粒分別來自“安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所小麥抗病改良團(tuán)隊(duì)”固鎮(zhèn)、懷遠(yuǎn)、阜南、渦陽等試驗(yàn)基地，共131份小麥籽粒樣品，包括生產(chǎn)上主栽品種(濟(jì)麥22和周麥28各8份，淮麥33、良星66、淮麥22和山農(nóng)25各7份，煙5158和煙農(nóng)187各6份，荃麥725、淮麥29和煙科68各5份)和60份團(tuán)隊(duì)自育高代小麥品系。

1.2 測(cè)定內(nèi)容與方法

1.2.1 容重測(cè)定

按GB/T 5498-2013(糧油檢驗(yàn)容重測(cè)定)執(zhí)行，使用HGT-1000型容重器(上海東方衡器有限公司)進(jìn)行測(cè)定。

1.2.2 依據(jù)容重分級(jí)定義籽粒飽滿度等級(jí)

GB 1351-2008(小麥)中按照籽粒容重的不同將小麥分成了5個(gè)等級(jí)。本研究將1～5級(jí)小麥籽粒的飽滿度按照從高到低順序?qū)?yīng)定義為“飽滿”、“較飽滿”、“一般”、“較癟”、“癟”等5個(gè)級(jí)別。

1.2.3 比重測(cè)定

參照排水法原理測(cè)定籽粒比重。具體步驟為：

(1)取一只潔凈干燥的100 mL容量瓶，測(cè)定其質(zhì)量(g)為，電子天平精度為百分之一 以上。

(2)稱取約25 g的小麥籽粒，其質(zhì)量(g)記為。將籽粒投入容量瓶后，向容量瓶內(nèi)加入適量純水沒過籽粒并輕輕搖勻，排除籽粒表面的氣泡，然后繼續(xù)加水至容量瓶刻度線。用吸水紙吸干瓶內(nèi)刻度線上部及瓶身上的水珠，稱總質(zhì)量(g)并記為。計(jì)算籽粒比重(g·cm)和籽粒孔隙度(%)：籽粒比重=[100-(--)]; 籽?？紫抖?100%-籽粒容重/籽粒比重×100%。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入、作圖和回歸方程顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥籽粒樣品容重、比重、孔隙度結(jié)果分析

根據(jù)131份小麥籽粒容重、比重、孔隙度測(cè)定結(jié)果，分別以組距20 g·L、0.025 g·cm、1.25%將其各分為6個(gè)組別，統(tǒng)計(jì)出不同容重、比重、孔隙度范圍內(nèi)的樣本數(shù)(圖1)。從圖1可以看出，低容重(<710 g·L)樣本數(shù)較少，131份中僅有6份，與之對(duì)應(yīng)的低比重(<1.225 g·cm)和高孔隙度(>42.25%)樣本數(shù)也較少，分別有6和10份。再結(jié)合其他組別容重、比重、孔隙度范圍的樣本數(shù)分析，容重和比重之間存在一定的正相關(guān)關(guān)系，二者與孔隙度之間均存在負(fù)相關(guān)關(guān)系。

圖1 小麥籽粒不同容重、比重、孔隙度范圍樣本數(shù)

131份小麥樣品容重的變化范圍為635.8～846.0 g·L，平均值為775.2 g·L，變異系數(shù)為4.97%；比重的變化范圍為1.128 6～1.358 8 g·cm，平均值為1.279 1 g·cm，變異系數(shù)為2.81%；孔隙度的變化范圍為 34.11%～44.52%，平均值為39.41%，變異系數(shù)為 5.13%(表1)。根據(jù)GB 1351-2008(小麥)小麥籽粒容重分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，131份小麥樣品中，5等以上的樣品占比為95.4%，3等以上(中等以上水平)占比為 73.3%。不同等級(jí)的小麥均有一定的樣品數(shù)量，因而可以利用131份小麥籽粒的容重、比重、孔隙度數(shù)據(jù)構(gòu)建它們之間的定量關(guān)系。

表1 131份小麥籽粒容重、比重、孔隙度變異狀況

2.2 容重、比重、孔隙度間的相關(guān)性

利用131份小麥樣品的籽粒容重、比重、孔隙度數(shù)據(jù)兩兩繪制散點(diǎn)圖(圖2)。從圖2可以看出，容重?cái)?shù)值集中分布在690.0～840.0 g·L，比重?cái)?shù)值集中分布在1.20～1.35 g·cm，孔隙度數(shù)值集中分布在35%～44%。進(jìn)一步回歸分析表明，小麥籽粒容重與比重呈線性正相關(guān)，回歸方程為=829.84-286.25(= 0.599 5)；容重、比重與孔隙度均呈線性負(fù)相關(guān)，對(duì)應(yīng)的回歸方程式分別為=-16.212+1 414.2和=-0.005 8+1.505 9，值分別為0.720 2和0.104 2。

n=131；**：P<0.01。

2.3 不同飽滿度下比重、孔隙度的分布范圍

將不同等級(jí)小麥籽粒對(duì)應(yīng)的容重范圍分別代入回歸方程式=829.84-286.25和=-16.212+1414.2，得到了不同飽滿度等級(jí)(不同容重等級(jí))對(duì)應(yīng)的比重和孔隙度范圍(表2)。由此，可以根據(jù)小麥籽粒的容重、比重和孔隙度大小來評(píng)估籽粒飽滿度，比如“飽滿”的小麥籽粒其對(duì)應(yīng)的容重、比重和孔隙度范圍分別為≥790 g·L、≥1.297 g·cm、≤38.50%(表2)。

表2 小麥不同籽粒飽滿度下的容重、比重、孔隙度范圍

3 討 論

小麥籽粒容重綜合反映了籽粒大小、重量、形狀、整齊度、腹溝深淺、胚乳質(zhì)地、出粉率等性狀，是小麥分級(jí)收購的重要指標(biāo)，也是籽粒飽滿度的間接評(píng)價(jià)指標(biāo)。飽滿的種子容重大，出粉率也高。本研究使用HGT-1 000型容重器檢測(cè)了團(tuán)隊(duì)多個(gè)試驗(yàn)基地131份小麥籽粒的容重，得出容重變化范圍為635.8～846.0 g·L，平均值為775.2 g·L，3等(中等)以上小麥(容重≥750 g·L)占比為73.3%，1等以上小麥(容重≥790 g·L)占比為44.3%。胡學(xué)旭等對(duì)2006-2014年我國黃淮南部中筋麥區(qū)籽粒品質(zhì)進(jìn)行測(cè)定與分析，發(fā)現(xiàn)該區(qū)1等以上小麥樣品占比為65%，容重平均值為797 g·L。本研究結(jié)果基本與之吻合。131份小麥籽粒中，容重分布范圍較廣，不同等級(jí)小麥均有一定數(shù)量的代表性樣品，代表了籽粒不同的飽滿度，有利于繼續(xù)分析如何使用比重和孔隙度指標(biāo)定量描述飽滿度。

比重是籽粒單位體積內(nèi)的重量，比重的建成即干物質(zhì)在籽粒體積內(nèi)的積累過程，亦與籽粒灌漿進(jìn)程密切相關(guān)，因此與飽滿度密切相關(guān)。嚴(yán)威凱指出，種子容重和比重指標(biāo)與飽滿度均有較好的相關(guān)性。本研究參照排水法原理對(duì)131份小麥籽粒進(jìn)行了比重測(cè)定，得出比重變化范圍為1.128 6～1.358 8 g·cm，平均值為 1.279 1 g·cm，與前人小麥籽粒比重測(cè)定結(jié)果相符。通過繪制131份小麥籽粒容重和比重?cái)?shù)據(jù)的散點(diǎn)圖并進(jìn)行線性回歸，得出容重和比重的定量關(guān)系式=829.84-286.25，從而將比重和籽粒飽滿度之間聯(lián)系起來，從而初步提出了籽粒不同飽滿度對(duì)應(yīng)的比重范圍。同時(shí)，本研究測(cè)定比重所使用的排液法，選用的液體為純水，比使用食用油、酒精、液態(tài)石蠟、二甲苯(或甲苯)等液體更加簡單、方便、安全、節(jié)本。另外，與容重測(cè)定相比，比重測(cè)定需要的籽粒樣品量少，更有利于小麥育種早期世代定量評(píng)價(jià)籽粒飽滿度。

本研究還探討了籽?？紫抖扰c飽滿度之間的關(guān)系。131份小麥籽?？紫抖燃蟹植荚?5%～44%，符合小麥籽?？紫抖纫话惴植挤秶Ｍㄟ^繪制容重、比重與孔隙度的散點(diǎn)圖，發(fā)現(xiàn)孔隙度與容重、比重均呈極顯著負(fù)相關(guān)，因此孔隙度與飽滿度之間也存在一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系，孔隙度越大，籽粒越不飽滿。除了使用文中的計(jì)算公式外，孔隙度還有其他測(cè)定方法，結(jié)合本研究所建立的使用孔隙度定量描述飽滿度的方法，將為利用孔隙度評(píng)估小麥籽粒飽滿度提供參考。

籽粒飽滿度取決于源、庫、流的協(xié)調(diào)性。小麥生育后期的早枯、黃葉、赤霉病、干熱風(fēng)等均有可能影響籽粒飽滿度。趙鑫等綜述了植物種子皺縮形成機(jī)理及研究概況，指出籽粒形成期的高溫干旱、土壤缺鈣、自然突變基因、種子成熟期淀粉酶的活性等都被認(rèn)為是導(dǎo)致植物種子皺縮的原因。陳文化等研究了雜交水稻籽粒的比重與產(chǎn)量及品質(zhì)性狀的相關(guān)性，結(jié)果表明，提高籽粒比重可以提高整精米率和降低堊白度，從而提高水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)。總體來看，有關(guān)飽滿度的研究不多，不盡系統(tǒng)。本研究初步實(shí)現(xiàn)了利用比重和孔隙度定量評(píng)估小麥籽粒飽滿度的方法，但有關(guān)飽滿度的影響因子和遺傳機(jī)理有待進(jìn)一步研究。