2017—2021 年河南省小麥區(qū)域試驗(yàn)品種（系）的品質(zhì)性狀分析

辛玉杰，劉繼紅，馮 丹，趙光華，裴金花，尹海燕，王 允，王紅旗，劉冬梅，曹 成，王俊艷，鄭 嘉，曹穎妮

（河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心/河南省糧食質(zhì)量安全與檢測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450002）

小麥?zhǔn)俏覈?guó)重要的糧食作物之一，對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活具有重要意義。河南省是我國(guó)小麥主產(chǎn)區(qū)和商品糧產(chǎn)區(qū)，也是小麥育種工作起步較早、發(fā)展較快的省份。在當(dāng)前農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的大形勢(shì)下，河南省啟動(dòng)“四優(yōu)四化”科技支持行動(dòng)計(jì)劃，將發(fā)展優(yōu)質(zhì)小麥品種擺在首位，對(duì)小麥品質(zhì)提升的需求越來(lái)越迫切[1-3]。因此，研究小麥品種（系）的品質(zhì)狀況及變化規(guī)律對(duì)優(yōu)質(zhì)新品種的培育具有指導(dǎo)性意義[4]。近年來(lái)，河南省小麥品種品質(zhì)改良取得了較明顯的進(jìn)展，且一些學(xué)者提出了將來(lái)的品質(zhì)改良方向。胡紀(jì)鵬等[5]對(duì)2013年黃淮麥區(qū)強(qiáng)筋小麥品種的品質(zhì)特性進(jìn)行分析，指出了部分強(qiáng)筋品種流變學(xué)指標(biāo)在河南省不同地區(qū)表現(xiàn)差異較大的問(wèn)題，提出了根據(jù)其生態(tài)環(huán)境選擇推廣品種的建議。李曉航等[6]、王君等[7]分別對(duì)2011—2015年黃淮麥區(qū)區(qū)域試驗(yàn)品種、2014—2018 年黃淮南片區(qū)小麥區(qū)域試驗(yàn)品種（系）的品質(zhì)進(jìn)行分析，指出了穩(wěn)定時(shí)間是制約強(qiáng)筋品種發(fā)展的重要因素，提出了重點(diǎn)改良穩(wěn)定時(shí)間、以提升小麥品質(zhì)為育種目標(biāo)的建議。曹穎妮等[8]基于2006—2016年河南省小麥區(qū)域試驗(yàn)品種（系）的品質(zhì)性狀統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果得出，河南省小麥品質(zhì)改良的重點(diǎn)仍然是蛋白質(zhì)質(zhì)量。朱紅彩等[9]對(duì)2018—2020年河南省小麥新品種品質(zhì)性狀進(jìn)行分析，提出了以穩(wěn)定蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和吸水量，提高拉伸面積、穩(wěn)定時(shí)間和最大拉伸阻力為河南省優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥育種目標(biāo)的主攻方向。目前，尚未見(jiàn)有關(guān)近年河南省小麥區(qū)域試驗(yàn)品種（系）品質(zhì)性狀分析的研究。為此，以2017—2021年河南省小麥區(qū)域試驗(yàn)的729個(gè)參試小麥品種（系）為試驗(yàn)材料，對(duì)籽粒容重、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、吸水量、穩(wěn)定時(shí)間、能量和最大拉伸阻力7個(gè)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析，并對(duì)其進(jìn)行分類，旨在了解近5 a 來(lái)河南省小麥品質(zhì)情況及存在的問(wèn)題，以期為今后河南省小麥品質(zhì)改良提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為2017—2021 年參加河南省小麥區(qū)域試驗(yàn)的729個(gè)小麥品種（系）。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

籽粒容重、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量（14%水分基）分別按照GB/T 5498—2013、GB/T 5511—2008和GB/T 5506.2—2008進(jìn)行測(cè)定，吸水量和穩(wěn)定時(shí)間按照GB/T 14614—2006 測(cè)定，能量和最大拉伸阻力按照GB/T 14615—2006測(cè)定。

1.3 小麥品質(zhì)分類標(biāo)準(zhǔn)

參考《主要農(nóng)作物品種審定標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)家級(jí)）》[10]對(duì)729個(gè)參試小麥品種（系）的品質(zhì)進(jìn)行分類（表1）。

表1 小麥品質(zhì)分類標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Standard for wheat grain quality classification

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2022 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 2017—2021年河南省小麥區(qū)域試驗(yàn)品種（系）的品質(zhì)性狀分析

2.1.1 容重 由表2 可知，小麥品種（系）籽粒容重的平均值為791 g/L，最大值為837 g/L，最小值為655 g/L，變異系數(shù)為3.28%?？梢?jiàn)，近年來(lái)河南省小麥籽粒容重的變化較小。根據(jù)優(yōu)質(zhì)國(guó)家強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 17892—1999），有84.5%的品種（系）達(dá)到國(guó)家強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)（≥770 g/L）。由圖1A 可以看出，2017—2021 年，除2018 年外，其他年份均達(dá)到強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)，且近年來(lái)穩(wěn)步上升。由此看來(lái)，穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)仍然是現(xiàn)階段的主要育種目標(biāo)之一。

表2 2017—2021年河南省小麥區(qū)域試驗(yàn)品種（系）品質(zhì)性狀Tab.2 Quality characters of wheat varieties（lines）in Henan regional test from 2017 to 2021

圖1 2017—2021年河南省小麥區(qū)域試驗(yàn)品種（系）品質(zhì)性狀的變化Fig.1 Quality characters change of wheat in Henan regional test from 2017 to 2021

2.1.2 蛋白質(zhì)含量 由表2 可知，729 個(gè)參試小麥品種（系）籽粒蛋白質(zhì)平均含量為14.5%，達(dá)到強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)，最大值為18.7%，最小值為11.3%，變異系數(shù)為7.19%。由表3 可以看出，蛋白質(zhì)含量達(dá)到強(qiáng)筋、中強(qiáng)筋、中筋、弱筋標(biāo)準(zhǔn)的品種（系）數(shù)量分別為537、144、40、8 個(gè)，分別占總數(shù)的73.7%、19.7%、5.5%、1.1%。達(dá)到中強(qiáng)筋及以上標(biāo)準(zhǔn)的品種（系）數(shù)量占93.4%，表明河南省參試小麥籽粒蛋白質(zhì)含量較高，蛋白質(zhì)含量改良遺傳基礎(chǔ)較好。由圖1B可以看出，2017—2021 年，除2018 年外，蛋白質(zhì)含量在年際間總體呈下降趨勢(shì)，但均高于14.0%。

表3 2017—2021年河南省小麥區(qū)域試驗(yàn)品種（系）品質(zhì)性狀分類Tab.3 Quality classification of wheat varieties（lines）in Henan regional test from 2017 to 2021

2.1.3 濕面筋含量 729 個(gè)參試小麥品種（系）的面粉濕面筋平均含量為30.2%，達(dá)到中強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)，最大值為37.0%，最小值為18.7%，變異系數(shù)為9.52%（表2）。由表3可知，濕面筋含量達(dá)到強(qiáng)筋、中強(qiáng)筋、中筋、弱筋標(biāo)準(zhǔn)的品種（系）數(shù)量分別為354、205、149、21 個(gè)，分別占總數(shù)的48.6%、28.1%、20.4%、2.9%。濕面筋含量達(dá)到中強(qiáng)筋及以上標(biāo)準(zhǔn)的品種（系）數(shù)量占76.7%，表明河南省參試小麥品種（系）的面粉濕面筋含量較高。由圖1C可以看出，2017—2021 年，濕面筋含量整體呈上升趨勢(shì)，2020 年和2021 年濕面筋含量達(dá)到了強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.4 穩(wěn)定時(shí)間 由表2 可知，729 個(gè)參試小麥品種（系）的面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間平均值為5.5 min，最大值為31.4 min，最小值為0.9 min，變異系數(shù)為90.62%，說(shuō)明河南省參試小麥品種（系）的面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間變異大，可改良空間較大。由表3可知，穩(wěn)定時(shí)間達(dá)到強(qiáng)筋、中強(qiáng)筋、中筋、弱筋標(biāo)準(zhǔn)的品種（系）數(shù)量分別為93、62、333、241 個(gè)，分別占總數(shù)的12.8%、8.5%、45.7%、33.0%。穩(wěn)定時(shí)間達(dá)到中強(qiáng)筋及以上標(biāo)準(zhǔn)的品種（系）數(shù)量?jī)H占21.3%，表明參試小麥品種（系）的面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間是制約強(qiáng)筋品種選育的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。由圖1D 可以看出，2017—2021 年，穩(wěn)定時(shí)間年際間波動(dòng)較大，均僅達(dá)到中筋標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.5 吸水量 由表2 可知，729 個(gè)參試小麥品種（系）的面粉吸水量平均值為58.3%，達(dá)到中強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)，最大值為71.7%，最小值為46.1%，變異系數(shù)為6.44%，表明吸水量在品種（系）間差異較小。由表3可知，達(dá)到強(qiáng)筋、中強(qiáng)筋、中筋、弱筋標(biāo)準(zhǔn)的品種（系）數(shù)量分別為222、154、227、126 個(gè)，分別占總數(shù)的30.5%、21.1%、31.1%、17.3%。由圖1E可以看出，2017—2021年，吸水量在年際間呈穩(wěn)步上升趨勢(shì)。

2.1.6 能量 由表2 可知，729 個(gè)參試小麥品種（系）的能量平均值為53 cm2，最大值為205 cm2，最小值為3 cm2，變異系數(shù)為61.16%。由表3 可知，能量達(dá)到強(qiáng)筋、中強(qiáng)筋、中筋標(biāo)準(zhǔn)的品種（系）數(shù)量分別為74、55、164 個(gè)，分別占總數(shù)的10.2%、7.5%、22.5%，有59.8%達(dá)不到中筋，能達(dá)到中強(qiáng)筋及以上標(biāo)準(zhǔn)的品種（系）數(shù)量?jī)H占17.7%，這表明參試小麥品種（系）能量較低。

2.1.7 最大拉伸阻力 由表2 可知，729 個(gè)參試小麥品種（系）的最大拉伸阻力平均值為246 EU，最大值為943 EU，最小值為33 EU，變異系數(shù)為61.85%。由表3 可知，最大拉伸阻力達(dá)到強(qiáng)筋、中強(qiáng)筋、中筋標(biāo)準(zhǔn)的品種（系）數(shù)量分別為87、65、194 個(gè)，分別占品種（系）總數(shù)的11.9%、8.9%、26.6%，有52.6%達(dá)不到中筋標(biāo)準(zhǔn)。最大拉伸阻力達(dá)到強(qiáng)筋和中強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)的比例較低，僅占20.8%，表明參試小麥品種（系）的最大拉伸阻力較低，與能量相似。由圖1F 可知，2017—2021 年，最大拉伸阻力呈先下降再上升的趨勢(shì)，說(shuō)明近幾年育種家對(duì)最大拉伸阻力這一指標(biāo)改良初見(jiàn)成效。

2.2 2017—2021年河南省小麥區(qū)域試驗(yàn)品種（系）的品質(zhì)類型分布

綜合蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、吸水量、穩(wěn)定時(shí)間、能量和最大拉伸阻力6個(gè)品質(zhì)性狀，對(duì)參試小麥品種（系）進(jìn)行分類。由表4 可知，2017 年165 個(gè)區(qū)域試驗(yàn)小麥品種（系）中達(dá)到強(qiáng)筋、中強(qiáng)筋、中筋、弱筋標(biāo)準(zhǔn)的品種（系）數(shù)量分別為5、16、143、1個(gè)，分別占年度品種（系）總數(shù)的3.0%、9.7%、86.7%、0.6%。2018 年182 個(gè)區(qū)域試驗(yàn)小麥品種（系）中達(dá)到強(qiáng)筋、中強(qiáng)筋、中筋、弱筋標(biāo)準(zhǔn)的品種（系）數(shù)量分別為2、8、171、1 個(gè)，分別占年度品種（系）總數(shù)的1.1%、4.4%、94.0%、0.5%。2019 年152 個(gè)區(qū)域試驗(yàn)小麥品種（系）中達(dá)到強(qiáng)筋、中強(qiáng)筋、中筋標(biāo)準(zhǔn)的品種（系）數(shù)量分別為2、16、134個(gè)，分別占年度品種（系）總數(shù)的1.3%、10.5%、88.2%。2020年82個(gè)區(qū)域試驗(yàn)小麥品種（系）中達(dá)到強(qiáng)筋、中強(qiáng)筋、中筋標(biāo)準(zhǔn)的品種（系）數(shù)量分別為1、3、78個(gè)，分別占年度品種（系）總數(shù)的1.2%、3.7%、95.1%。2021年148個(gè)區(qū)域試驗(yàn)小麥品種（系）中達(dá)到強(qiáng)筋、中強(qiáng)筋、中筋標(biāo)準(zhǔn)的品種（系）數(shù)量分別為11、17、120 個(gè)，分別占年度品種（系）總數(shù)的7.4%、11.5%、81.1%。2017—2021 年729個(gè)區(qū)域試驗(yàn)小麥品種（系）中達(dá)到優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)的有21 個(gè)，占品種（系）總數(shù)的2.9%；達(dá)到優(yōu)質(zhì)中強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)的有60 個(gè)，占品種（系）總數(shù)的8.2%；達(dá)到中筋標(biāo)準(zhǔn)的有646 個(gè)，占總數(shù)的88.6%；達(dá)到弱筋標(biāo)準(zhǔn)的品種（系）有2 個(gè)，占品種（系）總數(shù)的0.3%。總體而言，各年度參試小麥品種（系）絕大多數(shù)仍為中筋，其次為中強(qiáng)筋、強(qiáng)筋；除2017 年和2018 年各有1個(gè)達(dá)標(biāo)的弱筋小麥外，2019—2021 年沒(méi)有達(dá)標(biāo)的弱筋小麥。

表4 2017—2021年河南省小麥區(qū)域試驗(yàn)品種（系）的品質(zhì)類型分布Tab.4 Distribution of quality type of wheat varieties（lines）in Henan regional test from 2017 to 2021

3 結(jié)論與討論

從2017—2021 年河南省區(qū)域試驗(yàn)小麥品種（系）各品質(zhì)性狀在年際間的變化來(lái)看，2018年參試小麥品種（系）的容重、穩(wěn)定時(shí)間、最大拉伸阻力、吸水量平均值均最低，這是因?yàn)?018年受“倒春寒”影響，抽穗揚(yáng)花期降雨偏多，導(dǎo)致小麥赤霉病在黃淮大部分麥區(qū)發(fā)病偏重[11]，麥?zhǔn)掌谔鞖舛嘤旮邷?，谷物得不到充分晾曬?dǎo)致嘔吐毒素含量高[12]，造成該年份小麥品質(zhì)嚴(yán)重下降。但2018 年參試小麥品種（系）的蛋白質(zhì)含量平均值達(dá)到強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)，濕面筋含量平均值達(dá)到中強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)，穩(wěn)定時(shí)間和最大拉伸阻力僅達(dá)到中筋標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明蛋白質(zhì)含量受天氣的影響較小，而蛋白質(zhì)質(zhì)量受氣候環(huán)境的影響較大，與前人[13-14]研究結(jié)果一致。但也有研究者[15-16]發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量等性狀主要受環(huán)境因素的影響，這可能是由于測(cè)試的樣本數(shù)量不同[17]或小麥籽粒品質(zhì)性狀的基因型差異在不同的環(huán)境條件下表現(xiàn)不同[18]導(dǎo)致的。

從品質(zhì)性狀來(lái)看，2017—2021 年河南省參試小麥品種（系）的平均穩(wěn)定時(shí)間為5.5 min，較2006—2016 年[8]提高1.5 min?？梢?jiàn)，近年來(lái)河南省加強(qiáng)了對(duì)小麥穩(wěn)定時(shí)間的改良[19]。穩(wěn)定時(shí)間的變異系數(shù)大幅上升（90.62%），較前人[8-9]研究結(jié)果偏大，這是因?yàn)槌?020 年外，其余年份變異系數(shù)均在80%以上，尤其是2018年，變異系數(shù)為108%，可能是由于近幾年的環(huán)境條件引起的或是育種家引進(jìn)新資源，偏重于改良穩(wěn)定時(shí)間。能量是反映面筋強(qiáng)度的重要指標(biāo)之一[20]。2017—2021 年河南省參試小麥品種（系）的能量與前人[19]研究結(jié)果持平，最大拉伸阻力較2018—2020 年[9]提高27.2 EU，但仍只是中筋水平?？梢?jiàn)，蛋白質(zhì)質(zhì)量較差仍然是制約河南省小麥品質(zhì)的主要因素。

本研究參試小麥品種（系）的蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量較高，大多數(shù)可達(dá)到中強(qiáng)筋和強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)，但能量、最大拉伸阻力與穩(wěn)定時(shí)間等性狀總體水平較低，僅有少數(shù)達(dá)到強(qiáng)筋小麥品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。綜合各項(xiàng)指標(biāo)來(lái)看，能量、最大拉伸阻力與穩(wěn)定時(shí)間是制約中強(qiáng)筋和強(qiáng)筋品種育種的重要指標(biāo)，蛋白質(zhì)含量與濕面筋含量是制約弱筋品種育種的重要指標(biāo)，與前人[9]研究結(jié)果一致。

本研究發(fā)現(xiàn)，2017—2021 年河南省小麥區(qū)域試驗(yàn)品種（系）中強(qiáng)筋和強(qiáng)筋類型較少，占品種（系）總數(shù)的11.1%，弱筋類型最少，僅占品種（系）總數(shù)的0.3%；2019—2021 年3 個(gè)年份沒(méi)有參試小麥材料達(dá)到弱筋小麥標(biāo)準(zhǔn)，弱筋小麥育種有待得到進(jìn)一步的重視。

河南省小麥品種中筋類型偏多、中強(qiáng)筋與強(qiáng)筋類型不多、低筋類型極少的問(wèn)題一直未能很好解決[21]。在今后的育種過(guò)程中，河南省優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥育種目標(biāo)應(yīng)以提高能量、最大拉伸阻力、穩(wěn)定時(shí)間為方向，優(yōu)質(zhì)弱筋品種的培育應(yīng)著重選用蛋白質(zhì)含量與濕面筋含量低的親本。同時(shí)，應(yīng)注重選育能較好適應(yīng)不同生態(tài)環(huán)境、品質(zhì)性狀穩(wěn)定的品種。