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新疆春小麦蛋白品质特性与淀粉糊化特性研究

2018-04-17梁晓东曾潮武李建疆周安定张新忠黄天荣曹俊梅高永红刘联正吴新元

新疆农业科学 2018年2期
关键词:春小麦强筋基因型

芦 静,梁晓东,曾潮武,李建疆,周安定,张新忠,黄天荣,曹俊梅,高永红,刘联正,吴新元

(新疆农业科学院粮食作物研究所,乌鲁木齐 830091)

0 引 言

【研究意义】在小麦籽粒中以淀粉和蛋白质含量为主,其中淀粉占70%左右,蛋白质占13% 左右,而面制品的食用品质是由蛋白品质和淀粉品质共同作用的结果[1-3]。基因型和环境分别被认为是影响小麦品质的内在因素和外在因素[4-6]。新疆地形地貌错综复杂,地区间气候差异大, 研究基因型与环境型对小麦蛋白品质特性与淀粉糊化特性的影响,为新疆小麦品种品质改良、种植业调整和提高面制食品加工品质业具有重要意义。【前人研究进展】在小麦籽粒中,蛋白质与湿面筋含量是反映小麦加工品质和食品品质的重要指标之一,而面团的揉和性能和拉伸性能是反映蛋白质质量的主要指标。在小麦淀粉特性中,淀粉的糊化特性是反映淀粉品质的重要指标,也是影响面制食品品质的重要特性之一,它直接影响着面条的外观、内在结构和口感[7-8]。生态环境、基因、两者互作以及栽培等对小麦营养与加工品质的影响已有较多报道[9-14],有研究表明,小麦籽粒的蛋白质含量受环境及基因型与环境互作的影响大于基因型的影响,而硬度、出粉率、沉淀值、粉质参数与拉伸参数受基因型的影响, 但品种与环境对所有粉质参数指标均有显著影响。淀粉理化特性受基因型和环境的综合影响,基因对淀粉品质性状起决定性作用,生态环境对面粉和淀粉特性有较大影响,但品种间变异幅度不尽不同[15-17]。近几年来,有专家对淀粉特性与环境的之间关系进行研究,说明基因、环境以及两者互作对淀粉特性的影响都达到显著水平[18-21];郭天才等[22]对三种筋型小麦淀粉糊化特性研究表明,糊化特性的主要指标的均表现为随纬度升高而增加的趋势。【本研究切入点】对于新疆在小麦蛋白和淀粉糊化特性的共同的影响,仍缺乏一定的系统研究。在新疆报道较少。研究选用新疆各类春小麦品种为材料,在新疆17个生态点进行两年多点试验,对在新疆生态环境下小麦品质形成的条件加以研究,从蛋白质特性与淀粉糊化特性方面来分析了环境和基因型对新疆春小麦品质的影响。【拟解决的关键问题】研究新疆不同生态环境条件下不同类型的春小麦品种的品质变化规律,为新疆春小麦品种品质改良和合理布局种植优质小麦种植提供有效依据。

1 材料与方法

1.1材 料

在新疆春小麦生态区选取17个试验点进行试验。选用新疆不同品质类型的春小麦品种8个,包括强筋春麦品种新春21号、新春26号、Y20;中强筋春麦品种新春6号、新春17号、新春27号;中弱筋、春麦品种新春12号、新春15号。表1

表1各种植生态点
Table1Site of each planting ecological region

地点site春小麦Springwheat阿勒泰地区:阿勒泰地区农科所农技站(阿勒泰市阿苇滩)、青河县青河镇塔城地区:塔城地区农科所(塔城市)、164团伊犁州直:新源则克台镇、巩留吉尔格郎乡、昭苏军马场哈密地区:巴里坤红山农场、哈密农十三师农技中心吐鲁番地区:吐鲁番长绒棉研究所昌吉州:昌吉军户农场、奇台3个点(山上、山前为吉布库镇,平原为农科院奇台麦类试验站)博州:温泉88团巴州:焉耆21团试验站、轮台县轮台镇

1.2方 法

1.2.1试验设计

试验采用随机区组设计,3次重复,面积12 m2,按当地适宜播种期播种,基本苗40×104粒/667 m2,各试点肥力水平中上等,均以当地适时播期进行播种,田间管理以当地主要生产栽培技术为主,各地点小麦生长期间均未发生倒伏和病虫害,收获后及时脱粒,放置3个月后进行各项室内品质性状检测。

1.2.2测定指标

容重:依据GB5498-85方法使用61-71型容重器测定。

面粉:参照AACC 26-20用德国Brabender公司的Quadrumat Junior实验磨制粉。

籽粒蛋白质含量:参照AACC 39-10,用FOSS公司生产的NIR(Near Infra-Red Reflectance,FOSS-1241,瑞典)测定。

湿面筋含量:参照GB/T5506.2-2008,用瑞典Perten2200型面筋仪测定。

降落数值:参照国标GB10361-2008,用瑞典Perten1500型真菌型降落数值仪测定。

Zeleny 沉降值:参照AACC 56-62,用Brabender公司专用设备测定Zeleny沉降值。

面团流变学特性:参照GB/T14614-2006,用德国Brabender公司生产的810110电子型粉质仪测定;参照GB/T14615-93,用德国Brabender公司生产的860033.002电子型拉伸仪测定。

淀粉糊化特性:RVA 参数采用澳大利亚新港公司(Newport Scientific Ltd. Warriewood. Australia)生产的Super3型快速黏度仪测定。所有品质性状分析结果均换算成14%湿基后再进行统计分析。

1.3数据处理

小麦生长期间抽穗期至成熟期各点的气象数据由当地气象部门提供。数据分析采用SAS(Statistical Analysis System)统计分析软件,对试验数据进行处理分析。

2 结果与分析

2.1春小麦主要品质性状方差

2.1.1籽粒品质方差

籽粒品质既是小麦品种的主要经济性状, 又是市场贸易中评价小麦品质和制定价格的主要依据。参试品种5个籽粒品质方差分析表明,所有性状在基因型、环境、环境×年份、基因型×环境互作(除降落数值外)间均呈显著或极显著差异;除籽粒蛋白含量、降落数值外,其他指标在基因型×年份、基因型×环境×年份间的差异也达到极显著水平;也进一步说明,春小麦籽粒品质受基因型、环境以及二者互作的影响较大。表2

表2春小麦籽粒品质方差分析(F值)
Table2The variance analysis of spring wheat grain quality (F value)

主要性状Maintraits环境Environment(E)年份Year(Y)基因型Genotype(G)环境×年份E×Y基因型×环境G×E基因型×年份G×Y基因型×环境×年份G×E×Y容重TW(g/L)117 23∗∗∗33 84∗∗∗59 32∗∗∗85 18∗∗∗4 48∗∗∗44 12∗∗∗4 48∗∗∗籽粒蛋白质含量PRO(%)37 80∗∗∗6 7791 52∗∗∗36 34∗∗∗1 90∗∗∗2 391 53湿面筋含量WG(%)25 02∗∗∗8 0050 29∗∗∗28 77∗∗∗2 37∗∗∗12 96∗∗∗2 10∗∗∗沉降值SV(mL)127 55∗∗∗16 24∗∗∗76 30∗∗∗75 45∗∗∗6 86∗∗∗34 89∗∗∗4 54∗∗∗降落数值FN(s)5 51∗∗∗4 8010 08∗∗∗2 56∗1 220 841 23

注:*,**, 和***分别表示在0.05、0.01、0.001水平下的显著性

Note:*,**, and***indicate significance at 0.05, 0.01, and 0.001 probability levels, respectively

2.1.2面团流变学特性方差

面团流变学特性是反映面团拉伸性能和揉和特性的,从方差分析可知,粉质参数在基因型、环境、环境×年份间的差异均呈极显著;除吸水率外,其他指标在基因型×环境、基因型×年份、基因型×环境×年份间的差异均达到显著或极显著水平;年份间除稳定时间外,吸水率、形成时间、弱化度、粉质质量指数都呈极显著差异。拉伸特性指标在7个变异因子间的差异都达到显著或极显著水平,也说明遗传物质差异、环境差异以及基因型×环境互作都对新疆春小麦面团流变学特性有重要影响,生产上可将品种自身优势和生态环境优劣结合起来,采取适宜栽培措施,达到小麦品种的最佳品质性状。表3

2.1.3淀粉糊化特性的方差

淀粉是小麦籽粒的主要组成成分,占整个籽粒重量的75%左右,淀粉质量优劣对小麦加工品质尤其是面食制品有重要影响,淀粉糊化特性是反应淀粉质量优劣的主要指标。其方差分析表明,淀粉糊化特性参数在基因型、环境、基因型×环境互作、年份、基因型×年份、环境×年份、基因型×环境×年份间均呈极显著差异。表明品种自身特性、环境、年际间气候变化及互作间等因素都对新疆春小麦淀粉糊化特性有重要影响。表4

2.2不同品质类型春小麦品质性状

2.2.1不同品质类型籽粒品质性状比较

3种筋型春小麦品种的容重、籽粒蛋白含量、沉降值均差异显著;强筋类和中弱筋类的湿面筋含量差异不显著,与中强筋类则差异显著;强筋类和中强筋类的降落数值差异不显著,与中弱筋类差异显著。表5

表3春小麦面团流变学特性方差(F值)
Table3The variance analysis of spring wheat rheological properties of dough(F value)

主要性状Maintraits环境Environment(E)年份Year(Y)基因型Genotype(G)环境×年份E×Y基因型×环境G×E基因型×年份G×Y基因型×环境×年份G×E×Y吸水率WA(%)9 57∗∗∗110 27∗∗∗55 51∗∗∗1 161 765 35∗∗∗0 49形成时间DT(min)15 36∗∗∗11 29∗∗∗153 19∗∗∗2 96∗∗∗7 00∗∗∗9 30∗∗∗1 83∗∗∗稳定时间ST(min)53 16∗∗∗0 56352 97∗∗∗7 20∗∗∗5 63∗∗∗23 84∗∗∗3 57∗∗∗弱化度SD(FU)59 84∗∗∗26 52∗∗∗109 89∗∗∗4 18∗∗∗3 09∗12 37∗∗∗2 02∗∗∗粉质质量指数39 74∗∗∗13 61∗∗∗213 52∗∗∗15 17∗∗∗5 34∗∗∗5 02∗∗∗3 30∗∗∗延伸性E(mm)20 33∗∗∗21 88∗∗∗61 90∗∗∗4 96∗∗∗7 38∗∗∗21 64∗∗∗2 78∗∗∗拉伸面积A(mm2)68 39∗∗∗8 15∗758 36∗∗∗5 06∗∗∗7 44∗∗∗24 44∗∗∗3 97∗∗∗拉伸阻力R(EU)52 08∗∗∗52 29∗∗∗470 06∗∗∗4 63∗∗∗15 29∗∗∗14 15∗∗∗3 48∗∗∗最大拉伸阻力R-max(EU)71 78∗∗∗44 71∗∗∗773 75∗∗∗5 92∗∗∗12 50∗∗∗20 21∗∗∗4 08∗∗∗拉伸比列R/E27 70∗∗∗67 31∗∗∗188 67∗∗∗12 12∗∗∗3 76∗∗∗13 46∗∗∗2 59∗∗∗

注:*,**, 和***分别表示在0.05、0.01、0.001水平下的显著性

Note:*,**, and***indicate significance at 0.05, 0.01, and 0.001 probability levels, respectively

表4春小麦淀粉糊化特性方差分析(F值)
Table4Variance analysis of spring wheat paste traits (F value)

主要性状Maintraits环境Environment(E)年份Year(Y)基因型Genotype(G)环境×年份E×Y基因型×环境G×E基因型×年份G×Y基因型×环境×年份G×E×Y峰值粘度(cp)PV55 08∗∗∗173 90∗∗∗72 75∗∗∗19 62∗∗∗5 87∗∗∗12 61∗∗∗2 25∗∗∗稀懈值(cp)BD20 24∗∗∗303 09∗∗∗38 14∗∗∗9 78∗∗∗3 45∗∗∗4 17∗∗∗1 97∗∗∗最终粘度(cp)FV61 69∗∗∗38 77∗∗∗194 09∗∗∗19 67∗∗∗6 92∗∗∗12 31∗∗∗2 72∗∗∗保持强度(cp)HS59 79∗∗∗27 76∗∗∗205 30∗∗∗15 00∗∗∗20 83∗∗∗6 90∗∗∗2 75∗∗∗回升值(cp)SB37 80∗∗∗33 77∗∗∗108 95∗∗∗4 52∗∗∗4 66∗∗∗11 92∗∗∗2 12∗∗∗峰值时(min)PT47 53∗∗∗48 33∗∗∗137 19∗∗∗22 11∗∗∗7 36∗∗∗9 44∗∗∗2 68∗∗∗

注:*,**, 和***分别表示在0.05、0.01、0.001水平下的显著性

Note:*,**, and***indicate significance at 0.05, 0.01, and 0.001 probability levels, respectively

表5不同品质类型春小麦籽粒品质平均表现
Table5Mean grain quality for different quality types of spring wheat

品质参数Qualityparameters强筋类Strongglutenwheat中强筋类Moderatestrongglutenwheat中弱筋类Moderateweakglutenwheat平均值Mean变幅Rang平均值Mean变幅Rang平均值Mean变幅Rang容重TW(g/L)790 09b691 00~833 00794 20a700 00~838 50783 00c688 50~841 50籽粒蛋白质含量PRO(%)15 39a9 62~18 9213 49c8 65~17 8213 79b8 90~17 42湿面筋含量WG(%)38 89a15 23~52 2234 42b16 01~50 6038 08a17 55~61 53沉降值SV(ml)27 28a11 29~51 0925 41b13 00~41 8123 99c10 40~42 62降落数值FN(s)475 24b166 50~743 50440 34b90 50~896 00528 39a204 00~881 00

注:不同字母表示0.05差异显著水平

Note: A column followed by a different letter is significant different at 0.05 probability level

2.2.2不同品质类型面团流变学特性比较

3种类型春小麦品种的形成时间、稳定时间、弱化度、粉质质量指数、延伸性、拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸面积、拉伸比例间均差异显著;除弱化度外,其余指标均值都是强筋类表现较好。强筋类与中弱筋类吸水率差异不显著,与中强筋类差异显著。就变异系数来看,吸水率、弱化度的变异系数均是强筋类最大;形成时间、稳定时间、粉质质量指数、最大拉伸阻力、拉伸面积则是中强筋类表现最高;延伸性和拉伸比例的变异系数则表现为中弱筋类>强筋类>中强筋类。表6,图1

2.2.3不同品质类型淀粉糊化特性比较

分析8个品种3种筋型春小麦淀粉糊化特性可知,3种筋型品种的最终粘度、回升值、峰值时间差异显著,且均值都表现为中弱筋类>强筋类>中强筋类;强筋类与中强筋类的稀懈值、保持强度差异不显著,与中弱筋类差异显著;强筋类与中弱筋类的峰值粘度差异不显著,与中强筋类差异显著。从变幅来看,除稀懈值、峰值时间外,其余指标的变幅都以中强筋类表现较高,中强筋类品种的淀粉糊化特性品质改良提升潜力大于强筋类和中弱筋类。表7

表6不同筋型春小麦面团流变学特性平均值比较
Table6Mean dough rheology parameters for different glutens of spring wheat

主要性状Maintraits强筋类Strongglutenwheat中强筋类Moderatestrongglutenwheat中弱筋类Moderateweakglutenwheat平均值Mean变异系数CV(%)平均值Mean变异系数CV(%)平均值Mean变异系数CV(%)吸水率WA(%)66 51a0 0864 56b0 0666 56a0 05形成时间DT(min)9 65a0 555 03b0 613 63c0 31稳定时间ST(min)13 82a0 568 11b0 763 82c0 62弱化度SD(FU)61 66c0 5679 93b0 5195 50a0 33粉质质量指数VV166 54a0 49103 75b0 7358 63c0 42延伸性E(mm)205 48a0 14182 18c0 14198 61b0 21拉伸阻力R(EU)265 43a0 30220 45b0 35132 44c0 37最大拉伸阻力R-max(EU)447 20a0 40318 68b0 48167 39c0 47拉伸面积A(mm2)121 93a0 4478 68b0 4948 27c0 46拉伸比例R/E1 31a0 311 23b0 380 69c0 39

注:不同字母表示0.05差异显著水平

Note: A column followed by a different letter is significant different at 0.05 probability level

Note: SG=Strong gluten wheat; MSG=Moderate strong gluten wheat; MWG=Moderate weak gluten wheat

图1不同筋型春小麦品种面团流变学特性平均值表现
Fig.1Comparing the rheology parameters mean with different gluten spring wheat

2.3不同生态区春小麦品质性状差异比较

2.3.1不同生态区籽粒品质差异比较

17个点春小麦籽粒品质平均值均达到了商品小麦中筋麦(PRO≥13%;WG≥30%;SV≥32 mL)的要求。其中所有试验点中容重、籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值最高的分别是青河县(817.38 g/L)、吐鲁番(15.96%)、轮台(40.22%)、奇台试验站(32.87 mL);最差的依次是昭苏县(747.64 g/L、12.23%、31.20%)和吐鲁番(16.46 mL)。表8

表7不同品质类型春小麦淀粉糊化特性平均值表现
Table7Mean paste traits for different quality types spring wheat

品质参数Qualityparameters强筋类 Strongglutenwheat中强筋类 Moderateglutenwheat中弱筋类 Moderateweakgluten平均值Mean变幅Rang平均值Mean变幅Rang平均值Mean变幅Rang最终粘度FV(cp)2624 56b193 50~3923 502410 82c59 00~4191 502999 72a341 50~4243 00峰值粘度PV(cp)2784 65ab818 00~4222 502668 43b350 50~4164 502861 55a742 50~4254 50稀懈值BD(cp)1302 46a437 50~2379 001286 23a305 00~2053 001172 93b590 50~1654 50保持强度HS(cp)1482 37b87 00~2605 501382 20b45 50~2596 001688 62a152 00~2639 00回生值SB(cp)1142 03b106 50~2492 001028 62c13 50~1742 001311 10a189 50~2005 00峰值时间PT(min)5 85b4 17~7 005 70c3 10~6 475 87a4 53~6 54

注:不同字母表示0.05差异显著水平

Note: A column followed by a different letter is significant different at 0.05 probability level

表8不同春小麦地区籽粒品质平均值比较
Table8Comparison of different spring areas about grain quality means

生态区Region地点Locations品质性状 Qualitytraits容重TW(g/L)籽粒蛋白质含量PRO(%)湿面筋含量WG(%)沉降值SV(ml)降落数值FN(s)阿勒泰地区阿勒泰806 06b13 99ef36 70c23 80g505 66abcd青河817 38a13 43g38 63ab26 20ef392 31egf均值811 72a13 71d37 67bc25 00b448 98cde吐鲁番地区吐鲁番778 39g15 96a37 50bc16 46j514 47abcd塔城地区塔城市795 20d14 86cd39 86a29 60c58075a164团786 22f14 91c38 89ab26 56e578 70a均值790 71d14 88b39 37ab28 08a579 73a伊犁地区新源759 38h12 83h31 42e21 38i457 11bcdef昭苏747 64i12 23i31 20e27 96d376 69gf巩留787 03f13 48g33 37d22 62h439 61edfg均值764 68f12 85e32 00d23 99b424 47ed哈密地区巴里坤790 25ef14 13ef39 93a27 05de295 83g哈密797 48d14 29e35 97c20 92i515 34abcd均值793 87cd14 21c37 95ab23 99b405 59e昌吉地区奇台试验站777 91g15 42b38 95ab32 87a557 38ab呼图壁789 27f15 27bc38 95ab28 07d504 28abcd奇台吉布库旱地795 66d14 98bc39 48a31 06b514 25abcd奇台吉布库水地795 88d13 66gf32 52de26 26ef412 09edf均值789 68d14 83b37 60bc29 56a497 00abcd巴州地区轮台794 34de15 15bc40 22a25 29f550 92ab焉耆807 22b14 43de39 18ab26 60e535 95abc均值800 78bc15 04b39 70a25 94b543 44ab博乐地区温泉802 33c13 18gh35 92c25 20f485 77abcde均值789 8314 2837 0125 76483 36

注:不同字母表示0.05差异显著水平

Note: A column followed by a different letter is significant different at 0.05 probability level

2.3.2不同生态区面团流变学差异比较

17个点春小麦面团流变学特性均值(WA=65.79%, ST=9.18 min,E=195.02 mm, R-max=329.06 EU)均达到了商品中筋二等麦(WA≥55%;ST≥3.5 min;E≥180 mm;R-max≥300 EU)标准。其中,吸水率、稳定时间、延伸性还达到了商品强筋二等麦标准(WA≥59%,ST≥8 min,E≥180 mm)。17点的平均吸水率最高的是巴里坤(70.21%),最低为奇台吉布库水地(63.79%),稳定时间、最大拉伸阻力表现最好均在哈密点(ST=13.98 min,R-max=436.29 EU),表现最低的均在最北边的青河县(ST=4.49 min)、(R-max=183.88 EU)。8个不同地区春小麦面团流变学特性也存在不同程度的变异,吸水率最高为哈密地区(67.24%),形成时间和最大拉伸阻力均在昌吉地区(DT=7.58 min,R-max=373.45 EU)表现最好,稳定时间和延伸性在博乐地区的温泉最高(DT=11.95 min,E=206.44 EU)。表9

表9不同春小麦地区面团流变学特性均值比较
Table9Mean for the dough rheology parameters with different spring wheat areas

生态区Region地点Locations品质性状 Qualitytraits吸水率WA(%)形成时间DT(min)稳定时间ST(min)延伸性E(mm)最大拉伸阻力R-max(EU)阿勒泰地区阿勒泰67 44b4 82d6 14gh206 55ab293 92d青河66 66bc5 08d4 49j178 08hg183 88f均值67 05a4 95c5 31e192 32bc238 90e吐鲁番地区吐鲁番64 35ef5 58d7 71f180 67hfg296 43d塔城地区塔城65 16fdec6 78c10 09de188 83ef341 14c塔城164团64 77fe7 15c9 00e198 22bcd340 88c均值64 96cd6 97a9 55bc193 53b341 01abc伊犁地区新源64 98fde4 89d5 82hi178 34hg289 44d昭苏66 63bc4 62d7 14gf175 33h283 70d巩留65 40cdef5 42d9 08e194 75edc360 84c均值65 67bc4 98c7 35d182 81cd311 33cd哈密地区巴里坤70 21a4 75d4 68ji198 55bc214 64e哈密64 27fe8 40ab13 98a189 82ed436 29a均值67 24a6 58ab9 33bc194 18b325 46bcd昌吉地区奇台试验站64 71f9 41a13 42ab214 53a393 26b呼图壁64 71fe8 53ab12 71c210 59a428 73a奇台吉布库旱地66 45bcd7 43bc7 02gfh206 85ab386 66b奇台吉布库水地63 79f4 93d7 02gfh186 27efg285 16d均值64 92cd7 58a10 93ab204 56a373 45a巴州地区轮台66 55bcd7 46c12 18c208 95a399 95b焉耆65 66cde7 08c10 06de192 64ecd303 04d均值66 10abc7 27a11 12ab200 80ab351 49ab博乐地区温泉66 72bc6 69c11 95c206 44ab355 98c均值65 796 419 18195 02329 06

注:不同字母表示0.05差异显著水平

Note: A column followed by a different letter is significant different at 0.05 probability leve

2.3.3不同生态区淀粉糊化特性差异比较

最终粘度、回生值均在呼图壁最高(FV=3 153.13 cp; SB=1 377.48 cp);峰值粘度、稀懈值、保持强度都在焉耆表现最好(FV=3 282.55 cp; BD=1 454.14 cp; HS=1 828.41 cp);塔城的峰值时间在17个试验点中最长(PT=6.05 min),所有糊化特性参数都在巴里坤点表现最差。

同一地区不同试验点的品质性状亦有差异。比较8个地区淀粉糊化特性参数可知,最终粘度(2 957.5 cp)、稀懈值(1 358.89 cp)、峰值粘度(3 067.5 cp)均是巴州地区最高;保持强度(1 718.66 cp)、峰值时间(6.04 min)均在塔城地区表现较好;回生值最高的为吐鲁番地区(1 272.58 cp);所有糊化指标在哈密地区(最终粘度:2 106.4 cp;峰值粘度:2 310.8 cp;稀懈值:1 144.88 cp;保持强度:1 165.88 cp;回生值:940.52 cp;峰值时间:5.47 min)表现最差。表10

表10不同春小麦地区淀粉糊化特性平均值比较
Table10Comparison of different spring areas about paste traits means

生态区Region地点Locations品质性状 Qualitytraits最终粘度FV(cp)峰值粘度PV(cp)稀懈值BD(cp)保持强度HS(cp)回生值SB(cp)峰值时间PT(min)阿勒泰地区阿勒泰2607 13f2700 09gf1208 69fg1491 41f1115 72ef5 90edc青河2258 50h2611 06gh1332 63bcd1278 44hg980 06g5 57f均值2432 8c2655 6c1270 66ab1384 92c1047 89b5 73d吐鲁番地区吐鲁番2827 20edc2789 66fe1235 03efg1554 63fe1272 58bc5 81e塔城地区塔城2960 47bc2932 64edc1192 73g1739 91ab1220 56bcd6 05a塔城164团2896 61bcd2939 48dce1242 06edfg1697 42bc1199 19ecd6 03ab均值2928 5a2936 1ab1217 40bc1718 66a1209 88a6 04a伊犁地区新源2443 02g2506 06hi1192 11g1313 95g1129 06ef5 60f昭苏2116 72h2371 41i1188 91g1182 50h934 22g5 52f巩留2235 80h2462 92ih1254 58edfg1218 50hg1016 30g5 62f均值2265 2cd2446 8d1208 86bc1238 32d1026 53bc5 58e哈密地区巴里坤1305 30i1548 44j877 02h671 42i633 88h5 14g哈密2907 50bcd3073 08bc1412 75ab1660 33bcde1247 17bc5 80e均值2106 4d2310 8d1144 88c1165 88d940 52c5 47e昌吉地区奇台试验站2839 33edc2899 86ed1291 02efdg1608 84edc1230 48bcd5 92bcd呼图壁3153 13a3223 13ab1447 48a1775 64ab1377 48a5 92cdb奇台吉布库旱地2984 48abc2993 52dc1311 64edc1681 88bcd1302 61ab6 00abc奇台吉布库水地2728 56edf2944 31dce1371 67abc1572 64fed1155 92efd5 95abc均值2926 4a3015 2a1355 45a1659 75ab1266 63a5 95abc巴州地区轮台2841 91edc2852 50def1263 64edfg1588 86fedc1253 05bc5 83ed焉耆3073 05ab3282 55a1454 14a1828 41a1244 64bcd5 94bc均值2957 5a3067 5a1358 89a1708 63ab1248 84a5 88bc博乐地区温泉2670 63ef2794 27fe1220 78efg1573 48fed1097 14f5 98abc均值2638 202760 291263 991496 371141 775 80

注:不同字母表示0.05差异显著水平

Note: A column followed by a different letter is significant different at 0.05 probability level

2.4不同春小麦地点间聚类

根据不同小麦品种品质类型,合理种植小麦品种,使小麦的品种品质特性达到最优,为此以小麦主要品质性状和生态因子为指标,进行系统聚类分析,科学划分优质小麦适宜种植区域。以11个品质指标(容重、湿面筋含量、沉降值、籽粒蛋白质含量、降落数值、稳定时间、最大拉伸阻力、延伸性、拉伸面积、峰值粘度、最终粘度)和生态因子(海拔、气象因子、土壤因子)为指标进行不同方式的聚类分析。

根据品质指标聚类分析看出,在欧式距离15处17个春小麦试验点分为三大类。第一类包括:塔城164团、塔城市、吐鲁番、呼图壁、焉耆、奇台试验站、轮台、哈密市、温泉、昭苏、青河、阿勒泰、新源、巩留、奇台吉布库水地;第二类为奇台吉布库旱地;第三类是巴里坤。依据试验点气象因子聚类分析可知17个试验点在欧式距离15处可分为三大类。第一类包括:巩留、奇台吉布库旱地、奇台吉布库水地、新源、温泉、青河、轮台、焉耆、阿勒泰、塔城、呼图壁、奇台试验站、哈密市、塔城164团;第二类包括巴里坤、昭苏;第三类包括吐鲁番。图2,图3

依据春小麦品种分类指标,呼图壁、奇台试验站、轮台、哈密市适合种植强筋春小麦;吐鲁番、塔城164团、焉耆、巩留、温泉、塔城、奇台吉布库旱地适合种植中强筋春小麦;昭苏、巴里坤、阿勒泰、青河、新源、奇台吉布库水地适合种植中弱筋春小麦。

Note:TCTC=164tuan;QTSYZ=QitaiShiyanzhan;HM=Hami;LT=Luntai;TLF=Tulufan;TC=Tacheng;HTB=Hutubi;ART=Aletai;WQ=Wenquan;QTJBK=Qitai Jibuku water land;YJ=Yanqi;QTJBKH=Qitai Jibuku drought land;GL=Gongliu;QH=Qinghe; XY=Xinyuan; ZS=Zhaosu;BLK=Balikun

图28个春小麦品种17点的品质性状聚类
Fig.2Cluster analysis of 17 sits based on spring wheat qualities of eight cultivars

Note:TCTC=164tuan;QTSYZ=Shiyanzhan;HM=Hami;LT=Luntai;TLF=Tulufan;TC=Tacheng;HTB=Hutubi;ART=Arertai; WQ=Wenquan;QTJBK=Jibuku water land; YJ=21tuan; QTJBKH=Jibuku drought land; GL=Gongliu; QH=Qinghe; XY=Xinyuan; ZS=Zhaosu;BLK=Balikun

图38个春小麦品种17点的生态因子聚类
Fig.3Cluster analysis of 17 sits based on ecological factors of eight cultivars

3 讨 论

3.1基因型、环境、基因型×环境互作对小麦品质性状的影响

研究表明,小麦品质性状受品种自身基因型、生态环境与栽培措施等综合因素的共同影响。研究表明,新疆春小麦麦籽粒品质、面团流变学特性在基因型、环境、基因×环境互作(除降落数值)的差异均达到显著或极显著水平;春小麦所有品质性状在年际间也呈显著或极显著差异。这一结果与刘爱峰、李元清、马冬云等[23-26]的研究结果基本相同;淀粉糊化特性研究表明,新疆春小麦所有淀粉糊化特性指标在基因型、环境、基因型×环境互作、年份间均呈极显著差异。其与 Panozzo J F、阎俊等[10,20,26]的研究结果基本一致。表明新疆春小麦籽粒品质、面团流变学特性、淀粉糊化特性主要受基因型、环境、基因型×环境互作、年份等的共同作用影响较大;也进一步说明,新疆地形地貌复杂,光、热、水等资源分布不平衡等综合因素, 使得新疆春小麦品种品质在不同生态试验点其表现各异。

3.2不同品质类型小麦品质差异

不同品质类型品种其小麦品质存在不同程度的变异,3种不同筋型春小麦的籽粒蛋白质含量、沉降值均差异显著,且强筋类品种都表现较好;湿面筋含量为强筋类和中弱筋类差异不显著,与中强筋类差异显著。面团流变学特性不同品质类型的品种表现不同,3种筋型(除吸水率外),其他所有参数均差异显著;同时,形成时间、稳定时间、拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸面积都表现为强筋类>中强筋类>中弱筋类,与芦静[27]的不尽一致,其可能是不同年限气候因子迥异、选择的生态试验点差异大,以及人工种植采取的栽培措施、土壤因子等综合因素的结果。不同筋型品种的淀粉糊化特性差异较大,最终粘度、回生值、峰值时间在三种筋型品种间差异显著,且均值大小顺序均为中弱筋类>强筋类>中强筋类;强筋类与中强筋类的峰值粘度、稀懈值、峰值时间差异不显著,与中弱筋类差异显著。其结果与马冬云[21]的研究结果不一致,这可能是品种自身特性、环境差异、栽培措施等综合因素影响的结果。

3.3不同地点聚类分析

有关环境对新疆小麦品质的影响,有一定报道,但对海拔、土壤、气候等综合生态环境对新疆春小麦品质与淀粉品质的影响报道较少;研究根据两年多点试验品质测定结果和生态因子资料进行聚类分析,强筋类、中强筋类春麦品种主要适合种植沿天山边缘一带的哈密-吐鲁番-巴州-昌吉-博乐地区,主要包括哈密市、吐鲁番、焉耆、呼图壁、奇台吉布库旱地、温泉、塔城164团;中弱筋类春小麦主要适合种植在昭苏、巴里坤、阿勒泰、青河、新源、奇台吉布库水地。不同生态点的聚类分析,为新疆春小麦不同类型品种种植区的划分奠定了基础。

4 结 论

4.1小麦品种自身遗传因素、环境差异、品种×环境互作、年份差异均对新疆春小麦品质有重要影响。不同品质类型春小麦与环境互作对春小麦品质均有较大影响,且在不同地区其表现不一致。

4.2不同品质类型春小麦品种籽粒蛋白质含量、沉降值、形成时间、稳定时间、拉伸面积、拉伸阻力、最大拉伸阻力、最终粘度、回生值、峰值时间均差异显著。

4.3聚类分析可知,强筋类、中强筋类春小麦品种主要适合种植沿天山边缘一带的哈密-吐鲁番-巴州-昌吉-博乐地区,主要包括哈密市、吐鲁番、焉耆、呼图壁、奇台吉布库旱地、温泉、塔城164团;中弱筋类春小麦主要适合种植在昭苏、巴里坤、阿勒泰、青河、新源、奇台吉布库水地。

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