王丽萍， 赵鹏涛， 陈文杰 ，尚 毅，赵兴忠，翟周平，张 新

(陕西省杂交油菜研究中心小麦研究室，陕西 杨陵 712100)

小麦是我国三大粮食作物之一，也是我国北方人民的主要口粮。随着耕地面积减少、人口不断增加，提高小麦单产成为保证总产增加的唯一途径。近些年，随着人民生活水平的提高和膳食结构的改变，我国小麦生产不断进行结构性调整和供给侧改革，逐渐从单纯产量型向优质高产高效型转变[1]。20 世纪 80 年代中期，国家“七五”计划小麦育种协作攻关项目设立了小麦品质育种与研究课题，开始了有计划、有规模、系统性的小麦品质改良研究。这项工作的开展，成为中国小麦品质改良研究的起点和标志[2]。选用农艺性状较好的亲本材料与品质性状较好的亲本材料配置单交组合是选育优质高产小麦新品种较为有效的组合模式[3]。

硬粒小麦是仅次于普通小麦的栽培小麦，具有高面筋、高蛋白含量的优质性状，但存在产量有限、易感赤霉病、根腐病等问题。与普通小麦相比，硬粒小麦只有A、B 两个基因组，更容易和野生近缘种杂交，获得含有外源基因组的小麦种质[4]。近年来，我国育种家围绕硬粒小麦品质改良开展了一系列工作，苏琳琳等[5]对选用的16个加拿大硬粒小麦品种的产量、产量结构、籽粒品质性状进行比较，并对籽粒产量、籽粒蛋白质及湿面筋含量进行聚类分析，发现硬粒小麦除1号、2号、3号、13号外，其余品种对改良山西小麦籽粒品质具有一定的意义。丁明亮等[6]以硬粒小麦与普通小麦杂交获得的19个品系为实验材料，主要考察了在农艺性状和品质性状方面的变化，发现在云南高原麦区，硬粒小麦资源在普通小麦改良中可以通过改进普通小麦有效穗进而提高产量，然而对普通小麦品质性状的改良效果却不显著。查如璧等[7]研究确定了硬粒小麦几项优质指标及其检测技术与评价方法进而提出容重、黄籽率、粗蛋白质含量、湿面筋含量与质量、黄色素含量、蒸煮品质等7项内容的硬粒小麦质量分级标准建议。

试验对106份硬粒小麦的蛋白质、湿面筋、沉降值、硬度等品质性状进行变异统计和聚类分析，旨在掌握现有材料的品质性状分布特点并针对目前硬粒小麦品质育种现状提出新的开发利用方向，加快小麦品质育种进程。

1 材料与方法

1.1 供试材料

硬粒小麦试验材料均由陕西省杂交油菜研究中心小麦研究室提供，硬粒小麦材料编号为YL104-YL209，共106份材料，包含自选的品种(系)和引进的来自于不同地域的不同时期的品种(系)。试验于2019-2020年在陕西省杂交油菜研究中心杨凌试验地进行，每个材料播种3行，行长2.0 m, 行距25 cm。试验区四周设置保护行。

1.2 试验地情况

试验基地土壤肥沃，土地平整且地力均匀，灌溉设施良好。播种前精细整地，合墒播种，施足底肥，N、P、K配合，一般每667 m2基施尿素20～25 kg，磷酸二铵15～16 kg，硫酸钾8～10 kg；合理灌水，一般冬、春灌水两次，视气候和土壤墒情确定灌第三水(灌浆水)，结合春灌667 m2追施尿素10～12 kg。苗期和春季注意防治红蜘蛛，抽穗后防治蚜虫和吸浆虫。在小麦起身拔节期(4月中旬前后)，及时灭除田间阔叶杂草。

1.3 品质测定

利用丹麦福斯的DS2500 F近红外光谱仪测定106份硬粒小麦的蛋白质、湿面筋、容重、硬度、弱化度、沉降值、降落数值和淀粉的含量。

1.4 数据处理

采用Excel 软件对品质性状作图，并计算平均值、标准差、变异系数。用DPS软件对数据计算欧氏距离并采用类平均法进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1 硬粒小麦品质性状变异分析

106份硬粒小麦7个品质性状的分布情况如图1～图7所示，蛋白质、湿面筋、容重、弱化度、沉降值和淀粉含量基本服从正态分布，硬度倾向于服从负偏态分布。由表1数据可知，蛋白质含量变幅10.3%～17.5%，均值为13.2%；湿面筋含量变幅为19.0%～35.9%，均值为27.3%；容重变幅为787.5～866.4 g/L，均值为833.9 g/L；硬度变幅为42.58～79.36，均值为67.2；弱化度变幅为52.9～171.3 FU，均值为106.7 FU；沉降值变幅为25.4～61.5 mL，均值为43.8 mL。品质性状的变异系数大小顺序为：弱化度>沉降值>湿面筋>硬度>蛋白质>淀粉>容重，其中弱化度、沉降值变异幅度较大，湿面筋、硬度、蛋白质变异幅度中等，容重、淀粉变异幅度较小。说明株系间的差异较大，变异类型丰富，可为小麦的品质改良提供优良亲本。按照国家标准小麦品种品质分类GB/T 17320-2013的相关规定，29%硬粒小麦蛋白质含量达到强筋小麦要求(≥14.0%)；21%硬粒小麦的湿面筋含量达到强筋小麦要求(≥30%)；沉降值(≥40 mL)、硬度(≥60)整体水平较高，达强筋要求分别为71%、77%，四项都符合强筋标准的硬粒小麦占比仅为19%。其中YL130、YL131、YL133、YL163蛋白值含量≥15.0%，湿面筋含量≥35.0%，达到优质强筋小麦的标准。依据国家标准方法GB/T 17892-1999的相关规定，硬粒小麦的容重(≥770 g/L)全部达到强筋要求。整体而言，硬粒小麦的粗蛋白和湿面筋高含量材料少，沉降值和硬度高含量材料比重高，因此，硬粒小麦品质改良应以提高蛋白质和湿面筋含量为主要目标。大部分材料属于中筋小麦，少数材料为强筋小麦，需要进一步改善提高。只有极少数材料品质优良，综合指标全部符合要求，具有开发高蛋白强筋品种的潜质。

图1 蛋白质含量次数分布

图2 湿面筋含量次数分布

图3 容重次数分布

图4 硬度次数分布

图5 弱化度次数分布

图6 沉降值次数分布

图7 淀粉次数分布

表1 106份硬粒小麦品质性状统计结果

2.2 106份硬粒小麦聚类分析

利用DPS统计分析软件对106份硬粒小麦的品质性状采用类平均法进行聚类分析，所得聚类结果见图8。在遗传距离为50.11时，106个样本被分成5类，第一类有2株分别是YL148、YL183；第二类有5株分别是YL142、YL156、YL190、YL187、YL163；第三类有18株分别是YL110、YL114、YL130、YL135、YL136、YL119、YL192、YL208、YL207、YL124、YL140、YL204、YL134、YL138、YL161、YL133、YL206、YL209；第四类有27株分别是YL105、YL141、YL123、YL147、YL125、YL144、YL166、YL146、YL162、YL108、YL129、YL199、YL128、YL151、YL164、YL169、YL179、YL195、YL167、YL185、YL175、YL184、YL194、YL201、YL174、YL193、YL176；第五类有54株分别是YL104、YL107、YL181、YL143、YL186、YL182、YL205、YL109、YL150、YL165、YL120、YL196、YL153、YL155、YL157、YL106、YL178、YL126、YL198、YL127、YL145、YL202、YL149、YL154、YL170、YL111、YL115、YL139、YL131、YL113、YL197、YL180、YL203、YL121、YL188、YL191、YL177、YL189、YL137、YL173、YL112、YL116、YL160、YL171、YL117、YL132、YL172、YL118、YL159、YL200、YL122、YL152、YL158、YL168。每类的品质性状参数见表2，可以看出第Ⅰ、Ⅳ类多数材料的蛋白质、湿面筋、沉降值含量达到弱筋小麦标准；第Ⅱ、Ⅲ类多数材料属于强筋小麦，少数材料可达到优质强筋小麦标准；第Ⅴ类多数材料的蛋白质、湿面筋、硬度、沉降值达到中筋小麦标准。106份硬粒小麦材料品质指标涵盖范围广，以中筋为主，少数材料为强筋。由于硬度都比较高，不适合开发弱筋小麦品种。来自于不同类中YL131、YL133、YL163蛋白质、湿面筋、容重、硬度含量均较高，这三个材料综合品质性状优异且遗传距离比较远，可作为优异资源应用于小麦品质改良中。

图8 聚类分析

表2 106份硬粒小麦7个品质性状的分类特点

3 讨论

目前，我国小麦育种目标由高产转变为优质高产，但现有优质品种数量少，与美国、加拿大的优质麦尚有一定的差距，而且各地小麦品质参差不齐，大部分品种以中筋为主，只有少数品种达到强筋标准[8～12]。课题组从20世纪80年代也开始硬粒小麦的杂交育种，育成一批能安全越冬的半冬性材料、植株较矮的抗倒伏材料以及抗 (耐 )病、中早熟、综合农艺性状好的种质资源[13]。但对硬粒小麦在品质改良方面开展的研究相对较少，通过本研究发现，106份硬粒小麦材料遗传类型比较丰富，变异范围宽，蛋白质、湿面筋、沉降值、硬度含量达到强筋水平占比分别为29%、21%、71%和77%，容重全部达到强筋小麦要求，因此，单一品质优良的材料占绝大多数，只有19%的硬粒小麦的综合品质达到强筋标准。品质指标涵盖范围广，以中筋为主，少数材料为强筋，与全国小麦整体水平接近。综合来看，硬粒小麦品质改良应以提高材料的蛋白质和湿面筋含量为主要目标，目前材料中蛋白质含量平均值为13.2%，最高值达17.5%；湿面筋含量平均值为27.3%，最高值达35.9%，将筛选出的高品质材料作为骨干亲本通过组合选配可获得一批综合性状优良的新种质资源，为强筋小麦新品种的开发奠定基础。

研究通过对106份硬粒小麦的遗传变异和聚类分析筛选到4份优质强筋小麦YL130、YL131、YL133、YL163，蛋白值含量≥15.0%，湿面筋含量≥35.0%，具有较高的研究和育种价值。以上株系为高蛋白、高湿面筋含量分子机理研究和选育优良品质的小麦品种提供了新的种质资源。