CIMMYT小麥品質(zhì)育種策略

摘要：總結(jié)了國際玉米小麥改良中心（International Maize and Wheat Improvement Center， 簡寫CIMMYT）的品質(zhì)育種特點，即根據(jù)種植習(xí)慣、氣候條件、土壤類型，將不同的地區(qū)區(qū)域劃分為12個米格環(huán)境，在對親本進行品質(zhì)、抗病性、農(nóng)藝性狀檢測及調(diào)查基礎(chǔ)上，大量組配雜交組合，高世代結(jié)合品質(zhì)綜合評價，培育具廣泛適應(yīng)性、抗病、穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)并具一系列加工品質(zhì)特性的種質(zhì)資源。

關(guān)鍵詞：小麥；品質(zhì)；育種；檢測

中圖分類號：S512.1 文獻標(biāo)識碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2011.03.031

Strategy of Wheat Quality Breeding in CIMMYT

SHI Xiao-wei

(Tianjin Crops Research Institute， Tianjin 300112， China)

Ａｂｓｔｒａｃｔ: International Maize and Wheat Improvement Center(CIMMYT) divided different region into 12 mego-environment according to planting habit， climate condition，soil type，and used the corresponding breeding method， develop a lot of materials with wide adaption， resistanced to disease， high potential yield and stable yield and processing quality characteristics.

Key words: wheat;quality;breeding;detecting

小麥在發(fā)展中國家是第二大作物，地理分布全球化。從墨西哥北部濕潤的低地，到哈薩克干燥的平原，小麥種植面積在發(fā)展中國家已超過20億hm2。國際玉米小麥改良中心（CIMMYT）是當(dāng)今世界現(xiàn)有的15個國際農(nóng)業(yè)研究和培訓(xùn)中心之一。CIMMYT自1966年成立以來，為全世界尤其是第三世界國家的小麥、玉米種質(zhì)資源培育及生產(chǎn)作出了巨大貢獻[1]。CIMMYT小麥項目尋求在亞洲的大部分、北非、南非、東非及拉丁美洲這一多樣的生態(tài)區(qū)中，還包括日常食品需求的一半僅來自小麥的一些國家中，改善食品安全和進行資源保護。

受國家留學(xué)基金委資助，筆者于2010年9月至2011年8月期間赴墨西哥CIMMYT進行小麥品質(zhì)分析及小麥育種研究工作，現(xiàn)將CIMMYT的小麥育種策略及與谷物化學(xué)實驗室相結(jié)合情況作一介紹。

1研究內(nèi)容

CIMMYT自成立以來，以面包春小麥和硬粒小麥育種為主，20世紀(jì)80年代中期又開展了冬小麥在土耳其的育種工作。CIMMYT每年從合作國家廣泛征集各具特色的種質(zhì)資源2 000份左右[7]，年配制雜交組合約8 000個，針對各米格環(huán)境特點，選育適應(yīng)該米格環(huán)境條件、氣候特點，及符合當(dāng)?shù)叵M習(xí)慣的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、抗病的種質(zhì)資源，并向全世界小麥育種者提供有關(guān)育成材料產(chǎn)量、性狀表現(xiàn)以及基因型與環(huán)境互作的信息，以促進種質(zhì)資源的交流，確保以種植小麥謀生的農(nóng)戶有最好的研究支持[1]。

2米格環(huán)境劃分

CIMMYT為開展工作的需要，并進行針對性育種，將全球小麥分布區(qū)域根據(jù)種植習(xí)慣、氣候條件、土壤類型、最終用途等劃分成12個米格環(huán)境。表1、表2分別為各米格環(huán)境分類標(biāo)準(zhǔn)、代表地區(qū)及育種目標(biāo)。

CIMMYT從1944年對米格環(huán)境1進行育種，至今仍是主要育種地區(qū)。該區(qū)首先采用Rht1和Rht2矮化基因，使小麥品種產(chǎn)量潛力和實際產(chǎn)量提高了2～3倍，以后又相繼在其他米格環(huán)境采用該基因。自1988年在土耳其開展冬小麥育種工作。

3小麥育種

CIMMYT總的育種目標(biāo)為：培育適于不同米格環(huán)境下的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、抗病，并具廣泛適應(yīng)性的且具備一系列加工品質(zhì)特性的種質(zhì)資源。

針對這一育種目標(biāo)，CIMMYT以近期推出的具廣泛適應(yīng)性種質(zhì)資源為一類親本材料，另一類為與之有合作關(guān)系的、用于國家交流的、具有特殊特征特性種質(zhì)資源；針對種質(zhì)資源的特征特性，采用相對應(yīng)的雜交方式，每年組配約8 000個雜交組合，一般單交每組合做3穗雜交，頂交和雙交每組合做15穗。

在選擇方法上，由20世紀(jì)80年代中期以前的系譜法選育，改為80年代中期后的改良系譜法或集團選育。從1995年后使用集團選育法，系譜法僅在F6使用。

F7中選材料升入小面積試驗圃，同時該材料在Toluca和El Batan分別進行條銹和葉銹、赤霉病鑒定篩選。入選材料升入第一年產(chǎn)量試驗圃（YT），3次重復(fù)，同時鑒定葉銹病，產(chǎn)量比對照品種增產(chǎn)顯著的中選材料升入第二年產(chǎn)量試驗圃（EYT），3次重復(fù)，兩年的產(chǎn)量試驗都在Cd.Obregon進行。通過產(chǎn)量試驗后，中選材料即可升入國際產(chǎn)量試驗圃。

Toluca， 氣候濕潤，多雨，主要是抗條銹和抗Septaria 葉病選育；Cd.Obregon，干燥，日光充足，晝夜溫差大，進行產(chǎn)量鑒定和抗葉銹育種；F5、F6代同時種植于Kenya，進行抗稈銹選育。

4品質(zhì)檢測

CIMMYT小麥育種材料，除了對親本材料進行品質(zhì)檢測與評價外，從F5代單株選擇開始，即進行品質(zhì)檢測。F5-F10，用近紅外（NIR）光譜分析技術(shù)測定籽粒硬度和SDS（十二烷基硫酸鈉）沉降值試驗；F7-F10，用mixograph測定面筋類型；F8～F10，用Alveograph測定面團的比功和面團的彈性和延展性，進行烘焙試驗，包括面包、餅干等。對于來源于特殊地區(qū)的育種材料，還要進行更細微的品質(zhì)檢測，包括親本及F2、F3代分子標(biāo)記檢測，以及淀粉質(zhì)量鑒定、SDS-PAGE高低分子量蛋白亞基檢測等。谷物化學(xué)實驗室根據(jù)育種家提供的小麥育種材料的信息，結(jié)合品質(zhì)分析結(jié)果，提供給育種家詳細的分析報告。以下是小麥品質(zhì)育種中非常重要的幾項分析項目。

4.1 籽粒硬度

小麥籽粒的硬度對胚乳和麩皮的分離、水分的吸收、面粉的篩分等，都有非常重要的影響；硬度大的小麥在磨粉時產(chǎn)生較多的破損淀粉，對于面包烘烤時，提供糖化力是非常重要的[2]。表3是用近紅外光譜分析技術(shù)對不同海拔高度的籽粒硬度分級。

4.2SDS沉降值

沉降值是測定小麥品質(zhì)的綜合指標(biāo)，沉降值越大，表明面筋強度越大，面粉的烘烤品質(zhì)就越好。沉降值遺傳力較高，在育種早代選擇有效。比沉降值結(jié)合了蛋白質(zhì)數(shù)量，可消除蛋白質(zhì)數(shù)量對SDS沉降值影響，比值更可靠。經(jīng)SDS法測定的各類型面筋強度的SDS沉降值范圍及比沉降值如表4所示。

4.3揉面儀（Mixograph）測定面筋類型

揉面儀顯示的曲線峰值是面團最適宜的形成時間，面團流動性最小，可塑性最大；耐揉性表示曲線峰值后下降斜率，表示面團的穩(wěn)定性。稱量面粉的質(zhì)量（g）（14%M.B.）=(100-14)×35/（100-面粉含水量）；35 g面粉（14%M.B.）的加水量：Y=(1.5X+43.6) ×0.35。

根據(jù)峰值高度和峰值后斜率的范圍進行校正，在結(jié)合揉混時間，最后確定面筋強度類型。 Mixograph測定的曲線類型及面筋強度劃分類型如表5所示。

吸水率越高，面粉蛋白質(zhì)質(zhì)量越好；揉混時間越長，表明面粉蛋白質(zhì)地筋力越強；曲線的寬度和下降角度，表明面團對揉混的耐性，曲線越寬，下降角度越小，表明面團對揉混的耐性越強，蛋白筋力越好[2]。

４．４吹泡示功儀測定面團比功、彈性及延展性

P值表示面團的張力，表示吹泡示功儀最大壓力時面團的抵抗力，面團彈性大時P值高；L表示面團的延展性；W（爾格）表示單位質(zhì)量的面團變成厚度最小的薄膜所需的功，為曲線面積（S）×6.54乘積，表示膨脹指數(shù)[2]。

在各個品質(zhì)指標(biāo)測定后，綜合蛋白質(zhì)含量、面筋類型、吹泡示功儀比功及P/L值，籽粒硬度、SDS沉降值，Mixograph 的峰值高度和時間，以及面包、餅干烘烤特性，最后確定某種小麥屬于哪類用途，并將分析的綜合信息報告給育種家，以便于育種家根據(jù)小麥品系類型確定適宜發(fā)展地區(qū)及為改良新品系做種質(zhì)資源。

參考文獻：

[1]雷震生.國際玉米小麥改良中心小麥育種研究概況[J].國外農(nóng)學(xué)：麥類作物，1992（5）：11-12.

[2]徐兆飛，張惠葉，張定一.小麥品質(zhì)及其改良[M].北京：氣象出版社，1999：65-68.

[3] Ginkel M V， Trethowan R M ， Ammar K， et al. Guide to Bread Wheat Breeding at CIMMYT[M]. CIMMYT， 2002:5-9.