面包面條兼用型強筋小麥主要品質性狀分析與評價

楊雪峰,宋維富,劉東軍,趙麗娟,宋慶杰,張春利,辛文利,肖志敏,白光宇,孫雪松,仇 琳,王曉楠

(1.黑龍江省農業科學院作物資源研究所,黑龍江哈爾濱 150086;2.新疆生產建設兵團第十師農業科學研究所,新疆北屯 836000;3.黑龍江省農業科學院農業遙感與信息研究所,黑龍江哈爾濱 150086)

品質改良是強筋小麥育種重要發展方向之一,提高面筋質量和改良淀粉特性是強筋小麥品質提升的有效途徑。研究表明,優質高分子量麥谷蛋白亞基(high molecular weight glutenin subunits,HMW-GS)主要影響面筋強度,對面團形成時間和穩定時間、沉淀值和面包烘烤品質具有顯著影響[1]。控制HMW-GS的不同基因位點中,Glu-D1位點對小麥二次加工品質貢獻高于Glu-A1和Glu-B1[2-3],而Ax2*、Bx7+By8或By9、Dx5+Dy10亞基對面筋強度、穩定時間等具有明顯的正向效應[4-5]。Wx蛋白由wx-A1、wx-B1和wx-D1基因編碼控制,wx基因缺失可降低直鏈淀粉含量,改善面條品質[6];含有wx-B1b基因的小麥品種(Wx-B1缺失)更適合制作面條[7],是優質面條小麥選育的重點[8]。通過分子標記輔助選擇技術與常規育種的有機結合,可實現Glu-1位點優質亞基組合與wx-B1b基因的集聚,實現面筋質量和淀粉特性的同步遺傳改良[6,9],加速強筋小麥加工品質的改良進程。目前,有關面包面條兼用型強筋小麥主要品質性狀研究較少,因此,本研究對含有Ax2*/Bx7+By8或By9/Dx5+Dy10亞基組合和wx-B1b基因的穩定優異品種(系)主要品質指標、淀粉特性及面制品評分進行綜合分析,以期為面包面條兼用型強筋小麥選育提供參考依據,為品質育種和加工企業提供優異種質和原料。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料來源于東北春麥區,共計32份(表1),均屬于硬紅春小麥,攜帶優質亞基Ax2*/Bx7+By8或By9/Dx5+Dy10和wx-B1b基因,由黑龍江省農業科學院作物資源研究所小麥研究室選育并提供試驗用種。包括穩定品系25份,自育推廣品種7份,對照龍麥35為面包面條兼用型強筋小麥品種,其HMW-GS組成為Ax2*/Bx7+By9/Dx5+Dy10,攜帶wx-B1b基因,現為東北春麥區第一主栽品種[10]。

表1 不同品種(系)的亞基類型和品質性狀Table 1 Genotype and quality analysis of different spring wheat varieties(lines)

1.2 試驗方法

1.2.1 田間栽培

全部材料于2021年度種植于黑龍江省農業科學院現代農業示范園區(哈爾濱市道外區民主鄉)內,土壤類型為黑壤土,種植密度650×104株·hm-2,基施純氮90 kg·hm-2、五氧化二磷75 kg·hm-2、氧化鉀45 kg·hm-2。其他田間管理同當地生產田。

1.2.2 HMW-GS組成及wx-B1b基因檢測

選取收獲籽粒,按照張延濱[11]的方法分析HMW-GS組成,參照Payne等[12]的方法確定亞基類型。wx-B1b基因檢測按照于春花[13]的方法進行。

1.2.3 品質檢測

按照GB/T5506.2-2008標準,利用瑞典波通公司的Glutomatic 2200面筋儀測定濕面筋含量,計算面筋指數(未過篩網濕面筋質量/總濕面筋質量);按照GB/T 14615-2019標準,利用Brabender拉伸儀測定面團能量、延伸性及最大拉伸阻力等參數;按照GB/T 14490-2008標準,利用Brabender 803201型粘度儀測定淀粉糊化特性參數。

1.2.4 面制品評分

面包評分參考GB/T 35869-2018標準進行;面條評分參考GB/T 35875-2018標準進行;餃子評分參考LS/T 6123-2017標準進行。

1.3 數據處理

采用WPS 11.1.0進行數據整理分析和圖表制作。

2 結果與分析

2.1 面筋質量分析

由于面筋指數、拉伸參數等與面筋質量顯著相關,受面筋數量性狀影響較小[14],并且面筋指數與面包體積和面包評分呈極顯著正相關[15],因此本試驗選取面筋指數、拉伸參數作為衡量面筋質量的主要指標。結果(表1)表明,供試材料面筋指數平均94.4%,較對照低0.2%,高于對照的材料有19份,占比為59.3%,最大值為98.8%(龍19-9859),最小值為84.3%(龍18-8267);能量平均為122 cm2,與對照相當,高于對照的材料有16份,占比為50.0%,最大值為216 cm2(龍19-9859),最小值為72 cm2(龍蒙麥7255);延伸性平均146 mm,較對照低16.6%,高于對照的材料僅有1份,占比為0.3%,最大值為176 mm(龍麥77),最小值為107 mm(龍蒙麥7255);最大拉伸阻力平均654 EU,較對照高23.4%,高于對照的材料有29份,占比為90.6%,最大值為1 078 EU(龍19-9859),最小值為472 EU(龍18-8267)。

2.2 淀粉特性分析

由表1可知,糊化溫度平均63.7 ℃,較對照低 1.1%,高于對照的材料有2份,占比為6.3%,最大值為64.9 ℃(龍19H1128),最小值為62.5 ℃(龍19-9194);峰值粘度平均1 125 BU,較對照高 3.8%,高于對照的材料有25份,占比為78.1%,最大值為1 360 BU(龍18H2305),最小值為990 BU(龍19H2109);峰值溫度平均87.4 ℃,較對照低1.4%,高于對照的材料有2份,占比為6.3%,最大值為89.2 ℃(龍18-8267、龍麥94),最小值為85.2 ℃(龍麥33)。

2.3 面制品評分

對4個近年審定優異品種及對照進行面制品評分,結果(表2)發現,面包評分平均84.3分,較對照低4.4%,最高為88.2分(龍麥86),最低為80.0分(龍麥87);面條評分平均86.2分,較對照低0.2%,最高為88.7分(龍麥92),最低為83.5分(龍麥87);餃子皮評分平均84.3分,較對照高1.3%,最高為87.0分(龍麥77),最低為83.0分(龍麥87)。綜合分析發現,龍麥77面制品評分均超過87分,較對照龍麥35更均衡,是優異的兼用型強筋小麥品種。其它品種面制品評分也均超過80分,可作為面包面條兼用型品種在生產中應用。4個品種可以為兼用型強筋小麥品質改良優良親本和原糧生產優良品種。

表2 4個小麥品種基因類型及面制品評分Table 2 Genotype and product score of 4 wheat cultivars

2.4 主要品質指標間相關性分析

從表3可以看出,供試品種(系)的面筋指數與能量、最大拉伸阻力呈極顯著正相關,能量與延伸性、最大拉伸阻力呈極顯著正相關,其他指標間相關性均不顯著。衡量面筋質量的品質指標面筋指數、拉伸特性均與淀粉糊化特性相關性不顯著,推測面筋質量和淀粉特性的遺傳物質相對獨立,二者之間相互影響較小。

表3 不同品質指標相關性分析Table 3 Correlation analysis of different quality indices

2.5 Glu-B1位點不同亞基組合對面筋指數和拉伸特性的影響

由表4可知,對面筋指數和最大拉伸阻力的影響為Bx7+By8>Bx7+By9,對能量和延伸性的影響為Bx7+By8最大拉伸阻力>延伸性>面筋指數。含有Bx7+By9的品種(系)除面筋指數外其它品質指標變異系數均要小于Bx7+By8,推測相對Bx7+By8而言,Bx7+By9更有利于小麥部分品質性狀的穩定,或者是與其他位點優質亞基的互作效應優于Bx7+By8,其遺傳效應對比還有待進一步明確。

表4 不同亞基組合的面筋指數和拉伸特性Table 4 Gluten index and extensograph parameters of different subunit compositions

3 討 論

為實現面包面條兼用型強筋小麥的品質改良,本研究在前期親本選配過程中,重點進行了優質HMW-GS和wx-B1b基因同步集聚,并通過分子標記手段及人工定向選擇,育成了以Ax2*/Bx7+By8或By9/Dx5+Dy10/wx-B1b組合為主的大量優良品系。通過對面筋質量和淀粉特性等品質相關性分析,明確了面筋指數、拉伸參數與淀粉糊化特性指標相關不顯著,結合部分品種面制品的評分結果,進一步驗證了蛋白質與淀粉可實現同步改良,這與潘秋曉等[16]結論一致。

有研究認為,Bx7+By9對面筋指數的貢獻顯著高于Bx7+By8[17],對拉伸特性的貢獻則Bx7+By8大于Bx7+By9[18]。本研究結果表明,Bx7+By8對面筋指數的貢獻高于Bx7+By9,但二者差異不顯著;對能量和延伸性作用Bx7+By9大于Bx7+By8,二者間延伸性差異顯著,對最大拉伸阻力作用Bx7+By8大于Bx7+By9,但差異不顯著,這與上述研究結果不同,具體原因有待進一步研究。本研究發現,在其他位點相同的條件下,含有Bx7+By9的小麥品種間品質變異系數小,較Bx7+By8表現更穩定,但其遺傳效應或互作效應對比還有待更多品種和試驗進一步明確。

在面包面條兼用型強筋小麥品質改良過程中,優異蛋白質(面筋)質量與淀粉特性的遺傳效應既獨立存在又相輔相成,在滿足優質基因集聚的前提下,必須與品質檢測和面制品評分有機結合,才能實現面包面條兼用型的改良。本研究中,個別品種(系)雖然具有HMW-GS和wx-B1b基因,但品質并不突出,因此,對其進行面食制品烘焙和蒸煮品質評價不可或缺。

受樣品數量及測定時間限制,本研究未對淀粉糊化特性中的回生值和崩解值進行測定,對于面筋質量和二者的關系,將繼續在今后的品質分析中開展研究。

4 結 果

優質HMW-GS和wx-B1b基因集聚可加快強筋小麥品質改良進程,且對品質的作用互不干擾,可實現面筋質量和淀粉特性同步改良。Ax2*/Bx7+By8或By9/Dx5+Dy10/wx-B1b可作為面包面條兼用型強筋小麥優質基因集聚類型之一,在品質改良中加以利用。龍19-9859、龍19-9876、龍19-9878、龍18H2305、龍蒙麥9030、龍麥77、龍麥86及龍麥94等優異品種(系)既可作為兼用型強筋小麥生產原料,又能作為品質改良優異親本。