全 文 ：麦类作物学报　2008 , 28(5):745-748
Journal o f T riticeae Crops
山羊草属不同细胞质对小麦籽粒戊聚糖含量的影响
＊
潘建刚1 , 2 , 张改生1 , 牛　娜1 ,马利兵2
(1.西北农林科技大学 ,陕西省作物杂种优势研究与利用重点实验室 ,陕西杨凌 712100;
2.内蒙古科技大学生物与化学工程学院 ,内蒙古包头 014010)
　　摘　要:为了利用小麦近缘野生种属的细胞质资源改良小麦品质 , 以山羊草属(Aegi lops)不同种异源细
胞质的 5种异质小麦品种 Chris 为材料 , 与生产上广泛推广种植的 4 个常规小麦品种进行正反杂交 , 研究了
异源细胞质对其 F1 籽粒戊聚糖含量的影响。结果表明:(1)在以 5 种异源细胞质材料为母本的杂交组合中 ,
仅有 50%的组合其总戊聚糖含量高于反交对照 , 粗山羊草和偏凸山羊草细胞质对总戊聚糖含量具有普遍的
正效应;粘果山羊草细胞质对总戊聚糖含量表现出轻微的正效应;柱穗山羊草和二角山羊草细胞质则表现出
明显的负效应;(2)在以 5 种异源细胞质材料为母本的杂交组合中 , 80%的组合其水溶性戊聚糖含量高于反
交对照 , 除二角山羊草细胞质对水溶性戊聚糖含量表现出负效应外 ,其他 4 种细胞质对水溶性戊聚糖含量都
有一定的正效应 ,但 5 种细胞质之间差异均不显著;(3)尽管 5 种异源细胞质对水溶性戊聚糖含量效应差异不
显著 ,但是柱穗山羊草 、偏凸山羊草 、粘果山羊草和粗山羊草细胞质对水溶性戊聚糖含量有一定的正效应。因
此 ,如果选择合适的核质组合同样可以达到改良戊聚糖含量的目的。
　　关键词:小麦;山羊草;异源细胞质;戊聚糖;品质改良
　　中图分类号:S512.1;S334.3　　　　文献标识码:A　　　　文章编号:1009-1041(2008)05-0745-04
Effects of Different T ypes of Aegilops Cytoplasm
on Pentosan Content in Wheat Kernels
PAN Jian-gang1 , 2 ,ZHANG Gai-sheng1 ,NIU Na1 , Ma Li-bing2
(1.Key Laboratory of C rop H eterosis , Sh aanxi Province , Northw est A &F University , Yangling , Shaanxi 712100 , China;2.Col lege of
Biological and Chemical Engineering , Inner Mongolia Universi ty of Science and T echnology , Baotou , Inner Mongolia , 014010 , C hina)
Abstract:To use the abundant cy toplasm resources in w heat alien species to improve w heat quali ty ,
five w heat lines of Chris carrying different types o f Aeg ilops cy toplasm w ere used to conduct the direct
and reciprocal crosse s w ith four w heat v arieties , which w ere w idely adopted in w heat product ion , and
the ef fects of the five dif ferent types of Aegi lops cytoplasms on pentosan contents in F1 kernels w ere
stndied.The results indica ted that (1)Among the cro ss combinations of female w ith five different
types of Aegi lops cytoplasms , compared to the reve rse cross combinations , only 50% cross combina-
tions show ed higher total pentosan(TP)contents , Ae.ventricosa cy toplasm and Ae.Squarrosa cy to-
plasm showed posit ive effects on contents of to tal pentasons , and Ae.kotschy i cy toplasm also show ed
feeble posi tive ef fects , but the Ae.Cy l indrical cy toplasm and Ae.bicornis cy toplasm showed obvious
negat ive effect;(2)In the same cro ss combinations to previous expriments , comparations between the
direct cro ss and reverse cross showed that w ater-souble pentosan contents w as higher in 80% cross
combinations , except fo r the Ae.bicornis cy toplasm , the o ther four cy toplasm all show ed posi tive
＊收稿日期:2008-03-19　　　修回日期:2008-05-14
基金项目:国家“ 863”重大专项(2002AA207004);陕西省杂交小麦攻关项目(2004-2005K01-G4);国家杨陵农业生物技术育种中心
专项基金资助项目(99-1A)。
作者简介:潘建刚(1979-),男 ,硕士 ,主要从事杂交小麦品质的遗传改良研究。 E-mil:jgpan611@yahoo.com.cn
通讯作者:张改生(1951-),男 ,博士 ,教授 ,博士生导师 ,主要从事小麦杂种优势利用研究。
ef fects on w ater-souble pento san contents.But the dif ference of these five Aegi lops cy toplasm is not
obvious;(3)The dif ference of these five Aegi lops cy toplasm on pentosam content compared wi th the
t ri ticum cy toplasm w as no t obvious , but the cy toplasms o f Ae.Cy lindrical , Ae.ventricosa , Ae.
kotschy i and Ae.Squarrosa all had ce rtain posi tive effects on w ater-souble pento san contents.If appro-
priate kary oplasm combinations w ere chosen , the w ater-souble pentosan contents could be improved.
Key words:Wheat;Aegi lops;Heterogeneous cy toplasm;Pentosan ;Q uality improvement
　　戊聚糖是一种非淀粉胶粘状多糖 ,它在小麦
籽粒中的含量一般在 5%～ 8%左右。小麦面粉
中戊聚糖含量一般很低 ,大约占面粉干基的 2%
～ 3% , 但是在小麦麸皮中含量却很高 , 可达到
干基的 20%以上[ 1 ～ 4] 。在很长一段时间内 ,人们
都认为蛋白质和淀粉对小麦品质的优劣起着关键
的作用 ,但是 ,随着对小麦品质研究的深入 , 人们
发现戊聚糖对小麦品质也起着非常重要的作用 ,
其对小麦的硬度和加工品质 、面粉品质 、面团流变
性 ,以及最终的面制品品质等有重要影响[ 1 , 2 , 5] ,
尤以水溶性戊聚糖对小麦品质的影响最为显著。
异源细胞质对小麦育性 、生长发育等农艺性
状 ,以及对改变或提高小麦的抗病 、抗旱 、抗虫 、抗
干热风 、耐盐碱等抗逆特性方面有显著作
用[ 6 ～ 10] 。此外 ,异源细胞质对小麦千粒重 、面粉
白度 、蛋白质含量 、湿面筋含量 、面筋指数 、沉淀
值 、降落值 、形成时间 、稳定时间 、评价值和淀粉粘
度等性状亦有着明显影响[ 11 ～ 13] 。但关于异源细胞
质对小麦戊聚糖含量的影响目前尚无报道。为此 ,
本文以山羊草属(Aegi lops)细胞质的5种可育异质
小麦为材料 ,研究了不同异源细胞质对小麦戊聚糖
含量的影响 ,旨在为改良小麦品质 ,尤其是为小麦
杂优利用中杂种 F1 籽粒品质的改良提供一定依
据。
1　材料与方法
1.1　试验材料
异源细胞质供体为具有不同山羊草细胞质的
可育异质小麦 Chris ,即偏凸山羊草 (Ae.ventri-
cosa)-chris 、柱穗山羊草(Ae.cy lindrica)-chris 、
粗山羊草(Ae.squarrosa)- chris 、粘果山羊草
(Ae.kotschy I)-chris 、二角山羊草 (Ae.bicorn
is)-chris;普通小麦细胞质供体为 4 个常规推广
品种 ,即陕优 225 、小偃 107 、小偃 6 号 、济麦 17。
上述 5个异质小麦与 4个普通小麦品种彼此之间
进行正反杂交获得 F1 ,其 F1 所结籽粒作为供戊
聚糖含量测定的分析材料 。
1.2　试验方法
1.2.1　材料种植　2004 年 4 月下旬 ,通过人工
去雄的方法制备杂交种。以具有异源细胞质的异
质小麦为母本 ,常规小麦品种为父本进行杂交 ,视
为正交组合;反之 ,为反交组合 。同年 10月初 ,将
杂交种点播于西北农林科技大学试验农场。采用
随机区组试验 ,小区面积为 1 m ×3 m ,3次重复 ,
行距 25 cm ,株距 3 cm 。
1.2.2　样品制备　2005 年 6 月收获 F 1 植株所
结籽粒 ,放置 2月后用 JFS-13A 型旋风磨将小区
混样粉碎 ,制成全麦粉 ,过 80 目筛 ,按 GB/ T5497
规定的方法测定水分含量 , 并调节水分含量至
14%左右。
1.2.3　戊聚糖含量测定　戊聚糖的提取及含量
测定参照 Hashimo to 等[ 14] 的方法 ,重复测定 3
次。
1.2.4　数据处理　对实验结果计算其平均值及
效应值 ,用 DPS 软件进行方差分析。
细胞质效应(%)=(正交-反交)/反交 ×
100%
2　结果与分析
2.1　不同山羊草细胞质对总戊聚糖含量的影响
表 1结果表明 ,在所测定的 20个异源细胞质
的核质组合及其反交对照中 ,有 10个异源细胞质
组合的总戊聚糖含量大于具有普通细胞质的反交
对照 ,占所有组合数的 50%,这说明供试的 5种
山羊草细胞质对总戊聚糖含量的提高不具有普遍
性。与具有普通小麦细胞质的反交对照相比 ,粗
山羊草细胞质对总戊聚糖含量具有普遍的正效
应 ,其提高幅度为 1.24%～ 2.39%;偏凸山羊草
细胞质除在济麦 17 核背景下降低了 2.03%,在
其它核背景下都表现出一定程度的正效应;粘果
山羊草细胞质对总戊聚糖含量平均提高了 0.
09%,在陕优 225和济麦 17核背景下表现出轻微
的正效应 ,但在小偃 107和小偃 6号核背景下分
别降低了 0.16%和 0.34%;柱穗山羊草和二角山
·746· 麦　类　作　物　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　第 28 卷
羊草则负效应居多。
差异显著性分析(表 1)表明 ,与具有普通小
麦细胞质的对照相比 ,粗山羊草中有 1个组合达
到显著水平 ,二角山羊草中有 2个组合达到显著
或极显著水平 ,其他胞质组合中均不显著;但从平
均影响值来看 ,5种异源细胞质组合差异不显著。
表明 5种异源细胞质对小麦籽粒中总戊聚糖含量
没有明显的细胞质效应。
表 1　5 种山羊草细胞质对小麦籽粒总戊聚糖含量的影响(%)
Table 1　Effect of five Aegilops cytoplasms on TP content of F1 kernels(%)
父本
Male
母本 Female
二角山羊草-ch ri s
Ae.bicor-
nis-ch ri s
粗山羊草-ch ri s
Ae.squarr-
osa-ch ri s
偏凸山羊草-chris
A e.ventric-
osa-ch ri s
柱穗山羊草-chris
Ae.cy lin dr-
ica-ch ris
粘果山羊草-ch ri s
Ae.kotsch-
yi-chris
平均
Average
反交对照(CK)
Revers e hybrid
combinat ion(CK)
陕优 225 Shaanyou 225 6.37 a 6.61 a 6.69 a 6.42 a 6.54 a 6.53 6.52 a
济麦 17 Jim ai 17 5.29 a 5.55 a 5.31 a 5.41 a 5.45 a 5.40 5.42 a
小偃 107 Xiaoyan 107 5.79 A 6.03 b 5.97 a 5.89 a 5.91 a 5.92 5.93 a
小偃 6号 Xiaoyan 6 6.38 b 6.51 a 6.54 a 6.53 a 6.42 a 6.48 6.43 a
平均 Average 5.96 a 6.18 a 6.13 a 6.06 a 6.08 a 6.075 a
　　不同小 、大写字母分别表示与对照普通细胞质相比差异在 0.05 和 0.01水平上显著。下表同。
Dif feren t sm all let ters and capi tal let tes indicate di ff erence signifi can t at 0.05 and 0.01 levels , respectively.The same are as in table
2.
　　上述情况说明利用异源细胞质来改良总戊聚
糖含量效果不是很明显 ,但是在特定的核质组合
中其总戊聚糖含量较普通小麦细胞质有一定的提
高。因此在杂交小麦的利用中 ,若选择适当的核
质组合 ,在提高产量的同时可以兼顾总戊聚糖含
量的提高 ,有利于小麦品质的综合改良 。
2.2　不同山羊草细胞质对水溶性戊聚糖含量的
影响
表 2的结果表明 ,与异源细胞质对总戊聚糖
含量的影响相比 ,其对水溶性戊聚糖含量具有普
遍的正效应。与具有普通小麦细胞质的反交组合
相比 ,除 20%的具有异源细胞质的正交组合对水
溶性戊聚糖含量有负效应外 ,其余 80%的正交组
合都表现出一定的正效应 。
与具有普通小麦细胞质的反交对照相比 ,柱
穗山羊草和偏凸山羊草细胞质对水溶性戊聚糖含
量有明显的正效应;粘果山羊草和粗山羊草细胞
质除个别组合有降低效应外 ,其余绝大多数组合
也表现出一定的正效应;二角山羊草在济麦 17和
小偃 107 核背景下表现出了正效应 , 分别提高
1.18%和 4.57%, 但在陕优 225和小偃6号核背
景下具有一定的负效应 ,分别降低了 2.53%和
4.08%,平均降低了 0.22%。
表 2　5 种山羊草细胞质对小麦籽粒水溶性戊聚糖含量的影响(%)
Table 2　Effect of five Aegilops cytoplasms on wheat WSP content of F1 kernels(%)
父本
Male
母本 Female
二角山羊草-ch ri s
Ae.bicor-
nis-ch ri s
粗山羊草-ch ri s
Ae.squarr-
osa-ch ri s
偏凸山羊草-chris
A e.ventric-
osa-ch ri s
柱穗山羊草-chris
Ae.cyl ind-
r ica-ch ri s
粘果山羊草-ch ri s
Ae.kotsch-
yi-chris
平均
Average
反交对照(CK)
Revers e hybrid
combinat ion(CK)
陕优 225 Shaanyou 225 1.54 a 1.44 a 1.66 a 1.61 a 1.6 a 1.57 1.58 a
小偃 107 Xianyan 107 2.06 b 2.08 A 2.12 A 2.14 A 2.04 a 2.09 1.97 a
小偃 6号 Xianyan 6 1.41 a 1.51 a 1.53 a 1.56 a 1.49 a 1.50 1.47 a
济麦 17 Jim ai 17 1.71 a 1.73 a 1.75 b 1.73 a 1.67 a 1.72 1.69 a
平均 Average 1.68 a 1.69 a 1.77 a 1.76 a 1.70 a 1.678 a
　　差异显著性分析(表 2)表明 ,与对照相比 ,偏
凸山羊草 、柱穗山羊草和粗山羊草组合中各有 1
个组合达到极显著水平 ,偏凸山羊草和二角山羊
草组合中分别有 1个组合达到显著水平 ,其他胞
质组合中均不显著;但从平均影响值来看 ,5种异
源细胞质组合差异也不显著。从而表明 5种异源
细胞质对小麦籽粒中水溶性戊聚糖含量也没有明
显的细胞质效应。但是柱穗山羊草 、偏凸山羊草 、
粘果山羊草和粗山羊草异源细胞质对水溶性戊聚
糖有一定的正面效应 ,如果选择合适的核质组合 ,
同样可以达到改良水溶性戊聚糖含量的目的 。
·747·第 5 期　　　　　　　　　　　潘建刚等:山羊草属不同细胞质对小麦籽粒戊聚糖含量的影响
3　讨论
国内外研究表明 ,戊聚糖含量主要受基因型
和环境双重影响 ,但基因型起决定性作用[ 5] 。张
岐军等[ 15]对我国软质小麦品种总戊聚糖 、水溶性
戊聚糖和水不溶性戊聚糖的含量的研究表明 ,基
因型和环境(年份与地点)对三种戊聚糖含量均有
显著影响 ,基因型是影响水溶性戊聚糖含量的主
要因素 。姜丽娜等[ 16] 的研究表明 ,籽粒总戊聚糖
含量 、水溶性戊聚糖含量均受到基因型 、环境以及
二者互作的影响 。其中 ,基因型是戊聚糖含量的
重要影响因素。钱森和[ 17] 则认为 ,基因型 、地点 、
年份以及地点与年份互作对三种戊聚糖含量均有
影响 ,但基因型和环境是影响戊聚糖含量的主要
因素 。
本研究结果表明 ,山羊草属细胞质对小麦总
戊聚糖和水溶性戊聚糖具有一定的细胞质效应 ,
但效应并不明显 。如果选择合适的核质组合 ,可
以提高籽粒中的总戊聚糖及水溶性戊聚糖含量。
从本研究结果可以看出 ,异源细胞质对总戊
聚糖和水溶性戊聚糖含量的影响并不完全具有一
致性 。可能是因为小麦籽粒中的戊聚糖含量由外
向内逐渐减少 ,即麸皮中的含量最高 ,胚乳中含量
较少 。种子若成熟不好 ,将导致面粉含量较低 ,麸
皮含量的增多 ,从而导致总戊聚糖含量增加;其
次 ,水溶性戊聚糖主要存在于小麦胚乳中 ,受母本
的影响较大 ,因此异源细胞质对它的影响也较大。
此外 ,异源细胞质还可能通过与核基因的互相作
用对其造成影响 ,其机理还有待于进一步探索研
究。通过本研究表明 ,利用小麦亚族内丰富的细
胞质资源提高小麦戊聚糖的含量也是改良小麦品
质性状的一条重要途径 ,尤其是在选配杂交小麦
强优势组合时注意特定的质核互作作用 ,对提高
杂交小麦的品质具有非常重要的现实意义。
参考文献:
[ 1] Bettge A D , Morris C F.Relationship s among grain hard-
ness , pen tosan f raction s and end-use qu ali ty of w heat[ J] .Ce-
real Chemist ry , 2000 , 77(2):241-247.
[ 2] H ong B H , Ruben th aler G L , Allen R E.Wheat pen tos ans
II est imating k ernel hardness and pentosan s in w ater ext racts
by near-inf rared ref lectance [ J] .Cereal Ch emist ry , 1989 , 66
(5):374-377.
[ 3] Saulnier L , peneau t N , Thib aul t F.Variabiliby in grain vis-
cosi ty and w ater-soluble arabinoxylan con tent in w heat [ J] .
Jou rnal of Cereal Science , 1995 , 22:259-264.
[ 4] Figueroa M C , M orel M H , Rouau X.Oxidat ive cross-link-
ing of pentosans by a fu ngal laccase and hors eradish peroxi-
dase:mechanism of linkage betw een feruloy lated arabinoxylan
[ J] .Cereal Chemist ry , 1998 , 75(2):259-265.
[ 5] H ong B H , Rubenthaler G L , Allen R E.Wheat pen tosans I
cu lti var variation an relation ship to kern el hardnes s [ J] .Cere-
al Ch emist ry , 1989 , 66(5):369-373.
[ 6] Fincher G B , S tone B A .Cell w al ls and th eirs com ponen ts
in cereal g rain technology [ M ] . St , Paul , Minn esota ,
AACC , 1986.
[ 7 ] Maes C , Delcou r J A .St ructu ral characterization of w ater-
ext ractable and w ater-unext ractable arabinoxylans in w heat
b ran [ J] .Jou rn al of Cereal Science , 2002 , 35 :315-326.
[ 8] Izydorczy k M S , Biliaderi s C G.Cereal arabinoxylan s:ad-
van ces in s t ru cture and phy sicoch emical propert ies[ J ] .Car-
bohydrate Polymer , 1995 , 28 :33-48.
[ 9] Cleem put G , Dort M , H essing M , et a l.Variat ion in the de-
gree of d-xy lose subs ti tu tion in arabin oxy lana ext racted f rom a
european w heat f lour [ J] .J ou rnal of Cereal S cien ce , 1995 ,
22:73-84.
[ 10] Lab at E , Morel M H , Rouau X.Effect of laccase and man-
ganese peroxidase on w heat glu ten and pen tos ans du ring mix-
ing [ J] .Food , 2001 , 15:47-52.
[ 11] H osen ey R C.Funct ional p ropert ies of pen tosans in b aking
food s [ J] .Food Tech nology , 1984, 38(1):114-117.
[ 12] Cleem put G , Poels S P , Van oort M , et al.H eterogeneity
in the st ructu re of w ater-soluble arabin oxrlans in Eu ropean
f lours of variab le b read-m aking quali ty [ J] .Cereal Chemis-
t ry , 1993 , 70(3):324-329.
[ 13] Medcalf D C , Gilles K A.St ructu ral characterizat ion of a
pentosan f rom the w ater-insoluble p ortion durum w heat endo-
sperm [ J] .C ereal Chemis t ry , 1968 , 45(6):550-551.
[ 14] H ashimoto S , Sh og ren M D , Pomeranz Y.Cereal pen tos an s
:their es timat ion and sig ni ficance I pentosans in w heat and
mil led w heat products [ J] .Cereal Chemis t ry , 1987 , 64(1):30
-34.
[ 15] 张岐军 ,钱森和 ,张　艳 ,等.中国软质小麦品种戊聚糖含量
的遗传变异及其与饼干加工品质的关系[ J] .中国农业科学 ,
2005 , 38(9):1734-1738.
[ 16] 姜丽娜 ,邵　云 ,明　红 ,等.基因型和环境对小麦籽粒戊聚
糖含量和黏度的影响[ J] .河南农业科学 , 2007(1):17-19.
[ 17] 钱森和.小麦戊聚糖和溶剂保持力遗传变异及其与品质关
系的研究[ D] .合肥:安徽农业大学硕士学位论文 , 2005.
·748· 麦　类　作　物　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　第 28 卷