全 文 ：第26卷第 8期
2006年 8月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vo1．26．No．8
Aug．，2006
基因型和环境对小麦主要品质性状参数的影响
邓志英 ，田纪春 ，胡瑞波，周晓芳，张永祥
(山东省作物生物学重点实验室，山东农业大学农学院小麦品质育种研究室，山东 泰安 27lO18)
摘要：利用 8个冬小麦品种(系)于2002年种植在 8个不同地点的试验结果，分析了品种(系)、环境以及品种(系)与环境的互作
对谷蛋白大聚合体(GMP)及其组成、面团揉混仪参数及烘烤品质等主要品质性状的影响。结果表明，基因型对 GMP、高、低分子
量谷蛋白亚基有显著影响，说明 GMP及其组成主要受基因型控制；沉淀值、峰值时间(MPT)、8min带宽(8TW)受环境影响程度比
基因型小；而品种、环境及其互作对面包体积都有显著影响。小麦品质性状问的相关系数受环境条件的影响 ，不同地点品质性
状问的相关系数不同。品种(系)和地点的互作效应在同一品种不同地点问是不同的，即使在不利的环境下，也有表现好的品种
(系)。综合考虑对烘烤品质的影响，烟台点和济麦 20表现最好。因此 ，进行品质评价时，不同地点问不仅考虑蛋白质含量的变
化 ，还要考 虑蛋 白质质量 、GMP及其组成 、沉淀值 、中线峰值时间以及 8min带宽的变化规律 。
关键 词：冬小麦 ；基 因型 ；环境 ；品质性状
文章编号 ：1000．0933(2006)08．2757．07 中图分类号 ：Q143 文献标识码 ：A
Efects of genotype and environment on wheat main quality characteristics
DENG Zhi—Ying，T1AN Ji—Chun ，HU Rui—Bo，ZHOU Xiao—Fang，ZHANG Yong—Xiang tKey Laboratory Cmp B k盱 shRdo
Province，Wheat Quality Breeding Laboratory in Agronomy，Shandong Agriculture University，Taian，271018，China)．Acta Ecologica Sinica，2O06，26(6)：2757
— 2763．
Abstract：The efects of wheat cuhivars， environments and their interactions on wheat quality characteristics such as GMP
(Glutenin Macro—Polymer)，high and low molecular weight of glutenin subunits(HMW-GS and LMW—GS)，dough Mixograph and
baking quality were analyzed by using 8 varieties，which were grown at eight diferent locations with 3 replications in 2002．The
results indicated that the genotype had signifcant influence on GMP and GMP components．While the efects of environment on
sedimentation volume value，Mid—Peak time and 8 time width appeared smaler than that of genotype ，but the interactions between
varieties and environments showed signifcant effect on bread volume besides genotype and environment，respectively．Through
analyzing the corelations of quality characteristics，their coeficients not only were affected by environments but also appeared
different from each other in diferent locations．Moreover，the interactions between genotype and environment for the same cultivars
appeared diferent in diferent locations．Even if grown at adverse locations，some cuhivars performed wel1．Generally thinking
about the efects on baking quality，Jimai 20 appeared better than others’，and so did Yantai environment．Therefore，GMP
components，sedimentation volume value，Mid peak time and 8 time width should be considered besides protein content when
evaluating the wheat quality．
Key words：winter wheat；genotype；environment；quality characteristics
基金项目：山东省科技厅“超级小麦育种技术研究”资助项目(2003．108)；山东农业大学青年科技创新基金资助项目(005．23402)
收稿 日期：2005．07．25；修订日期：2006．O1．15
作者简介：邓志英，女(1976一)，山东菏泽人，博士，主要从事小麦品质研究．E．mail：deng868@163．corn
*通讯作者 Coresponding author．E-mail：jctian@sdau．edu．an
Foundation item：The project was supported by The Research on Technology of Super Wheat Production in breeding Project of Shandong Province Government(No
2003-108)；The Youth Sceince and Technology Innovation of Shandong A cultural University(No．005-23402)
Ackn0wledgement：Th e authors are grateful to Dr．Gary Hou from Wheat Marketing Center U．S．Wheat Associates for kinky reviewing the abstract
Received date：2005-07-25；Accepted da te ：2006-Ol_15
Biography：DENG Zhi-Ying，Ph．D．，mainly engaged in wheat quality ecology ．E-mail：deng868@ 163．com
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生 态 学 报 26卷
小麦面粉品质变异大多是由面筋蛋白含量和组成 的变化引起的。面筋蛋 白主要 由醇溶蛋 白和谷蛋白构
成 ，其中醇溶蛋白的合成受 同源染色体组 1和 6染色体短臂上的多个基因族控制 ，而谷蛋白由染色体组 1的
多个基因遗传产生 ，其 中控制高分子量谷蛋白亚基 (HMW．GS)的基因位于长臂上(一般称 为 A区)，控制低分
子量亚基(LMW．GS)的位于短臂上(一般称为 B+c区)；在面团的流变学特性上，醇溶蛋白主要起延伸性，谷
蛋 白起弹性作用⋯。小麦品质性状与谷蛋白、醇溶蛋白的 比值显著相关 ，随麦谷蛋 白含量 的增加，面筋含量 、
沉淀值 、稳定时间等都显著增大 ，加工特性较好。HMW．GS和 LMW．GS对小麦加工品质也有影响，一般含 5+
10亚基的基因型小麦品质较好 ，但并不是所有含 5+10亚基 的小麦品种都有较好的稳定的品质特性 。一
般认为，亚基组成在遗传上是很稳定的 ，而亚基含量却受环境因素的影响 。
大量研究表明，小麦籽粒品质既受遗传控制，也受环境条件的影响 。同一品种在不同地点，不同年份种
植后 ，其品质有明显差异 ，其中蛋白质含量差异可达 5个百分点以上 ；同一品种在不同地 区种植 ，麦谷蛋白／麦
醇溶蛋 白的比值变幅可达 0．99～2．84 。在小麦籽粒各品质性状与环境互作的研究 中，对籽粒蛋白含量 - ]
的研究最多 ，而对谷蛋 白大聚合体、高 、低分子量谷蛋 白亚基含量变化 、面团流变学特性 (揉混仪参数)、蒸煮品
质和烘烤品质等研究较少。一般认为，同一品种在不同环境条件下其品质有明显差异 ，基因型与环境有 显著
的互作效应 。本文利用 8个冬小麦品种(系)在 8个不 同种植环境下的表现 ，研究 了基因型、环境及其互作
对 GMP、HMW．GS(A区)、LMW．GS(B和 C区)、面团揉混仪参数及其烘烤 品质的影响 ，旨在为小麦品质育种 和
优质小麦生产提供参考 。
1 材料和方法
1．1 试验材料
8个冬小麦品种 (系)(烟 475、济麦 20、菏 26．5．39、烟 278、聊9518、BY6218、潍 62036和鲁麦 14)于 2002年分
别种植在 8个不同地点(菏泽 、德州、泰安 、烟 台、潍坊 、淄博 、聊城和济南 )，采用统一的试验设计和栽培管理。
随机区组排列 ，3次重复 ，6行区，行长 8m，小区面积 12m 。基施厩肥 3m ／667m ，尿素 10kg，磷酸二铵 15kg，硫
酸钾 16kg，氮肥占施氮总量的 40％；追肥施尿素 17．5kg／667m ，于拔节 期结合浇水追施 一次，占施氮总量 的
60％。于拔节期 、孕穗期和灌浆期共浇 3次水。其它栽培管理同一般大 田。
收获的种子贮藏 3个月后，由山东农业大学农学院品质实验室提供 的德 国 Brabender公司 Senior磨进行
磨粉 ，出粉率为 70％左右。
1．2 试验方法
1．2．1 GMP的提取及含量测定 参考梁荣奇等 所用方法，略有改动。称取 0．03g面粉，采用酚试剂法
测定。
1．2．2 HMW．GS和 LMW．GS的提取 参考梁荣奇等 所用方法。沉淀 (GMP)中加入 200ul 0．05mol／1 SDS．磷
酸钠缓冲液(pH6．8)(内含 0．5％SDS，20％甘油和 1％DTY)，65 oC振荡水浴 1h，12000r／min离心 5min，收集上清
液备用 SDS．PAGE电泳。
1．2．3 SDS．PAGE电泳 参考刘现鹏“ 所用方法。北京六一仪器厂生产的 DYY．22A型电泳装置。分离胶浓
度 10％，浓缩胶浓度 3．75％，胶厚度 1mm；20个上样孔 ，每个样品的点样量 lOrd，重复 3次，电流 15mA。
1．2．4 凝胶板的染色 、脱色 、照相及分析 电泳完毕后 ，用 0．05％考马斯亮兰 R250染色 24h，然后用蒸馏水脱
色 2d。用 ChemilmagerTMIS．4400凝胶成像扫描系统进行凝胶分析。
1．2．5 蛋 白质的测定 瑞典 Pe~en公司生产 Znframatin8620型近红外仪测定。
1．2．6 Zeleny．沉淀值测 定 按 GB／T15685．1995测定 ，结果校正到 14％水分含量。
1．2．7 揉混仪(Mixograph)参数测定 美国 National公 司生产 的 10g揉混仪系统 ，按 AACC54．40方法测定 ，结
果采用计算机软件自动处理获得。
1．2．8 面包制作方法 利用美国 National公司烘烤设备进行烘烤，用菜籽排空法测定面包体积 ，参 照 GB／
T14611-93直接发酵法。采用的面包配方：100g面粉(14％干基)、6g糖 、4g脱脂奶粉 、3g起酥油、1．5g盐 、1．6g
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8期 邓志英 等：基因型和环境对小麦主要品质性状参数的影响
干酵母。
1．3 统计分析方法
运用 EXCEL及 DPS数据统计软件进行分析 。
2 结果与分析
2．1 基因型和环境对小麦品质性状的影响
由表 1可知 ，基 因型 、环境 以及基 因型和环境 的
互作都显著影响小麦籽粒的品质，其中基因型对 GMP
及其组成(A、B和 c)、揉混仪参数(峰值时间、峰值和
8min带宽)的作用优于环境对其 的影响；而环境和基
因型的互作对烘烤品质性状 的影响都达极显著差异 ，
对 GMP及其组成仅达显著差异 ，说 明小麦烘 烤品质
性状受基因型和环境共同作用的影响。
2．1．1 基因型对小麦 GMP、高、低分子量谷蛋 白亚基
及其烘烤品质性状的影响 谷蛋 白大聚合体 、高低分
子量谷蛋白亚 基、蛋 白质 、沉淀值等品质性状 随基因
型的不 同而 有明显差 异 (表 2)。可 以看 出，无 论是
表 1 小麦品质性状的基因型和环境效应的方差分析(F值)
Table 1 Variance analysis of genotype an d environment on wheat
quality characteristics(F value)
变异来源 Origin of varlanee
性状 Traits 地点 基因型 地 点 X基因型
Environment Genotype Environment X genotype
*和 * *分 别 表 示 5％ 和 1％ 的 显 著水 平 ；SED．Sedimentati0n
volume value；A：高分子量谷蛋白亚基，B：低分子量谷蛋白亚基。C：低
分子量谷蛋白亚基
GMP、沉淀值 、峰值时间、8min带宽还是面包体积 ，济麦 20表现最好 ，其次是烟 278和聊 9518，并与其它品种
(系)达显著差异。就 GMP而言，除济麦 20效应值最高，与其它品种(系)达显著差异，其次高低顺序是聊
9518、烟 278、BY6281、鲁麦 14和菏 26—5—39、潍 62036、烟 475；就高分子量谷蛋白亚基而言 ，济麦 20和潍 62036
的效应值相同，并与其它品种 (系)达显著差异，效应值最差的就是菏 26—5—39；一般认为 B区低分子量谷蛋 白
亚基对品质影响较小 ，不予考虑 ；而 c区低分子量谷蛋白亚基以烟 278效应值最高 ，其次是聊 9518和济麦 20，
除鲁麦 14外 ，其余品种(系)表现负效应 ，但不显著。
表 2 不同品质性状的品种效应值
Table 2 Cullvars efects on various quality characteristics
综合考虑 GMP及其组成(A区高分子量谷蛋白亚基和 c区低分子量谷蛋 白亚基 )可知 ，即使 GMP含量相
同，而基因型对其组成的分配影响比例不同，从而影响面团的网络结构 ，造成最终加工品质 的不 同。因此，在
考虑 GMP的同时，要兼顾其组成比例的分配。
就面包体积而言 ，由高到低依次是济麦 20、烟 278和聊 9518、BY6281、鲁麦 14、烟 475、菏 26．5．39，表现最差
的就是潍 62036；从沉淀值来看 ，济麦 20效应值最高 ，表现最好并与其它品种 (系)达显著差异 ，其它品种(系)
由高到底依次是烟 278、BY6281、聊 9518、鲁麦 14、烟 475、菏 26—5—39、潍 62036；就蛋白质含量而言，聊 9518效应
值最高，并与其它品种(系)达显著差异，其它品种(系)由高到低是济麦 20、鲁麦 14、BY6281、潍 62036、菏 26．5．
39、烟 278、烟4-：5；从揉混仪参数来看，无论是峰值时间、峰高还是8 min带宽，济麦 20效应值最高，表现最好，
其次是烟 278。
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以上分析可以看出，不同品种(系)间 GMP及其组成和烘烤品质性状的表现有明显差异。综合表现以济
麦 20烘烤品质最好，其次是烟278和聊95l8，表现最差的品种是潍 62036。
2．1．2 环境x,I：5麦 GMP、高、低分子量谷蛋白亚基及烘烤品质性状的影响 从表 3可以看出，同一性状在不
同地点和不 同性状在同一地点的表现是不 同的。就 GMP而言，烟 台点效应值最高并与其它地点 达显著差
异，其次是潍坊和淄博，其余地点则表现出负效应，最差的是聊城。对于 A和 c而言，泰安点效应值最高并
且都为正效应 ，表现出显著差异 ；但烟 台点 A效应值为正效应 (0．03)，c效应值为负效应 (一0．02)，说明该地
点利于高分子量谷蛋白亚基的积累，不利于 c区低分子量谷蛋白亚基的积累，而高分子量谷蛋白亚基x,I：5麦
品质特别是烘烤品质影响较大，一般含量越高，其烘烤品质越好，由此可知，烟台点利于 GMP及其组成的积
累
表 3 不同品质性状的地 点效应值
Table 3 Location efects on various quality characteristics
就沉淀值而言，菏泽点效应值最高 ，并与其它地点达显著差异，其次是泰安点，其效应值最差的是淄博 ；但
就蛋白质而言 ，烟台点效应值最高(其沉淀值效应值虽为负效应但未达显著水平 )，其次是 淄博 、德州 ，最差的
是聊城。分析可知，利于蛋 白质积累的地点 ，而沉淀值 的表现不一定好 ；沉淀值表现较好 的地点，蛋白质含量
不一定高。
对揉混仪参数(峰值时间、峰高和 8min带宽)而言，效应值表现最好的地点是烟台点，并与其它地点达显
著差异 ，其次是菏泽点，效应值最差 的是聊城 ；就面包高度和面包体积而言 ，表现最好的是烟台点，其次是菏泽
点 ，其效应值与其它地点达显著差异。可以看出，揉混仪参数表现较好 的地点，其面包体积表现也较好。
以上分析可以看出 ，不 同地点烘烤品质性状有显著差异 ，不同性状在同一地点 的表现也不尽相同；烟台点
无论是对 GMP及其组成还是小麦烘烤品质性状 的影响最好 ，其次是菏泽点 ，最差的是聊城点 。
2．2 基因型和环境互作对 GMP、高、低分子量谷蛋 白亚基及其烘烤 品质性状的影响
同一品种不 同地点的互作效应值不同 ，同一地点不同品种的互作效应值也不同(表 4)。就 GMP及其组成
而言 ，济麦 20与地点 的互作效应最好 ，其次是烟 278和聊 95l8，其中 GMP和 A区高分子量谷蛋 白亚基效应值
最高的是潍坊点和聊城点 ；最差的是烟 475。就蛋白质和沉淀值而言，济麦 20与各地点的互作效应总体较好 ，
其次是聊9518，其中与聊城地点互作的效应值最高。济麦 20沉淀值的平均值为 31．16ml，在烟台地点表现最
高(37．65m1)。就揉混仪参数峰值时间和 8min带 宽而言，济麦 20与各地点的互作 效应最好，其次是烟 278。
基因型和环境 的互作对面包体积的影响同对揉混仪参数的影响，以济麦 20表现最好 。济麦 20面包体积 的平
均值为 635ml，在烟台点的面包体积最高达 695ml，比最差点淄博(610m1)高 80ml。
从以上分析可以看 出，每一个品种都有 自己适宜的地区，在地点效应分析中表现较好 的地点 ，并不是每个
小麦品种都表现 良好 ，相反，在最差 的地点也有品种表现 良好。因此 ，品质优良的品种在不同地点的表现不一
定都好，同样，优 良的环境对不 同的品种来讲并不一定都是好 的生长环境。在品质育种 中，除了考虑基 因型 、
环境 以及互作外，还应考虑不同品种(系)对不 同生长环境的反应 ，这样才能对品种(系)做出正确的评价 ，充分
发挥品种(系 )的潜力。
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8期 邓志英 等：基因型和环境对小麦主要品质性状参数的影响
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2762 生 态 学 报 26卷
2．3 主要品质性状 的相关分析
由表5可知，GMP与 A区高分子量谷蛋白亚基、蛋白质、峰值达极显著相关，与峰值时间、8min带宽、面包
高度和面包体积达显著相关，说明选择 GMP含量高的基因型有利于烘烤品质的进行，所以在进行小麦品质选
育时，GMP应作为一个重要的指标 。沉淀值与 GMP达显著相关 ，与峰值时间、8min带宽、面包高度和 面包体
积达极显著相关，说明沉淀值越高，GMP越好，揉混仪参数就高，最终生产的面包体积就好，它是面粉蛋白质
质和量的综合反映。峰值时间与 8min带宽、面包高度和面包体积都达极显著相关 ，说明根据揉混仪参数就可
以很好的判断其烘烤品质的好坏。
表 5 8个试点主要品质性状 间的相关系数 分析
Table 5 Coemdent analysis of major quality characters in 8 locations
相关系数 堡 GMP A B Coeficient SED ‘ 蛋白质 峰值时间 峰值 8min带宽 面包高度 面包体积 Protein Peak time Peal【value 8min width Bread hei小t Bread volume
沉淀值 SED 1
GMP 0．78
A 0．36
B 0．85
C 0．57
蛋 白质 Protein 0．33
峰值时间 Peal【time 0 99～
峰值 Peak value 0．68
8min带宽 8min width 0．91一
面包高度 Bread height 0．88一
面包体积 Bread v~ume 0．90—
1
0．23
0．7
0．19
0．34
O．17
1
O．67
O．55
O．62
1
O．67 1
0．76‘ 0．93 ’
以上分析可以看出，在进行品种选育时(尤其是早代材料)，可用极少量的面粉进行 HMW—GS和 LMW—GS
的定性分析以及 GMP含量、沉淀值和揉混仪参数 (2g)的测定，进而预测烘烤 品质 的好坏 ，加快品质育 种的
进程 。
3 讨论
小麦品质性状 既受遗传控制，又受气候因素、土壤状 况及病虫害的制约 ，同时还受收获 、储藏和面粉加工
条件的影响。总之，小麦品质性状是基因型和环境条件综合作用的结果 。有些研究认为 ，环境对蛋 白质含量
的影响较大，其影响程度甚至超过基因型的影响，而环境对蛋白质品质的影响相对较小，其主要受基因型的影
响。但也有研究指出，地点间环境效应对沉淀值的影响 比对蛋 白质含量的影 响大 。Baenziger等研究指出
在硬红春麦中，品种和环境互作在粗蛋 白含量 、和面时间以及面包体积上达显著水平 。巴特指出，容重 、出
粉率和面粉吸水率受环境影响较小 ，而蛋 白质含量和面包体积对环境 比较敏感。本研究表明，基 因型和环境
对各品质性状均有重要作用，有的品质性状达显著差异 ，但对蛋白质质量而言 ，基 因型的作用更为重要；GMP
及其组成受基因型的影响程度 比受环境的大 ，可通过基因重组加以改 良；峰值时间和 8min带宽受环境 的影响
比基因型小，而面包体积则是基因型、环境及其互作共 同作用的结果 。从品质性状 的相关分析可知 ，GMP及
其组成、沉淀值 、峰值时间和 8min带宽可作为品质生态评价指标。因此 ，评价一个品种品质 的优劣时，单凭蛋
白质的含量是不够 的，在进行不 同环境条件下 的多点试验时 ，还应考虑对 GMP及其组成 和烘烤品质做 出评
价。对所研究的8个环境和8个品种(系)进行了初步估计，就烘烤品质而言，较好的生产环境是烟台点，较好
的小麦品种(系)是济麦 20，但不同年份变化是不 同的，因此还应研究年份间品种(系)品质性状的变化规律 ，
这样才可以对优质小麦及其生产基地做出合理的评价。本研究将继续进行多年试验的分析。
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