全 文 ：Vol. 29 , No. 6
pp. 829～834 　Nov. , 2003
作 　物 　学 　报
ACTA AGRONOMICA SINICA
第 29 卷 第 6 期
2003 年 11 月 　829～834 页
小麦品质的麦谷蛋白亚基评定标准研究
宋建民1 ,2 　吴祥云2 　刘建军2 　刘爱峰2 　赵振东2 　刘广田1 Ξ
(1中国农业大学 ,北京 100094 ; 2山东省农业科学院作物研究所 ,山东济南 250100)
摘 　要 　测定了 233 份小麦面粉样品的高分子量谷蛋白亚基 (HMW2GS)含量、Zeleny2沉降值和谷蛋白大聚体 ( GMP) 含量 ,
并根据 SDS2PAGE结果计算了其 Payne 亚基品质评分。结果表明 ,不同 HMW2GS 含量差异显著 ,不同 HMW2GS 所对应品
种的 HMW谷蛋白总量、沉降值、GMP含量、Payne 品质评分平均值也存在显著差异 ,说明不同亚基对品质的影响存在显
著差异。HMW谷蛋白总量、沉降值、GMP含量与 Payne 品质评分极显著相关 ,相关系数分别为 0. 8244 3 3 3 、0. 8675 3 3 3 和
0. 7984 3 3 3 。中国小麦 HMW2GS对品质的影响与其他国家和地区有所差异 ,因此根据不同亚基与 HMW 谷蛋白总量、沉
降值和 GMP含量的关系 ,对 Payne 品质评分标准进行了调整 ,考虑到 GMP含量与面包品质相关性较高 ,以 GMP含量为主
形成了新的亚基评分系统 ,并对其可靠性进行了验证 ,结果表明新的评分标准与面包体积和面包评分的相关性明显优于
原标准。
关键词 　小麦品质 ;高分子量麦谷蛋白亚基 ;谷蛋白大聚体 ;沉降值 ;亚基品质评分
中图分类号 : S512 　　　文献标识码 : A
Study on Quality Scoring System Assessed by Wheat High2molecular2weight Glute2
nin Subunits
SONGJian2Min1 ,2 　WU Xiang2Yun2 　LIU Jian2Jun2 　LIU Ai2Feng2 　ZHAO Zhen2Dong2 　LIU Guang2Tian1
(1 China Agricultural University , Beijing 100094 ; 2 Crop Research Institute , Shandong Academy of Agricultural Sciences , Jinan , Shandong 250100 , China)
Abstract 　Content of high2molecular2weight glutenin subunits ( HMW2GS) of 233 wheat flour samples was analyzed , to2
gether with their Zeleny sedimentation value , flour glutenin macropolymer ( GMP) content and Payne quality score. Signifi2
cant differences were observed between different HMW2GSs content , as well as total HMW glutenin content , sedimentation
value , flour GMP content and Payne quality score , which indicated that different HMW2GSs had different effects on wheat
quality significantly. Payne quality score was correlated with total HMW glutenin content , Zeleny sedimentation value and
GMP content ( r = 0. 8244 3 3 3 , 0. 8675 3 3 3 , and 0. 7984 3 3 3 , respectively) . Chinese wheats possessed HMW2GS
with different effect on quality from other countries , Payne quality scoring system was adjusted based on Chinese wheat GMP
content for its relationship with breadmaking quality more significantly than other quality parameters.
Key words 　Bread wheat ( Triticum aestivum L. ) ; High2molecular2weight glutenin subunit ; Glutenin macropolymer ;
Zeleny2sedimentation value ; Subunit quality score
　　高分子量麦谷蛋白亚基 ( HMW2GS) 组成不同是
引起小麦品种间烘焙特性差异的重要原因 ,含 5 +
10 亚基的品种一般有较好的面包品质 ,而 Null、2 +
12 则与较差的烘焙品质相关[1～5 ] 。Payne 等[1 ] 根据
不同亚基对品质的贡献制定了小麦品质评定标准 ,
该方法简便易行 ,已被广泛用于小麦品质评定和育
种实践[2 ,3 ,6 ,7 ] 。小麦品质表现具有明显的地域性 ,
许多学者根据各国的具体情况对该评分标准进行了
修正 ,以使其更符合当地的情况[2 ] 。赵友梅等[5 ] 研
究表明 ,我国小麦 HMW2GS 1、7 + 9 和 2 + 12 的品质
比国外差 ,而亚基 7 则优于国外 ,因此有必要对
Payne 等评分系统进行修正 ,以使其更适合中国的Ξ基金项目 :国家自然科学基金 (39970456)和国家自然科学基金重点项目 (39930110) 。
作者简介 :宋建民 (1972 - ) ,男 ,山东肥城人 ,助研 ,博士 ,主要从事小麦品质基础理论研究和育种工作。
Tel : 053128616247 ; Fax : 053128964057 ; E2mail : SongJM1 @263. sina. net。
Received(收稿日期) :2002206225 ,Accepted(接受日期) :2002210225.

038 　　　作 　　物 　　学 　　报 29 卷 　

小麦情况。赵和等[8 ] 根据对我国小麦的研究结果 ,
对 Payne 等的评分标准进行了校正。
麦谷蛋白亚基组成与数目受遗传控制 ,具有品
种的稳定性[2～4 ,7 ] ,但有的品种含有优质亚基 (如农
大 142 含有 5 + 10 亚基) ,甚至数目较多 ,但烘烤品
质并不好 ,相反 ,有的品种含优质亚基数目较少或不
含优质亚基 ,却有好的烘烤品质 ,Payne 等的评定标
准只能说明品质变异的 58 %[1 ] ,赵和等对其校正以
后也才能说明品质变异的 61 %[8 ] ,二者之间并没有
根本区别。因此面包加工品质的优劣不仅取决于优
质亚基的组成 ,还与亚基的含量有关[2～4 ] 。朱金宝
等[9 ]发现优质亚基的含量对沉降值有一定的正向作
用 ,因此有必要根据麦谷蛋白亚基的数目和含量进
一步制订和完善小麦面包品质的优质亚基评定标
准 ,从而为小麦品质育种和育种材料的早期选择提
供理论依据和实践指导。
1 　材料与方法
1. 1 　供试品种(系)
　　试验选用我国 9 个省市的 163 个小麦品种 (系)
和国外 11 个小麦品种。材料种植在山东省农业科
学院作物研究所试验地 ,双行区 ,行长 4 m ,常规田
间管理。其中 1 个品种 (济南 17) 设不同施肥处理
共计 60 份材料 ,共计 233 份小麦样品。
1. 2 　试验方法
收获的小麦籽粒放置 2 个月后制粉 ,制粉采用
Brabender Quadrumat Junior 实验磨 ,出粉率 60 %左
右。面粉熟化 1 个月后电泳 ,测定沉降值和谷蛋白
大聚体 ( GMP)含量。
HMW2GS的提取和电泳根据孙辉等[10 ] ,略有改
动 ,样品采用 20 mg 面粉 (14 % 湿基) 。电泳为 SDS
不连续凝胶系统[11 ] 。HMW2GS 的鉴定和评分根据
Payne 等[12 ] 。HMW2GS含量测定参考 Hou 和 Ng[13 ] ,
采用 ImageQuaNT凝胶扫描系统 (Molecular Dynamics ,
Inc) ,以 20 mg 面粉中不同亚基的扫描面积 (mm2 ) 代
表其相对含量 ,以中国春和钱尼 (Cheyenne )作对照。
Zeleny2沉降值测定根据 AACC56263 方法测定。
GMP含量测定参考 Weegels 等[14 ] 和孙辉等[15 ] ,
50 mg 小麦面粉 (14 % 湿基)加入 1 mL 1. 5 % SDS去
除可溶性成分 ,采用双缩脲法测定残余物中的含氮
量 ,并将其换算成蛋白质含量 (乘以系数 5. 7) 作为
GMP 含量的近似值 ,以占面粉重量的百分数表示。
2 　结果与分析
2. 1 　不同亚基出现频率、含量及其品质表现
　　分析了 233 份样品的 HMW2GS亚基组成和含量
及其品质概况 (表 1) 。可以看出 ,亚基的多态性较
以前研究有所提高 ,1 和 5 + 10 等优质亚基的出现
频率明显增加 ,但 Null、7 + 8、7 + 9、2 + 12 亚基仍占
优势[5 , 8 , 16～18 ] 。新复极差分析表明 ,绝大部分亚基
其含量以及所对应品种的 HMW 谷蛋白总量、沉降
值、面粉 GMP 含量、Payne 品质评分平均值都达到了
1 %的差异显著性 ,说明不同亚基对小麦品质的作用
存在显著差异。从不同亚基的含量看 , Glu2D1 位点
亚基含量明显高于其他位点 ,这可能也是该位点对
小麦烘烤品质影响较大的一个重要原因。其中 ,5 +
10 亚基含量最高 ,其对小麦面包品质的影响也最
大 ,其 Payne 亚基品质评分也最高。
由于 60 份济南 17 和 35 个姊妹系遗传背景相
同或相近 ,可能对亚基含量和品质性状的统计产生
影响 ,因此分别将 60 和 35 份材料的平均值作为一
份材料对试验数据进行了校正 ,结果如表 2 。因为
表 2 校正后的各项品质指标平均值比较
Table 2 Comparison of quality parameters adjusted
HMW2GS 单个亚基含量Individual
subunit
content
麦谷蛋
白总量
Total HMW
glutenin
content
沉降值
Sedime2
ntation
value (mL)
GMP 含量
GMP
content
( %)
Payne
品质评分
Payne
quality
score
1 2. 29 K 14. 87 G 38. 2 G 3. 37 G 8. 07 E
2 3 1. 96 M 7. 27 N 30. 8 L 5. 77 A 8. 00 F
Null 10. 31 L 29. 9 O 2. 64 L 5. 40 L
7 0. 57 O 4. 03 R 22. 4 R 2. 06 N 4. 67 M
7 + 8 3. 90 I 13. 14 H 36. 3 H 3. 21 H 7. 51 G
7 + 9 4. 22 G 11. 62 J 30. 7 M 2. 65 K 6. 37 I
6 + 8 0. 83 N 5. 23 O 35. 3 J 2. 79 J 6. 00 K
20 2. 05 L 4. 67 P 26. 5 P 2. 04 O 4. 50 N
13 + 16 4. 11 H 19. 55 C 44. 6 D 4. 26 C 9. 27 C
13 + 19 2. 59 J 8. 40 M 43. 5 E 3. 68 E
14 + 15 6. 26 F 28. 04 A 47. 5 A 4. 41 B 8. 67 D
17 + 18 7. 32 D 18. 18 D 44. 9 C 4. 10 D 9. 50 B
21 0. 45 P 4. 05 Q 24. 5 Q 1. 63 P
2 + 12 6. 26 F 10. 39 K 30. 5 N 2. 64 L 6. 44 H
3 + 12 7. 37 C 15. 14 F 32. 3 K 2. 50 M 8. 00 F
4 + 12 7. 58 B 15. 40 E 38. 5 F 3. 67 F 6. 27 J
5 + 10 11. 21 A 20. 09 B 45. 8 B 4. 10 D 9. 61 A
2 + 10 6. 86 E 11. 68 I 35. 5 I 3. 14 I
　　注 :同一列中不同的大写字母表示 1 %差异显著性。
Notes : Different capital letters in the same column show significant dif2
ference at 1 % level .
138　6 期 宋建民等 : 小麦品质的麦谷蛋白亚基评定标准研究 　　　

该两份材料的相应指标均较高 ,因此校正以后 ,相关
亚基 (1 ,7 + 8 ,13 + 16 ,4 + 12 ,5 + 10)的各项指标均有
所下降 ,但各项指标的排列顺序基本未变 ,如 5 + 10
亚基的各项指标仍然较高。
表 3 对各项指标进行了相关性分析 ,各项指标
校正以后相关系数和相关显著性反而下降了 ,因此
在下面全部采用校正前的数据进行分析。单个亚基
的含量与 HMW2谷蛋白总量极显著相关 ,沉降值与
单个亚基和总评分的相关性明显好于面粉 GMP 含
量 ,主要是因为 Payne 品质评分本身就是根据沉降
值制定的 ,二者相关性自然较好。沉降值与面粉
GMP 含量极显著相关 ,说明二者测定成分具有较大
的相似性 ,二者均与 HMW 谷蛋白总量显著相关 ,说
明 HMW谷蛋白在二者中均占有相当的比例 ,而面
粉 GMP 含量与 HMW 谷蛋白含量相关性低于沉降
值 ,说明面粉 GMP 中包含了较多其他的成分 ,这也
可能是其与面包品质相关性更好的一个原因 ,从而也
说明以沉降值代表面包品质具有一定的局限性。
表 3 单个亚基含量与其他品质指标的相关性分析
Table 3 Correlation analysis between the content of individual HMW2GS and other quality parameters
HMW2GS含量
HMW2GS content 亚基品质评分HMW2GS
quality score
麦谷蛋白总量
Total HMW2G
content
沉降值
Sedimentation
Value
GMP
含量 GMP
content
Payne 品质评分
Payne quality
score
HMW2GS含量 HMW2GS content 0. 4654 0. 7575 3 3 3 0. 6539 3 3 0. 4625 0. 6448 3
亚基品质评分 HMW2GS quality score 0. 3746 0. 6676 3 3 0. 7066 3 3 0. 7769 3 3 3 0. 8055 3 3 3
麦谷蛋白总量 Total HMW2G content 0. 7111 3 3 0. 6090 3 0. 8563 3 3 3 0. 6514 3 0. 8244 3 3 3
沉降值 Sedimentation value 0. 5699 3 0. 6923 3 3 0. 8144 3 3 3 0. 7413 3 3 3 0. 8675 3 3 3
GMP 含量 GMP content 0. 3166 0. 7128 3 3 0. 5376 3 0. 6706 3 3 0. 7984 3 3 3
Payne 品质评分 Payne quality score 0. 5832 0. 8338 3 3 3 0. 7844 3 3 3 0. 8457 3 3 3 0. 7253 3 3
　　注 :右上角的相关系数为校正以前的 ; 3 , 3 3 , 3 3 3 分别示 5 % ,1 %和 0. 1 %差异显著性。
Notes : Relationship coefficients between quality parameters on the top right corner were before adjusted ;3
,
3 3
,
3 3 3 show significant difference at 5 % , 1 % and 0. 1 % levels , respectively.
2. 2 　小麦品质的麦谷蛋白亚基评定标准研究
Payne 品质评分标准是根据英国小麦的沉降值
制定的 ,我国小麦 HMW2GS 对小麦品质的作用明显
不同[5 , 8 , 16 ] ,因此有必要根据我国小麦 HMW2GS 与
品质的关系对其进行调整。根据样本量较大的 1、7
+ 8 和 Null、2 + 12 的 HMW2谷蛋白总量、沉降值和面
粉 GMP 含量平均值将其亚基评分分别初步设定为 3
分和 2 分 ,求得换算系数 ,分别求得各个亚基的品质
评分 ,考虑到方便实用 ,以 0. 5 分作为一个分级标
准 ,制定新的亚基评分标准如表 4。可以看出 ,用三
种指标求得的亚基评分基本相同 ,只有 2 3 差别较
大 ,可能是由于样品较少 (只有 6 份) ,测定 GMP 含
量误差较大所致。参考沉降值和 HMW 谷蛋白总量
亚基评分 ,以 GMP 含量代表烘焙品质的 2 3 亚基评
分定为 2. 5 分 ,其他不变。与 Payne 品质评分标准
相比 ,中国小麦 HMW2GS Null、7、6 + 8、13 + 16、14 +
15、17 + 18、4 + 12 对品质的影响有所提高 ,尤其是 4
+ 12 对品质的作用明显提高 ,与前人研究结果一
致[5 , 8 , 16 ] ,而亚基 2 3 对品质的影响有所下降。从我
国小麦的亚基组成看 ,评分相对较高的优质亚基
表 4 中国小麦品质的麦谷蛋白亚基评
分标准与 Payne 等品质评分标准比较
Table 4 Comparison of wheat quality scoring system
adjusted between China and Payne or others
HMW2GS GS品质评分GS quality
score
沉降值品
质评分
Sedimentation
quality score
GMP 品质
评分 GMP
quality score
Payne 品质
评分 Payne
quality score
1 3 3 3 3
2 3 2 2 4. 5 3
Null 2 2 2 1
7 1. 5 1 1. 5 1
7 + 8 2. 5 3 3 3
7 + 9 2 2 2 2
6 + 8 1. 5 2 2 1
20 1. 5 1. 5 1. 5 1
13 + 16 5 4 4 3
13 + 19 2 3 3
14 + 15 3. 5 3. 5 3. 5 3
17 + 18 3 3. 5 3. 5 3
21 1. 5 1. 5 1
2 + 12 2 2 2 2
3 + 12 2. 5 2 2 2
4 + 12 3 3 3 1
5 + 10 4 4 4 4
2 + 10 2 2. 5 2. 5
238 　　　作 　　物 　　学 　　报 29 卷 　

5 + 10、13 + 16、14 + 15、17 + 18 出现频率明显较低 ,
这可能也是我国小麦品质普遍较差的一个重要原
因 ,从而也说明选择具有这些优质亚基的新品种对
于提高我国小麦的品质可能是非常有效和必须的。
根据面包烘烤品质对几种品质评分系统进行了
验证 (表 5) 。可以看出 ,不论是以 HMW 谷蛋白总
量、沉降值 ,还是面粉 GMP 含量制定的品质评分标
准 ,与面包体积和评分的相关性均优于原 Payne 品
质评分系统。根据 HMW谷蛋白总量制定的评分系
统与 Payne 原系统与面包品质的相关系数虽然相
近 ,但前者与面包品质的相关显著性提高 ,而三者之
中 ,又以面粉 GMP 含量评分系统与面包品质的相关
性最好 ,进一步说明面粉 GMP 含量在决定面包烘焙
品质方面更具代表性 ,说明 Payne 品质亚基评分系
统的确与中国小麦的具体情况存在差异。
表 5 几种 Glu21 亚基品质评分系统与面包品质相关性比较
Table 5 Comparison between Glu21 quality scores based on different parameters and breadmaking quality
Payne 品质评分
Payne quality score
麦谷蛋白品质评分
Glutenin quality score
沉降值品质评分
Sedimentation quality score
GMP 品质评分
GMP quality score
与面包体积的相关系数 Relationship with loaf volume 0. 5342 3 0. 5489 3 3 0. 5879 3 3 3 0. 6678 3 3 3
与面包评分的相关系数 Relationship with loaf score 0. 5488 3 0. 5632 3 3 0. 6025 3 3 3 0. 7213 3 3 3
　　注 : 3 , 3 3 , 3 3 3 示 5 % ,1 %和 0. 1 %差异显著性。
Notes : 3 , 3 3 , 3 3 3 show significant difference at 5 % , 1 % and 0. 1 % levels , respectively.
3 　讨论
Payne 等根据英国小麦 HMW2GS 与沉降值的关
系 ,制定了小麦面包品质的 Glu21 品质评分系统 ,用
以估测小麦品种的面包品质 ,该评分系统已得到世
界范围内许多学者的认可[1～3 ] 。不同 HMW2GS 含量
存在显著差异 ,其 HMW 谷蛋白总量、沉降值、面粉
GMP 含量、Payne 品质评分也存在显著差异 ,说明不
同 HMW2GS对小麦品质的影响不同 ,这可能也是其
自身含量差异的结果。我国小麦 HMW2GS 对面包
烘焙品质的影响与国外品种存在明显差异[5 , 8 , 16 ] ,
尤其是 4 + 12 亚基对品质的作用明显高于国外品
种。这一方面可能与遗传背景有关 ,中国小麦品种
携带 1BΠ1R 易位系品种较多[1 ] ,从而使某些 HMW2
GS品质变劣 ;但另一方面 ,也可能与环境和气候条
件有关 ,例如济南 17 品种中 4 + 12 亚基含量明显高
于国内其他品种 ,更高于国外小麦品种 ,其 HMW 谷
蛋白总量也较高 ,因此尽管该品种中不含 5 + 10、17
+ 18 等公认的优质亚基 ,Payne 品质评分仅为 7 分 ,
但其品质表现明显较好 ,甚至超过了许多含 5 + 10
亚基、Payne 评分为 10 分的品种。
根据我国小麦 HMW 谷蛋白总量、沉降值和面
粉 GMP 含量对 Payne 品质评分进行了校正 ,根据新
的评分系统测得的品质评分与面包体积和评分的相
关性明显提高 ,而以面粉 GMP 含量制定的评分系统
相关性最好 ,说明面粉 GMP 含量在决定面包烘烤品
质方面作用更大。赵友梅等[5 ]认为抗延阻力最能反
映出各亚基的品质功能差异 ,建议以抗延阻力代表
面包品质制定 HMW2GS 评分标准。王金水等[16 ] 研
究表明评价值与面包品质的相关程度优于拉伸面
积、抗延阻力等流变学指标 ,更优于沉降值 ,建议以
评价值代表烘焙品质。要确认每个 HMW2GS 对品
质的贡献 ,关键在于选准理想的烘焙品质代表指标 ,
这样研究结果才准确可靠 ,才能正确地指导小麦育
种和生产实践。例如 ,用最大抗延阻力均值大小来
代表烘焙品质来评价亚基品质时 ,亚基 7 的品质仅
次于 5 + 10 ,而以评价值作为评价指标时 ,其品质则
明显低于 5 + 10 和其他许多亚基[16 ] 。因此用二者
代表品质都有一定的局限性。小麦面粉 GMP 含量
与沉降值相关极显著 ,与 HMW 谷蛋白总量和多种
亚基对和亚基含量的相关性也达到了 0. 1 %的显著
性水平[19 ] 。而 HMW2GS 也是通过自身组成与含量
的变化影响形成聚合体的数量、大小和分布 ,间接影
响小麦面包品质[3 , 4 ] 。用各种方法测定的 GMP 含量
均能很好地解释面包体积的变异 (2 %～97 %) ,与面
粉蛋白质含量相当或更优 (1 %～86 %) ,明显优于单
个亚基和其他品质指标[3 ] 。孙辉等[20 ] 对我国小麦
品种的研究也表明面包体积与 GMP 含量的相关程
度明显高于沉降值、干、湿面筋含量、粗蛋白含量和
面团形成时间。因此用 GMP 含量代表小麦烘焙品
质可能更合适 ,根据面粉 GMP 含量与不同 HMW2GS
的关系制定 Glu21 品质评分系统比沉降值、评价值、
338　6 期 宋建民等 : 小麦品质的麦谷蛋白亚基评定标准研究 　　　

抗延阻力也更理想。
致 　谢 　中国农业大学农业生物技术国家重点实验
室冯继东研究员在凝胶扫描方面给予大力支持和帮
助 ,谨致谢忱 !
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