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Research and Utilization of Simple and Efficient Selection Indicators for Wheat Quality Breeding
LIMan, JIANGWei, WANGHui, SHOULulu, ZHANGXiao
Chin Agric Sci Bull ›› 2026, Vol. 42 ›› Issue (14) : 7-15.
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Abbreviation (ISO4): Chin Agric Sci Bull
Editor in chief: Yulong YIN
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Research and Utilization of Simple and Efficient Selection Indicators for Wheat Quality Breeding
To identify percentage of vitreous kernels (PVK) as a selection indicator for wheat quality breeding, grain quality traits of 160 medium-strong and weak gluten wheat lines bred by the Lixiahe Regional Agricultural Research Institute in Jiangsu were analyzed under fertilized and unfertilized conditions. The results showed that genotype, fertilizer treatment, and year significantly affected the PVK, with genotype contributing 62.07% of the total effect-higher than fertilizer and year effects. The coefficient of variation for the PVK was 64.48%, exceeding that of protein content and hardness index (HI). Additionally, the PVK showed a highly significant correlation with protein content and hardness, with a correlation coefficient of 0.80 for the HI. And the PVK demonstrated a highly significant correlation with the selected variety quality indicators, indicating its potential for comprehensive evaluation of varieties. Based on these two selection criteria (PVK and HI), 62 strong gluten lines (e.g., ‘Yang 14-88’, ‘Yang 18P8’, ‘Yang 18P26’) with consistently high vitreousness and 14 weak gluten lines (e.g., ‘Yang 14-7’, ‘Yang 14-214’, ‘Yang 18P76’) with stable floury characteristics were identified. In short, the PVK is a key grain quality trait predominantly controlled by genotype. It exhibits substantial variation, enabling the differentiation of quality among various lines, and shows significant correlation with comprehensive evaluation metrics. Therefore, it can be used as a simple and efficient indicator for assessing wheat quality. Moreover, high-quality materials selected based on this trait hold significant value for both research and breeding purposes.
wheat / percentage of vitreous kernels (PVK) / hardness index (HI) / quality
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张晓, 陆成彬, 江伟, 等. 弱筋小麦育种品质选择指标及亲本组配原则[J]. 作物学报, 2023, 49(5):1282-1291.
为明确弱筋小麦育种高效品质选择指标以及亲本组配原则, 本研究选用7个不同品质类型品种作亲本, 按7×6半双列杂交配制21个组合, 对F<sub>2</sub>籽粒主要品质指标进行了遗传分析。结果表明, 不同品质指标的一般配合力(general combining ability, GCA)差异极显著, 其中硬度、SDS沉淀值和溶剂保持力(solvent retention capacity, SRC)效应值大, 蛋白质含量和面筋含量效应值较小; 不同品质指标的特殊配合力(special combining ability, SCA)除蛋白质含量、沉淀值、蔗糖SRC和面筋指数无显著差异, 其余均存在显著或极显著差异; 硬度、SDS沉淀值和SRC一般配合力远大于特殊配合力, 以加性效应的遗传为主。弱筋小麦品质指标一般配合力负向效应显著; 中强筋小麦品质指标一般配合力正向效应显著。硬度、SDS沉淀值、水SRC和碳酸钠SRC, 狭义遗传力分别为91.23%、82.66%、83.81%和83.96%, 遗传力高, 可在早期世代进行选择; 其次是乳酸SRC和蔗糖SRC, 狭义遗传力分别为72.79%和75.26%; 蛋白质含量、湿面筋含量、干面筋含量和面筋指数, 狭义遗传力分别为30.72%、25.62%、32.62%和49.82%, 遗传力较低。对不同组合高代品系品质分析表明, 弱筋/弱筋小麦组合后代籽粒硬度、蛋白质含量、SDS沉淀值和SRC等品质指标最低, 弱筋/强筋小麦组合居中, 强筋/强筋小麦和中筋/强筋小麦组合最高。硬度、SDS沉淀值、水SRC和碳酸钠SRC是弱筋小麦品质育种的高效选择指标; 弱筋小麦品质育种亲本组配, 至少要有一个弱筋品质类型的亲本。
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李曼, 张晓, 刘大同, 等. 弱筋小麦品质评价指标研究[J]. 核农学报, 2021, 35(9):1979-1986.
为了确定评价弱筋小麦品质的核心指标,建立弱筋小麦品质评价体系,本研究以长江中下游麦区推广的9个弱筋品种为试验材料,连续进行4年种植试验,测定其籽粒蛋白质含量、籽粒硬度,湿面筋含量、面筋指数、沉淀值和溶剂保持力(SRC)等面粉理化指标,粉质仪和吹泡仪等面团流变学特性参数并制作曲奇饼干测试饼干直径、厚度等品质参数。结果表明,弱筋小麦多数品质性状受基因型和环境共同影响,其中蛋白质含量、硬度、沉淀值、水SRC、碳酸钠SRC、乳酸SRC、吹泡仪参数、粉质仪弱化度以及曲奇饼干直径、厚度均表现为基因效应大于环境效应;弱筋小麦的籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、粉质仪吸水率、粉质仪形成时间、粉质仪稳定时间、粉质仪粉质质量指数在各品种间无显著差异;弱筋小麦的硬度、面筋指数、水SRC、碳酸钠SRC、吹泡仪弹性(P值)、吹泡仪弹性/延伸性(P/L值)、粉质仪弱化度在各小麦品种间差异显著(P<0.05),上述指标与曲奇品质呈显著或极显著相关性,可作为评价弱筋小麦品质的重要指标。优质弱筋小麦品质评价标准推荐为:硬度≤25,面筋指数≥80%,水SRC≤60%,碳酸钠SRC≤75%,吹泡仪P值≤40 mm、延伸性(L值)≥95 mm、P/L值≤0.45,75≤弱化度≤95。对连续种植4年的不同弱筋小麦品质性状进行聚类分析,发现扬麦13、扬麦9号、扬麦19为优质弱筋小麦。本研究结果为弱筋小麦品种选育提供了支撑。
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姚艳荣, 贾秀领, 马瑞崑, 等. 冀中南强筋小麦品种品质性状稳定性差异及地域和气候因子效应[J]. 华北农学报, 2006, 21(S2):23-28.
通过多年多地试验研究了河北省中南部优质强筋小麦的品质特点、品质性状稳定性及地域和气候因子的影响。结果表明，参试小麦品种蛋白质含量和稳定时间均达到强筋麦标准，吸水率和湿面筋部分达标，而沉降值均偏低。地点间品质性状稳定性顺序是吸水率>蛋白质含量>湿面筋>沉降值>形成时间和稳定时间。不同品种不同品质性状的稳定性有很大差异，以藁9415是品质性状和品质稳定性较好。蛋白质、湿面筋含量和吸水率随纬度降低而降低，沉降值、形成时间和稳定时间则相反。说明河北南部较中部更适宜强筋小麦种植。开花至成熟期间平均最高气温与形成时间和稳定时间正相关，与蛋白质，沉降值、湿面筋负相关；日照时数和蛋白质含量显著正相关，与形成时间和稳定时间显著负相关；降水量与沉降值显著正相关。因此，灌浆期相对较低气温、较短日照时数和较多降水有利于品质性状的综合提高。沉降值和稳定时间是改善强筋小麦品质的主要限制性状，是育种和栽培上应进一步研究的问题。
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李剑峰, 樊哲儒, 张跃强, 等. 不同生态区新疆主栽春小麦品种品质相关性状表现及稳定性[J]. 新疆农业科学, 2021, 58(12):2157-2168.
目的 研究新疆春小麦主栽品种在不同生态区品质相关性状表现及稳定性。方法 在4个不同生态区,以新疆8个不同筋力春小麦主栽品种为研究对象,基于小麦品质相关10个性状,利用PertenDA7200型近红外分析仪按AACC39-10方法,测定籽粒蛋白质含量等10个品质指标,分析新疆8个主栽春小麦品种不同生态条件下品质性状表现。结果 8个参试品种籽粒蛋白质含量:14.28%、面筋度:31.21g/100 g、面团稳定时间:8.41 min、吸水率:58.53%、沉降值:31.27 mL、面粉出粉率:74.40%、最大拉伸阻力Rm:716.25EU、延伸度E:165.70mm、拉伸面积:119.33cm <sup>2</sup>、容重:793.97g/L。参试强筋组4个品种10个品质性状中面粉出粉率、吸水率和容重3个性状平均表现低于中筋组,其余包括籽粒蛋白质含量、面筋度、面团稳定时间、沉降值、最大拉伸阻力、延伸度、拉伸面积7个品质性状的平均表现都高于中筋组。强筋组参试品种新春26号、新春44号在4个不同生态区品质性状与稳定性表现较好,中筋组参试品种新春6号、新春40号在4个不同生态区品质性状与稳定性表现较好。籽粒蛋白质含量、面筋度、和吸水率3个品质性状强筋组基因型效应最大,中筋组环境效应最大;其余7个品质性状强筋、中筋组均表现环境效应最大。 结论 8个参试品种品质整体表现属中强筋水平。10个品质性状均受基因型、环境以及互作共同影响;不同筋力类型参试品种不同品质性状基因型、环境以及两者互作效应不同。不同参试品种同一品质性状稳定性存在差异,同一参试品种的不同品质性状稳定性也存在差异。中筋组新春6号、新春40号品质性状表现好且稳定性高,属春小麦育种核心亲本材料;强筋组新春26号、新春44号品质性状表现好且稳定性高,可用于新疆春小麦品质改良。
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王美芳, 雷振生, 吴政卿, 等. 环境变异及施肥措施对强筋小麦品质性状的影响[J]. 中国农学通报, 2014, 30(21):164-168.
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周秋峰, 于沐, 张果果, 等. 施肥对小麦品质的调节效应[J]. 中国农学通报, 2016, 32(36):40-44.
施肥是改善小麦产量和品质最为重要的措施。小麦加工品质是测定优质小麦品质的关键指标，在优质小麦生产中，施肥对加工品质的影响具有重要意义。科学实验研究结果表明：提高施氮量和后期追氮比例可提高强筋小麦的籽粒品质；增加施磷水平可使小麦湿面筋、蛋白质、面团稳定时间、沉降值明显增加；适当施钾且有充分的磷、氮肥供应可改善小麦的品质；在土壤中缺乏微量元素严重的条件下，灌浆期喷施适时适量的微量元素对小麦品质形成有一定影响；增施有机肥可改善小麦的品质，且在基础肥力较差时增施有机肥的效果更好。研究和了解肥料对小麦品质的影响，可以进行合理的品种布局和优质高产栽培技术措施的制定，有利于大面积地推广专用优质小麦品种。
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Weak-gluten wheat is the main raw material for crisp and soft foods such as cookies, cakes, and steamed breads in China. However, it remains challenging to find an appropriate fertilization regime to balance the yield and quality of wheat for special uses (such as cookie making). Here, four nitrogen (N) fertilizer treatments were compared in terms of effects on the yield-, grain-, flour-, and dough-related traits and cookie quality of nine weak-gluten wheat varieties. Compared with other treatments, the treatment M (which had 180 kg ha−1 N fertilizers with basal fertilizer:tillering fertilizer:jointing fertilizer = 5:1:4) was a superior fertilization strategy as it could ensure a higher yield (4.46 kg block−1) and proper traits related to cookie quality. Moreover, environmental conditions and wheat genotypes exhibited significant effects on many quality-related traits. The quality of Chinese crisp biscuits showed a significant association with unit weight, redness, and solvent retention capacity in lactic acid solution, while that of American cookies was influenced by thousand-grain weight, hardness, rate of yield flour, and formation time as indicated by the Mantel test. Additional Pearson correlation analysis demonstrated that thousand-grain weight, hardness, and rate of yield flour can affect the quality of American cookies. Our findings demonstrate that it is necessary to comprehensively consider local conditions, variety selection, and optimal fertilization to achieve high-quality weak-gluten wheat for cookie making.
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刘兢文, 王海华, 李小伟, 等. 不同土壤质地施用氮肥对优质小麦产量和角质率的影响[J]. 农业科技通讯, 2010(1):51-52.
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要燕杰, 高翔, 李晓燕, 等. 小麦品质指标与面团流变学特性的相关和多元回归分析[J]. 华北农学报, 2013, 28(S1):147-154.
选取96份小麦品种(系),测定样品的品质指标和粉质拉伸特性指标。相关分析表明:千粒质量与面团稳定时间呈显著负相关,与延伸度呈极显著正相关,与其他流变学指标相关不显著;容重与面团稳定时间呈负相关,与面团形成时间呈正相关,均未达到显著标准,而与其他流变学特性指标相关不显著;蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值品质指标与面团稳定时间、形成时间、延伸度、最大抗延阻力和拉伸面积流变学特性指标均呈极显著正相关。分别以面团稳定时间、形成时间、延伸度、最大抗延阻力、拉伸面积为因变量,以千粒质量、容重、蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值为自变量,进行多元回归分析。回归分析表明:千粒质量与面团稳定时间达极显著负相关,与延伸度、拉伸面积达极显著正相关;容重与面团形成时间、延伸度和拉伸面积达极显著正相关;蛋白质含量与面团稳定时间、形成时间、延伸度和拉伸面积达极显著正相关;湿面筋含量与稳定时间达极显著正相关;沉降值与面团形成时间、延伸度、最大抗延阻力和拉伸面积均达极显著正相关。
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张平平, 姚金保, 王化敦, 宋. 江苏省优质软麦品种品质特性与饼干加工品质的关系[J]. 作物学报, 2020, 46(4):491-502.
明确软麦品种在大田生产中的品质表现和品质育种筛选指标, 对于优质生产及提高育种效率具有重要意义。选用江苏淮南麦区15份优质软麦品种(系), 鉴定其高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成, 开展3个试验点次的大田种植, 分析了小麦样本的籽粒硬度、灰分含量、蛋白质含量和质量参数、粉质仪参数、揉面仪参数、溶剂保持力、贮藏蛋白组分含量参数、黏度仪参数等品质性状和饼干加工品质。结果表明, 不同类型的品质参数受基因型和环境的影响不同。所有样本的蛋白质含量、湿面筋含量、稳定时间均不达国标(GB/T 17320-2013、GB/T 17893-1999), 部分品种(系)的沉淀值达标, 所有样本的籽粒硬度和吸水率全部达标。相关性分析表明, 籽粒硬度、灰分含量和黏度仪参数与饼干加工品质无显著相关性。沉淀值、粉质仪吸水率、粉质仪稳定时间、揉面仪峰值时间、揉面仪衰落角、水溶剂保持力、碳酸钠溶剂保持力、乳酸溶剂保持力、谷蛋白/醇溶蛋白比、不溶性谷蛋白含量和不溶性谷蛋白百分含量与饼干直径呈显著(r ≤ -0.520)或极显著(r ≤ -0.652)负相关, 相关系数分别为-0.657、-0.601、-0.617、-0.659、-0.676、-0.857、-0.726、-0.616、-0.546、-0.541和-0.637。多元回归方程显示, 水溶剂保持力可解释饼干直径变异的73.76%, 与籽粒蛋白共同可解释饼干直径变异的83.90%。在籽粒硬度和蛋白含量选择的基础上, 降低面筋强度和面粉综合吸水特性是软麦育种的主要目标, 水溶剂保持力、乳酸溶剂保持力和揉面仪参数是软麦育种最重要的筛选指标。
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