基因型、环境及其互作对小麦主要品质性状的影响

论文摘要

品质改良是小麦育种的重要目标之一。小麦品质包括形态品质、营养品质和加工品质等,它们彼此间相互联系,密切相关。由于小麦品质性状大多属数量性状,所以其是由品种的遗传特性（G）与环境（E）及其互作（G×E）相互作用的结果。本文以生产应用为目标,对2003-2004、2004-2005两年度参加国家黄淮南片水地组区域试验宿县、阜阳及涡阳3地的部分品种及2005-2006、2006-2007两年度4个地点种植的黄淮麦区具有代表性的19个小麦品种（系）进行品质指标的分析。得出以下结论:1.以两年国家黄淮海小麦区试3个试点共55个小麦品种（系）为材料,检测了其全麦粉多酚氧化酶（PPO）活性和其它相关品质性状。结果表明,全麦粉PPO活性在不同品种、年份和地点间差异显著。全麦粉PPO活性与膨胀势、峰值黏度、稀懈值呈极显著负相关,相关系数分别为-0.32、-0.18和0.28;与SDS沉降值、蛋白质含量、湿面筋含量、zeleny沉降值、糊化温度、峰值时间呈极显著正相关,相关系数分别为0.20、0.28、0.28、0.24、0.27和0.21,与黄色素含量、碱性水保持力（AWRC）、硬度、保持黏度、最终黏度和回升值相关不显著。2.通过测定黄淮麦区2年度3试点13个小麦区试品种糊化特性（RVA）参数及其它主要品质性状,研究了小麦RVA参数稳定性及其与其它主要品质性状间的关系。结果表明:基因型对峰值粘度、保持粘度、稀懈值、最终粘度、回升值起主导作用,环境对糊化温度和峰值时间影响较大。峰值粘度、保持粘度、最终粘度在品种间变幅较大,分别为2055.50～3935.50cp、1046.42～2589.00cp和2412.00～4341.50cp,峰值粘度、保持粘度、稀懈值的变异系数较高,分别为10.74%、12.17%、21.25%。除峰值时间外,其它RVA参数品种间差异极显著。峰值粘度与保持粘度、稀懈值、最终粘度及回升值间极显著正相关。峰值粘度、保持粘度、最终粘度、回升值与蛋白质含量、湿面筋含量和Zeleny沉降值间极显著负相关。同时依据RVA参数对参试品种进行了聚类分析。峰值粘度可作为衡量小麦淀粉特性的最重要指标,由于品种间淀粉品质差异大,因此品种选育过程中应同时注重蛋白质和淀粉品质。3.通过对两年度3个试点13个小麦品种的16个主要品质性状的基因型和环境及其互作效应的分析。结果表明,品质性状在不同小麦品种及不同试点间皆存在显著差异,其中硬度、PPO活性、AWRC、稀懈值的变异系数较大;膨胀势、最终粘度、峰值粘度的变异系数较小;糊化温度、碱性水保持力、峰值时间、蛋白质含量、湿面筋含量、PPO活性、黄色素含量、膨胀势、峰值粘度、稀懈值、回升值、Zeleny沉降值、硬度的环境效应大于基因型效应;SDS沉降值和最终粘度的基因型效应大于环境效应,保持粘度受环境效应影响较小。4.利用非平衡数据分析方法对区试试验2年多点多性状有缺失数据的分析结果表明,参试品种（系）除糊化温度、AWRC、峰值时间和蛋白质含量的品种间差异较小外,其它品质指标品种间存在极显著差异。综合各参试品种（系）品质性状稳定性可以看出,春水A组的V1、V2、V13,春水B组的V2、V14,冬水A组的V2、V3以及冬水B组的V2的品质稳定性较好。本研究的方差分析结果表明,参试品种（系）的PPO、AWRC、糊化温度、峰值时间、蛋白质含量、面筋含量及硬度的年份效应方差估计值最大,表明这些性状的年份间差异较大,大多数性状的年份×地点互作效应的方差分量值都比较大,说明3个试点的性状表现在2004年和2005年很不一致。有些性状的基因型×地点互作效应的方差分量值也较大,表明各参试组合的性状在3个试点的表现也不一致。因此,对小麦品质指标进行单一年份或地点的分析时,其结果会有偏差,需要强调对多年和多点的资料进行联合分析。5.利用2年4点19个品种（系）随机区组设计的数据分析结果表明,蛋白质含量主要受环境因素的影响,试点间的变异平方和占总变异平方和的58.53%,基因型的变异平方和仅占总平方和的19.88%:SDS沉降值主要受基因型的影响。本研究同时表明,不同品质性状在试点间的变化规律不同,SDS沉降值、干湿面筋含量、蛋白质含量和面筋含量表现出随纬度的升高而升高的趋势,面筋指数和峰值黏度表现出随纬度的升高而降低的趋势。所有品质性状均受基因型、环境及基因型环境互作效应的影响,不同性状受不同因素影响的程度不同。SDS沉降值、AWRC、PPO活性、黄色素含量、峰值黏度、保持黏度、稀懈值、峰值时间、糊化温度和硬度的基因型间变异较大,说明这些性状稳定性较好;黄色素含量、面筋指数、最终黏度和回升值的年份间变异较大,湿面筋含量、干面筋含量、蛋白质含量、面筋含量和Zeleny沉降值的地点间变异较大,说明这些性状的稳定性差,受环境因素的影响较大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1 小麦品质概述
• 1.1 小麦品质的定义及内涵
• 1.2 小麦品质的分类
• 2 小麦品质的影响因素
• 2.1 基因型对小麦品质性状的影响
• 2.1.1 小麦基因型对沉降值的影响
• 2.1.2 小麦基因型对多酚氧化酶（PPO）活性的影响
• 2.1.3 小麦基因型对碱性水保持力（AWRC）的影响
• 2.1.4 小麦基因型对蛋白质及面筋的影响
• 2.1.5 小麦基因型对黄色素含量的影响
• 2.1.6 小麦基因型对粘度仪（RVA）指数的影响
• 2.1.7 小麦基因型对硬度的影响
• 2.2 环境因素对小麦品质的影响
• 2.2.1 温度
• 2.2.2 光照及光周期
• 2.2.3 水分
• 2.2.4 土壤养分
• 2.2.5 纬度与海拔高度
• 3 本研究的进展、意义、切入点和目的
• 第二章 小麦PPO活性稳定性及其与其它品质性状的相关性分析
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验方法
• 1.3 数据统计分析
• 2 结果与分析
• 2.1 基因型与环境对全麦粉PPO活性的影响
• 2.2 供试品种（系）PPO活性基因型间差异
• 2.3 供试品种（系）PPO活性的环境稳定性分析
• 2.4 主要品质性状与PPO活性的相关性分析
• 3 讨论
• 第三章 小麦RVA参数稳定性分析及其与其它品质性状关系
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验方法
• 1.2.1 RVA参数的测定
• 1.2.2 主要品质性状的测定
• 1.3 数据处理
• 2 结果与分析
• 2.1 供试品种RVA参数的变异
• 2.2 小麦品种RVA参数间及其与主要品质间相关性分析
• 2.2.1 小麦品种RVA参数间相关性分析
• 2.2.2 RVA参数与其它品质性状间相关分析
• 2.3 参试品种聚类分析
• 3 讨论
• 第四章 小麦品质性状基因型和环境及其互作效应分析
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 磨粉
• 1.2.2 多酚氧化酶活性测定
• 1.2.3 黄色素含量测定
• 1.2.4 主要品质性状的测定
• 1.2.5 数据统计分析
• 2 结果与分析
• 2.1 小麦品质性状的基因型差异
• 2.2 不同环境对小麦品质性状的影响
• 2.3 品质性状的稳定性分析
• 3 讨论
• 第五章 小麦区域试验非平衡数据品质性状稳定性分析
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验方法
• 1.2.1 SDS沉降值测定
• 1.2.2 PPO活性测定
• 1.2.3 碱性水保持力（AWRC）的测定
• 1.2.4 面筋仪指数的测定
• 1.2.5 黄色素含量的测定
• 1.2.6 RVA参数的测定
• 1.2.7 蛋白质、面筋、Zeleny沉降值及硬度的测定
• 1.2.8 分析方法
• 2 结果与分析
• 2.1 参试品种各品质性状的差异显著
• 2.1.1 参试品种SDS沉降值间的差异显著性
• 2.1.2 参试品种Zeleny沉降值间的差异显著性
• 2.1.3 参试品种PPO活性间的差异显著性
• 2.1.4 参试品种黄色素间的差异显著性
• 2.1.5 参试品种膨胀势间的差异显著性表
• 2.1.6 参试品种AWRC间的差异显著性
• 2.1.7 参试品种糊化温度间的差异显著性
• 2.1.8 参试品种峰值黏度间的差异显著性
• 2.1.9 参试品种保持黏度间的差异显著性
• 2.1.10 参试品种稀懈值间的差异显著
• 2.1.11 参试品种最终黏度间的差异显著性
• 2.1.12 参试品种回升值间的差异显著性
• 2.1.13 参试品种峰值时间间的差异显著性
• 2.1.14 参试品种蛋白质含量间的差异显著性
• 2.1.15 参试品种面筋含量间的差异显著性
• 2.1.16 参试品种硬度间的差异显著性
• 2.2 基因型与环境对参试品种各品质性状的影响
• 2.3 参试品种各品质性状的稳定性分析
• 2.3.1 参试品种SDS沉降值的稳定性分析
• 2.3.2 参试品种Zeleny沉降值的稳定性分析
• 2.3.3 参试品种PPO活性的稳定性分析
• 2.3.4 参试品种黄色素含量的稳定性分析
• 2.3.5 参试品种膨胀势的稳定性分析
• 2.3.6 参试品种碱性水保持力（AWRC）的稳定性分析
• 2.3.7 参试品种糊化温度的稳定性分析
• 2.3.8 参试品种峰值黏度的稳定性分析
• 2.3.9 参试品种保持黏度的稳定性分析
• 2.3.10 参试品种稀懈值的稳定性分析
• 2.3.11 参试品种最终黏度的稳定性分析
• 2.3.12 参试品种回升值的稳定性分析
• 2.3.13 参试品种峰值时间的稳定性分析
• 2.3.14 参试品种蛋白质含量的稳定性分析
• 2.3.15 参试品种面筋含量的稳定性分析
• 2.3.16 参试品种硬度的稳定性分析
• 2.4 讨论
• 第六章 基因型、环境及其互作对黄淮麦区主要小麦品种品质性状的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 磨粉
• 1.2.2 品质指标测定
• 1.2.3 数据统计分析
• 2 结果与分析
• 2.1 不同基因型小麦品质性状的变异
• 2.2 地点间品质性状的变异
• 2.3 年份间品质性状的变异
• 2.4 品种、年份和地点对小麦品质性状的影响
• 2.5 不同品质性状间的相关性分析
• 3 讨论
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 在读期间发表的学术论文