论CIMMYT小麦品质育种策略方法

　　摘要：小麦在发展中国家是第二大作物，地理分布全球化。从墨西哥北部湿润的低地，到哈萨克干燥的平原，小麦种植面积在发展中国家已超过20亿hm2。国际玉米小麦改良中心(CIMMYT)是当今世界现有的15个国际农业研究和培训中心之一。

　　关键词：小麦,品质,育种,检测

　　CIMMYT自1966年成立以来，为全世界尤其是第三世界国家的小麦、玉米种质资源培育及生产作出了巨大贡献[1]。CIMMYT小麦项目寻求在亚洲的大部分、北非、南非、东非及拉丁美洲这一多样的生态区中，还包括日常食品需求的一半仅来自小麦的一些国家中，改善食品安全和进行资源保护。

　　受国家留学基金委资助，笔者于2010年9月至2011年8月期间赴墨西哥CIMMYT进行小麦品质分析及小麦育种研究工作，现将CIMMYT的小麦育种策略及与谷物化学实验室相结合情况作一介绍。

　　1研究内容

　　CIMMYT自成立以来，以面包春小麦和硬粒小麦育种为主，20世纪80年代中期又开展了冬小麦在土耳其的育种工作。CIMMYT每年从合作国家广泛征集各具特色的种质资源2 000份左右[7]，年配制杂交组合约8 000个，针对各米格环境特点，选育适应该米格环境条件、气候特点，及符合当地消费习惯的稳产高产、抗病的种质资源，并向全世界小麦育种者提供有关育成材料产量、性状表现以及基因型与环境互作的信息，以促进种质资源的交流，确保以种植小麦谋生的农户有最好的研究支持[1]。

　　2米格环境划分

　　CIMMYT为开展工作的需要，并进行针对性育种，将全球小麦分布区域根据种植习惯、气候条件、土壤类型、最终用途等划分成12个米格环境。表1、表2分别为各米格环境分类标准、代表地区及育种目标。

　　CIMMYT从1944年对米格环境1进行育种，至今仍是主要育种地区。该区首先采用Rht1和Rht2矮化基因，使小麦品种产量潜力和实际产量提高了2～3倍，以后又相继在其他米格环境采用该基因。自1988年在土耳其开展冬小麦育种工作。

　　3小麦育种

　　CIMMYT总的育种目标为：培育适于不同米格环境下的稳产高产、抗病，并具广泛适应性的且具备一系列加工品质特性的种质资源。

　　针对这一育种目标，CIMMYT以近期推出的具广泛适应性种质资源为一类亲本材料，另一类为与之有沟通的、用于国家交流的、具有特殊特征特性种质资源;针对种质资源的特征特性，采用相对应的杂交方式，每年组配约8 000个杂交组合，一般单交每组合做3穗杂交，顶交和双交每组合做15穗。

　　在选择方法上，由20世纪80年代中期以前的系谱法选育，改为80年代中期后的改良系谱法或集团选育。从1995年后使用集团选育法，系谱法仅在F6使用。

　　F7中选材料升入小面积试验圃，同时该材料在Toluca和El Batan分别进行条锈和叶锈、赤霉病鉴定筛选。入选材料升入第一年产量试验圃(YT)，3次重复，同时鉴定叶锈病，产量比对照品种增产显著的中选材料升入第二年产量试验圃(EYT)，3次重复，两年的产量试验都在Cd.Obregon进行。通过产量试验后，中选材料即可升入国际产量试验圃。

　　Toluca, 气候湿润，多雨，主要是抗条锈和抗Septaria 叶病选育;Cd.Obregon，干燥，日光充足，昼夜温差大，进行产量鉴定和抗叶锈育种;F5、F6代同时种植于Kenya，进行抗秆锈选育。

　　4品质检测

　　CIMMYT小麦育种材料，除了对亲本材料进行品质检测与评价外，从F5代单株选择开始，即进行品质检测。F5-F10，用近红外(NIR)光谱分析技术测定籽粒硬度和SDS(十二烷基硫酸钠)沉降值试验;F7-F10，用mixograph测定面筋类型;F8～F10，用Alveograph测定面团的比功和面团的弹性和延展性，进行烘焙试验，包括面包、饼干等。对于来源于特殊地区的育种材料，还要进行更细微的品质检测，包括亲本及F2、F3代分子标记检测，以及淀粉质量鉴定、SDS-PAGE高低分子量蛋白亚基检测等。谷物化学实验室根据育种家提供的小麦育种材料的信息，结合品质分析结果，提供给育种家详细的分析报告。以下是小麦品质育种中非常重要的几项分析项目。

　　4.1 籽粒硬度

　　小麦籽粒的硬度对胚乳和麸皮的分离、水分的吸收、面粉的筛分等，都有非常重要的影响;硬度大的小麦在磨粉时产生较多的破损淀粉，对于面包烘烤时，提供糖化力是非常重要的[2]。表3是用近红外光谱分析技术对不同海拔高度的籽粒硬度分级。

　　4.2SDS沉降值

　　沉降值是测定小麦品质的综合指标，沉降值越大，表明面筋强度越大，面粉的烘烤品质就越好。沉降值遗传力较高，在育种早代选择有效。比沉降值结合了蛋白质数量，可消除蛋白质数量对SDS沉降值影响，比值更可靠。经SDS法测定的各类型面筋强度的SDS沉降值范围及比沉降值如表4所示。

　　4.3揉面仪(Mixograph)测定面筋类型

　　揉面仪显示的曲线峰值是面团最适宜的形成时间，面团流动性最小，可塑性最大;耐揉性表示曲线峰值后下降斜率，表示面团的稳定性。称量面粉的质量(g)(14%M.B.)=(100-14)×35/(100-面粉含水量);35 g面粉(14%M.B.)的加水量：Y=(1.5X+43.6) ×0.35。

　　根据峰值高度和峰值后斜率的范围进行校正，在结合揉混时间，最后确定面筋强度类型。 Mixograph测定的曲线类型及面筋强度划分类型如表5所示。

　　吸水率越高，面粉蛋白质质量越好;揉混时间越长，表明面粉蛋白质地筋力越强;曲线的宽度和下降角度，表明面团对揉混的耐性，曲线越宽，下降角度越小，表明面团对揉混的耐性越强，蛋白筋力越好[2]。

　　4.4吹泡示功仪测定面团比功、弹性及延展性

　　P值表示面团的张力，表示吹泡示功仪最大压力时面团的抵抗力，面团弹性大时P值高;L表示面团的延展性;W(尔格)表示单位质量的面团变成厚度最小的薄膜所需的功，为曲线面积(S)×6.54乘积，表示膨胀指数[2]。

　　在各个品质指标测定后，综合蛋白质含量、面筋类型、吹泡示功仪比功及P/L值，籽粒硬度、SDS沉降值，Mixograph 的峰值高度和时间，以及面包、饼干烘烤特性，最后确定某种小麦属于哪类用途，并将分析的综合信息报告给育种家，以便于育种家根据小麦品系类型确定适宜发展地区及为改良新品系做种质资源。

　　参考文献：

　　[1]雷震生.国际玉米小麦改良中心小麦育种研究概况[J].国外农学：麦类作物，1992(5)：11-12.

　　[2]徐兆飞，张惠叶，张定一.小麦品质及其改良[M].北京：气象出版社,1999：65-68.

　　[3] Ginkel M V, Trethowan R M , Ammar K, et al. Guide to Bread Wheat Breeding at CIMMYT[M]. CIMMYT, 2002:5-9.

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文章名称： 论CIMMYT小麦品质育种策略方法

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