四川省釀酒小麥區域試驗參試品種現狀初步分析

鄭建敏，蒲宗君，呂季娟，杜小英，甯順腙，羅江陶，鄧清燕，劉培勛，萬洪深，李式昭，楊漫宇

（1.四川省農業科學院作物研究所/糧油作物綠色種質創新與遺傳改良四川省重點實驗室/農業農村部西南地區小麥生物學與遺傳育種重點實驗室，成都 610066；2.四川省種子管理站，成都 610041；3.綿陽市農業科學研究院，四川 綿陽 621023；4.四川農業大學小麥研究所，成都 611130）

小麥是我國第二大口糧作物，為糧食安全做出重要貢獻[1]。小麥作為口糧可直接滿足人們溫飽需求，還是畜牧業、食品工業等重要原料。在釀酒行業中，小麥被大量用于生產過程，其中白酒用小麥原料約占36%，主要用于制曲和釀造原料[2]；啤酒用小麥原料占10%～50%，主要用于制作小麥芽[3]。白酒釀造是利用釀酒微生物（主要有細菌、霉菌、酵母菌三大類）及其酶系，分解、代謝基質原料中的營養成分產生酒精及其他代謝產物（具獨特香氣和風味）的過程[4-5]。曹新莉[6]認為白酒釀造對原料有嚴格要求，原料品質不同，則出酒率不一，風味也不同，理想的釀酒原料應具有高支鏈淀粉含量、適中的蛋白質含量、低脂肪含量并含有一定量的單寧、灰分及粗纖維成分。信春暉等[4]比較釀酒微生物在高粱、小麥、大米、糯米、玉米和小米等不同培養基上的發酵效果，研究表明釀酒酵母在小麥培養基上代謝良好，代謝產物種類多、含量高，酸、酯、醇和醛酮4 大類香味成分種類和含量皆居首位，而霉菌在小麥培養基上的代謝產物也具有種類多、含量高的特點，認為小麥是制大曲的首選原料，高粱、小麥配合釀酒具有合理性。

四川因地勢形態多樣、氣候條件復雜，小麥生產以中弱筋為主，相同品種年度及地點間品質穩定性難以把控，其加工產業發展相對滯后，未能充分展現地域優勢及特色。同時，四川因高濕、寡照特殊氣候生態條件及獨特的地理位置優勢，成為我國重要的白酒產區，已形成宜賓、瀘州、綿竹和成都4個成熟的白酒產業帶，產業發展潛力大[4]。四川宜賓市、瀘州市及貴州仁懷市被稱為金三角地區，在“十三五”期間，該地區打造白酒“三個千億元產業集群”，糧食需求量達上千萬噸，原料保障成為制約金三角地區白酒企業生產和發展的關鍵因素，適宜釀酒的專用小麥原料缺口非常大[7-8]。

2018年四川省種子站組織專家擬定《四川省釀酒小麥品種審定標準》（試行），并開展2018—2019年度全省釀酒小麥區域試驗（簡稱區試）。根據《四川省釀酒小麥品種審定標準》（試行）要求，通過審定的品種需滿足以下條件：①品質：籽粒容重≥750 g/L，粗蛋白質含量（干基）≤13%，軟質率≥75%；②產量：區試2年平均產量不低于對照，且年度減產≤5%，生產試驗平均產量不低于對照；③抗病性：條銹病要求區試年度接種鑒定結果為中抗以上，赤霉病和白粉病均要求區試年度接種鑒定結果為中感及以上；④抗逆性：穗發芽率≤15%。品種區試完整過程包括2年多點小區試驗和1年多點大區生產試驗，周期3年。截至目前，四川省釀酒小麥區試已開展4年，累計參試品種46個，僅1個品種通過審定，4個品系進入續試環節，通過率低。

本研究以2021—2022年度四川省釀酒小麥區試3個試點數據為基礎，結合近紅外品質測試結果，采用數理統計方法，比較分析11 個試驗品種的差異，同時結合區試工作體會對釀酒小麥品質指標展開探討，以期能夠為釀酒專用小麥品種選育及審定標準改進提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

以2021—2022年度四川省小麥區域試驗第7 組（釀酒小麥）10 個參試品種及對照川農32 為試驗材料，詳見表1。

表1 2021—2022年度四川省小麥區域試驗第7組（釀酒小麥）參試品種Table 1 Regional test of wheat in Sichuan Province,2021—2022 GROUP 7 ( Wine wheat )

表2 地點及品種均值±標準差統計表Table 2 Mean ± standard deviation statistic of locations and varieties

表3 品質指標方差分析Table 3 Quality index variance analysis

表4 地點間多重比較Table 4 Multiple comparisons between locations

表5 品種間多重比較Table 5 Multiple comparisons among varieties

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計與種植

共設3 個試驗點，分別為綿陽市農業科學院試驗點（綿陽）、四川農業大學小麥研究所試驗點（崇州）和四川省農業科學院作物研究所試驗點（新都），各點均采用隨機區組設計，3次重復，小區面積13.34 hm2，種植管理同當地大田生產。

1.2.2 品質檢測

利用福斯1241（FOSS InfratecTM1241）近紅外整粒谷物分析儀，選擇WH182126 數據模型檢測各點收獲樣品的粗蛋白含量、淀粉含量、濕面筋含量和Zeleny沉降值4個品質指標數據。

1.2.3 農藝性狀調查

調查出苗期、抽穗期、成熟期、基本苗、最高苗、有效穗、株高、穗粒數、千粒重和小區產量等數據，計算出苗至抽穗所需天數、全生育期（出苗至成熟天數）和成穗率等指標。

調查及測量方法：出苗期為小區播種后全區50%以上幼苗胚芽鞘露出地面1 cm 時的日期。抽穗期為全區50%以上麥穗頂部小穗（不算芒）露出葉鞘，或在葉鞘中上部裂開見小穗時的日期。成熟期為大多數麥穗的籽粒變硬，大小及顏色呈現本品種固有特征的日期?；久缃y計一般選擇三葉期前在小區內選取2～3 個出苗均勻的樣點（條播選取1 m 樣段），數其苗數，折算成萬苗/hm2表示。最高苗一般選擇在拔節前分蘗數達到最高峰時調查，在基本苗調查的原樣點調查，方法與基本苗相同。有效穗一般選擇成熟期前、在基本苗原樣點調查，方法與要求同基本苗，根據實際調查面積折算成公頃穗數。株高測量從地面至穗的頂端，不連芒，以cm 計算。穗粒數通過每小區邊行除外隨機選取30 穗混合脫粒，數其總粒數，求得平均每穗粒數。千粒重通過隨機取1 000粒種子稱重，3次測量取其平均值。小區產量是當小麥達到蠟熟期及時整區收獲、脫粒、晾曬和風干后稱重計產。成穗率=有效穗/最高苗×100%。

1.3 數據處理與分析

利用以上獲得的數據，進行基本參數計算、相關分析、二因素方差分析、系統聚類等處理，比較不同品種的差異。數據錄入及分析在Microsoft Excel及DPS數據處理系統（19.05高級版）中完成。

2 結果與分析

2.1 近紅外品質檢測

2.1.1 數據描述統計與分析

3個試驗點11個品種粗蛋白含量均值為11.63%，變幅8.36%～14.21%，變異系數為15.35%；淀粉含量均值為68.17%，變幅64.50%～69.92%，變異系數為1.75%；濕面筋含量均值為28.10%，變幅19.51%～36.12%，變異系數為17.32%；Zeleny 沉降值均值為31.66 mL，變幅16.97～57.61 mL，變異系數33.6%。3 個試驗點中崇州點的粗蛋白含量、濕面筋含量和Zeleny沉降值均最高，而淀粉含量最低；新都點粗蛋白含量、濕面筋含量和Zeleny沉降值均最低，而淀粉含量最高。相關分析表明，粗蛋白含量與淀粉含量極顯著負相關，與濕面筋含量、Zeleny沉降值極顯著正相關；淀粉含量與濕面筋含量、Zeleny沉降值極顯著負相關；濕面筋含量與Zeleny沉降值之間存在極顯著正相關。11個品種均值比較，粗蛋白含量整體較低，其中最高的是蜀麥2134；淀粉含量最高的是川輻釀1號；川麥702的濕面筋含量及Zeleny沉降值均最高。

2.1.2 隨機區組二因素試驗統計分析

試驗地點與試驗品種二因素方差分析結果表明，4個品質指標存在共同之處，區組（重復）間不存在顯著差異，地點間、品種間、地點×品種均存在極顯著差異，表明這4個品質性狀易受環境、基因型及環境基因型互作的影響。地點間平方和占總變異平方和的比例遠高于品種間平方和，表明地點的影響高于品種本身。地點間和品種間均存在極顯著差異，因此對地點間、品種間展開進一步多重比較。因地點×品種交互作用較為復雜，本研究中未做深入探討，將在新的試驗設計中逐步探明。

2.1.3 地點間多重比較

多重比較結果表明，4 個品質指標在3 個試驗點均存在極顯著差異，粗蛋白含量、濕面筋含量和Zeleny 沉降值3 個指標崇州極顯著高于綿陽、新都，而淀粉含量新都極顯著高于綿陽、崇州，該變化趨勢與品質指標相關分析結果對應。品質指標的差異性間接表明所選試驗地點環境的差異，對鑒定及評價品種穩定性、生產潛力及風險具有重要意義。

2.1.4 品種間多重比較

品種間多重比較結果表明，粗蛋白含量最高的蜀麥2134與其他品種均存在極顯著差異；淀粉含量最高的川輻釀1 號與第2 的川農32 有顯著差異；濕面筋含量最高的川麥702與第2的中科麥2198無顯著差異；Zeleny 沉降值最高的川麥702 與其他品種均存在極顯著差異。粗蛋白含量最高的品種蜀麥2134，其濕面筋含量、Zeleny 沉降值也相對較高，而其淀粉含量最低。不同品種在4個指標上均存在一定差異。品質指標的差異性表明品種品質性狀存在的多樣性，為品種篩選提供了更豐富的材料。從整體上看，參試品種的粗蛋白含量均值都低于13%，能夠較好地滿足釀酒小麥對低蛋白含量的要求，與前人對四川小麥的研究結果一致[9-10]。

2.2 系統聚類

2.2.1 品質及農藝性狀基本特征

以調查性狀為基礎，計算出苗至抽穗所需天數、全生育期天數（出苗至成熟期）、成穗率等數據，將11 個品種在3 個試驗點的指標均值作為品種聚類分析的數據，并在DPS數據處理系統中得到11個品種的基本參數，見表6。由表可知，2021—2022年度四川省釀酒小麥平均小區產量9.36 kg，折合公頃產量為7 020 kg/hm2，有效穗345.3 萬/hm2，千粒重48.89 g，穗粒數52.7粒，成穗率63%，株高86.29 cm，出苗至抽穗平均需要127.1 d，全生育期平均180.4 d。

表6 各項指標基本參數表Table 6 Basic parameters of indicators

2.2.2 聚類分析圖

利用2.2.1 中11 個試驗品種的12 個性狀數據，選擇標準化轉換、歐式距離和類平均法（UPGMA），對各參試品種進行系統聚類。結果表明，在歐式距離橫坐標4.8 處（結合指標與均值比較結果）可將品種可分為4 類：第Ⅰ類為高產低蛋白短生育期品種，該類品種平均小區產量9.47 kg，粗蛋白含量11.32%，全生育期179.27 d，包括川麥701、川輻釀1 號、川麥809、川麥1851 和川農32（CK）5 個品種，是品種數最多的一類；第Ⅱ類為低產高蛋白短生育期品種，產量8.6 kg，粗蛋白含量11.89%，全生育期180 d，僅含中科麥2198；第Ⅲ類為高產高蛋白長生育期品種，該類品種平均產量9.55 kg，粗蛋白含量11.91%，全生育期181.67 d，含蜀麥2134、川麥702、綿麥916和中科糯麥2166，共4個品種；第Ⅳ類為低產高蛋白長生育期品種，小區產量8.79 kg，粗蛋白含量11.78%，全生育期181.33 d，僅含川麥62。從聚類結果看，參加試驗的品種類型豐富，具有較好的多樣性。從品種分布情況看，第Ⅰ類加第Ⅲ類品種占比81.81%，這2 類均為高產類型，整體上看產量仍是參試品種育種的主要目標。

3 討論

3.1 品質指標

小麥蛋白質可分為清蛋白、球蛋白、麥醇溶蛋白（麥膠蛋白）和麥谷蛋白4種[11]。清蛋白和球蛋白為非貯藏蛋白（非面筋蛋白），主要為一些參與代謝活動的酶類和其他水溶性蛋白，決定小麥的營養品質；麥膠蛋白和麥谷蛋白為貯藏蛋白（面筋蛋白），決定小麥的加工品質[12]。小麥籽?？偟鞍踪|可以通過測量粗蛋白含量獲得。濕面筋含量能夠較好地反映面筋蛋白含量。沉降值受小麥蛋白質數量和質量的影響，一定程度上反映了面筋質量[12]。本研究試驗品種的粗蛋白含量平均為11.63%，與楊華等[10]、趙曉芳等[13]對四川小麥的研究結果相近，低于河南（14.7%）[14]、山東（13.7%）[15]和甘肅（14.15%）[16]等北方地區，屬低蛋白含量區[17]。濕面筋含量的均值為28.10%，達國家中強筋小麥（28%）要求；Zeleny沉降值的均值為31.66 mL，達國家中筋小麥（30 mL）要求[12]。適量蛋白質能夠為釀酒微生物生長繁殖提供所需的氨基酸，用于合成自身蛋白質；過量蛋白質使原料基質染菌、酸增高，有礙于糖化和發酵，不利于原料蒸煮糊化，損害酒質[6]。因此，適宜的蛋白質含量才能保障微生物生長所需營養又不至于產生危害。有學者認為制曲小麥蛋白質含量應在12%左右[13]，釀酒原料小麥蛋白質含量在10%左右較合適[10]。

圖1 2021—2022年度四川省小麥區試品種系統聚類圖Figure 1 Cluster diagram of wheat regional test varieties in Sichuan Province from 2021—2022

淀粉是小麥籽粒中的主要成分，約占籽粒組分的60%～70%[18]。袁圓圓等對23個山東小麥品種的分析，平均淀粉含量65.07%，變幅63.75%～66.7%，變異系數1.28%[19]。王曉瓊等[20]利用近紅外光譜技術測定181個來自不同地點不同品種的小麥樣品淀粉含量，變幅為61.72%～70.29%，主要集中分布在65%～69%之間，65%以下及70%以上的樣品數量少。本研究表明，2021—2022年度四川省釀酒小麥試驗品系淀粉含量的均值為68.17%，變幅64.50%～69.92%，變異系數為1.75%，去除地點因素后變異系數1.06%，整體變異性小，穩定性好，與前人研究結果基本一致。白酒釀造的核心是利用原料中的淀粉發酵產生酒精[21]。淀粉含量高低，成為釀酒原料選擇首要考慮的因素[4]。趙曉芳等[13]認為小麥制曲中，對籽粒的硬度、淀粉含量和軟度等均有一定要求，軟質小麥優于硬質小麥。王超等[22]研究表明，適量添加淀粉可以使大曲的各項理化指標均得以優化，提高大曲質量，降低原料成本。本研究表明，淀粉含量的整體變異性雖小，品種間存在顯著差異，且易受環境影響。軟質率是一個間接反映淀粉含量和結構的指標，作為評價四川釀酒小麥的品質指標之一，具體實施中主要通過選取一定數量小麥籽粒（如100 粒），通過橫切麥粒（切割方向與腹溝垂直）并觀察切面是否為粉質來判斷籽粒為軟質（橫切面50%以上為粉質）或非軟質，最終以軟質粒占總粒數的百分比為軟質率。軟質率不僅由淀粉含量決定，還與淀粉結構有關系，易受栽培環境的影響。實踐表明，通過多點環境測試平均軟質率結果能夠更好地反映品種軟質特性。

本研究還對4 個品質指標相關性進行分析，結果表明粗蛋白含量、濕面筋含量、Zeleny沉降值相互間存在極顯著正相關，而淀粉含量與粗蛋白含量、濕面筋含量及Zeleny 沉降值均存在極顯著負相關。許娜麗等[23]對251 份小麥種質資源的研究表明，粗蛋白含量與濕面筋含量、沉降值呈極顯著正相關；濕面筋含量與降值呈極顯著正相關。齊雙麗等[24]對黃淮南片冬小麥品種（系）研究表明，濕面筋含量與蛋白質含量呈極顯著正相關。趙俊曄等[25]研究表明，粗蛋白含量與濕面筋含量極顯著正相關，與沉降值顯著正相關，與淀粉含量負相關（但未達顯著水平）。本研究是利用近紅外儀器對整粒谷物進行無損檢測分析，所用儀器及材料樣本不同可能導致結果的差異，相比較而言，本研究各指標間的相關性更為緊密，整體趨勢與前人研究相似。

3.2 農藝性狀

四川小麥屬冬小麥（冬播小麥），弱春性（春性）居多，幼苗形態多半直立或直立。與北方麥區相比，全生育期相對短，有效穗一般在450 萬/hm2以下，穗粒數及千粒重相對較高。本研究中，2021—2022年度四川省釀酒小麥平均產量為7 020 kg/hm2，有效穗345.3 萬/hm2，穗粒數52.7粒，千粒重48.89 g，成穗率63%，株高86.29 cm，全生育期180.4 d；與國家小麥區域試驗長江上游組（含四川、云南、貴州、重慶等）參試品系的研究結果略有差異，其平均產量5 464.35 kg/hm2，有效穗364.65 萬/hm2，穗粒數40.7 粒，千粒重44.2 g，全生育期平均187.6 d[26]。同緯度的江蘇、安徽等長江中下游地區小麥平均產量6 244.05 kg/hm2，有效穗460.95 萬/hm2，穗粒數37.87 粒，千粒重41.33 g，株高84.5 cm，全生育期198.28 d，與四川較為接近[27]。1999—2010年山東省小麥審定品種平均產量7 999.95 kg/hm2，有效穗566.1 萬/hm2，穗粒數37.9 粒，千粒重42.1 g，株高78.4 cm，全生育期239.7 天[15]。河南省2020年10 個主推小麥品種平均產量8 040.6 kg/hm2，有效穗594.75 萬/hm2，穗粒數33.7 粒，千粒重44.4 g，株高77.8 cm，全生育期228.1 d[14]。2013—2021年河北省小麥審定品種平均產量8 224.5 kg/hm2，有效穗665.85萬/hm2，穗粒數33.75粒，千粒重42.65 g，株高74.59，全生育期240.17 d[28]。整體上看，產量、有效穗、全生育期隨緯度增加呈上升趨勢，株高呈下降趨勢，穗粒數與千粒重則無明顯變化規律。不同地區的研究結果表明，與其他性狀相比，全生育期的變異系數均是最小的[14-15,26-28]。

3.3 釀酒小麥

釀酒小麥是針對釀酒需求選育的專用小麥品種，其用途相對固定，育種目標定向明確，相對狹窄。從2021—2022年度四川省釀酒小麥區域試驗品種的品質及農藝性狀分析結果看，試驗品種間品質及農藝性狀上均存在較大差異，聚類分析可將11個品種分為4個不同類型，多樣性豐富。自2018—2019年度開始至今，四川省釀酒小麥區試已開展4年，累計參試品種46 個，僅1 個品種（綿麥905）通過審定，4 個品種進入續試，淘汰比高達89%。對結束試驗的41個品種進行分析，結果表明37個品種在第1年區試中被淘汰，4個品種第2年區試被淘汰。決定品種去留的因素有抗病性、軟質率、穗發芽率、產量、粗蛋白含量及容重；存在抗病性不達標的品種有21 個，占51.2%，其中赤霉病抗性不達標的有15 個，占比最高；存在軟質率不達標的品種有13 個，占31.7%；存在穗發芽率不達標的品種有12個，占29.3%。

除審定要求高外，育種者尚未建立針對性（釀酒專用）的育種評價篩選體系，參試品種多以高產為目標選育的，類型雖豐富，聚焦性不強，這可能是通過率低的重要原因。我國白酒釀造擁有幾千年的歷史，無數的故事傳說[29]。而針對白酒釀造開展嚴謹科學研究的時間卻很短，對白酒的科學認識非常有限[30-31]。關于原料品種對釀酒影響的數據更是有限，釀酒小麥研究尚處于摸著石頭過河的探索階段，此階段審定標準高比低更有利于推進相關研究深入開展，但也容易給育種者增加挫折感，降低積極性。過去釀酒企業主要關注原料價格、出酒率、銷量、投入產出比等；隨著經濟和社會的發展，人們越來越注重品質、關注健康，原先未曾引起企業注意的領域開始成為研究重點。近年來，釀酒企業紛紛建立原料基地，選擇專用品種用于釀酒生產，以確保釀酒質量，樹立品牌形象。

根據地域優勢及作物生產特點，四川省率先啟動釀酒小麥區域試驗工作，鼓勵加強科企合作，為釀酒產業提供品種保障。從目前實踐過程和結果看，四川釀酒小麥品種審定標準要求高、通過難度大。長遠看，這一舉措不僅能促進特色產業發展，也有利于提高效益，激發農戶種糧積極性，保障種植面積，增強非常時期糧食可控性。整體而言，釀酒小麥育種還有較長的路要走，需要有穩定的經費和項目支持。

致謝

本研究數據處理與分析過程中得到浙江大學唐啟義教授及其團隊成員指導，在此表示感謝！