劉愛峰，韓冉，程敦公，李豪圣，曹新有，宋健民，劉成，郭軍，劉建軍

（山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所／農(nóng)業(yè)部黃淮北部小麥生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室／小麥玉米國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250100）

小麥?zhǔn)潜Ｕ蠂?guó)家糧食安全的重要作物。人們?cè)趯?shí)現(xiàn)美好生活的過程中對(duì)飲食多樣化的要求也隨之增強(qiáng)，其中糯性食品因其獨(dú)特的特性受到青睞，糯性小麥品種的選育及其在食品加工業(yè)中的應(yīng)用也逐漸成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。糯小麥有別于普通小麥的主要差異是淀粉組成成分，普通小麥淀粉中含有20%～30%的直鏈淀粉和70%～80%的支鏈淀粉，而糯小麥不含直鏈淀粉或直鏈淀粉的含量很低（＜2%）［1-3］。

小麥糯性是由位于7A、4A和7D染色體上的3對(duì)隱性基因Wx-A1b、Wx-B1b和Wx-D1b控制的，只有當(dāng)這3對(duì)基因同時(shí)隱性純合或缺失時(shí)才成為全糯質(zhì)突變體即糯小麥［4-6］。自然界中不存在糯小麥突變體，需要采用一定的育種手段和方法來實(shí)現(xiàn)。人工雜交遺傳重組是最早應(yīng)用的育種方法，第一個(gè)全糯小麥就是用這種方法培育而成［4］。隨后，利用EMS（甲基磺酸乙酯，ethylmethane sulfonate）誘變技術(shù)也獲得了全糯植株［7］。隨著育種技術(shù)的發(fā)展和輔助育種手段的多樣化，全糯小麥品種的數(shù)量不斷增多［8-11］。采用輪回選擇育種技術(shù)和碘試劑染色跟蹤、分子標(biāo)記技術(shù)選出了糯質(zhì)小麥新品系［12，13］，常規(guī)育種技術(shù)選育出農(nóng)大糯麥1號(hào)和2號(hào)［14］，玉米誘導(dǎo)小麥單倍體技術(shù)選育出糯性新品系［15］。糯性小麥的培育技術(shù)和手段呈現(xiàn)多樣化，但相對(duì)比較零散，還沒有形成完整的育種技術(shù)體系。本文以我們選育的白粒全糯性特色小麥品種濟(jì)糯116為例，總結(jié)了白粒全糯性小麥的選擇過程和運(yùn)用的技術(shù)手段，以期為白粒全糯性小麥品種的培育提供育種技術(shù)參考。

1 親本選擇及后代選育

1.1 親本優(yōu)優(yōu)配置是基礎(chǔ)

糯小麥的培育首先需要收集和鑒定篩選優(yōu)異糯性種質(zhì)資源，選擇合適親本是培育新品種的首要工作和基礎(chǔ)。本團(tuán)隊(duì)對(duì)收集的糯性種質(zhì)資源進(jìn)行了綜合農(nóng)藝性狀和適應(yīng)性的田間鑒定，篩選出表現(xiàn)較好的冀糯200作為母本；在多年觀察鑒定的基礎(chǔ)上，選擇綜合農(nóng)藝性狀優(yōu)良的普通小麥鄭麥366作為父本，配制雜交組合。

1.2 F1代的精細(xì)選擇是關(guān)鍵

F1代采用單株收獲，挑選出表皮顏色為白色的籽粒（圖1），鑒定籽粒的胚乳外觀，淘汰胚乳渾濁不清或者半透明的籽粒，保留胚乳為乳白色不透明的籽粒。然后用1.0%的碘-碘化鉀溶液對(duì)選留的籽粒胚乳進(jìn)行染色，淘汰胚乳染色深（藍(lán)黑色）的籽粒，保留胚乳染色淺（棕紅色）的籽粒（圖2）。之后再種植入選的籽粒有胚部分，利用多余的種子測(cè)定直鏈和支鏈淀粉含量，直鏈淀粉含量低于2.0%時(shí)說明這些籽粒為糯性。

圖1 粒色

圖2 胚乳染色

1.3 F2～F5代的輔助選擇是保障

F2代按照單株取葉片提取DNA，分析糯蛋白的3個(gè)位點(diǎn)WxA、WxB和WxD分子標(biāo)記的基因型（圖3、圖4、圖5），篩選Wx-A1位點(diǎn)突變型的擴(kuò)增片段長(zhǎng)度為317 bp，Wx-B1位點(diǎn)突變型的擴(kuò)增片段長(zhǎng)度為668 bp，Wx-D1位點(diǎn)突變型的擴(kuò)增片段長(zhǎng)度為260 bp，篩選3個(gè)位點(diǎn)均為突變型的單株。同時(shí)對(duì)選留單株的籽粒進(jìn)行碘-碘化鉀溶液染色，選留胚乳染色呈棕紅色的籽粒并將有胚的部分進(jìn)行種植。多余的種子混合用于測(cè)定直鏈和支鏈淀粉含量及淀粉糊化特性，直鏈淀粉含量須低于2.0%，淀粉糊化特性曲線的峰值時(shí)間短、終粘度低、回升值低。在F3-5代家系綜合農(nóng)藝性狀鑒定的基礎(chǔ)上進(jìn)行單株選擇，每個(gè)單株隨機(jī)取20粒進(jìn)行碘-碘化鉀溶液染色，選留籽粒染色呈棕紅色的單株。

圖3 Wx-A1位點(diǎn)

圖4 Wx-B1位點(diǎn)

圖5 Wx-D1位點(diǎn)

1.4 高代穩(wěn)定系的綜合性狀選擇是最終抉擇

對(duì)F6代以后的高代穩(wěn)定系的產(chǎn)量性狀和綜合農(nóng)藝性狀等進(jìn)行接近生產(chǎn)條件的小區(qū)種植鑒定，并加強(qiáng)對(duì)淀粉品質(zhì)的測(cè)定研判。按照山東省小麥品種區(qū)域試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)量的要求（增產(chǎn)幅度＞3.0%），選留產(chǎn)量潛力高、綜合農(nóng)藝性狀表現(xiàn)優(yōu)良的株系，同時(shí)對(duì)株系的淀粉糊化特性進(jìn)行測(cè)定分析，選留淀粉糊化特性明顯不同于普通小麥（非糯性系）的株系（圖6），最終選留株系128116為濟(jì)糯116的出圃高代穩(wěn)定系。在2017—2019年度山東省小麥品種區(qū)域試驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)中其666.7m2平均單產(chǎn)552.13 kg，比對(duì)照品種增產(chǎn)8.13%，2020年在山東德州陵城的1.07 hm2大田生產(chǎn)中666.7m2平均單產(chǎn)503 kg，在濱州陽信26.67 hm2大田生產(chǎn)中666.7m2平均單產(chǎn)超過600 kg。

圖6 糯性系與非糯性系的淀粉糊化曲線的差異

2 選育體會(huì)

2.1 優(yōu)異Wx基因種質(zhì)資源是培育新品種的基礎(chǔ)

Wx蛋白資源是糯小麥遺傳育種的物質(zhì)基因。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，蘊(yùn)藏在小麥地方品種及近緣物種里的Wx蛋白被逐漸挖掘和利用，為糯性小麥品種的培育提供了新型Wx蛋白資源和優(yōu)異的中間材料。優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥一直是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)面粉的首選原糧，在這類品種的培育過程中常注重蛋白質(zhì)和面筋的改良，而忽略了淀粉的重要作用，尤其是糯小麥的淀粉構(gòu)成和性質(zhì)。濟(jì)糯116成功聚合了Wx的3個(gè)基因和優(yōu)質(zhì)高分子量麥谷蛋白亞基對(duì)5＋10。在今后小麥品質(zhì)改良尤其是優(yōu)質(zhì)專用小麥的培育中應(yīng)該充分考慮淀粉的作用，將更多優(yōu)良的蛋白亞基和Wx基因聚合到同一個(gè)品種中，實(shí)現(xiàn)蛋白品質(zhì)與淀粉品質(zhì)的最優(yōu)組合。

2.2 綜合運(yùn)用現(xiàn)代育種技術(shù)進(jìn)行全世代選擇是育種關(guān)鍵

一個(gè)小麥新品種的育成從配制雜交組合到穩(wěn)定世代出圃要經(jīng)過5～8年的時(shí)間，在整個(gè)生育期間，需針對(duì)育種目標(biāo)的不同性狀采用不同的技術(shù)手段進(jìn)行鑒定分析和篩選，糯性小麥的培育更是如此。早世代是小麥糯性選擇的關(guān)鍵時(shí)期，F(xiàn)1代的鑒定篩選至關(guān)重要。籽粒胚乳外觀是鑒定篩選的第一步，同時(shí)佐以胚乳染色鑒定篩選以及直鏈淀粉含量分析結(jié)果。F2代中采用Wx基因標(biāo)記進(jìn)行分子標(biāo)記跟蹤檢測(cè)，同時(shí)考慮利用胚乳染色、直鏈淀粉含量和淀粉糊化特性等指標(biāo)。高世代是農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀的抉擇時(shí)期，需綜合考察綜合農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀和淀粉品質(zhì)特性，確保糯性、農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量等育種目標(biāo)實(shí)現(xiàn)同步選擇。

2.3 優(yōu)異淀粉特性奠定廣闊的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)前景

糯性小麥由于其獨(dú)特的淀粉特性被廣泛應(yīng)用于食品加工業(yè)，其面粉可以用做“修飾”淀粉食品的原料，調(diào)整直鏈淀粉含量、提高面食質(zhì)量，這在改變居民的膳食結(jié)構(gòu)和組成方面將起到重要作用［16］。糯小麥粉的添加能夠改善面條的感官和質(zhì)構(gòu)特性［17-19］，改善普通小麥粉的饅頭口感和儲(chǔ)藏性能［20-22］。特別是由于糯質(zhì)淀粉具有較高的持水能力、較低的凝沉和老化速度，能夠增加面粉制品的保鮮能力，同時(shí)優(yōu)良的凍融穩(wěn)定性使其非常適宜制作冷藏及速凍食品［23-26］。濟(jì)糯116的淀粉糊化特性和回升特性不同于普通小麥（圖6），直鏈淀粉含量近乎為零、回升值很低（284.0 cP）。研究發(fā)現(xiàn)，濟(jì)糯116在濟(jì)麥22和濟(jì)麥229面條中的適宜添加比例可以控制在20%～30%，而在濟(jì)麥44面條中的適宜添加比例可以控制在30%～40%；在濟(jì)麥22和濟(jì)麥44速凍面條中的適宜添加比例可以控制在20%～30%，而在濟(jì)麥229速凍面條的適宜添加比例可以控制在30%～40%；在紫麥全粉面條中的最高添加比例為20%；在紫麥全粉饅頭中的適合比例可以控制在10%～20%。濟(jì)糯116作為配粉在改良普通小麥面粉的面包、面條、速凍面條以及紫麥全粉饅頭和面條等品質(zhì)方面能夠充分發(fā)揮其獨(dú)特的淀粉特性作用。隨著濟(jì)糯116種植面積的擴(kuò)大和總產(chǎn)量的增大，必將被面食品企業(yè)利用充分發(fā)揮其配粉特性和作用。

眾所周知，糯質(zhì)糧食作物是我國(guó)傳統(tǒng)釀酒工業(yè)的重要原料。近年來，我國(guó)糯小麥品種選育取得重要進(jìn)展，因而糯小麥在釀酒工業(yè)中的優(yōu)勢(shì)逐漸得以顯現(xiàn)。糯小麥具有與傳統(tǒng)白酒工藝相適應(yīng)的特性，且相對(duì)于粳高粱和普通小麥而言其出酒率更高，白酒的氣味和口感更佳［27］，在中國(guó)傳統(tǒng)白酒釀造中具有廣闊的開發(fā)利用潛力。白酒釀制行業(yè)對(duì)糯小麥的青睞為濟(jì)糯116開辟了新的開發(fā)利用空間，同時(shí)，濟(jì)糯116的高拍賣成交額引起了國(guó)內(nèi)白酒釀制企業(yè)的高度關(guān)注，部分白酒釀制企業(yè)已進(jìn)行小樣品量的試用。這方面的應(yīng)用和開發(fā)需要繼續(xù)深入研究。