近<bold>25</bold>年我国审定的彩色小麦农艺性状及品质特征分析

张敏敏; 闫秋艳; 董飞; 申艳婷; 贾亚琴; 闫双堆; 鲁晋秀; 杨峰; 李峰; 蔡岳; 于章龙; 宋昱; 祁琛; 吴林甲; ZHANG Min-min; YAN Qiu-yan; DONG Fei; SHEN Yan-ting; JIA Ya-qin; YAN Shuang-dui; LU Jin-xiu; YANG Feng; LI Feng; CAI Yue; YU Zhang-long; SONG Yu; QI Chen; WU Lin-jia

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近25年我国审定的彩色小麦农艺性状及品质特征分析 PDF

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张敏敏 ^1,2
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闫秋艳 ²
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申艳婷 ²
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宋昱 ³
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祁琛 ¹
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吴林甲 ¹

1. 山西农业大学资源环境学院，太谷 030801； 2. 山西农业大学小麦研究所，临汾 041000； 3. 山西农业大学棉花研究所，运城 044000

最近更新：2023-03-13

DOI：10.13430/j.cnki.jpgr.20220809002

摘要

以近25年来我国不同省份审定的56份彩色小麦品种为研究对象，利用变异系数、主成分分析和聚类分析对审定品种的5个农艺性状和3个品质性状进行综合评价，为我国彩色小麦种质资源创制和新品种选育提供参考。结果表明：彩色小麦生育期、株高、穗粒数、千粒重和产量的变异系数范围为8.11%~21.82%，其中产量与生育期变异系数较大。蛋白质含量、容重和湿面筋含量的变异系数范围为3.44%~15.06%，其中容重性状较稳定，蛋白质含量和湿面筋含量变异丰富；省际间审定的彩色小麦性状各有侧重点，山西、安徽与北京通过审定的多数品种品质较好，山东通过审定的品种产量表现突出；不同粒色小麦性状间无显著性差异；相关分析表明生育期与株高呈显著负相关关系，穗粒数与千粒重呈显著正相关，蛋白质含量与湿面筋含量、生育期均呈显著正相关关系；主成分分析将6个性状简化为3个主成分，累积贡献率为67.55%，其中第1主成分与容重有关，第2主成分与产量有关，第3主成分与蛋白质含量、湿面筋含量有关；聚类分析在遗传距离为12.5时将56份彩色小麦资源分为4个类群，其中第Ⅲ类群综合性状较好，山农蓝麦1号的F值最高（1.02），柳紫黑麦1号的F值次之（0.99）；从彩色小麦审定品种性状趋势来看，生育期和产量随着年份增加呈增加趋势，而株高和蛋白质含量呈降低趋势。可见，产量是彩色小麦品种选育的重点，但品质性状尤其是蛋白质含量需重点关注。

关键词

彩色小麦; 品种; 农艺性状; 品质特性

农艺和品质性状是评价种质资源优劣的两大类重点性状，且这类性状多为数量性状，受环境因素的影响较大^［

1］。彩色小麦是一种具有特殊粒色（黑、蓝、紫和绿色等）的珍贵小麦种质资源，因其籽粒中含有大量天然色素，而且具有许多独特的品质特性和开发潜力而逐渐受到人们的关注^{［参考文献 2-3}2-3］。近年来，彩色小麦审定品种呈增加趋势，不同地区审定品种性状差异较大，存在较强的区域性，限制了人们对优良彩色小麦品种的认识和选择。因此，对我国彩色小麦农艺和品质性状的分析更有助于深入了解彩色小麦品种资源的特征和发展趋势。

彩色小麦农艺和品质性状的评价分析方面，徐萍等^［

4］整合了我国审定的60个彩色小麦品种，侧重于基因来源分析。王艳胜^{［参考文献 5

百度学术}5］对5个紫粒小麦品种的农艺性状分析表明彩色小麦的千粒重及产量表现多数低于白粒小麦。刘文进^{［参考文献 6

百度学术}6］指出彩色小麦发展的主要瓶颈是彩色小麦品种的推广及产量品质的同步提高。因此，关于彩色小麦农艺和品质性状的综合分析仍需进一步完善，省际之间和品种间的性状差异仍需进一步明确。

聚类分析、变异分析、相关性分析和主成分分析等方法已在多种种质资源上进行应用^［

7-11］。崔文礼等^{［参考文献 10

百度学术}10］运用聚类分析对我国黄淮麦区的35份白粒小麦的农艺性状与品质性状进行分析。张婷等^{［参考文献 11

百度学术}11］对黄淮麦区的263份白粒小麦种质的株高、穗长、小穗数、穗粒数、千粒重5个主要农艺性状进行聚类分析。然而对我国彩色小麦种质资源农艺和品质性状综合评价的研究较缺乏。本研究利用以上方法对我国近25年审定的56份彩色小麦品种农艺和品质性状进行分析，为合理利用彩色小麦资源进行新品种选育提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

根据文献统计及审定时间，共筛选出我国近25年来育成并通过审定的彩色小麦（紫粒、蓝粒和黑粒）品种56份（表1），分别来自安徽（1份）、北京（2份）、甘肃（2份）、贵州（1份）、河北（10份）、河南（11份）、江苏（1份）、宁夏（1份）、青海（1份）、山东（13份）、山西（10份）、新疆（1份）、重庆（2份）等13个省市区。从2018年开始，彩色小麦审定数量呈显著增加趋势，1997-2000年通过审定的彩色小麦品种有2份，2001-2010年通过审定的彩色小麦品种共有10份，2011-2020年审定的品种有24份，2021年审定的彩色小麦品种达到20份。其中紫粒33份，黑粒14份，蓝粒8份，绿粒1份。

表1 56份彩色小麦信息表

Table 1 Information of 56 color-grained wheat cultivars

序号 Number	审定年份 Year of approval	省份 Province	品种 Varieties	粒色 Grain color	序号 Number	审定年份 Year of approval	省份 Province	品种 Varieties	粒色 Grain color
1	1997	山西	黑小麦76号^{［参考文献 12 百度学术}12］	黑粒	29	2019	山东	泰科紫麦1号^{［参考文献 41 百度学术}41］	紫粒
2	1997	河南	漯珍1号^{［参考文献 13-14}13-14］	黑粒	30	2020	山东	爱民蓝麦1号^{［参考文献 42 百度学术}42］	蓝粒
3	2001	青海	高原115^{［参考文献 15 百度学术}15］	紫粒	31	2020	山西	冬黑1206^{［参考文献 43 百度学术}43］	紫粒
4	2004	山西	冬黑10号^{［参考文献 16 百度学术}16］	紫粒	32	2020	江苏	宁紫麦1号^{［参考文献 44 百度学术}44］	紫粒
5	2004	山西	冬黑1号^{［参考文献 17 百度学术}17］	紫粒	33	2020	山东	山农蓝麦1号^{［参考文献 45 百度学术}45］	蓝粒
6	2004	山西	运黑28号^{［参考文献 18 百度学术}18］	黑粒	34	2020	山西	太紫6336^{［参考文献 46 百度学术}46］	紫粒
7	2005	北京	农大3677^{［参考文献 19 百度学术}19］	蓝粒	35	2020	重庆	中科紫糯麦168^{［参考文献 47 百度学术}47］	紫粒
8	2006	北京	农大3753^{［参考文献 20 百度学术}20］	紫粒	36	2020	山西	紫麦8555^{［参考文献 48 百度学术}48］	紫粒
9	2008	河北	冀资黑小麦1号^{［参考文献 21 百度学术}21］	紫粒	37	2021	山东	彩麦08^{［参考文献 49 百度学术}49］	紫粒
10	2008	宁夏	宁春46号^{［参考文献 22 百度学术}22］	紫粒	38	2021	河北	邯生黑麦1号^{［参考文献 50 百度学术}50］	黑粒
11	2009	河北	冀紫439^{［参考文献 23 百度学术}23］	紫粒	39	2021	河南	黑冠1号^{［参考文献 51 百度学术}51］	黑粒
12	2010	山东	山农紫麦1号^{［参考文献 24 百度学术}24］	紫粒	40	2021	山东	济蓝麦1号^{［参考文献 52 百度学术}52］	蓝粒
13	2011	新疆	新春36号^{［参考文献 25 百度学术}25］	黑粒	41	2021	山东	济紫麦2号^{［参考文献 53 百度学术}53］	紫粒
14	2014	甘肃	陇紫麦1号^{［参考文献 26 百度学术}26］	紫粒	42	2021	山东	济紫麦4号^{［参考文献 54 百度学术}54］	紫粒
15	2015	贵州	贵紫麦1号^{［参考文献 27 百度学术}27］	紫粒	43	2021	山西	临黑187^{［参考文献 55 百度学术}55］	紫粒
16	2018	甘肃	陇紫麦2号^{［参考文献 28 百度学术}28］	紫粒	44	2021	安徽	柳紫黑麦1号^{［参考文献 56 百度学术}56］	紫粒
17	2018	河北	三餐黑麦一号^{［参考文献 29 百度学术}29］	黑粒	45	2021	河北	马兰黑小麦1号^{［参考文献 57 百度学术}57］	黑粒
18	2018	山东	山农紫糯2号^{［参考文献 30 百度学术}30］	紫粒	46	2021	河北	农大4218紫^{［参考文献 58 百度学术}58］	紫粒
19	2018	河南	豫圣黑麦一号^{［参考文献 31 百度学术}31］	紫粒	47	2021	河北	农大5321蓝^{［参考文献 59 百度学术}59］	蓝粒
20	2018	山西	运黑14207^{［参考文献 32 百度学术}32］	蓝粒	48	2021	山东	山农蓝麦11^{［参考文献 60 百度学术}60］	蓝粒
21	2018	山西	运黑161^{［参考文献 33 百度学术}33］	紫粒	49	2021	河南	盛彩麦2号^{［参考文献 61 百度学术}61］	黑粒
22	2018	河南	中鼎原紫1号^{［参考文献 34 百度学术}34］	黑粒	50	2021	山东	泰科紫麦2号^{［参考文献 62 百度学术}62］	紫粒
23	2018	河北	中黑麦6号^{［参考文献 35 百度学术}35］	黑粒	51	2021	河南	天谷红宝5号^{［参考文献 63 百度学术}63］	紫粒
24	2018	河北	中蓝麦1号^{［参考文献 36 百度学术}36］	蓝粒	52	2021	河南	永黑麦1号^{［参考文献 64 百度学术}64］	黑粒
25	2019	山东	济紫麦1号^{［参考文献 37 百度学术}37］	紫粒	53	2021	重庆	渝黑521^{［参考文献 65 百度学术}65］	紫粒
26	2019	河南	灵黑麦1号^{［参考文献 38 百度学术}38］	黑粒	54	2021	河南	豫州黑麦1号^{［参考文献 66 百度学术}66］	黑粒
27	2019	河南	灵绿麦1号^{［参考文献 39 百度学术}39］	绿粒	55	2021	河南	豫州黑麦2号^{［参考文献 67 百度学术}67］	黑粒
28	2019	山东	泰科黑麦1号^{［参考文献 40 百度学术}40］	紫粒	56	2021	河北	中紫麦3号^{［参考文献 68 百度学术}68］	紫粒

1.2 试验方法

生育期、株高、千粒重、穗粒数与产量是小麦重要的农艺性状，蛋白质含量、湿面筋含量与容重是重要的品质指标，因此本研究对这5个农艺性状和3个品质性状进行统计分析。数据来源为文献及网络已公开的品种试验数据（详见https：//doi.org/10.13430/j.cnki.jpgr.20220809002，附表1），不同年份的品种性状数据取平均值。采用Microsoft Excel 2017进行数据整理，SPSS软件进行变异分析（变异系数=标准差/平均值）、显著性分析（邓肯Duncan）、相关分析（斯皮尔曼Rho）及主成分分析。主成分分析首先对原始数据进行标准化处理，然后进行KOM检验与 Bartlett球形度检验。采用Origin 2018软件进行聚类分析，并绘制图表。

计算公式如下：

主成分的特征向量=主成分载荷/ $\sqrt[]{对应主成分特征值}$ 。

2 结果与分析

2.1 农艺与品质性状的变异分析

从表2可以看出，5个农艺性状和3个品质性状变异系数从大到小的顺序依次为产量＞生育期＞湿面筋含量＞穗粒数＞蛋白质含量＞千粒重＞株高＞容重。产量、生育期与湿面筋含量的变异幅度较大，变异系数为21.82%、16.67%与15.06%，变异系数大于15%，说明这3个性状的变异潜力较大，为育种材料的选择提供了丰富的遗传背景资源，生育期变异系数较大是因为彩色小麦品种中包含春小麦与冬小麦。容重、株高、千粒重变异幅度较小，变异系数分别为3.44%、8.11%、9.46%，均小于10%，说明彩色小麦品种这3个性状表现相对较稳定。

表2 各性状的变异系数

Table 2 Variation coefficients of traits

性状Traits	最小值Min.	最大值Max.	平均值Mean	标准偏差SD	变异系数（%）CV
生育期（d） GP	95.00	275.00	223.67	37.28	16.67
株高（cm） PH	70.00	99.15	83.40	6.76	8.11
穗粒数 KPS	28.00	50.00	36.45	4.89	13.42
千粒重（g） TGW	31.95	51.30	40.26	3.81	9.46
产量（kg/666.7 m²） Y	203.00	541.05	425.89	92.92	21.82
蛋白质含量（%） PC	12.20	20.50	15.52	1.56	10.05
容重（g/L） BD	703.00	840.50	787.15	27.06	3.44
湿面筋含量（%） WGC	21.80	45.70	33.93	5.11	15.06

GP：Growth period； PH：Plant height； KPS：Kernels per spike； TGW：Thousand grain weight； Y：Yield； PC：Protein content； BD：Bulk density； WGC：Wet gluten content； The same as bellow

2.2 省际间农艺与品质性状的统计分析

各省际之间彩色小麦的农艺性状与品质性状各有不同，为了了解不同省际间通过审定的彩色小麦品种的性状表现，对其农艺性状和品质性状基本参数进行分析（表3）。

表3 省际间56份彩色小麦性状的表现与变异

Table 3 Performance and variation of 56 color wheat traits among provinces

省份 Province	统计参数 Statistical parameter	生育期（d） GP	株高（cm） PH	穗粒数 KPS	千粒重（g） TGW	产量（kg/666.7 m²） Y	蛋白质含量（%） PC	容重（g/L） BD	湿面筋含量（%） WGC
安徽 Anhui	平均值	221.40	86.50	34.45	39.55	527.27	16.23	840.50	40.60
	最小值	221.40	86.50	34.45	39.55	527.27	16.23	840.50	40.60
	最大值	221.40	86.50	34.45	39.55	527.27	16.23	840.50	40.60
北京 Beijing	平均值	232.50	82.50	29.65	39.50	356.25	16.97	815.50	35.20
	最小值	230.00	77.50	29.30	39.00	312.50	16.54	802.00	34.10
	最大值	235.00	87.50	30.00	40.00	400.00	17.40	829.00	36.30
甘肃 Gansu	平均值	274.00	93.85	34.35	39.85	281.35	15.40	760.50	32.60
	最小值	273.00	92.00	34.00	37.70	270.60	14.30	747.00	32.10
	最大值	275.00	95.70	34.70	42.00	292.10	16.50	774.00	33.10
贵州 Guizhou	平均值	192.00	86.00	37.00	38.00	267.35	13.70	775.00	30.90
	最小值	192.00	86.00	37.00	38.00	267.35	13.70	775.00	30.90
	最大值	192.00	86.00	37.00	38.00	267.35	13.70	775.00	30.90
河北 Hebei	平均值	237.23	76.32	32.96	38.12	479.66	15.95	789.75	34.26
	最小值	234.00	70.00	29.10	34.50	452.30	14.80	750.50	25.80
	最大值	239.00	81.60	39.50	42.80	514.73	19.00	820.00	42.40
河南 Henan	平均值	227.99	83.97	38.05	40.48	457.49	15.45	782.27	30.87
	最小值	220.00	75.00	28.80	31.95	400.00	13.00	703.00	21.80
	最大值	238.00	99.15	50.00	51.30	496.00	17.10	823.50	38.05
江苏 Jiangsu	平均值	208.60	87.00	37.80	44.00	473.60	15.15	808.50	30.85
	最小值	208.60	87.00	37.80	44.00	473.60	15.15	808.50	30.85
	最大值	208.60	87.00	37.80	44.00	473.60	15.15	808.50	30.85
宁夏 Ningxia	平均值	96.00	80.00	40.10	43.30	460.80	15.40	796.00	29.30
	最小值	96.00	80.00	40.10	43.30	460.80	15.40	796.00	29.30
	最大值	96.00	80.00	40.10	43.30	460.80	15.40	796.00	29.30
青海 Qinghai	平均值	135.00	91.80	36.80	49.30	425.00	13.80	808.00	29.90
	最小值	135.00	91.80	36.80	49.30	425.00	13.80	808.00	29.90
	最大值	135.00	91.80	36.80	49.30	425.00	13.80	808.00	29.90
山东 Shandong	平均值	232.42	84.41	37.69	40.73	504.20	14.84	785.24	38.10
	最小值	229.00	71.40	33.60	35.20	411.59	12.20	765.80	33.10
	最大值	238.00	93.60	46.10	45.20	541.05	18.90	799.00	45.70
山西 Shanxi	平均值	231.50	83.30	36.42	40.40	307.06	16.62	789.60	34.40
	最小值	95.00	73.50	28.00	37.90	203.00	14.90	714.00	28.70
	最大值	270.00	95.00	40.00	42.70	423.30	20.50	830.00	42.80
新疆 Xinjiang	平均值	103.00	88.00	41.90	42.90	445.50	15.60	786.00	30.00
	最小值	103.00	88.00	41.90	42.90	445.50	15.60	786.00	30.00
	最大值	103.00	88.00	41.90	42.90	445.50	15.60	786.00	30.00
重庆 Chongqing	平均值	170.00	90.50	41.30	39.30	260.50	13.10	754.00	25.80
	最小值	169.00	90.00	37.10	36.40	237.60	12.70	740.00	23.50
	最大值	171.00	91.00	45.50	42.20	283.40	13.50	768.00	28.10
全部材料 Total materials	平均值	223.67	83.40	36.45	40.26	425.89	15.52	787.15	33.93
	最小值	95.00	70.00	28.00	31.95	203.00	12.20	703.00	21.80
	最大值	275.00	99.15	50.00	51.30	541.05	20.50	840.50	45.70

2.2.1 生育期

省际间彩色小麦品种的平均生育期由大到小排序为甘肃＞河北＞北京＞山东＞山西＞河南＞安徽＞江苏＞贵州＞重庆＞青海＞新疆＞宁夏。省际间生育期差异显著，其中来自甘肃的陇紫麦1号生育期最长，为275 d，来自山西的黑小麦76号生育期最短，为95 d。甘肃、河北、北京通过审定的彩色小麦多为冬小麦。宁夏（96 d）、新疆（103 d）、青海（135 d）与重庆（170 d）通过审定的彩色小麦品种生育期较短，多为春小麦。

2.2.2 株高

省际间彩色小麦品种的平均株高排序为甘肃＞青海＞重庆＞新疆＞江苏＞安徽＞贵州＞山东＞河南＞山西＞北京＞宁夏＞河北。甘肃与青海彩色小麦株高较高，在省际间排名第一与第二。其中，河南省盛彩麦2号的株高最高，为99.15 cm，而河北省冀紫439株高最低，为70.00 cm。

2.2.3 穗粒数

省际间彩色小麦品种的平均穗粒数排序为新疆＞重庆＞宁夏＞河南＞江苏＞山东＞贵州＞青海＞山西＞安徽＞甘肃＞河北＞北京。其中，河南省通过审定的彩色小麦品种多样化，穗粒数最高为漯珍1号（50个），最低为永黑麦1号（28.80个）。山西省黑小麦76号穗粒数最低（28个）。新疆、重庆与宁夏虽然近些年通过的彩色麦品种较少但是平均穗粒数较高，分别为41.90，41.30与40.10。

2.2.4 千粒重

省际间彩色小麦品种的平均千粒重排序为青海＞江苏＞宁夏＞新疆＞山东＞河南＞山西＞甘肃＞安徽＞北京＞重庆＞河北＞贵州，其中河南省天谷红宝5号千粒重最高（51.30 g），而盛彩麦2号的千粒重最低（31.95 g）。彩色小麦千粒重最高与最低的品种皆为河南省审定，说明河南省在彩色小麦的研发上进行了多样化的尝试，作为与产量息息相关的性状，河南省或想在产量上有所突破。

2.2.5 产量

省际间彩色小麦品种的平均亩产排序为安徽＞山东＞河北＞江苏＞宁夏＞河南＞新疆＞青海＞北京＞山西＞甘肃＞贵州＞重庆。山东的品种彩麦08产量最高，为541.05 kg/666.7 m²，且山东的其他品种产量也相对较高，表明山东的研究热点更趋向于产量及其相关指标。山西审定的黑小麦76号产量最低，为203.00 kg/666.7 m²。

2.2.6 蛋白质含量

省际间彩色小麦品种的平均蛋白质含量表现为北京＞山西＞安徽＞河北＞新疆＞河南＞宁夏＞甘肃＞江苏＞山东＞青海＞贵州＞重庆，北京与山西省通过审定的彩色小麦品种平均蛋白质含量分别为16.97%、16.62%。其中山西省黑小麦76号蛋白质含量最高（20.50%），山农紫麦1号虽然产量较高（509.20 kg/666.7 m²），但是蛋白质含量最低（12.20%）。表明北京与山西省在研发及审定彩色小麦的性状方面或更偏向于品质指标。

2.2.7 容重

13个省市区彩色小麦品种平均容重排序为安徽＞北京＞江苏＞青海＞宁夏＞河北＞山西＞新疆＞山东＞河南＞贵州＞甘肃＞重庆，安徽省审定的彩色小麦品种柳紫黑麦1号容重最高，达840.50 g/L。其中柳紫黑麦1号、冬黑1206、盛彩麦2号、中蓝麦1号、紫麦8555、黑冠1号与漯珍1号等共18个品种容重均超过800.00 g/L。容重与出粉率息息相关，是重要的品质指标之一，安徽、山西、河南、河北、江苏、青海与北京均有彩色小麦品种容重超过800.00 g/L，尤其是山西省与河南省，容重超过800.00 g/L的彩色小麦品种分别有4个与5个，进一步说明了山西省在彩色小麦的审定方面更倾向于品质，而河南省审定的彩色小麦性状更为多样化。

2.2.8 湿面筋含量

省际间彩色小麦品种的平均湿面筋含量排序为安徽＞山东＞北京＞山西＞河北＞甘肃＞贵州＞河南＞江苏＞新疆＞青海＞宁夏＞重庆。重庆审定的彩色小麦品种平均湿面筋含量最低（25.80%），而山东省彩色小麦品种的湿面筋含量表现突出。其中山农紫糯2号湿面筋含量最高，为45.70%，河南省审定的品种漯珍1号湿面筋含量最低，为21.80%。各省份间对彩色小麦的研究侧重点不同，安徽省通过审定的彩色小麦品种不多（1份），但该品种（柳紫黑麦1号）在产量、蛋白质、容重及湿面筋这4个性状上高于平均值，是表现良好的品种。

2.3 不同粒色品种间农艺与品质性状的差异分析

绿粒小麦仅有1个，不具代表性，因此不参与差异化分析。从表4可以看出，不同粒色（紫粒、蓝粒和黑粒）小麦在8个性状间均无显著差异。其中蓝粒小麦蛋白质含量和湿面筋含量高于紫粒和黑粒小麦。

表4 不同粒色小麦间性状的差异化分析

Table 4 Differentiation analysis of wheat traits between different grain colors

粒色Grain color

生育期（d）

株高（cm）

穗粒数

KPS

千粒重（g）

TGW

产量（kg/666.7 m²）Y

蛋白质含量（%）

容重（g/L）

湿面筋含量（%）

WGC

紫粒

Purple

225.46±36.50a

83.55±6.74a

36.69±4.24a

40.35±4.02a

413.19±100.23a

15.24±1.39a

786.51±29.29a

34.03±5.17a

蓝粒

Blue

235.00±5.01a

82.08±6.20a

36.35±4.96a

40.15±3.13a

455.81±78.59a

16.13±1.88a

783.43±31.23a

36.20±3.65a

黑粒

Black

212.80±48.69a

83.70±7.71a

35.39±6.17a

40.32±3.92a

437.21±85.68a

15.74±1.71a

791.11±20.81a

32.13±5.42a

相同小写字母表示在P<0.05水平上无显著差异

The same lowercase letters indicate no significant difference at the level of P<0.05

2.4 不同审定年份间的性状分析

从图1可知，近25年审定的彩色小麦农艺性状中，生育期和产量增加幅度较大，2021年彩色小麦平均生育期较1997-2000年间增长37%，平均产量增长55%。株高呈缓慢降低趋势，较1997-2000年间下降1%。穗粒数与千粒重的变化趋势线较为平缓，2021年彩色小麦穗粒数较1997-2000年间降低10%，千粒重增加5%。彩色小麦的蛋白质含量总体呈下降趋势，2021年彩色小麦平均蛋白质含量较1997-2000年间下降20%。容重和湿面筋含量趋势线较为稳定，2021年彩色小麦容重较1997-2000年间降低1%，湿面筋含量增加3%。表明近年来审定的彩色小麦品种总体侧重于提升产量，蛋白质含量呈下降趋势。

图1 彩色小麦农艺和品质性状变化趋势

Fig.1 Variation trend of agronomic and quality traits of color-grained wheat

2.5 农艺与品质性状的相关性分析

8个主要性状间的相关性分析如表5所示。生育期与株高之间呈显著负相关（r=-0.307^*），穗粒数与千粒重呈显著正相关（r=0.286^*）。产量与千粒重呈正相关关系，与其他农艺性状呈现负相关关系。品质性状间均存在正相关关系，其中蛋白质含量与湿面筋含量与呈显著正相关（r=0.271^*）。生育期与蛋白质含量之间呈显著正相关（r=0.298^*）。株高、穗粒数与品质性状均呈现不显著负相关。产量与湿面筋含量呈显著正相关（r=0.325^*）。

表5 性状间的相关性系数

Table 5 Correlation coefficient among traits

性状 Traits	生育期 GP	株高 PH	穗粒数 KPS	千粒重 TGW	产量 Y	蛋白质含量 PC	容重 BD	湿面筋含量 WGC
生育期 GP	1
株高 PH	-0.307*	1
穗粒数 KPS	-0.068	0.087	1
千粒重 TGW	-0.145	0.036	0.286*	1
产量 Y	-0.126	-0.177	-0.055	0.062	1
蛋白质含量 PC	0.298*	-0.252	-0.126	-0.143	-0.200	1
容重 BD	-0.091	-0.168	-0.240	0.035	0.079	0.088	1
湿面筋含量 WGC	0.153	-0.030	-0.127	0.006	0.325*	0.271*	0.069	1

* 代表在0.05水平显著

* represents significant at 0.05 level

2.6 性状的主成分分析

2.6.1 主成分分析的适宜度检验

因彩色小麦品种生育期与株高变异太大，且不能代表小麦的普遍性规律，穗粒数、千粒重与产量息息相关，而蛋白质含量、湿面筋含量与容重是小麦品质的重要品质因子。因此对其他6个性状进行主成分分析。经过分析得出（表6），穗粒数、千粒重、产量、蛋白质含量、湿面筋含量和容重6个性状的KOM值=0.517＞0.500，卡方值=27.487，Sig.=0.025＜0.05，进一步说明6个性状间存在较强的相关性，适宜进行主成分分析^［

69］。

表6 KMO检验和 Bartlett球形检验表

Table 6 KMO and Bartlett's test

检验指标 Index	检验值 Numeric value
取样足够度的 Kaiser-Meyer-Olkin 度量 Kaiser-Meyer-Olkin measure of sampling adequacy	0.517
Bartlett 的球形度检验近似卡方 Sphericity test approximate Chi-square	27.487
自由度 df	15
显著性 Sig.	0.025

2.6.2 主成分因子选择

经主成分分析得到6个主成分的特征值、贡献率和累积贡献率（表7），并计算主成分特征向量值（表8）。

表7 6个性状间的总方差解释

Table 7 Explanation of total variance among six traits

成分 Component	特征值 Characteristic value	贡献率（%） Contribution rate	累积贡献率（%） Accumulative contribution root
1	1.74	29.05	29.05
2	1.26	20.95	50.00
3	1.05	17.56	67.55
4	0.83	13.84	81.39
5	0.62	10.30	91.69
6	0.50	8.32	100

表8 6个性状前3个主成分所对应的特征向量

Table 8 The eigenvectors corresponding to the first four principal components of six traits

性状 Traits	第1主成分 PC1	第2主成分 PC2	第3主成分 PC3
穗粒数 KPS	-0.55	0.10	0.31
千粒重 TGW	-0.35	0.38	0.40
产量 Y	0.10	0.74	-0.18
蛋白质含量 PC	0.43	-0.32	0.58
容重 BD	0.45	0.20	-0.32
湿面筋含量 WGC	0.43	0.38	0.52

第1主成分PC1的特征值为1.74，方差贡献率为29.05%。第2主成分PC2的特征值为1.26，方差贡献率为20.95%。第3主成分PC3的特征值为1.05，方差贡献率为17.56%。前3个主成分累积贡献率达到67.55%，前3项主成分可以反映原始数据大部分信息，因此选取前3个主成分作为综合评价指标。

主成分特征向量值反映了各性状在主成分中的影响力大小和方向。由表8可知，第1主成分主要反映容重；第2主成分主要反映产量；第3主成分主要反映蛋白质含量与湿面筋含量。主成分分析结果表明品质性状与产量已经成为评判一个小麦品种优劣的重要性状，这为彩色小麦育种提供了参考思路。

2.6.3 综合评价

根据表9中各主成分的特征向量，计算56份彩色小麦品种的主成分因子得分，再以每个主成分的贡献率为权重，构建出不同彩色小麦品种的综合评价模型：F=0.29Y₁+0.21Y₂+0.18Y₃。由表9可知，在56份彩色小麦品种中，综合得分较高（F＞0.9）的品种为山农蓝麦1号、柳紫黑麦1号与山农紫糯2号。与其他品种相比，山农蓝麦1号、柳紫黑麦1号与山农紫糯2号的综合表现较好，山农蓝麦1号多项性状均高于平均值，穗粒数、千粒重、产量、蛋白质含量和湿面筋含量相较于各项性状平均值分别高6%、1%、16%、22%和30%；而柳紫黑麦1号的产量、蛋白质含量、容重与湿面筋含量相较于56份彩色小麦性状平均值分别高24%、5%、7%与20%；山农紫糯2号的穗粒数、千粒重、产量与湿面筋含量表现突出，分别高于56份彩色小麦对应性状平均值26%、9%、15%、与35%。因此，山农蓝麦1号、柳紫黑麦1号与山农紫糯2号为56份彩色小麦中综合评价较高的品种。

表9 主成分因子综合得分

Table 9 Composite score of principal component factor

品种 Varieties	第1主成分得分 Y1	第2主成分得分 Y2	第3主成分得分 Y3	综合得分 F Comprehensive score
山农蓝麦1号 Shannonglanmai 1	-0.29	3.26	2.36	1.02
柳紫黑麦1号 Liuziheimai 1	1.65	2.51	-0.09	0.99
山农紫糯2号 Shannong Zinuo 2	-0.43	3.28	2.10	0.94
冀资黑小麦1号 Jiziheixiaomai 1	1.08	1.72	0.63	0.79
中黑麦6号 Zhongheimai 6	0.98	2.06	0.44	0.79
冀紫439 Jizi 439	0.91	1.75	0.84	0.78
黑小麦76号 Heixiaomai 76	0.39	0.67	2.36	0.68
彩麦08 Caimai 08	0.63	2.03	0.23	0.65
泰科黑麦1号 Taikeheimai 1	0.50	1.94	0.27	0.60
济紫麦2号 Jizimai 2	0.58	1.59	0.37	0.57
黑冠1号 Heiguan 1	1.18	1.17	-0.46	0.51
泰科紫麦1号 Taikezimai 1	0.38	1.08	0.48	0.42
农大5321蓝 Nongda 5321 lan	0.44	0.82	0.47	0.39
山农紫麦1号 Shannongzimai 1	1.52	0.48	-1.14	0.34
济蓝麦1号 Jilanmai 1	1.40	0.44	-0.88	0.34
农大3753 Nongda 3753	0.91	0.36	-0.16	0.31
爱民蓝麦1号 Aiminlanmai 1	-0.76	1.72	0.91	0.31
永黑麦1号 Yongheimai 1	0.69	0.60	-0.39	0.26
灵绿麦1号 Linglvmai 1	-0.65	1.07	1.12	0.24
农大3677 Nongda 3677	0.96	-0.40	0.08	0.21
盛彩麦2号 Shengcaimai 2	1.28	0.24	-1.16	0.21
豫州黑麦1号 Yuzhouheimai 1	0.78	0.51	-0.80	0.19
三餐黑麦一号 Sancanheimai 1	0.06	0.80	-0.22	0.15
济紫麦1号 Jizimai 1	0.85	0.36	-0.96	0.15
太紫6336 Taizi 6336	0.61	0.11	-0.26	0.15
泰科紫麦2号 Taikezimai 2	0.62	0.44	-0.69	0.15
中蓝麦1号 Zhonglanmai 1	0.44	0.52	-0.85	0.08
济紫麦4号 Jizimai 4	0.44	0.25	-0.71	0.05
山农蓝麦11 Shannonglanmai 11	-0.12	0.55	-0.17	0.05
运黑161 Yunhei 161	-0.66	0.16	0.98	0.02
冬黑10号 Donghei 10	-1.12	0.03	1.76	0.00
宁紫麦1号 Ningzimai 1	-0.25	0.27	-0.32	-0.07
临黑187 Linhei 187	-0.21	-0.59	0.57	-0.08
邯生黑麦1号 Danshengheimai 1	0.31	-0.46	-0.49	-0.10
高原115 Gaoyuan 115	-0.39	-0.07	-0.33	-0.19
冬黑1206 Donghei 1206	0.78	-1.43	-0.77	-0.21
冬黑1号 Donghei 1	-0.59	-0.95	0.87	-0.22
陇紫麦1号 Longzimai 1	-0.59	-1.00	0.72	-0.25
马兰黑小麦1号 Malanheixiaomai 1	-0.34	-0.51	-0.37	-0.27
豫州黑麦2号 Yuzhouheimai 2	0.53	-0.72	-1.56	-0.28
灵黑麦1号 Lingheimai 1	-0.01	-0.91	-0.62	-0.30
宁春46号 Ningchun 46	-0.86	-0.19	-0.14	-0.32
紫麦8555 Zimai 8555	0.16	-1.45	-0.34	-0.32
新春36号 Xinchun 36	-1.21	-0.22	0.23	-0.35
中紫麦3号 Zhongzimai 3	1.19	-1.58	-2.04	-0.35
运黑14207 Yunhei 14207	-1.96	-0.86	1.48	-0.48
农大4218紫 Nongda 4218 zi	0.93	-1.99	-2.29	-0.56
陇紫麦2号 Longzimai 2	-0.22	-2.43	-0.25	-0.62
运黑28号 Yunhei 28	-1.00	-1.68	0.03	-0.64
贵紫麦1号 Guizimai 1	0.02	-2.52	-0.74	-0.66
豫圣黑麦一号 Yushengheimai 1	-0.82	-1.97	-0.44	-0.73
中鼎原紫1号 Zhongdingyuanzi 1	-1.31	-1.48	-0.33	-0.75
天谷红宝5号 Tianguhongbao 5	-4.46	-0.09	2.41	-0.88
漯珍1号 Luozhen 1	-2.57	-2.06	-0.14	-1.20
渝黑521 Yuhei 521	-1.89	-3.17	0.05	-1.21
中科紫糯麦168 Zhongkezinuomai 168	-0.51	-4.07	-1.68	-1.30

2.7 聚类分析

采用欧氏距离法对5个农艺性状和3个品质性状进行聚类分析。当遗传距离为12.5时，将56份彩色小麦品种分为4大类（图2、表10）。

图2 近25年来审定的彩色小麦品种聚类结果

Fig.2 Clustering results of color-grained wheat varieties approved in recent 25 years

表10 各类群性状平均值

Table 10 Mean value of traits performance among groups

类群 Group	生育期（d） GP	株高（cm） PH	穗粒数 KPS	千粒重（g） TGW	产量（kg/666.7m²） Y	蛋白质含量（%） PC	容重（g/L） BD	湿面筋含量（%） WGC
Ⅰ	95.00	95.00	28.00	38.50	203.00	20.50	796.00	42.80
Ⅱ	234.21	86.16	37.06	40.21	293.42	15.50	778.86	32.16
Ⅲ	232.07	81.82	36.20	39.93	479.15	15.45	789.22	34.69
Ⅳ	111.33	86.60	39.60	45.17	443.77	14.93	796.67	29.73

第Ⅰ类群，只有黑小麦76号1个品种，容重、湿面筋含量以及蛋白质含量较高，生育期短，产量较低，为低产高品质品种。

第Ⅱ类群，共有14个品种，包括贵紫麦1号、中科紫糯麦168、渝黑521、冬黑10号、陇紫麦1号、陇紫麦2号、紫麦8555、临黑187、冬黑1206、运黑28号、冬黑1号、农大3677、运黑14207与运黑161。此类群多为冬小麦品种，生育期较长，产量较低，蛋白质含量与湿面筋含量较高。

第Ⅲ类群，共有38个品种，又可分为2个亚类，第一亚类包括马兰彩色小麦1号、农大5321蓝、农大4218紫、邯生黑麦1号、中紫麦3号、泰科紫麦2号与漯珍1号等36个品种；第二亚类包括豫圣黑麦一号与天谷红宝5号。此类群为产量高、品质适中的品种。

第Ⅳ类群有高原115、宁春46号与新春36号共3个品种，生育期值范围为96~135 d，此类群彩色小麦品种生育期较短，产量适中，容重较高，湿面筋含量较低。

3 讨论

本研究通过文献统计法整合近25年通过审定的彩色小麦品种数据，共筛选出56份彩色小麦品种，主要来自山东、河南、山西、河北4个省份。2018-2021年彩色小麦审定品种数量呈显著增加趋势，这与不同省份开展特殊用途小麦统一试验、联合体品种试验与绿色通道品种试验关系密切。对56份彩色小麦品种的5个农艺与3个品质性状进行数据分析，变异幅度在3.44%~21.82%，品种资源多样化。各省际之间审定的彩色小麦品种农艺与品质性状各有侧重点。河南省与山东省审定的彩色小麦品种多样化，河南省审定的彩色小麦千粒重变化幅度大，最高千粒重、穗粒数与最低千粒重皆为河南省审定的品种，山东省审定的彩色小麦产量表现突出。宁夏、新疆与青海通过审定的彩色小麦品种生育期较短，多为春小麦品种。新疆、重庆与宁夏通过审定的彩色小麦品种穗粒数较高。安徽省、山西省与北京审定的品种容重、蛋白质含量与湿面筋含量表现突出。不同粒色间彩色小麦农艺与品质性状并无显著差异。聚类分析将56份彩色小麦分成4类：第Ⅰ类群，生育期短，为低产高品质彩色小麦品种；第Ⅱ类群产量较低，蛋白质含量与湿面筋含量较高，为优质彩色小麦类群；第Ⅲ类群为产量高品质适中的冬小麦品种；第Ⅳ类群生育期较短，产量适中，容重较高，湿面筋含量较低。可见，彩色小麦资源在不同省份、不同年份、不同品种间均存在较大差异，也说明彩色小麦品种具有丰富的性状表现。

本研究主成分分析结果表明有3个主成分入选，累积贡献率达67.55%，代表了56份品种大部分的变异信息，彩色小麦的品质与产量是评判彩色小麦质量的重点。彩色小麦产量波动幅度较大（203.0~541.1 kg/666.7 m²），平均值为425.9 kg/666.7 m²。目前审定的大部分彩色小麦品种产量低于白粒小麦。黄宁等^［

70］指出我国主要麦区高产白麦产量可高达580 kg/666.7 m²。而马娟娟等^{［参考文献 71

百度学术}71］研究表明高产彩色小麦的产量大于440.0 kg/666.7 m²。可见，近些年来通过审定的彩色小麦品种产量与普通小麦比仍有一定差距，彩色小麦的产量偏低，仍有较大提升空间。望俊森等^{［参考文献 72

百度学术}72］指出黄淮南片白麦蛋白质含量为12%~16%，湿面筋含量为29%~39%。张小燕等^{［参考文献 1

百度学术}1］研究表明彩色小麦的可溶性蛋白质含量，总游离氨基酸含量都显著高于普通小麦，灰麦氨基酸含量比普通小麦高57.5%。本研究发现彩色小麦蛋白质含量可高达20.5%。尽管彩色小麦蛋白质含量普遍高于白粒小麦，平均蛋白质含量在15.5%，但近些年通过审定的彩色小麦品种的蛋白质含量呈明显下降趋势。主成分分析也表明品质性状是评判彩色小麦品种优劣的重要因素之一。因此，在彩色小麦新品种选育过程中要注重产量和品质的协同提高。此外，与普通白粒小麦相比，彩色小麦多数为弱筋小麦，通过育种可进一步提升彩色小麦面筋强度。王光禄等^{［参考文献 73

百度学术}73］、刘丽华等^{［参考文献 74

百度学术}74］提出通过研究小麦品种品质性状，可以针对性地选用优异种质材料并进一步改良品种特性。

农艺与品质性状之间的相关性较为复杂，主要是由于小麦育种中重视产量提高，而忽视了品质的改良，导致农艺性状与品质性状间的不平衡性^［

75］。时侠清等^{［参考文献 76

百度学术}76］研究指出冬小麦籽粒戊聚糖含量与千粒重具有极显著的负相关关系。即使是小麦籽粒本身品质性状之间也存在正负相关的双重效应^{［参考文献 77-78}77-78］。本研究表明与彩色小麦产量呈正相关的性状有千粒重，其他农艺性状与产量呈负相关。因此，在选择高产的种质时，需选择株高较低、穗粒数适中、千粒重较高的品系材料，这与齐文丽等^{［参考文献 79

百度学术}79］研究结果一致。而马娟娟等^{［参考文献 71

百度学术}71］研究指出彩色小麦穗粒数与千粒重为负相关关系，与本研究结果不一致，这可能与试验品种及试验条件有关。Fan等^{［参考文献 80

百度学术}80］通过对彩色小麦农艺性状与品质性状的相关性分析表明彩色小麦穗粒数与小麦品质性状呈负相关关系，这与本研究结论一致。吴昊等^{［参考文献 81

百度学术}81］通过对山东省近20年来大豆农艺性状的研究表明生育期与蛋白质含量呈正相关关系，这说明生育期越长越有利于籽粒蛋白质的积累。选育品质较高的彩色小麦品种时可选用生育期较长、穗粒数较低、株高适中的品种。

彩色小麦的种皮或糊粉层中含有花青素、胡萝卜素等色素，从而呈现不同的颜色，花色苷为花青素的糖苷形式，具强抗氧化性。李莉等^［

82］研究表明紫粒和蓝粒的小麦颜色由不同部位表现，不同部位的花色苷类化合物决定彩色小麦籽粒的颜色。高建伟等^{［参考文献 83

百度学术}83］研究表明紫粒小麦的颜色由种皮决定，颜色由母本籽粒颜色决定，为母性遗传。蓝粒小麦颜色由糊粉层决定，其色素基因主要来自偃麦草和一粒小麦。本研究中不同粒色小麦之间的农艺与品质性状均无显著差异。不同粒色小麦之间的差异性可能主要体现在花青素、类黄酮、总酚含量及抗氧化性等方面。宗学凤^{［参考文献 84

百度学术}84］分析了不同颜色小麦籽粒色素、黄酮等抗氧化物质含量和抗氧化酶活性间的关系，结果表明小麦籽粒颜色与抗氧化活性密切相关，而且籽粒颜色越深其花色苷含量越高。Wang等^{［参考文献 85

百度学术}85］研究不同粒色小麦花青素含量、总酚含量与抗氧化能力表现为黑麦＞紫麦＞红麦＞蓝麦＞黄麦，总体表现为籽粒颜色越深其花青素含量越高。也有研究表明蓝色小麦酚酸含量高于紫粒小麦，Luboš等^{［参考文献 86

百度学术}86］研究表明，蓝色小麦表现出极高的总酚酸含量，高于紫色及黄色小麦。由于品种审定时花青素含量不在彩色小麦性状的范围内，因此本研究未获取不同籽粒颜色的花青素含量。本研究中不同粒色小麦之间农艺与品质性状之间并无显著差异，关于此类性状与彩色小麦种皮颜色是否相关仍需进一步研究。近些年审定的彩色小麦发展趋势表明彩色小麦的产量大幅提升，且多为紫黑色小麦，这说明在未来一段时间主攻彩色小麦尤其是紫黑色小麦的产量是研究热点与趋势，这对彩色小麦的推广及应用有极大作用。

彩色小麦品种的农艺与品质性状在实际推广种植中因环境因子与施肥水平等因素而具有波动。徐萍等^［

4］对彩色小麦种质资源研究提出目前因技术及资金限制难以对比多数彩色小麦在同种种植条件下的营养成分及品质性状，建议对我国彩色小麦功能营养成分进行统一测定，促进功能营养彩色小麦育种及产业化。在今后的研究中可依据当地情况选择彩色小麦品种进行统一种植并获得特定生态条件下的不同品种的性状数据，或可得出更为系统、全面的结论。

参考文献

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