啤酒大麦籽粒品质性状胚、胚乳、细胞质与母体遗传效应分析.doc

啤酒大麦籽粒品质性状胚、胚乳、细胞质和母体遗传效应分析 包海柱 张凤英2 徐寿军3 刘志苹2 吕二锁2 （内蒙古农业大学农学院1，呼和浩特 010019） (内蒙古农牧业科学院2，呼和浩特 010031) (内蒙古民族大学3，通辽 028000） 摘要 本研究采用3倍体胚乳禾本科作物种子数量性状遗传模型和统计分析方法，分析了啤酒大麦籽粒的蛋白质含量、淀粉含量、纤维含量、脂肪含量及β-葡聚糖的胚、胚乳、细胞质和母体植株遗传效应及狭义遗传率。结果表明，所测的5个品质性状主要受控于遗传主效应，环境互作效应较小。蛋白含量、淀粉含量、纤维含量、β-葡聚糖含量的表达主要受控于细胞质遗传效应，控制脂肪含量的遗传主效应以母体显性效应为主；蛋白质含量，淀粉含量、纤维含量和β-葡聚糖含量的狭义遗传率分别为69.75%、60.09%、57.69%和61.76%，脂肪含量性状未被检测到显著的狭义遗传率。加性遗传相关分析结果表明，蛋白质含量与纤维含量间存在细胞质、母体加性的完全正相关，蛋白质含量与β-葡聚糖含量，纤维含量与淀粉含量、β-葡聚糖含量存在极显著的的细胞质完全负相关。 关键词 啤酒大麦 品质性状 遗传效应 遗传率 遗传相关 中图分类号：S512.3+1 文献标识码：A 文章编号： （2017） - - 大麦(Hordeum Vulgare L.)是全球栽培的四大禾谷类作物之一，在我国的种植区域主要集中在江苏省、甘肃省、内蒙古自治区和西藏自治区等地区。大麦有裸大麦（青稞）和皮大麦之分，其中裸大麦作为藏族同胞的传统口粮主要在青藏地区种植；皮大麦主要用于饲料和啤酒加工，行业内习惯上将用于啤酒酿造的大麦称作啤酒大麦。目前中国已成为世界最大的啤酒生产国和消费国,每年需求量约400万t[1]，2016年海关统计数据表明，当年进口量达到了500.07万t，进口量如此大的主要原因是国产啤酒大麦品质较进口大麦酿造品质差。啤酒大麦籽粒品质性状主要有蛋白质、淀粉、脂肪、纤维及β-葡聚糖，其中蛋白质、淀粉存在于籽粒胚乳中，纤维素存在于种壳、糊粉层和淀粉质胚乳中[2]。脂肪存在于糊粉层内和种胚中。β-葡聚糖是大麦籽粒胚乳细胞壁和糊粉层细胞壁的主要成份。在啤酒酿造中，大麦籽粒品质性状关乎着啤酒的酿造质量。研究认为蛋白质含量不仅影响麦芽浸出率，还能影响啤酒的清澈度及啤酒泡沫的稳定性[3-4] ，Bertholdsson[5]认为蛋白质含量应低于11.5%为宜。非淀粉类的β-葡聚糖具有高黏性、凝胶形成等特性，制麦芽过程中，如果β-葡聚糖含量过高及分解不完全时，会造成麦汁粘度增高过滤困难的同时，还会导致啤酒口味变差和浑浊[6]。而对于淀粉含量而言，淀粉含量愈高，大麦的可浸出物也愈多，制备麦汁时收得率也愈高。大麦籽粒含2%～3%的脂肪和4.1%～4.8%的纤维，对于这两个性状指标在饲料加工中有明确规定，而在啤酒酿造中对此未做规定（啤酒大麦国家标准GB/T7416-2008）。 在大麦品质方面，研究者针对品质的热敏性[7]、生化特性[8]、提取工艺[9]，农艺性状的遗传多样性[10-11]、农艺性状与产量杂种优势[12]、品种差异[13]等方面做了有益研究，但有关酿造品质性状遗传效应方面的研究显见报道。本研究通过构建遗传群体及交配体系，应用朱军[14]提出的包括母体、细胞质、细胞核、胚乳基因效应在内的种子混合线性遗传模型分析不同世代的大麦遗传群体，旨在揭示大麦酿造品质性状的遗传效应及规律，以期为啤酒大麦品质育种提供理论依据。 1 材料与方法 1.1 实验材料 以10个不同基因型二棱啤酒大麦自交系为亲本,采用不完全双列（NC designⅡ）2及F1种子构建出56份遗传群体作供试材料。 1.2 实验设计 田间实验于内蒙古农牧业科学院实验农场（呼和浩特市）进行。2015年配制F1组合。2016年种植F1组合及相应亲本，自交获得亲本及F2种子，并在抽穗期再次配制F1种子。2017年重复进行2016年的实验内容。田间种植采用Lattice（7×8）设计，小区随机排列，行长1.0m，行距0.25m，2行区，三次重复，田间管理与当地大田生产技术相同。 1.3 测定内容 测定的大麦籽粒品质性状为蛋白质含量（%）、淀粉含量（%）、纤维含量（%）、脂肪含量（%）、β-葡聚糖含量（%），测定仪器为波通DA7200近红外谷物分析仪（瑞士）。 1.4数据统计分析 采用文献中提出的遗传模型[17]对性状测定值进行遗传效应分析，观测性状的遗传主效应分解为， G=Ao+Do+Ae+De+C+Am+Dm （1） 式（1）中：G为遗传主效应，Ao为胚直接加性效应，Do为胚直接显性效应，Ae为胚乳直接加性