作物育种的品质目标性状

第四章作物育种的品质目标性状第一节品质性状的种类以改良作物产品品质为主要目标的育种工作称为品质育种。根据产品用途的不同，可将品质性状归为三大类。一、食用品质主要指粮、油、糖、菜、果等作物的产品，在供人食用或饲养畜禽过程中所要求的品质。1、蒸煮品质与食味品质优质水稻品种的大米有中等直链淀粉，米饭蓬松，柔软，有光泽，有香味。一般南方人爱吃籼稻，北方人喜欢粳稻。从对人、畜营养的利害出发，优质油菜品种应当“四高四低”，即油分、蛋白质、亚油酸、油酸4种成分含量高，芥酸、亚麻酸、硫甙、纤维素4种成份含量低。2、营养品质二、工艺品质主要指棉、麻、茶、烟等工艺原料作物在加工过程中所要求的品质。工艺品质不仅涉及到工艺产品的质量，还涉及工艺产品的数量。蛋白质含量较低的大麦原料，不仅啤酒风味好，且出啤酒量也多。食用作物或饲用作物在加工过程中也要求一定的工艺品质，如小麦产品还需要优良的磨粉品质和食品加工品质。三、商品品质主要是根据当地人民生活嗜好及外贸产品需求，提出的有利于市场营销及提高价位的品质要求，一般产品的色、香、味、形都很重要。第二节品种的优质专用与优质品种多样化一、概念品种优质与专用是两个紧密相连但又有区别的概念。品种优质的概念较广泛，无论食用品质、工艺品质、商品品质只要符合需求的品种，都属于优质品种。由于加工用途的不同，就形成了专用品质的概念。每种作物都需要有多种多样的生产专用产品的品种，随之就产生了优质专用品种多样化的问题。关于衡量作物品种优劣的指标，不是绝对不变的。有些性状指标的评价标准没有大的变动，在任何情况下，对品质要求的趋向都是一致的。如棉花要求棉籽含酚量低。有些性状指标则会随加工用途的不同而产生极大差别，甚至会产生完全相反的要求。生产食用油的油菜品种，芥酸含量要低于1%，而生产工业用机械润滑油、橡胶添加剂的油菜品种，芥酸含量要高于53%。二、品种优质专用与优质品种多样化形成的背景(一)国民经济发展与人民生产水平提高对作物品种优质的要求随着改革开放，国民经济快速发展，人民生活改善以后，对衣食要求标准逐年提高(二)产业结构调整对作物品种的要求•涉及农业领域的产业结构调整有五个层次：第一层次是一、二、三产业，第二层次是各行业产前、产中、产后的发展，第三层次是大农业中的农、林、牧、副、渔，第四层次是种植业中粮食作物、经济作物及饲料作物的三元结构，第五层次是作物品种结构。高层次结构的调整，都会要求品种结构跟上调整需要。(三)市场竞争对作物品种的要求当前我国啤酒产量已居世界第一，但啤麦原料的50%-70%来自国外，国内啤酒厂家强烈期望选育酿造品质优良的啤麦品种，建立国内稳定的啤酒大麦生产基地。三、只有做到“四优”，才能真正实现优质专用要使农作物最终产品实现优质专用，必须做到“四优”，即优品种、优区域、优栽培、优加工，四者缺一不可。现以新疆的小麦品种为例进行说明1、优品种：当前强调选育与发展强筋及弱筋品种，尤其重点强调发展适于制作面包的强筋小麦。但新疆人民生活中制作面食大量需求的主要是中筋小麦品种。2、优区域：温度与湿度对小麦品质影响很大，有时作用超过品种的影响。加工面包粉的强筋品种，应种植在灌浆期较为干热的平原区域，制作饼干粉的弱筋小麦品种，宜在较冷凉、湿度较大的山区种植。3、优栽培：灌浆期叶片施氮，可以提高蛋白质及面筋含量，改善烘烤品质。在缺硫地区施硫肥能提高产品胱氨酸含量，改善加工品质。4、优加工：优质的小麦原料，只有经过优良工艺的加工，才能磨出优质的专用粉。用2-4个品质指标各有所长的小麦产品按一定比例进行配麦或配粉，就成为制粉工艺中最关键的技术。小麦加工预处理和配麦系统小麦加工设备小麦加工控制设备四、优化棉花品种结构（一）优质棉规格的多样化纺高档织品需要纤维长度31-33mm，比强34-35CN/tex的原棉；纺灯芯绒或牛仔服布需要纤维长度25-27mm，比强度27CN/tex的原棉。因此，优质棉必须合乎规格，多类型，做到适销对路，不同棉区须有相应的多类型棉花品种。（二）新疆棉花品种结构调整的要求国家要求棉花的中长绒品种：中绒品种：中短绒品种面积之比为10：75：15。新疆当前中绒棉品种面积过大，占90%以上，几乎没有中短绒品种。因此，优化新疆棉花品种结构应按以下要求进行调整。1、减少新陆早7号、中棉35等中绒棉品种面积，使其占75%左右。2、适当发展新陆早9号、13号、15号等中长绒优质棉品种，使其占植棉面积的10%左右。3、少量种植比当前大田主栽品种增产15%以上的超高产中短绒棉品种。4、有计划地种植特殊用棉品种，包括长绒棉和彩棉。（三）合理品种布局棉花种植必须实现品种布局区域化，应按品种分片集中规模种植，最好“一地一种”、“一场一种”，既可避免天然杂交，又可减少棉花贸易中的包间差异。一、小麦品质评价指标及分类（一）小麦籽粒品质评价指标1、形态品质第三节小麦育种的品质目标性状（1）粒形：近圆形、腹沟浅的籽粒出粉率高。（2）粒色：白粒比红粒出粉率稍高，但其他加工品质性状不一定优良。根据粒色定价没有充分科学依据。（3）籽粒硬度：是对籽粒胚乳质地软硬程度的评价。硬度反映胚乳中淀粉粒与蛋白质粘接的紧密强度。硬质籽粒制粉时流动性好，易筛理，出粉率高，色泽好。（4）角质率：角质籽粒所占比例。角质率＞70%为硬质小麦。2、营养品质（1）蛋白质含量：禾谷类作物的蛋白质是人类所需蛋白质的主要来源。我国小麦蛋白质含量大多为13%左右。蛋白质含量不仅影响营养品质，还影响加工品质。（2）氨基酸含量：氨基酸含量越高、种类越多越平衡越好。特别应提高人类不能自己合成的第一必需氨基酸——赖氨酸的含量。3、磨粉品质（1）籽粒出粉率：我国小麦出粒率65%以上，进口优质小麦在70%以上。（2）容重：容重高的小麦胚乳致密，籽粒饱满，质硬，成熟好。容重是我国现行小麦商品粮定价的主要依据。（3）灰分：面粉中灰分含量应尽可能低。4、食品加工品质（1）面筋含量：面筋是小麦蛋白质存在的一种特殊形式。其中80%左右是醇溶蛋白质与麦谷蛋白。面筋是小麦能够制作特殊食品的物质基础。优质面包小麦的湿面筋含量一般在35%以上。（2）沉降（淀）值：沉降值越高，则面筋的强度越大。一般优质面包小麦沉降值应＞35ml。（3）粉质图参数：用粉质仪测量面团流变学特性时，绘图所提供的参数有吸水率、面团形成时间、面团稳定时间等。这些参数与面筋的强度，面团的弹性和韧性密切相关。优质面包小麦的吸水率应＞60%，稳定时间应＞12分钟。布拉班德粉质仪新春8号粉质图新冬21号粉质图（4）拉伸图参数：用拉伸仪测量面团流变学特性时，绘图所提供的参数有抗延阻力、拉伸面积、面团延伸性等。这些参数与面团黏性、弹性、延展性关系密切。拉伸仪（北京东方孚德技术发展中心研制）拉伸曲线示意图（R为抗延阻力、A为拉伸面积、E为延伸性）（二）小麦品质的分类世界上所有小麦生产国和出口国都采取了越来越完善的分级制度。各国小麦分类与等级标准各不相同，如美国分8大类，澳大利亚分7大类，加拿大分11大类。我国根据小麦皮色、粒质和播种季节将商品小麦分为9类，各类小麦按容重分为5等，低于5等的为等外小麦。我国的优质小麦按质量分为三类：1、强筋小麦：籽粒硬质，蛋白质含量高，面筋强度强，延伸性好，适于生产面包粉以及搭配生产其他专用粉。2、中筋小麦：籽粒硬质或半硬质，蛋白质含量和面筋强度中等，延伸性好，适于制作面条或馒头等。3、弱筋小麦：籽粒软质，蛋白质含量低，面筋强度弱，延伸性较好，适于制作饼干、糕点等。用面包粉烘烤的面包用不同面粉烘烤的面包用专用粉制出的面条和馒头专用拉面粉拉出的面细而不断专用饼干粉制成的饼干二、小麦主要品质成份（一）蛋白质品质1、蛋白质组分一般按其在不同溶剂中的溶解性分为四类，还有不溶于以上溶剂的残渣蛋白。清蛋白和球蛋白各约占总蛋白质的10%以下，主要存在于胚和糊粉层中。富含赖氨酸，决定小麦的营养。醇溶蛋白和麦谷蛋白各约占总蛋白的40%左右，存在于胚乳中，又称贮藏蛋白或面筋蛋白。醇溶蛋白决定面团的延展性，麦谷蛋白决定面团的强性，二者比例决定了小麦的食品加工品质。2、高分子量谷蛋白亚基利用凝胶电泳技术，可将谷蛋白亚基分成不同的谱带类型，不同的带型与面筋质量及面筋加工特性有关。具有5+10谱带的小麦往往具有强筋品质，当然与亚基积累量关系密切。根据对谷蛋白亚基的检测，在一定成程上可预测其加工品质。谷蛋白亚基图谱（二）淀粉品质1、关于两类型淀粉粒A型淀粉粒，颗粒大，直径10-43μm，占淀粉总量的12%；B型淀粉粒，颗粒小，直径2-10μm，占淀粉总含量的88%。A型淀粉粒的直链淀粉/支链淀粉比例高于B型淀粉粒。A型淀粉粒的比例影响面团黏度，B型淀粉粒的比例则影响面团的搅拌特性。小麦籽粒断面和分离淀粉粒的扫描电镜图片A图是小麦的籽粒断面大淀粉粒(L)和小淀粉粒（S）的分布（×600）；B图代表分离的淀粉粒(未将大、小淀粉粒纯化出来)(×600)；C图表示分离纯化大淀粉粒(×600)；D图表示分离纯化小淀粉粒(×600)。小麦正常淀粉粒扫描电镜图片。A-1代表A型淀粉粒，A-2代表B型淀粉粒；B-1代表A型淀粉粒，B-2代表B型淀粉粒；C-1表示B型淀粉粒形成区；D-1表示A型淀粉粒形成区。2、关于直链淀粉与支链淀粉小麦淀粉中，直链淀粉约占20%-25%，支链淀粉约占75%-80%。直链淀粉有利于面团的成型，支链淀粉有助于增大膨化体积，增加食品松脆性。直链淀粉含量相对较低，直链淀粉/支链淀粉适合的小麦，面条品质及镘头品质较好。3、关于抗性淀粉这是近年新兴的研究领域，抗性淀粉是指在正常健康者小肠中不吸收的淀粉及其降解产物，由于它不能被小肠淀粉酶水解，本身或其降解物能原封不动地到达结肠，并被其中的微生物发酵，继而发挥有益的生理作用，如对肠道的调节。保护作用，促进锌、钙、镁、离子的吸收，防止脂肪堆积，预防脂肪肝，特别能控制餐后血糖，促进胰岛素分泌，防止糖尿病。现在，国外已有多种从木薯、马铃薯中提取的抗性淀粉商品。我们需要提高主要粮食作物中的抗性淀粉含量，如将小麦的抗性淀粉含量由一般1%～2%提高到5%～6％就很有利用价值，就成为名符其实的保健食品。第四节棉花育种的品质目标性状一、棉花的外观品质棉花收购中主要根据外观品质定价（一）品级主要根据成熟程度、纤维色泽、轧工质量分级，陆地棉分为7级，3级为标准级，7级以下为等外级。一般5级以上可供纺织利用。（二）纤维长度收购中以主体长度（又称众数长度）作为定级作价的依据。主体长度是指棉纤维长度分布中，纤维根数最多或重量最大的一组纤维的平均长度。（三）水分棉花所含水分重量占棉花湿重的比例即为棉花含水率。含水率标准统一规定为10%，最高限度为12%。（四）杂质国家规定皮棉含杂标准，皮辊棉为3%，锯齿棉为2.5%。（五）衣分衣分以用皮辊轧花机取样试轧。二、棉纤维主要内在品质性状（一）纤维长度1、概念纤维长度是指纤维伸直而不伸长时两端间的距离，以mm表示。（1）平均长度平均长度是指一批棉样中各种纤维长度的重量加权平均值，用来比较原棉长度集中趋势和差异情况。（2）品质长度品质长度又称主体平均长度，指棉样中长于主体长度的那些纤维的重量加权平均长度。代表纤维长度的使用价值。（3）跨距长度指用数字纤维长度照影仪器测定的一定范围的纤维长度。曲线图中比平均长度长或短的纤维数量为2.5%处的长度即为2.5%跨距长度，它接近于主体长度。2、棉纤维长度的意义棉纤维愈长，强力愈大，纺纱支数愈高，断头率低，纱光洁均匀。不同纺织品对纤维长度的要求不同。纤维长度可纺纱支数可织布品种20-2420细白布25-2732呢绒27-2942卡其、华达呢、条绒29-3160高档府绸3、纤维长度的遗传遗传以加性效应为主，也有研究认为是显性或超显性效应，遗传力一般在60%以上。（三）纤维强度1、概念拉断一根纤维或一束纤维时所能承受的最大负荷。国际上常用断裂比强度表示维纤强力和细度的综合指