糯高粱育種要求性狀特征及研究進(jìn)展

周忠宇，柳青山，周福平，張一中，張曉娟，邵 強(qiáng)

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所，山西晉中030600）

糯高粱是我國(guó)名酒釀造必不可少的原料，如茅臺(tái)、五糧液、瀘州老窖等都以糯高粱為主要原料。用糯高粱米制成的各種食品，質(zhì)軟糯香，風(fēng)味獨(dú)特，倍受人們青睞。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)、人民生活水平的提高，高粱的用途正發(fā)生著較大的改變，已由人們的日常食品轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕墓I(yè)原料，尤其是釀酒原料[1-5]。為了配合高粱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，培育出符合市場(chǎng)需求的高粱雜交種，我國(guó)的高粱育種目標(biāo)從“七五”開(kāi)始就由原來(lái)單一的以食用為目標(biāo)的高產(chǎn)育種逐步向多用途轉(zhuǎn)變，糯高粱的研究和開(kāi)發(fā)也逐漸受到重視，從品種資源的收集到糯高粱品種的選育都取得了較大的發(fā)展。

筆者在查閱相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出糯高粱育種要求的性狀特征，旨在為今后糯高粱育種的進(jìn)一步研究提供理論依據(jù)，為提高糯高粱的產(chǎn)量奠定基礎(chǔ)。

1 糯高粱

1.1 糯高粱的特點(diǎn)

高粱籽粒中的淀粉是胚乳的主要成分，一般含量可達(dá)50%～70%；根據(jù)淀粉分子結(jié)構(gòu)可分為直鏈淀粉和支鏈淀粉，其含量因品種而異。糯高粱胚乳的淀粉幾乎全由支鏈淀粉組成，遇碘呈紅色反應(yīng)，遺傳上由1對(duì)隱性基因所控制（wxwx）。

唐玉明等[4-5]對(duì)全國(guó)有代表性的500余份高粱品種的籽粒品質(zhì)進(jìn)行了測(cè)試，包括山西省推廣的晉雜系統(tǒng)，河南省的鄭雜系統(tǒng)，遼寧省的遼雜系統(tǒng)、鐵雜系統(tǒng)，吉林省的吉雜系統(tǒng)及河北省的冀雜系統(tǒng)、四川省的糯高粱，把高粱品種分為粳質(zhì)（紅粒）、粳質(zhì)（白粒）、糯質(zhì)（紅粒）、半粳半糯（紅粒）和四川的粳質(zhì)（黃粒、褐粒、紅粒）、糯質(zhì)（黃粒、褐粒、紅粒）、半粳半糯（黃粒、褐粒、紅粒）7類(lèi)。分析表明，這7個(gè)類(lèi)型的高粱品種間總淀粉含量差異不顯著，平均含量為61.50%～63.18%，說(shuō)明北方雜交高粱及四川省高粱無(wú)論粳與糯，還是紅褐粒與白粒，其總淀粉含量都比較接近，無(wú)顯著差異，但在同一類(lèi)型中，品種不同總淀粉含量變幅較大。

7種類(lèi)型高粱的總淀粉含量雖然接近，但直鏈和支鏈淀粉所占的比例卻有明顯差異。北方粳質(zhì)（白粒）高粱的直鏈淀粉平均含量最高達(dá)28.52%，比四川省的平均最高的粳質(zhì)（黃粒、褐粒、紅粒）高7.57百分點(diǎn)；而北方糯質(zhì)（紅粒）高粱支鏈淀粉平均含量最高為91.99%，四川省平均支鏈淀粉含量最高的糯質(zhì)（黃粒、褐粒、紅粒）高粱為94.42%，比北方高粱高2.43百分點(diǎn)。四川省地方高粱品種中，糯高粱占70%以上，支鏈淀粉占90%以上，粒色普遍較深，多為黃、褐粒種。

1.2 糯高粱的組織結(jié)構(gòu)及釀酒特性

糯高粱的籽粒飽滿(mǎn)、顏色淡紅，抗蟲(chóng)性強(qiáng)，淀粉含量高，纖維含量低，其淀粉結(jié)構(gòu)松軟，易于吸水，淀粉易膨脹暴露，曲酶的作用點(diǎn)多，易于糖化，發(fā)酵較為徹底，組成的糟醅感觀利朗，烤出的酒體醇香自然、綿甜凈爽。若糯高粱用于小曲酒釀造，與使用粳高粱相比，其溫水浸泡時(shí)間（蒸煮時(shí)間）短，輔料用量低，能源消耗低，糟醅殘余淀粉低，出酒率高，酒質(zhì)優(yōu)，若經(jīng)貯陳老熟，其品質(zhì)更佳。如國(guó)酒茅臺(tái)是用糯高粱通過(guò)特有的高溫制曲、高溫堆積、高溫發(fā)酵、高溫蒸餾、多次發(fā)酵、多次回酒而成，品質(zhì)醬香突出，幽雅、細(xì)膩、醇厚、留香持久。五糧液通過(guò)糯高粱讓5種糧食的綜合效應(yīng)馴化了窖泥微生物特有的區(qū)系，造就了五糧發(fā)酵特有的糟醅風(fēng)格，長(zhǎng)期循環(huán)發(fā)酵所構(gòu)成的微生物代謝生態(tài)環(huán)境，讓五糧液具有了特有的糟香[6]。

糯高粱釀造的小曲清香型白酒，具有糟香（主要是乙酸乙酯為主體的香味物質(zhì)）和含量適中的醇類(lèi)、酸類(lèi)、醛類(lèi)等助香助味成分，是中國(guó)藥酒浸泡的最佳白酒。而且還是中國(guó)肉類(lèi)腌臘制品、腌菜制作、釀造調(diào)味品制作，控酸、生香、提香的最佳白酒[7]。

2 糯高粱的品質(zhì)性狀

2.1 淀粉含量

糯高粱的淀粉含量在60%～70%之間，支鏈淀粉占總淀粉的90%以上。研究表明，總淀粉含量及支鏈淀粉與直鏈淀粉含量的比率與籽粒出米率、適口性及出酒率和風(fēng)味有重要關(guān)系[5，8]。

2.2 單寧含量

北方糯高粱一般單寧含量較低，粒色較淡，紅褐粒種在1%以下；而四川省糯高粱單寧含量普遍較高，比北方紅粒高0.5～1.5百分點(diǎn)。這一結(jié)果澄清了釀酒界過(guò)去“北方高粱釀酒效果不如四川高粱好的原因是北方高粱單寧含量高”的誤解。

2.3 蛋白質(zhì)含量

蛋白質(zhì)含量除與品種有關(guān)外，還受天氣和施氮水平的影響。同一品種，種植年份不同，施氮量不同，其蛋白質(zhì)含量有一定差異。研究表明，除白粒種蛋白質(zhì)含量較高外（平均為9.76%），紅褐粒種，北方糯高粱與四川省高粱接近（8.7%左右）。

2.4 粒質(zhì)量與角質(zhì)率

北方糯高粱千粒質(zhì)量多在20 g以上，對(duì)27份北方糯高粱統(tǒng)計(jì)，均值為21.13 g；四川高粱多為極小粒種，千粒質(zhì)量為15 g左右。

角質(zhì)也稱(chēng)玻璃質(zhì)，一般認(rèn)為，其含量低的釀酒效果好。目前，單獨(dú)對(duì)高粱籽粒角質(zhì)率的研究較少。宋高友等[8]研究認(rèn)為，角質(zhì)率與賴(lài)氨酸、蛋白質(zhì)含量、出米率、千粒質(zhì)量顯著正相關(guān)，與單寧含量顯著負(fù)相關(guān)。鑒于F1的角質(zhì)含量大約比雙親平均值低10%，可根據(jù)育種目標(biāo)，選擇相應(yīng)的角質(zhì)含量低的親本材料。

3 糯高粱的育種目標(biāo)及現(xiàn)狀

3.1 糯高粱的育種目標(biāo)

在糯高粱的育種目標(biāo)研究上，張文毅[9]認(rèn)為，要有較高的淀粉含量和單寧含量，較低的蛋白質(zhì)和脂肪含量。宋高友等[8]認(rèn)為，應(yīng)培育粳糯型高粱。丁國(guó)祥等[10]研究認(rèn)為，名酒的產(chǎn)量和風(fēng)味除與得天獨(dú)厚的氣候、土壤、水質(zhì)和釀酒工藝有關(guān)外，高粱籽粒的品質(zhì)也是十分重要的因素。經(jīng)研究，糯高粱育種的具體目標(biāo)主要應(yīng)考慮幾點(diǎn)：產(chǎn)量為6 500～7 500 kg/hm2，總淀粉含量在70%以上，支鏈淀粉含量占總淀粉含量的90%以上，蛋白質(zhì)含量7%～9%，單寧含量0.5%～1.5%，脂肪含量在4%以下，角質(zhì)率低于50%，抗絲黑穗病、炭疽病和紋枯病，中矮稈（株高1.5～2.4 m），中熟（生育期115～125 d），中散穗型，紅褐色中粒種（千粒質(zhì)量 20～28 g）。

3.2 糯高粱選育方法

糯高粱的選育方法與普通高粱基本相似。選擇粳性不育系、糯性恢復(fù)系等品種資源，或者糯性不育系、粳性恢復(fù)系等品種資源，在進(jìn)行配合力測(cè)定的同時(shí)，篩選優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)系，組配雜交種。收集糯性紅高粱品種進(jìn)行產(chǎn)量鑒定，或直接利用或轉(zhuǎn)育成新的糯質(zhì)不育系、恢復(fù)系。

丁國(guó)祥等[11]用四川省農(nóng)科院水稻高粱研究所選育的18A等4個(gè)糯高粱不育系與35R等5個(gè)糯高粱恢復(fù)系按Griffing方法Ⅱ配成20份組合，估算了糯高粱籽?？偟矸酆?、支鏈淀粉含量和直鏈淀粉含量的配合力。結(jié)果表明，同一親本不同品質(zhì)性狀的配合力不同，同一品質(zhì)性狀不同親本的配合力也不同。在釀酒品質(zhì)性狀的雜種優(yōu)勢(shì)利用上，選育優(yōu)質(zhì)釀酒高粱組合應(yīng)選擇總淀粉含量及支鏈淀粉含量一般配合力高的親本。

宋高友等[8]采用糯（A）×糯（R）、糯（A）×粳（R）、粳（A）×糯（R）3種雜交類(lèi)型組合共239份，逐個(gè)分析了千粒質(zhì)量、穗粒質(zhì)量、蛋白質(zhì)、賴(lài)氨酸、淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉和單寧等指標(biāo)的雜交優(yōu)勢(shì)。認(rèn)為粳×糯組配方法較易獲得籽粒淀粉含量高且淀粉中支鏈淀粉比例高的雜交種。

丁國(guó)祥等[11]用糯質(zhì)恢復(fù)系 4R，21R，35R，58R，60R和糯質(zhì)不育系32A，68A，70A，72A，按不完全雙列雜交方法，配制20個(gè)雜交組合進(jìn)行研究。結(jié)果表明，糯質(zhì)高粱雜種1代存在明顯雜種優(yōu)勢(shì)，穗粒質(zhì)量、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、株高、穗長(zhǎng)具有正向優(yōu)勢(shì)，而生育期表現(xiàn)負(fù)向優(yōu)勢(shì)，穗粒質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)最強(qiáng)，組合間優(yōu)勢(shì)變異最小，但糯質(zhì)雜交種產(chǎn)量低于粳質(zhì)雜交種，比目前四川省生產(chǎn)上種植的青殼洋高粱增產(chǎn)顯著。糯質(zhì)高粱親本主要性狀對(duì)雜種1代存在不同程度的正向影響，提高親本的千粒質(zhì)量和穗粒數(shù)對(duì)選配高產(chǎn)糯質(zhì)組合時(shí)特別重要。

3.3 糯高粱的育種現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)多家育種機(jī)構(gòu)已育成一批品質(zhì)好、產(chǎn)量高、抗病蟲(chóng)和適應(yīng)能力強(qiáng)的糯高粱新品種[12]，如山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所育成了晉糯1號(hào)、晉糯2號(hào)[13]，四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所育成了瀘糯1號(hào)、瀘糯2號(hào)、瀘糯3號(hào)、瀘糯9號(hào)[14-15]，遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院育成了遼粘2號(hào)、遼粘3號(hào)[16-17]，貴州省旱糧研究所育成了黔高7號(hào)、黔高8號(hào)[16]，湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究中心育成了湘兩優(yōu)糯粱1號(hào)[18]等適宜于各生態(tài)區(qū)種植的糯高粱品種，為糯高粱的大面積生產(chǎn)及產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)奠定了基礎(chǔ)。

隨著農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)體制調(diào)整力度的加大和釀造業(yè)的快速發(fā)展，選育并推廣專(zhuān)用型釀酒糯高粱新品種勢(shì)在必行。這對(duì)于推進(jìn)我國(guó)種植業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和大幅度提高農(nóng)民收入以及向高效、優(yōu)質(zhì)、可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變都有著重要意義。

[1]盧慶善.高粱學(xué)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1999.

[2]馬尚耀，嚴(yán)福忠，成慧娟.高粱的研究現(xiàn)狀與展望[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，2002（6）：8-9.

[3]宋旭東，張桂香，史紅梅，等.甜高粱資源的鑒定與利用評(píng)價(jià)[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，18（1）：119-122.

[4]唐玉明.高粱籽粒的釀酒品質(zhì)研究[J].釀酒，2000（4）：45-47.

[5]曾慶羲.粳高粱釀造瀘型酒配套工藝研究簡(jiǎn)報(bào) [J].釀酒，1989（5）：45-48.

[6]唐生佑，甘興明.淺談重慶市發(fā)展高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)糯高粱的前景[J].南方農(nóng)業(yè)，2008（1）：78-79.

[7]康明官.白酒制造方法 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：132-156.

[8]宋高友，蘇益民，陸偉.不同收獲期對(duì)高粱籽粒產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].國(guó)外農(nóng)學(xué)：雜糧作物，1996（1）：23-25.

[9]張文毅.我國(guó)高粱生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì) [J].遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，1985（5）：56-58.

[10]丁國(guó)祥，曾慶羲，陳國(guó)民，等.四川糯高粱品種的釀酒品質(zhì)及育種目標(biāo) [J].綿陽(yáng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，1994（2）：14-16.

[11]丁國(guó)祥，李天炬，曾慶羲.糯高粱籽粒淀粉含量及組分的配合力分析 [J].綿陽(yáng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，1999（2）：18-19.

[12]盧峰，呂香玲.高粱基因組學(xué)研究進(jìn)展 [J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2008，23（增刊）：149-152.

[13]劉國(guó)強(qiáng)，柳青山，周福平，等.糯高粱雜交種晉糯2號(hào)的選育[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（8）：788-790.

[14]趙甘霖，丁國(guó)祥.釀酒高粱新品種簡(jiǎn)介[J].四川農(nóng)業(yè)科技，2002（8）：14.

[15]趙甘霖.優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)糯質(zhì)釀酒高粱瀘糯9號(hào) [J].四川農(nóng)業(yè)科技，2007（11）：22.

[16]張福耀，鄒劍秋，董良利.中國(guó)釀造高粱遺傳改良與加工利用[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2009.

[17]鄒劍秋，朱凱，王艷秋，等.糯高粱雜交種遼粘3號(hào)選育報(bào)告[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)信息，2008（7）：21-22.

[18]陳同旺，何良勝，唐安成，等.兩系法高粱不育系“九疑糯粱S-1”選育及應(yīng)用研究[J].作物研究，2002（4）：176-177.