雜交稻新選恢復(fù)系的蒸煮食味品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)分析

鐘許誠，王蔚風(fēng)，唐小美，唐賽文，徐慶國，劉 俊，楊麗麗，魏廷龍

（1.常德市農(nóng)業(yè)科學(xué)究所，湖南 常德415000；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖南 長沙410128）

自上世紀(jì)70年代至今，雜交水稻已經(jīng)獲得了大面積的推廣與應(yīng)用，糧食產(chǎn)量連創(chuàng)新高。雜交稻米市場的品種越來越豐富，人們在購買稻米的時(shí)候往往購買粒美米精的品牌，這就導(dǎo)致了許多雜交稻科研工作者將重心放在了碾米品質(zhì)與外觀品質(zhì)上，而忽視了蒸煮食味品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)。蒸煮食味品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)也是稻米重要的米質(zhì)性狀之一，直接關(guān)系稻米的口感與營養(yǎng)[1-3]。為了進(jìn)一步提高雜交稻米的蒸煮食味品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)，篩選了一批新恢復(fù)系與市場上大面積應(yīng)用的優(yōu)質(zhì)不育系配組，旨在探索雜交稻米質(zhì)性狀及其遺傳規(guī)律，為今后優(yōu)質(zhì)的雜交稻親本與組合選育提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 雜交稻組合配組

研究選用慈玉4號(hào)、鹽恢559選、恩恢58、特優(yōu)24（保健紅米）、盧恢77、K333、凡44、TU-六、測1、測3、測6、測7、測10、測11、測213、GER-1、GER-3、GER-5、GER-6、GER-12-1、昕4、昕8、R7、R22、R38、R49、R52、R175、R259、R996、R2032、R2722、R2753、R2773、R9311選等35個(gè)新選恢復(fù)系與粵泰A、Ⅱ-32A、新香A、資100A、豐源A、奎5A、T98A、金23A等8個(gè)不同類型的三系不育系及Y58S、P64S、C815S、湘州19S、株1S、陸18S、P88S、8830S等8個(gè)不同類型的兩系不育系進(jìn)行隨機(jī)雜交，配組了73個(gè)不同雜交稻組合。

1.2 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將上述各雜交稻不育系（三系不育系用保持系替代、兩系不育系冷灌處理），恢復(fù)系和所配雜交稻組合均種植于湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻科學(xué)研究所試驗(yàn)基地，以金優(yōu)207、汕優(yōu)63作為雜交稻對照組合。試驗(yàn)田地力均勻一致，統(tǒng)一于2008年5月21日播種，6月10日移栽。各小區(qū)采用隨機(jī)區(qū)組排列，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)各雜交稻組合和親本均種植30株，各小區(qū)各材料栽3行，每行10株，單本種植，種植密度達(dá)20 cm×20 cm，3次重復(fù)。留區(qū)間走道40 cm，田間管理措施同一般雜交稻大田。

1.3 樣品處理與米質(zhì)分析方法

供試水稻正常成熟后，分不同水稻品種（組合）分別收獲其種子，所有稻谷于室溫下平衡水分3個(gè)月后，用糙米機(jī)脫殼，精米機(jī)去糙，磨碎成粉狀后進(jìn)行測定，按照《優(yōu)質(zhì)食用稻米》標(biāo)準(zhǔn)(NY147-88）與《農(nóng)學(xué)實(shí)踐》試驗(yàn)操作要求，對各稻谷樣品的蒸煮食味品質(zhì)及營養(yǎng)品質(zhì)性狀進(jìn)行測定（表1）。其中，糊化溫度采用10mL KOH(1.7%)使米粒崩解擴(kuò)散，在30℃條件下處理23 h觀察測定；直鏈淀粉含量在一定波長（620 nm）下的吸光值與直鏈淀粉濃度呈線性關(guān)系，采用分光光度計(jì)測定；膠稠度利用大米淀粉在稀堿性條件下（0.2 mol/L KOH）加熱糊化成為米膠，冷卻后在水平放置的試管中有一定程度的延伸，來測量延伸后的米膠長度；蛋白質(zhì)采用凱式定氮法測定。

表1 國家優(yōu)質(zhì)稻米蒸煮食味品質(zhì)及營養(yǎng)品質(zhì)性狀參考

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

所有稻谷樣品的蒸煮食味品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)數(shù)據(jù)均采用Excel2007、DPSv7.05分析軟件進(jìn)行處理與分析。雜種優(yōu)勢計(jì)算方法如下：

中親優(yōu)勢（%）=[F1－（父本+母本）/2]/（父本+母本）/2×100%

超親優(yōu)勢（%）=（F1－高值親本）/高值親本×100

負(fù)向超親優(yōu)勢（%）=（F1－低值親本）/低值親本×100%

競爭優(yōu)勢（%）=（F1－CK）/CK×100%

2 結(jié)果與分析

2.1 不同雜交稻組合與親本的蒸煮食味品質(zhì)及營養(yǎng)品質(zhì)的比較

如表2所示，73個(gè)雜交稻組合的糊化溫度平均值為3.5級，與不育系的糊化溫度相近，說明糊化溫度受母本影響較大，而直鏈淀粉含量、膠稠度與蛋白質(zhì)含量受恢復(fù)系影響更多，其中73個(gè)雜交稻組合直鏈淀粉含量平均值與父本直鏈淀粉含量平均值相差僅達(dá)0.1%。73個(gè)雜交稻組合蒸煮食味品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)變異系數(shù)由大到小排序?yàn)椋汉瘻囟龋灸z稠度＞蛋白質(zhì)＞直鏈淀粉含量，說明糊化溫度還有一定的改良空間，在以后的試驗(yàn)中可以通過雜交進(jìn)一步篩選，而直鏈淀粉含量已經(jīng)趨于穩(wěn)定。由此得出結(jié)論，73個(gè)雜交稻組合與親本的蒸煮食味品質(zhì)及營養(yǎng)品質(zhì)均存在明顯的組合間遺傳性狀差異。

表2 不同雜交稻組合與親本的蒸煮食味品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)的比較

73個(gè)雜交稻組合的蒸煮食味品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)達(dá)標(biāo)率中，僅蛋白質(zhì)一級達(dá)標(biāo)率在90%以上，其次為膠稠度，其三級達(dá)標(biāo)率達(dá)到了42.5%，表現(xiàn)最差的為糊化溫度，其一、二級達(dá)標(biāo)率只有11%；與對照相比，73個(gè)雜交稻組合的直鏈淀粉含量高于對照。同時(shí)經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，C815S/TU-六、陸18S/R259等雜交稻組合在蒸煮食味品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)上相比其他組合表現(xiàn)優(yōu)異。

2.2 不同雜交稻組合的蒸煮食味品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)的雜種優(yōu)勢分析

如表3所示，糊化溫度的平均優(yōu)勢為負(fù)值，有54個(gè)雜交稻組合的糊化溫度表現(xiàn)為平均優(yōu)勢，直鏈淀粉含量與蛋白質(zhì)的平均優(yōu)勢平均值僅均達(dá)0.1%；超親優(yōu)勢中，膠稠度的平均值最高，其變幅為0.4%至103.0%，所占組合比例最高的為直鏈淀粉，共有33個(gè)雜交稻組合表現(xiàn)超親優(yōu)勢；與金優(yōu)207相比，73個(gè)雜交稻組合的糊化溫度沒有一組超過對照，平均值為－42.8%，57個(gè)雜交稻組合的膠稠度、直鏈淀粉含量超過金優(yōu)207；與汕優(yōu)63相比，70%以上雜交稻組合的直鏈淀粉含量與蛋白質(zhì)超過汕優(yōu)63，直鏈淀粉含量的超親優(yōu)勢、競爭優(yōu)勢過強(qiáng)仍是困擾研究者改良雜交稻口感的難題。

表3 雜交稻的蒸煮食味品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)的雜種優(yōu)勢分析（n=73） （%）

2.3 不同不育系所配雜交稻組合蒸煮食味品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)的比較

從表4中看出，以同一不育系與不同恢復(fù)系配組的組合當(dāng)中，直鏈淀粉含量由低到高排序前6位的為：粵泰A組、株1S組、T98A組、P64S組、湘州19S組、Ⅱ-32A組；營養(yǎng)品質(zhì)中，C815S組、湘州19S組、Ⅱ-32A組、粵太A組的蛋白質(zhì)含量均低于10%，由此可以發(fā)現(xiàn)，以株1S、T98A、P64S為母本組合的直鏈淀粉含量相對適中，蛋白質(zhì)含量較高，適用于選育出優(yōu)質(zhì)蒸煮食味品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)的組合。

同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，以C815S、新香A為母本配組的雜交稻組合直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)一般。C815S是大面積推廣的優(yōu)質(zhì)兩系不育系品種，在此次試驗(yàn)中為何表現(xiàn)欠佳，其原因可能是不同雜交稻恢復(fù)系與同一雜交稻不育系配組后的復(fù)力不同導(dǎo)致的性狀表現(xiàn)差異。

表4 不同不育系所配雜交稻組合的蒸煮食味品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)的比較

2.4 不同恢復(fù)系所配雜交稻組合蒸煮食味品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)的比較

以表5所示，以同一恢復(fù)系與不同不育系配組的組合中，其蒸煮食味品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)平均值與對照組相比，直鏈淀粉含量最低為TU-六組，其后依次是：R52組、R2722組、GER-3組、恩恢58組、保健紅米組等，變異系數(shù)最低的為GER-5組，說明其直鏈淀粉改良空間有限；營養(yǎng)品質(zhì)中，蛋白質(zhì)含量由高到低排序前5位為：恩恢58組、TU-六組、R259組、測7組及鹽恢559選組。總體來看，恩恢58、TU-六適宜作為父本推廣。

同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，以GER-1、GER-5等父本配組的雜交稻組合的蒸煮食味品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)表現(xiàn)較差，不適宜推廣。其原因可能是同一恢復(fù)系對不同母本所表現(xiàn)出的恢復(fù)程度差異造成的。

2.5 雜交稻組合蒸煮食味品質(zhì)及營養(yǎng)品質(zhì)的相關(guān)性

經(jīng)DPS分析處理后得出的結(jié)果如表6所示，糊化溫度與恢復(fù)系、高值親本達(dá)到了極顯著性相關(guān)，與中值親本達(dá)到了顯著性相關(guān)，直鏈淀粉含量與中、低值親本達(dá)到了顯著性相關(guān)，蛋白質(zhì)僅與不育系達(dá)到顯著性相關(guān)，而膠稠度無論是與恢復(fù)系、不育系或高、中、低值親本均未達(dá)到顯著或極顯著性相關(guān)。

表5 不同恢復(fù)系所配雜交稻組合蒸煮食味品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)的比較

表6 雜交稻組合與親本的蒸煮食味品質(zhì)及營養(yǎng)品質(zhì)的相關(guān)系數(shù)

對比表2可發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)中直鏈淀粉含量、膠稠度與蛋白質(zhì)含量平均值均與恢復(fù)系平均值接近，與表6顯示的結(jié)果以及前人研究結(jié)論不同，而表6中的糊化溫度與恢復(fù)系達(dá)到極顯著性相關(guān)，與表2中的糊化溫度受母本影響存在較大出入。

3 討論

研究結(jié)果表明，雜交稻組合與親本的蒸煮食味品質(zhì)及營養(yǎng)品質(zhì)之間存在明顯的組合間遺傳性狀差異，同時(shí)發(fā)現(xiàn)以不育系株1S、T98A、P64S為母本及以恩恢58、TU-六為父本配組的雜交稻組合蒸煮食味品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)表現(xiàn)良好，雜交稻組合C815S/TU-六、陸18S/R259等在蒸煮食味品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)上表現(xiàn)優(yōu)異，適合大面積推廣。

前人認(rèn)為，糊化溫度是由一個(gè)主效基因與許多微效基因共同控制的遺傳性狀，同時(shí)表現(xiàn)為累加性效應(yīng)。Giovanni的研究結(jié)果認(rèn)為，雜交稻糊化溫度與不育系、恢復(fù)系均達(dá)到顯著性相關(guān)[4]。此次品質(zhì)相關(guān)性研究結(jié)果與前人不同：即糊化溫度與恢復(fù)系、高值親本達(dá)到極顯著性相關(guān)，與中值親本達(dá)到了顯著性相關(guān)。

蒸煮食味品質(zhì)中的膠稠度屬于數(shù)量性狀遺傳，與糊化溫度類似，同樣受到一對主效基因和若干微效基因的共同作用。一般認(rèn)為雜交稻的硬膠稠對軟膠稠表現(xiàn)為顯性，所以湯圣祥等[5]認(rèn)為需選用軟膠稠不育系和恢復(fù)來配組，此次研究結(jié)果與前人結(jié)論相同。前人認(rèn)為雜交稻高直鏈淀粉含量對低直鏈淀粉含量表現(xiàn)為完全顯性，而此次研究結(jié)果與前人不同，即直鏈淀粉含量與中、低親本達(dá)到顯著性相關(guān)。江建華等[6]認(rèn)為直鏈淀粉含量一般介于雙親值之間，此次試驗(yàn)結(jié)果與他的相同。

早期的研究認(rèn)為雜交稻營養(yǎng)品質(zhì)屬于加性效應(yīng)，高蛋白對低蛋白表現(xiàn)為非顯性效應(yīng)，且蛋白質(zhì)含量受母本影響較大，具有一定的雜種優(yōu)勢。此次研究結(jié)果顯示，表現(xiàn)為平均優(yōu)勢與超親優(yōu)勢的雜交稻組合占73個(gè)雜交稻組合的65.8%，且蛋白質(zhì)含量與不育系達(dá)到顯著性相關(guān)[7]。同時(shí)此次研究還發(fā)現(xiàn)，雜交稻蒸煮食味品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)的數(shù)量遺傳性狀存在著試驗(yàn)性矛盾，這是否是由于數(shù)量性狀遺傳特性所造成的，有待進(jìn)一步研究。

[1]袁隆平.雜交水稻[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2002.

[2]王蔚風(fēng)，徐慶國.雜交稻新選恢復(fù)系米質(zhì)性狀的雜種優(yōu)勢分析[D].長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

[3]王蔚風(fēng)，徐慶國.雜交稻米質(zhì)性狀遺傳研究進(jìn)展[J].作物研究，2011，8（1）：331-338.

[4]Cordeiro1 G M，Christopher MJ，Henry R J，et al.Identification ofmicrosatellite markers for fragrance in rice by analysis of the rice genome sequence[J].Molecular Breeding，2002，14（9）:245-250.

[5]湯圣祥，張?jiān)瓶?，余漢勇.秈粳雜交稻米膠稠度的遺傳[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，1996，29（5）:51-55.

[6]江建華，郭 媛，陳獻(xiàn)功，等.粳稻穗角與稻米品質(zhì)的相關(guān)性及稻米品質(zhì)遺傳分析[J].植物學(xué)報(bào)，2007，6（6）：714-724.

[7]張亞東，朱 鎮(zhèn)，趙 凌，等.秈型兩系雜交水稻品質(zhì)和產(chǎn)量性狀的配合力及遺傳力分析[J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，19（3）：355-362.