江蘇省主要粳稻品種稻米品質(zhì)研究

陳培峰，顧俊榮，喬中英，趙步洪，季紅娟，董明輝*(.江蘇太湖地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 蘇州 555；.江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 揚(yáng)州 5008)

【研究意義】江蘇省是我國粳稻面積第二大省，面積在200萬公頃左右，以常規(guī)粳稻為主。2000年來以來，通過育種家的不斷努力，育成了一批高產(chǎn)粳稻品種[1-3]，產(chǎn)量水平逐步提升。但隨著生國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對稻米品質(zhì)也提出了較高的要求。【前人研究進(jìn)展】近年來，國內(nèi)外農(nóng)學(xué)家在稻米品質(zhì)的品種間差異、環(huán)境條件和栽培技術(shù)對品質(zhì)的影響等方面做了大量的研究[4-8]，在優(yōu)質(zhì)稻的品種選育和生產(chǎn)技術(shù)方面取得了重要的進(jìn)展。但由于稻米品質(zhì)間錯綜復(fù)雜的遺傳相關(guān)，使得現(xiàn)有育成品種中或多或少有些缺陷，適合大面積推廣的優(yōu)質(zhì)稻品種很少。【本研究切入點】因此，本試驗選用近年來江蘇省推廣應(yīng)用品種，在品種適合生育區(qū)域內(nèi)的高產(chǎn)栽培條件下，進(jìn)行品種間稻米品質(zhì)差異及其相關(guān)關(guān)系進(jìn)行比較分析?！緮M解決的關(guān)鍵問題】旨在為水稻優(yōu)質(zhì)育種和栽培提供參考。

表1 供試品種Table 1 Tested rice varieties

1 材料與方法

1.1 供試材料

以2000年江蘇省生產(chǎn)上推廣應(yīng)用的l8個水稻品種為試驗材料(表1)。

1.2 試驗設(shè)計

本試驗于2015年在各品種適宜種植區(qū)域內(nèi)進(jìn)行， 其中連粳6號和連粳7號在連云港農(nóng)科院，徐稻5號和徐稻3號在徐州農(nóng)科院，揚(yáng)粳4038、南粳9108、鹽粳13號、南粳52、鹽粳13號在揚(yáng)州農(nóng)科院，武運(yùn)粳27、淮稻5號、淮208在淮陰農(nóng)科院，武運(yùn)粳30、武運(yùn)粳23、鎮(zhèn)稻10號和鎮(zhèn)稻18在常州水稻研究所，蘇香粳 1號和南粳46在蘇州市農(nóng)科院進(jìn)行。大田管理措施同當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培。小區(qū)面積為50 m2，隨機(jī)排列，重復(fù)2次。

1.3 測定內(nèi)容

將各樣本統(tǒng)一用NP-4350型風(fēng)選機(jī)等風(fēng)量風(fēng)選，在自然條件下風(fēng)干2～3個月后測定稻米品質(zhì)米質(zhì)。整精米率、堊白度、直鏈淀粉含量等測定方法參照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)“GB/T 17891-1999優(yōu)質(zhì)稻谷”。 蛋白質(zhì)含量的測定參照“GB2905-82” 用半微量凱氏定氮法測定，樣品用量為0.1 g精米粉樣品。米粉譜粘滯特性的測定采用澳大利亞Newport Scientific儀器公司生產(chǎn)的Super3型RVA淀粉黏滯性快速分析儀測定。測定參照蔡一霞等方法[9]。本試驗數(shù)據(jù)均用Microsoft Excel 2003和SPSS 11.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 江蘇省主要粳稻品種的稻米品質(zhì)差異

從表2可以看出，18個品種的品質(zhì)性狀中，品種間碾米品質(zhì)的變異非常小，糙米率、精米率、整精米率的變異系數(shù)分別為1.29 %、2.67 %、4.43 %。外觀品質(zhì)性狀中堊白性狀變異系數(shù)較大，堊白粒率的變化幅度是11.0 %～38.3 % ，變異系數(shù)達(dá)到39.22%，堊白度的變化幅度是1.4 %～6.8 %， 變異系數(shù)達(dá)到47.16 %。在蒸煮品質(zhì)上，品種間直鏈淀粉含量和膠稠度的變異系數(shù)為7.11 %和13.94 %。營養(yǎng)品質(zhì)中蛋白質(zhì)含量的變異系數(shù)較小，為8.07 %。不同類型品種間的比較表明，中熟中粳稻、遲熟中粳稻、早熟晚粳稻的碾米品質(zhì)、外觀品質(zhì)較好，均達(dá)到了優(yōu)質(zhì)稻谷國標(biāo)3級以上；直鏈淀粉含量以中熟中粳稻最高，其次是遲熟中粳稻，早熟晚粳稻和中熟晚粳稻較低，膠稠度與直鏈淀粉含量呈相反的趨勢。結(jié)果還表明，18個品種中除了南粳9108、武運(yùn)粳23、南粳46和蘇香粳1號未達(dá)國標(biāo)3級外，其他品種均達(dá)到了國標(biāo)3級及以上標(biāo)準(zhǔn)，說明近年來育種家們在新品種選育過程中對產(chǎn)量性狀改良的基礎(chǔ)上，加大了優(yōu)質(zhì)米的選擇力度。在未達(dá)標(biāo)的4個品種中南粳9108和南粳46為軟米品種，直鏈淀粉含量低于15 %，而武運(yùn)粳23和蘇香粳1號的外觀品質(zhì)未達(dá)標(biāo)。

表2 江蘇省主要粳稻品種的稻米品質(zhì)Table 2 Rice quality of the main Japonica rice varieties in Jiangsu province

表3 江蘇省主要粳稻品種淀粉RVA譜特征值Table 3 RVA spectrum characteristic value of the main Japonica rice varieties in Jiangsu province

2.2 江蘇省主要粳稻品種的淀粉RVA譜特征值差異

由表3可以看出，18個品種的RVA譜特征值中，品種間峰值黏度、熱漿黏度、最終黏度的平均值分別為2084.04、1113.47、2615.75 cp，變異系數(shù)為19.73 %、20.22 %、19.66 %。崩解值和消減值的變異系數(shù)較大，分別為29.38 %和115.79 %，表明供試18個粳稻品種的蒸煮品質(zhì)存在較大差異，如消減值最小的南粳46為-946.5 cp，最大的揚(yáng)粳805為1364.5 cp，相差2311 cp。峰值時間和糊化溫度的變異系數(shù)較小，僅為4.08 %和10.78 %。不同類型品種間的比較表明，峰值黏度、熱漿黏度、崩解值以中熟晚粳稻品種類型最高，其次是早熟晚粳稻類型，遲熟中粳稻品種類型最低，而消減值和糊化溫度則相反。

2.3 稻米品質(zhì)性狀間的相關(guān)關(guān)系

從表4可以看出，稻米的碾磨品質(zhì)中，糙米率、精米率和整精米率間呈正相關(guān)，且精米率和整精米率間達(dá)極顯著水平，相關(guān)系數(shù)為0.750。對于外觀品質(zhì)，堊白粒率與堊白度為極顯著性正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.688；蒸煮品質(zhì)中，直鏈淀粉含量與膠稠度呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.607，與消減值呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.609，膠稠度與與消減值呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.522，崩解值與消減值和糊化溫度呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.834和-0.735，消減值與糊化溫度呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.805；蛋白質(zhì)含量與直鏈淀粉含量呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-508。

表4 稻米品質(zhì)性狀間的相關(guān)分析Table 4 Correlation analysis among the rice quality traits

注：*，** 分別表示5 %和1 %的顯著水平。

Note:* means a significance at 0.05 level; ** mean a significance at 0.01 level.

表5 參試水稻品質(zhì)性狀主成分分析中入選的特征根和特征向量Table 5 Eigenvalues and eigenvectors derived from correlation coefficients among 11 quality properties

2.4 稻米品質(zhì)性狀的主成分分析

表5列出了18個品種品質(zhì)性狀主成分分析的前3個主成份的特征值、累積貢獻(xiàn)率和11個品質(zhì)性狀特征向量值。前3個主成份的累積貢獻(xiàn)率達(dá)到82.91 %，表明這3個因子能夠說明群體總變異的82.91 %。根據(jù)各個主成分相應(yīng)的特征向量各分量的絕對值和符號，第1主成分主要受稻米蒸煮品質(zhì)的影響，膠稠度和崩解值表現(xiàn)較高的正值，直鏈淀粉含量、消減值和糊化溫度表現(xiàn)較高的負(fù)值，可將其看作蒸煮食味品質(zhì)因子，第l 主成分直鏈淀粉含量低，膠稠度和崩解值高，米飯較軟，食味品質(zhì)較好，如南粳46、南粳9108；第2主成分主要影響糙米率、精米率、整精米率，可將其看作碾米品質(zhì)因子，第2主成分糙米率、精米率、整精米率應(yīng)越大越好；第3主成分主要受堊白粒率、堊白度影響，堊白粒率、堊白度表現(xiàn)較高的正值，可將其看作外觀品質(zhì)因子，第3主成分堊白粒率和堊白度應(yīng)越低越好。

2.5 稻米品質(zhì)性狀聚類分析

采用類平均法，對18個品種進(jìn)行了聚類分析(圖1)。取遺傳距離D= 5.80為界，將18個品種聚為4類。第Ⅰ類有6個品種，分別為鎮(zhèn)稻18、鎮(zhèn)稻10、徐稻5號、連粳6號、揚(yáng)粳4038和連粳7號，這類品種多為2005年至2010年間育成的品種；第II 類有4個品種，分別為淮稻5號、蘇香粳1號、徐稻3號和淮208，這類品種多為2005年前育成的品種；第III類有3個品種，分別為南粳9108、武運(yùn)粳30、南粳46；第IV類有5個品種，分別為武運(yùn)粳23、武運(yùn)粳27、南粳52、揚(yáng)粳805和鹽粳13號，這類品種多為2010年以后育成的品種。從稻米品質(zhì)看，第Ⅰ類和第IV類品種外觀品質(zhì)較好，直鏈淀粉含量多在16.5 %至17.5 %之間，稻米的蒸煮食味品質(zhì)一般，為江蘇省主要的高產(chǎn)水稻品種；第II類品種育成時間較早，碾米品質(zhì)和外觀品質(zhì)在4類品種中較差；第III類品種直鏈淀粉含量較低，膠稠度較高，屬優(yōu)質(zhì)食味水稻品種類型，可作為優(yōu)質(zhì)米開發(fā)的主要水稻品種。

圖1 供試水稻品種的數(shù)狀聚類分析Fig.1 Cluster analysis of quality traits of tested rice varieties

3 小結(jié)與討論

稻米品質(zhì)包括碾米品質(zhì)、外觀品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)等，它的形成與稻米生長過程中淀粉、蛋白質(zhì)等物質(zhì)的形成和含量、營養(yǎng)成分以及環(huán)境因素等都有著直接或間接的關(guān)系，是稻米化學(xué)組成和物理結(jié)構(gòu)的外在反映，其優(yōu)劣取決于品種的遺傳特性與環(huán)境條件影響的綜合作用[10-12]。江蘇省的粳稻品種按照其地理位置由北往南可大致劃分為中熟中粳稻，遲熟中粳稻、早熟晚粳稻和中熟晚粳稻4個品種類型，其稻米品質(zhì)性狀的表現(xiàn)也有所不同。本研究采用的18個粳稻品種中，碾米品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)和蒸煮品質(zhì)的變異系數(shù)較小，但外觀品質(zhì)的差異較大，堊白率和堊白度變異系數(shù)達(dá)到了40 %左右，總體上除了武運(yùn)粳23和蘇香粳1號的品質(zhì)堊白率未達(dá)到國標(biāo)3級米的標(biāo)準(zhǔn)外，其他品種均超過國標(biāo)3級米的標(biāo)準(zhǔn)，說明近年來育種家們已經(jīng)開始注重對優(yōu)質(zhì)稻米的選育，育成的品種品質(zhì)較為穩(wěn)定，稻米商品性較好。對不同類型品種的稻米品質(zhì)比較表明，隨著緯度由北往南，堊白率和堊白度、蛋白質(zhì)含量、膠稠度逐漸變高，直鏈淀粉含量逐漸變低，這可能與不同區(qū)域的氣候條件和品種特性有關(guān)[13]。稻米淀粉RVA譜特征是影響稻米蒸煮食味品質(zhì)的一個重要因素，食味較優(yōu)的水稻品種一般具有較大的崩解值、較小的消減值和回復(fù)值，而食味較差的水稻品種則相反[14-15]。本研究表明，稻米淀粉RVA譜特征各項指標(biāo)中崩解值和消減值的變異系數(shù)較大，說明不同區(qū)域的粳稻食味品質(zhì)有較大差異，其中早熟晚粳稻和中熟晚粳稻具有較高崩解值和較低的消減值，食味品質(zhì)優(yōu)于中熟中粳稻和遲熟中粳稻。

稻米各品質(zhì)性狀間存在難以調(diào)和的遺傳相關(guān)，這已被眾多實驗所證實[16-17]。本研究的供試品種品質(zhì)性狀間相關(guān)研究表明，蒸煮食味品質(zhì)中直鏈淀粉含量與多個品質(zhì)性狀密切相關(guān)，直鏈淀粉含量越高的品種，膠稠度越小，消減值越大，食味較差。在優(yōu)質(zhì)水稻選育過程中食味品質(zhì)是最難選育的一個指標(biāo)，由于其測定工作繁瑣，需要的樣品量大，在育種工作前期無法對食味品質(zhì)加以選擇，致使食味優(yōu)良基因型在早期就可能被淘汰。因此，在品種選育過程中，可將直鏈淀粉含量作為早代優(yōu)質(zhì)食味優(yōu)選的重要指標(biāo)。結(jié)果還表明，外觀品質(zhì)和碾米品質(zhì)與其他的品質(zhì)性狀間無顯著相關(guān)性，但堊白度與大多數(shù)的品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)為負(fù)值，因此，改善稻米外觀品質(zhì)的同時，其他品質(zhì)指標(biāo)也會得到提高。聚類分析表明，江蘇省多數(shù)水稻品種的碾米品質(zhì)和外觀品質(zhì)較好，但蒸煮食味品質(zhì)一般，而優(yōu)質(zhì)食味水稻品種較少。因此，今后江蘇省水稻應(yīng)加強(qiáng)優(yōu)質(zhì)食味水稻品種的選育，提高推廣應(yīng)用品種的食味品質(zhì)。

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