寒地早粳稻種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀鑒定 及其與品質(zhì)性狀的關(guān)系

胡 月，郭曉紅*，李 猛，周 健，姜紅芳，徐聲亮，徐令旗，王洪洋， 那永光，蘇曉月，呂艷東

(1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 農(nóng)學(xué)院/黑龍江省教育廳寒地作物種質(zhì)改良與栽培重點實驗室，黑龍江 大慶 163319； 2.黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院 水稻研究所，黑龍江 佳木斯 154007)

水稻種質(zhì)資源是選育和改良水稻新品種的物質(zhì)基礎(chǔ)[1]。寒地稻區(qū)作為我國面積最大的早粳稻種植區(qū)，是我國重要的商品糧生產(chǎn)基地[2]。而寒地稻區(qū)種質(zhì)資源相對匱乏，綜合性狀優(yōu)良的育種親本材料相對較少。近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，優(yōu)質(zhì)稻米的市場需求越來越大。因此，當(dāng)前水稻育種目標(biāo)由以往的高產(chǎn)向高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)轉(zhuǎn)變。常規(guī)育種條件下，育種家們往往通過水稻表型農(nóng)藝性狀去選擇雜交親本。因此，對水稻種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀進行鑒定和篩選，探究其對品質(zhì)性狀的影響顯得尤為重要。黨姝等[3]研究表明，高稈型水稻品種堊白率低，堊白度較小，外觀品質(zhì)較好；矮稈型水稻品種蛋白質(zhì)較多。張子軍等[4]研究認為，劍葉長而窄、葉基角小的寒地早粳稻品種品質(zhì)較好。目前，通過對水稻種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀進行分級鑒定，探索農(nóng)藝性狀對水稻品質(zhì)影響的研究報道較少。因此，筆者結(jié)合前人研究結(jié)論，依據(jù)《水稻種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準》[5]分別對水稻種質(zhì)資源株高、穗長、劍葉長度、劍葉角度等主要農(nóng)藝性狀進行分類鑒定，研究不同類型水稻種質(zhì)資源品質(zhì)性狀間的差異及農(nóng)藝性狀對品質(zhì)的影響，旨在為寒地早粳稻優(yōu)質(zhì)育種提供理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 材料

供試材料為黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)水稻中心保存的205份粳稻品種(系)，詳見表1。

表1 205份粳稻品種(系)名稱

續(xù)表1 205份粳稻品種(系)名稱

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計 試驗于2016年在黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)校內(nèi)試驗田進行。205份粳稻種質(zhì)資源的抽穗期在7月27日至8月10日，均能夠安全成熟。試驗田地力均勻，土地平整，灌溉、管理方便。采用隨機試驗設(shè)計，各小區(qū)種植5行，每行單本插，行距30 cm，穴距12.5 cm，3次重復(fù)。4月15日大棚內(nèi)播種、育苗，5月24日移栽、插秧。施肥與田間管理按照常規(guī)栽培方式進行。

1.2.2 農(nóng)藝性狀測定 依據(jù)《水稻種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準》[5]測定株高、穗長、劍葉長、劍葉角度4項，并將其分為1、3、5、7、9五個等級。

1.2.3 品質(zhì)測定 碾磨品質(zhì)的測定：稱稻米質(zhì)量記為W0，用FC-2K型試驗礱谷機(YAMAMOTO，離心式)加工成糙米，稱糙米質(zhì)量記為W1，并按下列公式計算糙米率：

糙米率=W1/W0×100%。

用日本公司生產(chǎn)的VP-32型試驗?zāi)朊讬C加工精米。從W1中稱取一定質(zhì)量W2的糙米精碾，除去糠粉并稱質(zhì)量記為W3，精米粒稱質(zhì)量記為W4。并按下列公式計算精米率和整精米率：

外觀品質(zhì)的測定：用日本靜岡機械株式會社生產(chǎn)的ES-1000便攜式品質(zhì)分析儀測定粒長、粒寬、堊白粒率和堊白度。

營養(yǎng)品質(zhì)的測定：用德國BRUKER公司生產(chǎn)的VECTOR22/N型近紅外光譜儀測定糙米的直鏈淀粉、蛋白質(zhì)含量。

食味品質(zhì)的測定：用日本佐竹公司(SATAKE)生產(chǎn)的米飯食味計(STA1A)進行食味評分的測定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)使用Excel進行初步處理后，采用DPS 7.05數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同株高水稻品質(zhì)性狀的差異分析

寒地早粳稻種質(zhì)資源株高主要集中在70.0～110.0 cm，株高類型主要分布在1、3、5三個等級，所占比例分別為2.44%、52.68%、44.88%(表2)。矮稈類型主要包括遼鹽166、愛之旭7、龍粳27等；中矮稈類型主要包括龍盾106、綏粳12、龍粳43等；中稈類型主要包括牡丹江8號、吉玉粳、墾稻12等。

由表3可知，3種株高類型水稻的糙米率、精米率和整精米率呈現(xiàn)中矮稈>中稈>矮稈的趨勢。說明中矮稈類型水稻碾磨品質(zhì)較好，矮稈類型碾磨品質(zhì)較差。從外觀品質(zhì)來看，矮稈類型粒長、粒寬較中矮稈和中稈類型大，堊白度和堊白粒率低于中矮稈和中稈類型。隨著株高的上升，3種類型的直鏈淀粉含量上升，蛋白質(zhì)含量下降。中矮稈類型食味評分最高達到70.02，矮稈類型最低僅為66.50。從變異系數(shù)來看，3種類型的堊白粒率和堊白度變異系數(shù)都比較大，中矮稈類型堊白度和堊白粒率變異系數(shù)均最大，分別達到100.13%和82.76%。說明品種(系)間差異較大，變異豐富。

表2 不同水稻品種(系)株高分布

表3 不同株高類型水稻品質(zhì)性狀差異分析

2.2 不同穗長水稻品質(zhì)性狀的差異分析

由表4可知，寒地早粳稻種質(zhì)資源穗長主要集中在10.0～20.0 cm，主要分布在3、5兩個等級，所占比例分別為86.34%、13.66%。短穗類型水稻主要包括黑粳2號、新月光、龍粳27等；中穗類型水稻主要包括牡丹江23號、龍稻13、湯原6(京租)等。

表4 不同水稻品種(系)穗長分布

由表5可知，短穗型水稻糙米率和精米率高于中穗型水稻，整精米率低于中穗型水稻；中穗型水稻粒長較短；短穗型水稻堊白度和堊白粒率均高于中穗型水稻，同時堊白度和堊白粒率的變異系數(shù)也均高于中穗型水稻。說明短穗型水稻外觀品質(zhì)較差，品種間變異豐富。其余品質(zhì)指標(biāo)2種類型水稻間差異不大。

表5 不同穗長水稻品質(zhì)差異分析

2.3 不同劍葉長水稻品質(zhì)性狀的差異分析

由表6可知，寒地早粳稻種質(zhì)資源劍葉長主要集中在25.0～35.0 cm，主要分布于1、5、7三個等級，所占比例分別為15.12%、81.95%、2.93%。短劍葉類型水稻主要包括龍稻12號、九稻八號、京引56等；中劍葉類型水稻主要包括墾稻11號、沈稻6號、龍慶稻1號等；長劍葉類型水稻包括系選1號、岳路早生、龍稻20等。

由表7可知，中劍葉類型水稻糙米率、精米率和整精米率最高，短劍葉長類型水稻最低。說明中長劍葉類型水稻碾磨品質(zhì)較好，短劍葉類型水稻碾磨品質(zhì)較差。隨著劍葉長增加，3個類型水稻稻米粒長變長，堊白度和堊白粒率降低。短劍葉水稻直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量最低，同時食味評分最高。從變異系數(shù)來看，短劍葉水稻堊白度和堊白粒率變異系數(shù)均最高，分別達到131.95%和106.49%。說明品種(系)間差異較大，變異豐富。

表6 不同水稻品種(系)劍葉長分布

表7 不同劍葉長水稻品質(zhì)差異分析

2.4 不同劍葉角度水稻品質(zhì)性狀的差異分析

由表8可知，供試品種劍葉角度主要分布于1、5、7三個等級，所占比例分別為29.27%、61.95%、8.78%。說明寒地早粳稻種質(zhì)資源劍葉角度主要為直立型和中間型。劍葉直立類型水稻主要包括花育409、龍粳39、三江1號等；中間型水稻主要包括合江15號、牡丹江4號、吉粳94等；平展型水稻主要包括牡丹江1號、牡丹江2號、金鉤等。

表8 不同水稻品種(系)劍葉角度分布

由表9可知，直立型水稻整精米率最高，為65.12%；平展型水稻糙米率、精米率和整精米率均最低。平展型水稻粒長最高，粒寬最小，長寬比較大，說明平展型水稻粒型較細長。直立型水稻堊白度、堊白粒率均最低，分別為6.09%、10.77%；平展型水稻最高，分別為11.67%、19.32%。說明直立型水稻外觀品質(zhì)較好，平展型水稻較差。同時直立型水稻食味評分最高(70.77)，平展型水稻食味評分最低(63.65)。說明直立型水稻食味品質(zhì)較好，平展型水稻較差。從變異系數(shù)來看，平展型水稻堊白度和堊白粒率變異系數(shù)均最高，說明品種(系)間差異較大，變異豐富。

2.5 水稻農(nóng)藝性狀與品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析

如表10所示，供試水稻株高與食味評分呈顯著負相關(guān)，說明隨著株高的增加稻米的食味品質(zhì)會下降。穗長與粒長和食味評分均呈顯著負相關(guān)，與直鏈淀粉含量呈極顯著正相關(guān)。說明隨著穗長的增加稻米的直鏈淀粉含量也上升，同時粒長變小，食味評分降低。劍葉長與糙米率、整精米率和直鏈淀粉含量均呈顯著正相關(guān)。說明適當(dāng)增加劍葉長可改善稻米的碾磨品質(zhì)，但直鏈淀粉含量會隨之上升。劍葉角度與糙米率、整精米率及食味評分均呈極顯著負相關(guān)；與堊白度、堊白粒率和蛋白質(zhì)含量均呈極顯著正相關(guān)。說明劍葉角越大，稻米的碾磨品質(zhì)和外觀品質(zhì)越差，食味評分下降，蛋白質(zhì)含量上升。

表9 不同劍葉角度水稻品質(zhì)差異分析

表10 水稻農(nóng)藝性狀與品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析

注：**、*分別表示在0.01、0.05水平上極顯著、顯著相關(guān)。

3 結(jié)論與討論

對寒地早粳稻種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀進行鑒定和篩選，探究其對品質(zhì)性狀的影響，有利于對優(yōu)質(zhì)水稻種質(zhì)資源的創(chuàng)新利用，從而進一步拓寬水稻親本遺傳背景，使育種家在優(yōu)質(zhì)稻米育種工作中，更精準地去選擇目標(biāo)性狀。本研究結(jié)果表明，株高在70.0～90.0 cm，劍葉長度在25.0～35.0 cm，劍葉角度≤20°的直立型水稻品種(系)碾磨品質(zhì)較好。株高偏矮、穗長在20.0～30.0 cm、劍葉長度在35.0～45.0 cm、劍葉為直立型或中間型的水稻品種(系)外觀品質(zhì)較好。株高在70.0～90.0 cm、穗長在10.0～20.0 cm、劍葉長度≤25.0 cm、劍葉角度≤20°的直立型水稻品種(系)食味品質(zhì)優(yōu)良。綜上可知，優(yōu)質(zhì)寒地早粳稻株型模式為株高在70.0～90.0 cm，劍葉長度在20.0～35.0 cm，穗長中短，劍葉角度≤20°。

劉慧超[6]研究表明，株高與糙米率、精米率和整精米率均呈正相關(guān)。耿立清等[7]研究表明，株高越高越不利于優(yōu)質(zhì)食味品種的選擇。本研究結(jié)果表明，矮稈類型水稻糙米率、精米率和整精米率均最低，株高與食味評分呈負相關(guān)，與前人研究結(jié)果相似。但本研究中矮稈類型水稻食味評分最低，可能原因是矮稈類型水稻經(jīng)濟產(chǎn)量相對較高，稻米產(chǎn)量與品質(zhì)呈顯著負相關(guān)[8-9]，進而對食味品質(zhì)產(chǎn)生影響。有學(xué)者研究認為，直鏈淀粉含量與蛋白質(zhì)含量呈顯著負相關(guān)，劍葉長與直鏈淀粉含量呈顯著正相關(guān)[10-11]。本研究與前人研究結(jié)果較為一致。聶呈榮等[12]研究認為，穗長與直鏈淀粉含量存在較高的負相關(guān)性。鄭英杰等[13]研究認為，穗長與食味評分呈正相關(guān)。本研究結(jié)果表明，穗長與直鏈淀粉含量呈正相關(guān)，與食味評分呈顯著負相關(guān)，這與前人研究結(jié)論不同，有待進一步研究。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著劍葉長增加，稻米粒長變長，堊白度和堊白粒率降低，這與李國鵬等[14]的研究結(jié)果較為一致。有學(xué)者研究認為，直立型水稻有利于光合作用[15]，本研究明確了直立型水稻綜合品質(zhì)性狀優(yōu)于中間型和平展型水稻。直立型水稻光能利用率強，在水稻進入生殖生長后可以提供更多的光合產(chǎn)物，加大源庫比，促使籽粒積累更多的干物質(zhì)，從而提高成熟度、飽滿度及品質(zhì)。水稻農(nóng)藝性狀和品質(zhì)間存在錯綜復(fù)雜的關(guān)系，受環(huán)境和品種自身等諸多因素影響。因此，應(yīng)根據(jù)人們的需求和品種特性有針對性地加以選擇，進而達到預(yù)期效果。