不同類型秈粳雜交稻產(chǎn)量和品質(zhì)性狀差異及其與灌漿結(jié)實(shí)期氣候因素間的相關(guān)性

徐 棟 朱 盈 周 磊 韓 超 鄭雷鳴 張洪程魏海燕,* 王 玨 廖桉樺 蔡仕博

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不同類型秈粳雜交稻產(chǎn)量和品質(zhì)性狀差異及其與灌漿結(jié)實(shí)期氣候因素間的相關(guān)性

徐 棟1朱 盈1周 磊1韓 超1鄭雷鳴1張洪程1魏海燕1,*王 玨2廖桉樺3蔡仕博3

1揚(yáng)州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 / 揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)業(yè)部長江流域稻作技術(shù)創(chuàng)新中心/ 糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心, 江蘇揚(yáng)州 225009;2寧波市海曙區(qū)洞橋鎮(zhèn)政府, 浙江寧波 315000;3寧波市鄞州區(qū)氣象局, 浙江寧波 315100

為找出不同類型秈粳雜交稻在品質(zhì)表現(xiàn)上存在差距的原因, 以18個早熟晚粳秈粳雜交稻品種(品系)為材料, 從中篩選出產(chǎn)量與蒸煮食味品質(zhì)具有代表性的3種類型(A類高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)型, B類高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)型, C類低產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)型)。2年中A類和B類的平均產(chǎn)量分別較C類高22.66%和22.26%, 其高產(chǎn)的原因主要是具有較高的單位面積穗數(shù)和每穗粒數(shù)。A類的糙米率和整精米率分別比B和C類高1.9%~2.5%和13.9%~22.7%。與A類相比, B類和C類的堊白率和堊白度分別高43.3%~47.5%和64.5%~71.4%。B和 C類的平均直鏈淀粉含量較A類分別高31.7%、33.0%。A類平均膠稠度較B和C類分別高4.0%、4.5%, A類品種的峰值粘黏度和崩解值最高, 消減值最低, 蛋白質(zhì)含量3種類型無顯著性差異。相關(guān)性分析表明, 灌漿結(jié)實(shí)期溫度與加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)。秈粳雜交稻優(yōu)質(zhì)的獲得, 除品種遺傳因素外, 可通過合理的播期或栽培管理調(diào)節(jié), 使水稻灌漿結(jié)實(shí)期處于相對較低的溫度下則有利于其稻米外觀品質(zhì)和蒸煮食味品質(zhì)的同步提高或改良。

秈粳雜交稻; 產(chǎn)量; 品質(zhì)差異

利用秈粳亞種間的巨大的雜種優(yōu)勢一直被認(rèn)為是進(jìn)一步提高水稻產(chǎn)量的有效途徑[1-2]。近年來, 秈粳雜交稻的育種工作取得了突破性進(jìn)展, 一批高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的新品種(組合)如甬優(yōu)[3]、浙優(yōu)[4]、春優(yōu)[5]等系列品種相繼出現(xiàn)并推廣應(yīng)用, 帶來了巨大的社會和經(jīng)濟(jì)效益[6-7]。秈粳稻雜交稻具有植株高大[8]、莖粗抗倒[9]、根系發(fā)達(dá)[10]、穗大粒多[11]等生物學(xué)特點(diǎn)。其中, 每穗粒數(shù)多、總穎花量大, 是秈粳雜交稻高產(chǎn)的主要原因之一。此外, 秈粳雜交稻生育后期的葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量顯著高于常規(guī)粳稻和雜交秈稻[12], Wei等[13]研究發(fā)現(xiàn), 與秈型雜交稻和常規(guī)粳稻相比, 秈粳雜交稻不僅高產(chǎn), 其總的氮磷鉀營養(yǎng)元素積累量也高。

與常規(guī)稻品種相比, 秈粳雜交稻雖然具有10%~20%的增產(chǎn)潛力[14], 但米質(zhì)相對較差, 這在很大程度上制約了秈粳雜交稻的大面積推廣應(yīng)用。陳波等[15]研究表明, 秈粳雜交稻的加工品質(zhì)顯著低于常規(guī)粳稻和雜交粳稻, 外觀品質(zhì)略優(yōu)于常規(guī)粳稻和雜交粳稻, 蛋白質(zhì)含量和直鏈淀粉含量均為秈粳雜交稻最高。而曾研華等[16]研究灌漿結(jié)實(shí)期不同時段低溫對秈粳雜交稻稻米品質(zhì)的影響, 認(rèn)為花后前期低溫對稻米加工品質(zhì)影響最大, 而花后中、后期低溫對外觀品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)影響最大。邢志鵬等[17]認(rèn)為在稻麥兩熟制條件下, 秈粳雜交稻的食味值低于常規(guī)粳稻但略高于雜交秈稻。綜上研究, 前人主要針對秈粳雜交稻與其他類型水稻之間的品質(zhì)比較研究或不同栽培措施對其品質(zhì)的影響, 很少有對同一類秈粳雜交稻中不同品種之間產(chǎn)量與品質(zhì)比較研究。為找出不同類型秈粳雜交稻在品質(zhì)表現(xiàn)上存在差距的原因, 本研究選取長江中下游地區(qū)廣泛種植的18個早熟晚粳秈粳雜交水稻為材料, 根據(jù)其產(chǎn)量與食味值的差異, 篩選出3種類型6個品種, 將其分為A類相對優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)(產(chǎn)量>10.5 t hm–2且食味值在70分左右)、B類高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)(產(chǎn)量>10.5 t hm–2且食味值在50分左右)和C類相對低產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)(產(chǎn)量< 9 t hm–2且食味值在50分左右)三類, 系統(tǒng)地比較各類型秈粳雜交稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素、品質(zhì)指標(biāo)的差異, 以期為秈粳雜交稻的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培與育種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試供材料

選用早熟晚粳類型秈粳雜交稻嘉優(yōu)中科1218、嘉優(yōu)中科2號、甬優(yōu)15、甬優(yōu)1526、甬優(yōu)1538、甬優(yōu)1540、甬優(yōu)25、甬優(yōu)28、甬優(yōu)4543、甬優(yōu)5301、甬優(yōu)5356、甬優(yōu)5552、甬優(yōu)7816、甬優(yōu)7826、甬優(yōu)7850、甬優(yōu)7851、甬優(yōu)7872、甬優(yōu)8050, 共18個品種, 研究秈粳雜交稻產(chǎn)量與一般品質(zhì)的差異, 篩選出具有代表性的3種類型秈粳雜交稻, 分別為A類優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種甬優(yōu)1540、甬優(yōu)1526; B類高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)品種甬優(yōu)7850、甬優(yōu)4543; C類低產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)品種甬優(yōu)5356、甬優(yōu)7826, 共6個品種。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2015—2016年在揚(yáng)州大學(xué)校外基地浙江省寧波市鄞州區(qū)洞橋鎮(zhèn)百梁橋村進(jìn)行(北緯 29°46, 東經(jīng)121°24), 該地土壤類型為黃化青紫泥田, pH 5.51, 含有機(jī)質(zhì)38.38 g kg–1、全氮0.14%、堿解氮82.15 mg kg–1、速效磷20.08 mg kg–1、速效鉀78.37 mg kg–1、水溶性鹽總量0.12 g kg–1。5月29日浸種, 6月16日移栽, 密度為27.8萬穴 hm–2(12 cm×30 cm), 雙本栽插。小區(qū)面積為25 m2, 重復(fù)3次, 小區(qū)間作埂隔離, 并用塑料薄膜覆蓋埂體, 保證單獨(dú)排灌, 氮肥施用量為270 kg hm–2, 氮肥按基蘗肥∶穗肥=7∶3施用。毯苗機(jī)插秧苗基肥∶分蘗肥∶穗肥= 3.5∶3.5∶3.0。分蘗肥于移栽后7 d施用, 穗肥于倒四葉期施用。氮(純N)∶磷(P5O2)∶鉀(K2O)比例為2∶1∶2, 磷肥一次性基施, 鉀肥分別于耕翻前、拔節(jié)期等量施入。水分管理及病蟲草害防治等相關(guān)的栽培措施均按照高產(chǎn)栽培要求實(shí)施。

1.3 測定內(nèi)容與方法

1.3.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 成熟期調(diào)查每小區(qū)100穴, 計(jì)算有效穗數(shù), 取10穴調(diào)查每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和測定千粒重, 推測理論產(chǎn)量, 成熟后每小區(qū)實(shí)收測產(chǎn)。

1.3.2 稻米品質(zhì) 將水稻收獲脫粒, 曬干, 室內(nèi)貯藏3個月后, 用NP-4350型風(fēng)選機(jī)等風(fēng)量風(fēng)選, 參照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T17891-1999優(yōu)質(zhì)稻谷》測定糙米率、精米率、整精米率、堊白粒率、堊白大小、堊白度和膠稠度等。

采用澳大利亞NewportScientific儀器公司生產(chǎn)的Super3型RVA 快速黏度分析儀測定淀粉譜黏滯特性, 用配套軟件TWC分析。按照AACC 規(guī)程(1995-61-02)和RACI標(biāo)準(zhǔn)方法, 當(dāng)米粉的含水量為12.00%時, 樣品量為3.00 g, 蒸餾水為25.00 g。在攪拌測定過程中, 罐內(nèi)溫度于為50°C保持1 min, 以11.84°C min–1的速度上升到95°C (3.75 min)并保持2.5 min, 再以11.84°C min–1的速度下降到50°C并保持1.4 min。攪拌器在起始10 s內(nèi)轉(zhuǎn)動速度為960轉(zhuǎn) min–1, 之后保持在160轉(zhuǎn) min–1。RVA譜特征值用峰值黏度(peak viscosity)、熱漿黏度(trough viscosity)、最終黏度(final viscosity)、崩解值(breakdown, 峰值黏度－熱漿黏度)、消減值(setback, 最終黏度－峰值黏度)等特征值來表示。

用凱氏定氮法測定蛋白質(zhì)含量, 稱取80目粉樣1.00 g于凱氏管中加入0.20 g CuSO4及2.00 g K2SO4, 置消煮爐, 420°C消煮1.5 h至淡藍(lán)色透明。放置0.5 h 至常溫, 用凱氏定氮儀進(jìn)行滴定并計(jì)算出蛋白質(zhì)含量, 大米換算系數(shù)為5.95[18]。

利用碘比色法進(jìn)行直鏈淀粉含量測定, 稱量待測米粉60目樣品0.100 g, 置100 mL容量瓶中。加入1.0 mL 95%乙醇和9.0 mL 1.00 mol L–1的氫氧化鈉溶液, 將容量瓶置沸水中煮10 min后取出, 冷卻至室溫后加蒸餾水定容。吸取5.0 mL樣品溶液, 加入已盛有半瓶蒸餾水的100 mL容量瓶中, 再加入1.0 mL 1.00 mol L–1的乙酸溶液, 使樣品酸化, 加入1.50 mL碘液, 充分搖勻, 用蒸餾水定容, 靜置20 min。用5 mL的0.09 mol L–1的氫氧化鈉溶液代替樣品, 配制空白溶液。用空白溶液于分光光度計(jì)波長620 nm處調(diào)節(jié)零點(diǎn)并測出有色樣品的吸光度值。根據(jù)已知直鏈淀粉含量的標(biāo)準(zhǔn)樣品而作出的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品的直鏈淀粉含量。

在差示掃描量熱儀(differential scanning calorimetry, DSC, 型號DSC 200 F3)上測定淀粉熱力學(xué)特征, 用配套的分析軟件分析。稱取干燥的精米米粉樣品5 mg左右, 加10 mL左右的去離子水(樣品∶水=1∶2), 以鋁制樣品盤密封后于冰箱(4°C)過夜平衡, 在測試前取出回溫1 h, 放入差示掃描量熱儀中測定, 以空盤為參考樣品, 升溫速率為10.0°C min?1, 溫度范圍為20~120°C, 得到試樣的DSC熱效應(yīng)曲線, 其特征參數(shù)包括淀粉糊化時需要的熱焓的變化、起始溫度(o)、峰值溫度(P)、終止溫度(c), 熱焓值(Δgel), 將分析樣品于4°C保存7 d后進(jìn)行淀粉的回生特性分析。將樣品鋁盒以10°C min?1由20°C升至100°C以密封空白鋁盒作參照, 記錄和計(jì)算相應(yīng)參數(shù)?；厣?%R)為回生淀粉的熱焓值(Δret)和原淀粉的熱焓值(Δgel)之比。

采用米飯食味計(jì)(STA1A, 日本佐竹公司)測定米飯的外觀、硬度、黏度、平衡值的評分和綜合評分值。

灌漿結(jié)實(shí)期間的日最高溫度、最低溫度、平均溫度和日照時數(shù)等資料取自浙江省寧波市鄞州區(qū)氣象局。

兩年試驗(yàn)的重復(fù)性較好, 品種間各指標(biāo)值變化趨勢一致, 因此, 本文分析了2015、2016兩年的產(chǎn)量及其結(jié)構(gòu), 2016年的品質(zhì)數(shù)據(jù)。使用 Microsoft Excel 2013處理數(shù)據(jù)和繪制圖表, SPSS 16.0軟件進(jìn)行其他統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同類型秈粳雜交稻產(chǎn)量與品質(zhì)的差異

秈粳雜交稻在產(chǎn)量、整精米率、堊白率、堊白大小、堊白度、直鏈淀粉含量和食味值方面均有顯著差異, 其中以產(chǎn)量和食味值差異最大, 變異系數(shù)在15%以上, 根據(jù)以上品種產(chǎn)量和品質(zhì)的差異, 通過聚類分析的方法篩選出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)和低產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)3種代表性的秈粳雜交稻, 以研究其產(chǎn)量、品質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)的具體差異(表1)。

2.2 不同類型秈粳雜交稻品種主要生育期及灌漿結(jié)實(shí)期的溫光差異

優(yōu)質(zhì)類型秈粳雜交稻的總生育期比不優(yōu)質(zhì)類型長5 d, 在灌漿結(jié)實(shí)期的溫光差異方面, 優(yōu)質(zhì)類型秈粳雜交稻的日平均溫度和積溫分別比不優(yōu)質(zhì)類型低4.4%和8.2%, 降雨量優(yōu)質(zhì)類型秈粳雜交稻比不優(yōu)質(zhì)類型多5.4%, 在日照時數(shù)方面, 優(yōu)質(zhì)類型秈粳雜交稻比不優(yōu)質(zhì)類型少18.7% (表2)。

表1 不同類型秈粳雜交稻產(chǎn)量與品質(zhì)的差異

BR: brown rice rate; HMR: head milled rice rate; L/W: ratio of length/width of kernel; CR: chalkiness rate; CD: chalkiness degree; AC: amylose content; PC: protein content; GC: gel consistency.

表2 不同類型秈粳雜交稻品種主要生育期及灌漿結(jié)實(shí)期的溫光差異

類型A: 高產(chǎn)優(yōu)質(zhì), 類型B: 高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì), 類型C: 低產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)。

Type A: good quality with high yield; Type B: bad quality with high yield; Type C: bad quality and low yield.

2.3 不同品種產(chǎn)量及構(gòu)成因素的差異

不同類型秈粳雜交稻平均產(chǎn)量 2 年均表現(xiàn)為A>B>C (表3), 但A類與B類無顯著差異。2015、2016 年, A類平均產(chǎn)量較C類分別高 22.54%、22.78%, B類平均產(chǎn)量較C 類分別高22.43%、22.10%, 差異極顯著。產(chǎn)量構(gòu)成因素中, A類與B類無顯著差異, 但兩者均高于C類。

2.4 不同類型秈粳雜交稻蒸煮食味值的差異

不同類型秈粳雜交稻的食味值呈A>C>B (表4), A類的平均食味值比B類和C類分別高 37.6%、27.5%, 差異顯著。不同類型的秈粳雜交稻的外觀、黏度、平衡度均呈A>C>B, 且A類要顯著高于B類和C類, 差異極顯著。硬度呈B>C>A, B類和C類要顯著高于A類。B類和C類在食味值、外觀、硬度、黏度和平衡值方面均無顯著性差異。

表3 不同類型秈粳雜交稻品種產(chǎn)量以及構(gòu)成因素的差異

不同類型品種同列數(shù)據(jù)后不同大、小寫字母分別表示0.01和0.05差異顯著水平。類型A: 高產(chǎn)優(yōu)質(zhì), 類型B: 高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì), 類型C: 低產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)。

Values for different cultivar within a column followed by different letters are significantly different at the 0.01 (capital) and 0.05 (small) probability levels. Type A: good quality with high yield; Type B: bad quality with high yield; Type C: bad quality and low yield.

表4 不同類型秈粳雜交稻蒸煮食味值的差異

不同類型品種同列數(shù)據(jù)后不同大、小寫字母分別表示0.01和0.05差異顯著水平。類型A: 高產(chǎn)優(yōu)質(zhì), 類型B: 高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì), 類型C: 低產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)。

Values for different cultivars within a column followed by different letters are significantly different at the 0.01 (capital) and 0.05 (small) probability levels. Type A: good quality with high yield; Type B: bad quality with high yield; Type C: bad quality and low yield.

2.5 不同類型秈粳雜交稻加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)的差異

糙米率、整精米率均表現(xiàn)為A>B>C (表5), 其中A類顯著高于B類和C類。A類的糙米率平均值較B類和C類分別高1.9%、2.5%, 差異顯著。A類的平均整精米率較B類和C類分別高13.9%、22.7%, 呈顯著差異。而B類和C類之間在糙米率和整精米率沒有顯著差異。表明A類秈粳雜交稻在加工品質(zhì)方面優(yōu)于B類和C類。A類秈粳雜交稻的長寬比顯著小于B類和C類, 堊白率和堊白度均呈A

表5 不同類型秈粳雜交稻加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)的差異

不同類型品種同列數(shù)據(jù)后不同大、小寫字母分別表示0.01和0.05差異顯著水平。類型A: 高產(chǎn)優(yōu)質(zhì); 類型B: 高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì); 類型C: 低產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)。

Values for different cultivars within a column followed by different letters are significantly different at the 0.01 (capital) and 0.05 (small) probability levels. Type A: good quality with high yield; Type B: bad quality with high yield; Type C: bad quality and low yield; L/W: ratio of length/width of kernel;CR: chalkiness rate; CD: chalkiness degree.

2.6 不同類型秈粳雜交稻蒸煮食味與營養(yǎng)品質(zhì)的差異

直鏈淀粉和膠稠度是評價稻米蒸煮和食味品質(zhì)的重要指標(biāo), 不同類型的秈粳雜交稻直鏈淀粉的平均值呈 AB>C, A類顯著高于B類和C類。A 類平均膠稠度較B類和C類分別高4.0%、4.5%。

表6 不同類型秈粳雜交稻蒸煮食味與營養(yǎng)品質(zhì)的差異

不同類型品種同列數(shù)據(jù)后不同大、小寫字母分別表示0.01和0.05差異顯著水平。類型A: 高產(chǎn)優(yōu)質(zhì); 類型B: 高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì); 類型C: 低產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)。

Values for different cultivars within a column followed by different letters are significantly different at the 0.01 (capital) and 0.05 (small) probability levels. Type A: good quality with high yield; Type B: bad quality with high yield; Type C: bad quality and low yield; GC: gel consistency; AC: amylose content; PC: protein content.

2.7 不同類型秈粳雜交稻RVA譜特征值的差異

峰值黏度、熱漿黏度、崩解值和最終黏度均呈A>B>C, 消減值呈A

表7 不同類型秈粳雜交稻RVA譜特征值的差異

不同類型品種同列數(shù)據(jù)后不同大、小寫字母分別表示0.01和0.05差異顯著水平。類型A: 高產(chǎn)優(yōu)質(zhì); 類型B: 高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì); 類型C: 低產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)。

Values for different cultivars within a column followed by different letters are significantly different at the 0.01 (capital) and 0.05 (small) probability levels. Type A: good quality with high yield; Type B: bad quality with high yield; Type C: bad quality and low yield.

2.8 不同類型秈粳雜交稻熱力學(xué)特性的差異

膠凝熱焓值呈A>C>B (表8), A類的膠凝熱焓值比B類、C類分別高47.6%、37.9%, 差異顯著?；厣鸁犰手岛突厣刀汲蔅>C>A, A類的回生熱焓值較B類和C類分別低37.9%、34.6%, 回生值較B類和C類分別低57.87%、51.37%。起始溫度、峰值溫度和終止溫度均呈B>C>A趨勢。A類要顯著低于B類和C類。

2.9 不同類型秈粳雜交稻溫光粒形與加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)的相關(guān)性

由表9可知, 秈粳雜交稻長寬比、堊白率、堊白度與日照時數(shù)和日均溫度呈正相關(guān), 糙米率和整精米率與日照時數(shù)和日均溫度呈顯著負(fù)相關(guān)。長寬比與加工品質(zhì)呈負(fù)相關(guān), 與外觀品質(zhì)呈正相關(guān)。

表8 不同類型秈粳雜交稻熱力學(xué)特性的差異

不同類型品種同列數(shù)據(jù)后不同大、小寫字母分別表示0.01和0.05差異顯著水平。類型A: 高產(chǎn)優(yōu)質(zhì); 類型B: 高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì); 類型C: 低產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)。

o: onset temperature;p: peak of gelatinization temperature;c: conclusion temperature;Dgel: gelatinization enthalpy;Dret: retrogradation enthalpy; %R:%R =100% *Dret/Dgel; Values for different cultivars within a column followed by different letters are significantly different at the 0.01 (capital) and 0.05 (small) probability levels. Type A: good quality with high yield; Type B: bad quality with high yield; Type C: bad quality and low yield.

表9 不同類型秈粳雜交稻溫光粒形與加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)的相關(guān)系數(shù)

*和**分別表示達(dá)到0.05和0.01顯著水平。

*and**indicate significant difference at=0.05 and=0.01, respectively. SH: sunshine hours; MDT: mean daily temperature; AT: accumulated temperature; GP: growth period; BR: brown rice rate; HMR: head milled rice rate; CR: chalkiness rate; CD: chalkiness degree; L/W: ratio of length/width of kernel.

2.10 不同類型秈粳雜交稻食味值與溫光之間的相關(guān)性分析

秈粳雜交稻的DSC中起始溫度、峰值溫度、終止溫度、回生熱焓值、消減值和直鏈淀粉含量與日均溫度呈顯著正相關(guān)(表10), 而峰值黏度、崩解值、膠稠度和食味值與日均溫度呈顯著負(fù)相關(guān)。膠稠度和食味值與生育期呈顯著正相關(guān), 而直鏈淀粉含量與生育期呈顯著負(fù)相關(guān)。

表10 不同類型秈粳雜交稻食味值與溫光之間的相關(guān)系數(shù)

*和**分別表示達(dá)到0.05和0.01顯著水平。

*and**indicate significant difference at=0.05 and=0.01, respectively. SH: sunshine hours; MDT: mean daily temperature; AT: accumulated temperature; GP: growth period; GC: gel consistency; AC: amylose content; PC: protein content; PV: peak viscosity; TV: trough viscosity; BD: breakdown; FV: final viscosity; SB: setback.

3 討論

3.1 關(guān)于秈粳雜交稻品質(zhì)的差異

與其他類型相比, 一般認(rèn)為秈粳雜交稻高產(chǎn)的原因是穗大粒多, 群體穎花量大[11], 本研究發(fā)現(xiàn), 同為秈粳雜交稻, 與低產(chǎn)品種相比, 高產(chǎn)品種也具有單位面積穗數(shù)和每穗粒數(shù)多的特性, 這與前人的研究結(jié)果相一致[19]。前人對于秈粳雜交稻的研究, 往往關(guān)注產(chǎn)量而忽視品質(zhì), 同時由于秈粳雜交稻的育種起步晚, 已有品種數(shù)量少, 所以在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17891-1999《優(yōu)質(zhì)稻谷》[20]中, 并沒有涉及對優(yōu)質(zhì)秈粳雜交稻的評價指標(biāo)。而常規(guī)的秈稻和粳稻的優(yōu)質(zhì)稻米評價指標(biāo)并不能完全適用于秈粳雜交稻品種, 如秈粳雜交稻的整精米率在秈稻優(yōu)質(zhì)米的評價體系中均為三級以上的優(yōu)質(zhì)米, 而在粳稻優(yōu)質(zhì)米的評價指標(biāo)中只有部分達(dá)到優(yōu)質(zhì)米標(biāo)準(zhǔn)。隨著現(xiàn)代育種技術(shù)的發(fā)展和育成的秈粳雜交稻品種數(shù)量的增加, 有必要針對這一新類型的品種制定適宜的品質(zhì)評價指標(biāo), 以促進(jìn)秈粳交雜交稻優(yōu)質(zhì)和高產(chǎn)的協(xié)同發(fā)展。根據(jù)本研究的結(jié)果, 秈粳雜交稻變異較大的品質(zhì)指標(biāo)有整精米率、堊白率、堊白大小、堊白度和直鏈淀粉含量。因此, 相應(yīng)的秈粳雜交稻優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)需主要針對這些指標(biāo), 以區(qū)分和篩選不同品質(zhì)類型的品種。

3.2 關(guān)于不同類型秈粳雜交稻品質(zhì)差異的探討

稻米加工品質(zhì)與粒型密切相關(guān)[21]。楊聯(lián)松等[22]和羅玉坤等[23]研究發(fā)現(xiàn)谷粒形狀中粒長、長寬比與加工品質(zhì)均呈負(fù)相關(guān), 加工品質(zhì)差往往伴隨著米粒長、長寬比大, 本研究結(jié)果與其一致, 秈粳雜交稻中細(xì)長的稻谷在加工時易產(chǎn)生碎米, 降低了加工品質(zhì)。除粒型外, 稻米的加工品質(zhì)還受灌漿結(jié)實(shí)期的溫度影響, 霍中洋等[24]研究發(fā)現(xiàn), 整精米率與灌漿結(jié)實(shí)期的日平均溫度呈負(fù)相關(guān), 灌漿溫度較低則籽粒充實(shí)度較好, 米粒的耐磨性增強(qiáng), 灌漿結(jié)實(shí)期的溫度較高不利于籽粒充實(shí), 會降低稻米加工品質(zhì)。但過低的灌漿結(jié)實(shí)期溫度也會降低稻米的加工品質(zhì), 曹云英等[25]研究發(fā)現(xiàn)過低溫度不能安全齊穗或?qū)е虏荒苷９酀{充實(shí), 影響同化產(chǎn)物的積累和運(yùn)轉(zhuǎn), 使稻谷的“青米率”增加, 進(jìn)而影響水稻碾米品質(zhì)。在本研究中, 稻米的加工品質(zhì)與灌漿結(jié)實(shí)期的平均溫度和積溫呈顯著負(fù)相關(guān), 可能是由于試驗(yàn)地的溫光能滿足秈粳雜交稻的正常生長, 而在適宜溫度范圍內(nèi), 適度的低溫有利于加工品質(zhì)的提升。

一般認(rèn)為堊白與水稻灌漿結(jié)實(shí)期的溫度有關(guān)[26],有研究發(fā)現(xiàn)[27]在一定的范圍內(nèi), 提高灌漿結(jié)實(shí)期日均溫度使胚乳灌漿前期周緣物質(zhì)積累過快, 導(dǎo)致灌漿中期對胚心、腹部的運(yùn)輸距離加長、充實(shí)度下降, 堊白面積和堊白率增加。曾研華等[16]發(fā)現(xiàn)甬優(yōu)538和甬優(yōu)17兩個秈粳雜交稻, 花后低溫降低籽粒灌漿速率, 延長灌漿期而使籽粒充實(shí)變好, 質(zhì)地緊密, 降低堊白形成, 降低了堊白度。本研究中, 優(yōu)質(zhì)類秈粳雜交稻, 也具有抽穗結(jié)實(shí)遲、灌漿結(jié)實(shí)期溫度較低、外觀品質(zhì)好的特性, 與上述結(jié)果一致。雖然灌漿結(jié)實(shí)期較低溫有利于降低堊白粒率和堊白度, 但溫度過低亦會導(dǎo)致堊白增大, 淀粉體發(fā)育異常, 胚乳細(xì)胞和組織充實(shí)不良, 籽粒外觀異常[28-29]。因此篩選和培育對環(huán)境因素反應(yīng)遲鈍的優(yōu)質(zhì)基因型秈粳雜交稻品種是減少堊白形成, 提高稻米的外觀品質(zhì)的手段之一[26,30]。

關(guān)于粒形對外觀品質(zhì)的影響, 羅玉坤等[23]研究發(fā)現(xiàn)稻米的粒型與其堊白率、堊白大小、堊白度呈顯著負(fù)相關(guān), 細(xì)長稻米有利于改善外觀品質(zhì), 而徐正進(jìn)等[21]研究發(fā)現(xiàn)稻米粒長與堊白大小和堊白度呈極顯著正相關(guān), 稻谷粒型不是決定稻米外觀品質(zhì)的主要因素。本研究發(fā)現(xiàn), 外觀較優(yōu)的秈粳雜交稻長寬比要小, 而且粒長與外觀品質(zhì)呈負(fù)相關(guān), 與前人的研究結(jié)果并不完全一致。這可能是由于本研究所選的秈粳雜交稻品種均為細(xì)長型, 相對較短的粒長有利于縮小籽粒庫容量, 增加充實(shí)度, 從而減少堊白[31]。本試驗(yàn)中, 秈粳雜交稻稻米長寬比與降雨量、日照時數(shù)和日均溫度均呈極顯著相關(guān), 一般而言, 影響稻米的長寬比的直接遺傳效應(yīng)主要是直接加性效應(yīng)以及直接加性×環(huán)境互作效應(yīng)[32], 受一定的環(huán)境影響, 但由于是受多基因控制的數(shù)量遺傳 , 所以受環(huán)境的影響較大[33]。雖然差異顯著, 變異系數(shù)卻較小, 屬于穩(wěn)定型。

直鏈淀粉含量、膠稠度、蛋白質(zhì)含量、淀粉的RVA譜和熱力學(xué)特性等均是評價稻米蒸煮食味品質(zhì)的重要指標(biāo)。本試驗(yàn)中優(yōu)質(zhì)秈粳雜交稻具有直鏈淀粉含量低, 膠稠度長、峰值黏度高、崩解值大, 起始溫度、峰值溫度、終止溫度低的特點(diǎn)。諸多研究表明[34-35], 除品種因素外, 直鏈淀粉含量受灌漿結(jié)實(shí)期溫度影響大, 因溫度影響同一品種直鏈淀粉含量可相差6.00%~8.21%。張桂蓮等[36]研究發(fā)現(xiàn)抽穗結(jié)實(shí)期相對較高溫使直鏈淀粉含量增加, 程方民等[37]研究提出, 多數(shù)品種的直鏈淀粉含量與結(jié)實(shí)期溫度呈二次曲線關(guān)系, 高直鏈淀粉含量品種一般在較高溫度下直鏈淀粉含量可達(dá)最大, 低直鏈淀粉含量品種的表現(xiàn)則相反。本試驗(yàn)結(jié)果表明秈粳雜交稻的直鏈淀粉含量與灌漿結(jié)實(shí)期溫度呈顯著正相關(guān), 可能是秈粳雜交稻品種本身的直鏈淀粉含量較高導(dǎo)致的[38]。而秈粳雜交稻的膠稠度與直鏈淀粉含量緊密聯(lián)系[39], 優(yōu)質(zhì)秈粳雜交稻的直鏈淀粉含量較低, 流膠長度長, 膠稠度軟, 其流動性和延展性好[40]。本研究中淀粉的糊化特性和熱力學(xué)特性與米粉中直鏈淀粉含量密切相關(guān)。前人研究[41]發(fā)現(xiàn)直鏈淀粉增加會使淀粉結(jié)構(gòu)排列更緊密, 不易被破壞, 淀粉的流變性變差, 硬度增加, 影響淀粉粒的晶體結(jié)構(gòu), 進(jìn)而影響米粉的糊化特性。余世峰等[42]研究發(fā)現(xiàn), 直鏈淀粉對熱力學(xué)特性中的峰值溫度、終止溫度及糊化焓變有重要影響, 直鏈淀粉顯著影響大米米粉的峰值溫度和終止溫度, 高直鏈淀粉含量的大米米粉的峰值溫度和終止溫度均高于中、低直鏈淀粉含量的大米, Zhu等[43]研究發(fā)現(xiàn)秈粳雜交稻熱力學(xué)特性中的起始溫度、峰值溫度隨著直鏈淀粉含量的升高而升高。此外, 稻米中支鏈淀粉對稻米的糊化特性也有很大影響, Han等[44]發(fā)現(xiàn)支鏈淀粉的鏈長部分與其糊化特性與熱力學(xué)特性有關(guān), 因此, 可將支鏈淀粉的結(jié)構(gòu)特征與糊化指標(biāo)結(jié)合起來, 得到特定的理想基因型淀粉, 從而達(dá)到對稻米品質(zhì)改良的作用[45], 值得深入研究。不同類型秈粳雜交稻的蛋白質(zhì)含量無顯著差異, 這可能是由于在同等條件下, 各類秈粳雜交稻均具有較強(qiáng)的氮肥吸收能力[12,46], 并向籽粒輸送, 合成蛋白質(zhì), 其具體原因有待進(jìn)一步研究。此外, 秈粳雜交稻的直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量、淀粉熱力學(xué)特性的起始溫度、峰值溫度、終止溫度和回生熱焓值與灌漿結(jié)實(shí)期的溫度和積溫均呈顯著正相關(guān), 而膠稠度、峰值黏度和崩解值與灌漿結(jié)實(shí)期的溫度和積溫呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。由此說明, 秈粳雜交稻優(yōu)質(zhì)的獲得, 除去自身的品種因素外, 還能通過合理的生育期調(diào)節(jié), 通過灌漿結(jié)實(shí)期適度的低溫來改善外觀品質(zhì)的同時還能提高蒸煮食味品質(zhì)。

4 結(jié)論

秈粳雜交稻品種(品系)之間有著產(chǎn)量與品質(zhì)的差異, 同為秈粳雜交稻, 與低產(chǎn)品種相比, 高產(chǎn)品種具有單位面積穗數(shù)和每穗粒數(shù)多的特性, 優(yōu)質(zhì)秈粳雜交稻不僅食味值較高, 直鏈淀粉含量低, 膠稠度高, 而且還具有較好的加工品質(zhì)和外觀品質(zhì), 其米粒長寬比較短, 但蛋白質(zhì)含量無顯著差異。除自身的品種因素外, 還能通過合理的生育期調(diào)節(jié)及灌漿結(jié)實(shí)期適度的低溫來改善秈粳雜交稻外觀品質(zhì)和蒸煮食味品質(zhì)。

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Differences in Yield and Grain Quality among Various Types of/Hybrid Rice and Correlation between Quality and Climatic Factors during Grain Filling Period

XU Dong1, ZHU Ying1, ZHOU Lei1, HAN Chao1, ZHENG Lei-Ming1, ZHANG Hong-Cheng1, WEI Hai-Yan1,*, WANG Jue2, LIAO An-Hua3, and CAI Shi-Bo3

1Jiangsu Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology / Innovation Center of Rice Cultivation Technology in Yangtze Valley, Ministry of Agriculture / Co-Innovation Center for Modern Production Technology of Grain Crops, Yangzhou University, Yangzhou 225009, Jiangsu, China;2Dongqiao Town Hall, Haishu District, Ningbo, Zhejiang Province, Ningbo 315157, Zhejiang, China;3Meteorology Bureau of Yinzhou, Ningbo 315100, Zhejiang, China

In order to find out the reasons for quality performance difference in differenthybrid rice varieties, a field experiment was conducted with 18 early maturing latehybrid rice varieties (lines), among them three representative types ofhybrid rice (including Type A: good quality with high yield; Type B: bad quality with high yield; Type C: bad quality and low yield) were screened according to them yield, cooking and eating quality. The variation in the yield and quality of different types ofhybrid rice was studied. The average yields of A and B were 22.66% and 22.26% higher than there of C respectively, due to more panicles per unit area and large number of spikelets per panicle of A and B. The rates of brown rice and head milled rice of A were 1.9% to 2.5% and 13.9% to 22.7% higher than those of B and C respectively. Compared with A, the average chalky rate and chalkiness of B and C were 43.3% to 47.5% and 64.5% to 71.4% higher. The ave-rage amylose contents were 31.7% and 33% higher in B and C than in A, and the average gel consistency was 4.0% and 4.5% longer in A than in B and C respectively. Type A had the highest peak viscosity, breakdown, and the lowest setback. There was no significant differences in protein content among three types ofhybrid rice. The temperature during the grain filling period was negatively correlated with the processing quality, appearance quality, the cooking and eating quality ofhybrid rice. Therefore, in addition to genetic factors, through reasonable sowing date or cultivation management regulation, we can get relatively low temperature at grain filling stage of rice, which is conducive to the synchronous improvement in appearance quality and cooking and eating quality.

hybrid rice; yield; difference of quality

2017-12-20;

2018-07-20;

2018-07-30.

10.3724/SP.J.1006.2018.01548

魏海燕, E-mail: wei_hanyan@163.com

E-mail: 913124964@qq.com

本研究由國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFD0300503, 2017YFD0301205), 國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(23701350), 國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)(CARS-01-27), 江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(BE2016344), 江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新基金項(xiàng)目(CX[15]1002)和揚(yáng)州大學(xué)拔尖人才計(jì)劃和江蘇省農(nóng)業(yè)三新工程項(xiàng)目(SXGC[2017]294)資助。

This study was supported by the Grants from the National Key Research Program (2016YFD0300503, 2017YFD0301205), the National Natural Science Foundation of China (31701350),the China Agriculture Research System (CARS-01-27), the Key Research Program of Jiangsu Province (BE2016344), the Major Independent Innovation Project in Jiangsu Province (CX(15)1002), the Program for Scientific Elitists of Yangzhou University, and the Three New Agricultural Engineering Fund of Jiangsu Province (SXGC[2017]294).

URL: http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20180727.1806.010.html