西北干旱區(qū)雜草稻品質(zhì)性狀分析

陳 麗，王興盛，孫建昌，馬 靜

(寧夏農(nóng)林科學(xué)院 農(nóng)作物研究所，寧夏永寧 750105)

雜草稻(Weedy rice)在植物分類(lèi)上，屬于禾本科(Poaceae)稻屬(Oryza)，拉丁學(xué)名為OryzasativaLinnaeus， 別稱(chēng)野稻、雜稻、再生稻，農(nóng)民稱(chēng)之為大青棵。是近年在稻區(qū)田間廣泛傳播的一種雜草型水稻，它是伴隨栽培稻生長(zhǎng)的似稻植株，與栽培稻相比，具有落粒、早生快發(fā)、分蘗強(qiáng)、種皮多呈紅色、早熟等特性[1-6]。雖然雜草稻在田間能夠自然生存與繁殖，對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量均造成了危害,但是從利用的角度考慮，雜草稻經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的自然選擇，其適應(yīng)性和抗逆性強(qiáng)，是天然的優(yōu)異基因種質(zhì)庫(kù)[7]。研究表明，吉林省東部的延邊敦化地區(qū)和黑龍江省東北部的雜草稻抗旱、抗寒性和抗鹽堿性較好[4,8]。有研究認(rèn)為，雜草稻種子抗凍和低溫發(fā)芽方面明顯比常規(guī)栽培稻強(qiáng)，雜草稻的休眠性較普通栽培稻品種長(zhǎng)[9-10]。Gu等[11]也指出雜草稻是一個(gè)用于闡明種子休眠機(jī)制和提高收獲前發(fā)芽抗性的理想材料。因此，收集和鑒定雜草稻資源，并對(duì)其遺傳特性開(kāi)展全面、深入的研究和發(fā)掘，以及拓寬水稻遺傳基礎(chǔ)，培育優(yōu)質(zhì)、多抗、廣適新品種具有重要的意義。前人有關(guān)雜草稻適應(yīng)性和抗逆性方面研究已有較多報(bào)道，但針對(duì)雜草稻品質(zhì)性狀分析還未見(jiàn)報(bào)道。為了全面了解西北干旱區(qū)雜草稻特征特性，掌握西北干旱區(qū)雜草稻的品質(zhì)特性，進(jìn)一步明確雜草稻與選育品種在品質(zhì)上的異同性，本研究對(duì)收集鑒定的43份雜草稻的碾磨、外觀、蒸煮食味及營(yíng)養(yǎng)等主要品質(zhì)性狀進(jìn)行分析，力求為篩選、發(fā)掘及利用雜草稻優(yōu)異資源奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材 料

選取所收集的43份雜草稻資源，分別為‘2016WR-1’至‘2016WR-43’；地方品種對(duì)照2份，分別為‘小琥板稻’‘葉升白皮大稻’；選育品種對(duì)照2份，分別為‘寧粳41’‘寧粳43’。共計(jì)47份參試材料，均來(lái)源于寧夏稻區(qū)(表1)。

表1 試驗(yàn)材料Table 1 Experiment materials

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1 碾米品質(zhì) 稻米出糙率、精米率，整精米率按照中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17891-2017[12]方法進(jìn)行測(cè)定。

1.2.2 外觀品質(zhì) 從樣品中隨機(jī)取出10 粒整精米，首尾緊密相連排成一直線測(cè)定粒長(zhǎng)，兩側(cè)緊密并排測(cè)定粒寬。稻米堊白率、堊白度按照中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17891-2017[12]的方法進(jìn)行測(cè)定，透明度用透明度測(cè)定儀直接測(cè)定。

1.2.3 蒸煮食味品質(zhì) 整精米研磨后，過(guò)100目篩網(wǎng)。測(cè)定前，使各樣品含水量穩(wěn)定在13.5%左右。直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)和膠稠度按中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17891-2017[12]的方法進(jìn)行測(cè)定。堿消值按農(nóng)業(yè)部部頒標(biāo)準(zhǔn)NY147-88的方法進(jìn)行測(cè)定[13]。

1.2.4 營(yíng)養(yǎng)品質(zhì) 蛋白質(zhì)采用Kjeldahl 蒸餾法,利用Kjeltec Auto Sampler system1035分析儀測(cè)定全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)后,乘以5.95(蛋白價(jià))換算成蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。利用Soxtherm automatic system (Gerhardt,Germany )測(cè)定粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

采用SAS 8.1統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 雜草稻的碾磨品質(zhì)性狀

雜草稻的碾磨品質(zhì)特性分析結(jié)果列于表2。參試雜草稻出糙率變異幅度為78.3%～83.9%，平均值為80.9%，出糙率在83%以上的材料2份，分別為‘2016WR-19’和‘2016WR-22’。精米率最大值為76.9%(2016WR-22)，最小為67.9%(‘2016WR-41’)，平均值為71.6%；多數(shù)材料的精米率在70%以上，占79.1%。精米率在76%以上的材料3份，分別為‘2016WR-21’(76.2%)、‘2016WR-20’(76.5%)、‘2016WR-22’(76.9%)。參試材料的整精米率在24.8%～69.8%，平均值為50.0%；精米率在60%以上的材料較少，為11份，占參試材料的25.6%；其中4份材料整精米率在69%以上，分別為‘2016WR-31’(69%)、‘2016WR-14’(69.2%)、‘2016WR-20’(69.2%)、‘2016WR-11’(69.8%)，整精米率高。從出糙率、精米率、整精米率的變異系數(shù)來(lái)看，整精米率的變異最大，變異系數(shù)達(dá)24.46%，精米率和出糙率的變異較小，變異系數(shù)分別為2.96%、1.53%。

由圖1可見(jiàn)，雜草稻的糙米率、精米率均低于 選育品種的糙米率和精米率，且整精米率顯著低于選育品種的整精米率。其中選育品種的出糙率、精米率和整精米率平均值分別為82.8%、76.7%、68.6%，雜草稻的出糙率值高出選育品種出糙率的品種僅有5份，占所有參試品種的10.6%；精米率值高出的品種達(dá)6.4%；精米率值高出的品種占參試品種8.5%。說(shuō)明選育品種的 碾磨品質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定[14]，而雜草稻表現(xiàn)為皮厚，耐碾性差，碾磨品質(zhì)差。雜草稻碾磨品質(zhì)與地方品種相似。

表2 雜草稻碾磨品質(zhì)Table 2 Milling quality of weedy rice

圖1 雜草稻、地方品種和選育品種碾磨品質(zhì)比較Fig.1 The comparison of milling quality about weedy rice,local varieties and breeding cultivars

參試43份材料中，2016WR-22、2016WR-20碾磨品質(zhì)較好，與選育相似，可作為重點(diǎn)材料加以利用。

2.2 雜草稻外觀品質(zhì)性狀

參試雜草稻外觀品質(zhì)結(jié)果表明(表3)，雜草稻的堊白粒率在7.0%～95.0%之間，平均59.6%，變異幅度大，變異系數(shù)較大，為38.5%。堊白粒率在15%以下的材料僅3份，外觀較好，分別為‘2016WR-24’(7.0%)、‘2016WR-43’(13%)、‘2016WR-15’(15%)；其余材料堊白粒率均在20%以上，米粒外觀較差。雜草稻的堊白度在3.0%～52.2%之間，平均值為21.3%，變異系數(shù)大，為58.56%。堊白度在5%以下的材料4份，分別為‘2016WR-24’(3%)、‘2016WR-15’(3.5%)、‘2016WR-43’(4%)、‘2016WR-8’(4.8%)；堊白度小，米粒外觀好；堊白度15%以下的材料15份，占參試材料的34.9%。其余材料堊白度大，米粒外觀差。粒長(zhǎng)和粒型(長(zhǎng)/寬)變異較小，變異幅度分別為4.8%～6.1%、1.7%～2.4%。

表3 雜草稻外觀品質(zhì)Table 3 Appearance quality of weedy rice

從圖2可見(jiàn)，雜草稻的堊白粒率、堊白度分別為59.63%、21.34%，均高于地方品種和選育品種的堊白粒率和堊白度，而選育品種表現(xiàn)最低，其堊白粒率、堊白度值分別為30.0%、5.1%；雜草稻和地方品種的粒長(zhǎng)比選育品種略長(zhǎng)，長(zhǎng)寬比則介于選育品種闊卵形和偏長(zhǎng)粒形之間。由此可知，雜草稻的外觀品質(zhì)較差，主要表現(xiàn)在堊白粒率高，堊白度大，籽粒透明度級(jí)高。

總體來(lái)看，雜草稻的外觀品質(zhì)差，其中‘2016WR-24’和‘2016WR-15’外觀品質(zhì)表現(xiàn)較好。

2.3 雜草稻的蒸煮食味品質(zhì)特性

表4列出了參試雜草稻的蒸煮食味品質(zhì)。直鏈淀粉在16.0%～20.4%之間，變異系數(shù)為6.85%，變異最小，直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的材料分別為‘2016WR-11’和‘2016WR-32’，直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)均達(dá)20.4%，最低的材料是‘2016WR-26’(16.0%)，平均值為18.5%；膠稠度范圍為32～70 mm，變幅幅度為38 mm，變異系數(shù)為19.36%。其中膠稠度在50 mm以上的材料有30份，占參試材料的63.8%；堿消值變異最大，變異系數(shù)達(dá)16.79%，堿消值在3.5～6.7之間；其中堿消值最大的材料是‘2016WR-30’，最小的材料為‘2016WR-37’。

表4 雜草稻蒸煮食味品質(zhì)Table 4 Cooking and eating quality of weedy rice

圖2 雜草稻、地方品種和選育品種外觀品質(zhì)比較Fig.2 The comparison of appearance quality about weedy rice,local varieties and breeding cultivars

對(duì)雜草稻、地方品種和選育品種的蒸煮食味品質(zhì)進(jìn)行比較(圖3)，結(jié)果表明，雜草稻加工的大米直連淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.48%，比地方品種和選育品種的直連淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均高2%；膠稠度和堿消值與地方品種相似，但明顯低于選育品種，其中雜草稻的膠稠度值明顯低于選育品種的品種有42份，占所有參試品種89.4%，堿消值明顯低的品種有34份，占所有參試品種72.3%。表明雜草稻的蒸煮食味品質(zhì)較差，相比地方品種和選育品種其口感較差。

2.4 雜草稻營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)特性

雜草稻加工的大米蛋白質(zhì)和粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù) 分析結(jié)果(表5)可見(jiàn)，參試43份雜草稻加工大米的蛋白質(zhì)變異在5.4%～10.4%，蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低的材料是‘2016WR-21’，平均為8.3%，變異系數(shù)為12.48%。其中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)在9.0%以上的有8份，質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的材料分別是‘2016WR-32’和‘2016WR-33’，均達(dá)10.4%；蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)在7.0%～9.0%之間的有31份 ，占參試材料的66%；小于7.0%的雜草稻有4份，分別是‘2016WR-17’、‘2016WR-19’、‘2016WR-20’和‘2016WR-21’，蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為6.8%、6.6%、6.6%和5.4%。粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大值為34.0 mg/g(‘2016WR-2’)，最小值為21.0 mg/g(‘2016WR-33’)，變異系數(shù)為9.96%，平均值為26.3%。

圖3 雜草稻、地方品種和選育品種蒸煮食味品質(zhì)比較Fig.3 The comparison of cooking and eating quality about weedy rice,local varieties and breeding cultivars

表5 雜草稻營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)Table 5 Nutritional quality of weedy rice

雜草稻加工的大米蛋白質(zhì)和粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于選育品種和地方品種之間(圖4)，其加工的大米蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于選育品種的蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)，說(shuō)明雜草稻的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)于選育品種。

圖4 雜草稻、地方品種和選育品種營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)比較Fig.4 The comparison of nutritional quality about weedy rice,local varieties and breeding cultivars

2.5 雜草稻品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析

對(duì)雜草稻品質(zhì)性狀間的相關(guān)性進(jìn)行分析 (表6),雜草稻碾磨品質(zhì)的出糙率、精米率、整精米率三者之間呈現(xiàn)極顯著相關(guān)性。外觀品質(zhì)中，粒形(長(zhǎng)/寬)與出糙率(-0.658 8**)、精米率(-0.655 1**)均呈極顯著負(fù)相關(guān)，與整精米率(-0.361 1*)和堿消值(-0.363 3*)呈顯著負(fù)相關(guān)；而與蛋白質(zhì)(0.513 9**)質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著正相關(guān)；堊白粒率與堊白度呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.894 7**。食味蒸煮品質(zhì)中，直連淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)與堊白粒率呈極顯著正相關(guān)(0.427 0**)，膠稠度與直連淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)(-0.729 8**)，與堊白度呈顯著正相關(guān)(0.348 3*)。蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)與出糙率、精米率、整精米率均呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.703 2**、-0.735 0**和-0.479 4**；蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)與膠稠度呈顯著負(fù)相關(guān)(-0.314 4*)。

表6 雜草稻品質(zhì)性狀間的相關(guān)性分析Table 6 Correlation analysis between quality traits of weedy rice

注：“*”和“**”分別代表0.05、0.01的顯著水平。

Note:“*”and“**”mean significant at 0.05 and 0.01 levels,respectively.

3 結(jié)論與討論

本研究表明，西北干旱區(qū)雜草稻的整精米率、堊白度和堊白粒率的變異較大，變異系數(shù)均在20%以上；蛋白質(zhì)、膠稠度和堿消值次之，變異系數(shù)為12%～20%；精米率、粒長(zhǎng)、粒型(粒長(zhǎng)/粒寬)、直鏈淀粉和粗脂肪變異較??；出糙率的變異系數(shù)最小，變異系數(shù)為1.53%。在調(diào)查的品質(zhì)性狀中，外觀品質(zhì)、碾米品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)中的整精米率、堊白度、堊白粒率、粒型(粒長(zhǎng)/粒寬)、蛋白質(zhì)、膠稠度和堿消值變異相對(duì)較大，均達(dá)到12%以上，說(shuō)明雜草稻的品質(zhì)性狀變異類(lèi)型較多，遺傳基礎(chǔ)較寬。

雜草稻與栽培稻在品質(zhì)性狀上有較大差異。碾磨品質(zhì)方面，雜草稻與地方品種相似，雜草稻的出糙率、精米率和整精米率分別比選育品種低1.9%、5.1%、18.6%，碾磨品質(zhì)明顯比選育品種差，尤其是整精米率。外觀品質(zhì)方面，堊白粒率和堊白度均表現(xiàn)為雜草稻最大，其次地方品種，選育品種最小。雜草稻和地方品種的粒長(zhǎng)比選育品種長(zhǎng)[15]，長(zhǎng)寬比則介于選育品種闊卵形和橢圓形之間。蒸煮食味品質(zhì)方面，雜草稻加工的大米直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)比普通大米高，膠稠度和堿消值均比普通大米小。營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)方面，雜草稻加工的大米蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和粗蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于選育品種的蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)?？傮w來(lái)看，雜草稻的碾磨品質(zhì)、外觀品質(zhì)、食味蒸煮品質(zhì)均顯著差于選育品種，表現(xiàn)為皮厚、碾磨品質(zhì)差、堊白粒率高、口感較差等。主要原因可能是雜草稻的品質(zhì)性狀是自然變異選擇的結(jié)果，而選育品種是根據(jù)人們的生活需求育種家們不斷進(jìn)行人工變異定向選擇，不斷篩選出米率高、外觀好看、口感好、食味佳的品種的結(jié)果。

由雜草稻品質(zhì)性狀間的相關(guān)性分析可知，雜草稻稻米碾磨品質(zhì)、外觀品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)各指標(biāo)間存在一定的相關(guān)性。其中，碾磨品質(zhì)(出糙率、精米率、整精米率)與外觀品質(zhì)[粒長(zhǎng)、粒型(長(zhǎng)/寬)]呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)性。前人研究表明[16-18]，隨著粳稻粒形變長(zhǎng)，其產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)，同時(shí)其出糙率和精米率呈降低趨勢(shì)，這與本研究結(jié)果類(lèi)同。蒸煮食味品質(zhì)中的膠稠度與營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)顯著負(fù)相關(guān)；直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)與膠稠度極顯著負(fù)相關(guān)；一般認(rèn)為，直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，米飯較硬，易回生，口感差；而膠稠度越大，米飯口感越好；本研究結(jié)果也符合這一規(guī)律。蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)與其碾磨品質(zhì)關(guān)系最為密切，碾磨品質(zhì)越好，稻米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越低，該結(jié)論與李賢勇等[19]相一致。由于蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高的大米口感差，故育種家在品種選育中選擇大米蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低的品種。由此可見(jiàn)，雜草稻品質(zhì)間的相關(guān)性與選育品種類(lèi)同；雜草稻加工的大米在碾磨品質(zhì)、外觀品質(zhì)、食味蒸煮品質(zhì)上與選育品種有一定的差距，但營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)較好。同時(shí)，本研究中篩選了一批雜草稻與選育品種品質(zhì)相近的材料可供育種利用。

隨著生活水平的提高，人們對(duì)大米的需求也趨于多樣化，高直鏈淀粉、高蛋白質(zhì)、高抗性淀粉等特性受到了重視[20]。雖然雜草稻的品質(zhì)整體表現(xiàn)差，但其變異幅度大，變異豐富，遺傳基礎(chǔ)較寬。例如：營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)方面，參試雜草稻稻米蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高值達(dá)10.4%，高出選育品種平均值的2.9%，蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低值為5.4%，低于選育品種平均值的2.1% ,針對(duì)高蛋白質(zhì)含量材料，可以加工開(kāi)發(fā)高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值稻米產(chǎn)品，而低蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)稻米，其食味、口感較好。參試雜草稻稻米的直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高值達(dá)20.4%，高出地方品種和選育品種平均值的3.3%，根據(jù)直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)高這一特性，可以結(jié)合實(shí)際需求進(jìn)行有針對(duì)性開(kāi)發(fā)利用?？梢?jiàn)，雜草稻在品質(zhì)方面具有較大潛在優(yōu)勢(shì)，今后應(yīng)加大對(duì)雜草稻品質(zhì)方面研究和利用，從中發(fā)掘更多的優(yōu)異品質(zhì)來(lái)滿足人們對(duì)大米消費(fèi)的個(gè)性化需求。