４３份高結(jié)實(shí)率四倍體水稻米質(zhì)檢測(cè)分析

鄭明 宋兆健 張獻(xiàn)華 劉育華 陳柏林 謝春甫 隗志松 朱永生 王群 曹?chē)?guó)長(zhǎng) 陳龍 汪德龍 蔡得田

摘要：對(duì)43份高結(jié)實(shí)率四倍體水稻（Oryza sativa L.）材料米質(zhì)進(jìn)行了檢測(cè)。結(jié)果表明，4份較優(yōu)質(zhì)的四倍體水稻材料有可能較快地育成優(yōu)質(zhì)達(dá)標(biāo)的目標(biāo)品種;43份四倍體水稻材料堊白度一、二、三等優(yōu)質(zhì)率均為0，這是下一步研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：水稻（Oryza sativa L.）;米質(zhì);四倍體;檢測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：S511? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2019）20-0157-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.20.037? ? ? ? ? ?開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Detection and analysis of 43 high-seed-setting tetraploid rice

ZHENG Ming1，SONG Zhao-jian1，2，ZHANG Xian-hua1，2，LIU Yu-hua1，3，CHEN Bo-lin1，XIE Chun-fu4，KUI Zhi-song1，ZHU Yong-sheng1，3，WANG Qun1，CAO Guo-chang1，CHEN Long1，WANG De-long1，CAI De-tian1，4

（1.Wuhan Polyploid Biotechnology Co，Ltd，Wuhan 430345，China;2.Hubei University，Wuhan 430064，China;3.Wuhan Academy of Agricultural Sciences，Wuhan 430345，China;4.Xiaogan Academy of Agricultural Sciences，Xiaogan 432000，Hubei，China）

Abstract： The rice quality of 43 high-seed-setting tetraploid rice materials was detected. The results showed that 4 high-seed-setting tetraploid rice materials could rapidly develop high-quality target varieties. The chalkiness degree of 43 high-seed-setting tetraploid rice materials were 0， this was the focus and difficulty of the next research.

Key words： rice（Oryza sativa L.）; rice quality; polyploidy inspection survey

在人類(lèi)賴(lài)以生存的栽培作物中，既有二倍體如水稻、玉米、高粱、谷子、大麥、亞洲棉、白菜型油菜等，也有多倍體如小麥、甘薯、馬鈴薯、陸地棉、海島棉、花生、甘藍(lán)型和芥菜型油菜等[1-9]。只要掌握多倍體形成的規(guī)律，便可在較短的時(shí)間里創(chuàng)造出更多、更好的多倍體物種，為人類(lèi)造福。自然界從低倍性物種進(jìn)化到高倍性物種，需要千年、萬(wàn)年甚至百萬(wàn)年。已故遺傳育種學(xué)家鮑文奎經(jīng)過(guò)30多年的研究，在20世紀(jì)60年代用普通小麥（六倍體）與黑麥（二倍體）雜交，成功地培育出異源八倍體小黑麥新物種，但當(dāng)時(shí)多倍體水稻育種進(jìn)展緩慢，主要原因在于兩個(gè)瓶頸問(wèn)題：多倍體水稻誘導(dǎo)頻率低（5%）和多倍體水稻結(jié)實(shí)率低（<50%）。經(jīng)過(guò)蔡得田團(tuán)隊(duì)多年的努力，兩個(gè)瓶頸問(wèn)題已經(jīng)突破，特別是選育出2個(gè)多倍體減數(shù)分裂穩(wěn)定性基因（Polyploid meiosis stability，PMeS）品系，它們不僅具有自身結(jié)實(shí)率較高（70%）的特點(diǎn)，而且能使它們的雜種一代具有75%以上的高結(jié)實(shí)率。1999年，蔡得田等[10]提出綜合利用無(wú)融合生殖異源多倍體化和體細(xì)胞雜交技術(shù)，以無(wú)融合生殖為基礎(chǔ)，結(jié)合利用優(yōu)良基因、多倍體化和現(xiàn)代生物技術(shù)的21世紀(jì)水稻育種新戰(zhàn)略。2001年，張靜等[11]提出利用遠(yuǎn)緣雜交和多倍體雙重優(yōu)勢(shì)進(jìn)行超級(jí)稻選育的新戰(zhàn)略。2003年，湖北大學(xué)示范種植水稻四倍體株系1 334 m2，較當(dāng)時(shí)的超級(jí)雜交水稻兩優(yōu)培九增產(chǎn)[12]。王愛(ài)云等[13]、馬永峰等[14]、蔣震濤等[15]概述了栽培稻與野生稻遠(yuǎn)緣雜交和多倍體化在水稻育種中的應(yīng)用，從理論上和實(shí)踐上證明遠(yuǎn)緣雜交和多倍體化相結(jié)合的異源多倍體化是獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻新品種的一條新途徑。由二倍體向多倍體，由品種間雜種向亞種間、種間雜種優(yōu)勢(shì)利用的水稻育種的重大變革時(shí)期已經(jīng)到來(lái)[16-22]。

多倍體水稻將是繼袁隆平院士的“超級(jí)稻”后，又一具有原創(chuàng)性的育種技術(shù)新途徑[23-30]。人工獲得的多倍體往往有不育的特性，選擇育性好結(jié)實(shí)性好的品系是一個(gè)很繁雜漫長(zhǎng)的過(guò)程。本研究將比較符合育種目標(biāo)的43份高結(jié)實(shí)率四倍體水稻材料，送至農(nóng)業(yè)農(nóng)村部食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（武漢）檢驗(yàn)，對(duì)獲得的米質(zhì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，以期對(duì)田間選育者、遺傳育種相關(guān)人員提供參考。

1? 材料與方法

1.1? 材料

送檢材料是武漢多倍體生物科技有限公司在武漢科研育種基地的各類(lèi)四倍體水稻材料中，選擇符合育種目標(biāo)的材料，送至農(nóng)業(yè)農(nóng)村部食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（武漢）檢驗(yàn)調(diào)查。

1.2? 調(diào)查方法

對(duì)43份高結(jié)實(shí)率四倍體水稻材料，提供稻谷樣品，送檢農(nóng)業(yè)農(nóng)村部食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（武漢）檢驗(yàn)，獲得米質(zhì)檢測(cè)結(jié)果。每份送檢材料，針對(duì)部標(biāo)等級(jí)直接影響的7項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析，包括出糙率、整精米率、堊白度、透明度級(jí)、堿消值級(jí)、膠稠度、直鏈淀粉。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 43份四倍體水稻高結(jié)實(shí)率材料米質(zhì)檢測(cè)結(jié)果

由表1可知，出糙率等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為一等（>81%）、二等（>79%）、三等（>77%）、等外（<77%），43份檢測(cè)材料一、二等優(yōu)質(zhì)率為0，三等優(yōu)質(zhì)率為9.30%，其余為等外90.70%。

整精米率等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為一等（>58%）、二等（>55%）、三等（>52%）、等外（<52%），43份檢測(cè)材料一等優(yōu)質(zhì)率為39.53%，二等優(yōu)質(zhì)率為13.95%，三等優(yōu)質(zhì)率為11.62%，其余為等外34.88%。

堊白度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為一等（<1%）、二等（<3%）、三等（<5%）、等外（>5%），43份檢測(cè)材料一、二、三等優(yōu)質(zhì)率為0，其余為等外100%。

透明度級(jí)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為一等（<1）、二等（<2）、二等及以下（>2），43份檢測(cè)材料一等優(yōu)質(zhì)率的9.30%，二等優(yōu)質(zhì)率為48.84%，其余為等外41.86%。

堿消值級(jí)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為一、二等（>6）、三等（>5）、等外（<5），43份檢測(cè)材料一、二等優(yōu)質(zhì)率的為6.98%，三等優(yōu)質(zhì)率為2.33%，其余為等外90.70%。

膠稠度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為一、二等（>60 mm）、三等（>50 mm）、等外（<50 mm），43份檢測(cè)材料一、二等優(yōu)質(zhì)率為97.67%，三等優(yōu)質(zhì)率為2.33%，其余為等外0。

直鏈淀粉分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為一、二、三等（<24%，且>13%）、等外（<13%，或>24%），43份檢測(cè)材料一、二、三等優(yōu)質(zhì)率為46.51%，其余為等外53.49%。

2019年5月1日正式實(shí)施新標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1354-2018。新國(guó)標(biāo)更注重消費(fèi)者需求，關(guān)注食味品質(zhì)、堊白度，對(duì)優(yōu)質(zhì)秈粳米保留了碎米（總量、小碎米）、加工精度、堊白度、品嘗評(píng)分值為定等指標(biāo)，所有數(shù)值為最佳食用期內(nèi)數(shù)值，并使用堊白度指標(biāo)替代了堊白粒率。優(yōu)質(zhì)直鏈淀粉含量13.0%～22.0%。由此可見(jiàn)，2017K0176堊白度7.4%，在5.0%～8.0%之間，直鏈淀粉含量13.8%，在13.0%～22.0%之間。2017K0177、2017K0178、2017K0184堊白度在5.0%～8.0%之間，直鏈淀粉含量在13.0%～22.0%之間，食味品質(zhì)好，加工精度好，品嘗評(píng)分值高。根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1354-2018，這4份材料達(dá)到了優(yōu)質(zhì)3級(jí)米標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了四倍體黏稻優(yōu)質(zhì)米零的突破。

2.2? 4份較優(yōu)質(zhì)的四倍體水稻材料指標(biāo)分析

4份較優(yōu)質(zhì)的四倍體水稻材料（編號(hào)為

2017K0171、2017K0178、2017K0189、2017K0192）與所有供試材料一樣，堊白度達(dá)標(biāo)一、二、三等優(yōu)質(zhì)率為0，且編號(hào)2017K0171和2017K0178兩份材料僅有堿消值沒(méi)有達(dá)標(biāo)，將這兩份材料針對(duì)性地設(shè)計(jì)育種，有可能較快地育成優(yōu)質(zhì)達(dá)標(biāo)的目標(biāo)品種。另外兩份材料各還有兩項(xiàng)指標(biāo)不達(dá)標(biāo)，2017K0189膠稠度和透明度未達(dá)標(biāo)，要想將兩項(xiàng)同時(shí)改造成功，如果控制該兩項(xiàng)因素的遺傳內(nèi)因有一定連鎖或相關(guān)連，則有目標(biāo)的改良其育種難度要小些，如果控制該兩項(xiàng)因素的遺傳內(nèi)因不連鎖或不相關(guān)連，則有目標(biāo)的改良其育種難度會(huì)大得多。2017K0192堿消值和透明度未達(dá)標(biāo)，要想將兩項(xiàng)同時(shí)改造成功，其育種關(guān)鍵也是控制該兩項(xiàng)因素的遺傳內(nèi)因連鎖或相關(guān)連性，其成功將依賴(lài)于室內(nèi)分子技術(shù)手段的前期處理和田間傳統(tǒng)育種的后期選擇。

3? 小結(jié)

43份高結(jié)實(shí)率四倍體水稻材料堊白度達(dá)標(biāo)優(yōu)質(zhì)一、二、三等為0，這是下一步改造的重點(diǎn)和難點(diǎn)。同時(shí)，篩選出4份較優(yōu)質(zhì)的四倍體水稻材料，將依賴(lài)于室內(nèi)分子技術(shù)手段的前期處理和田間傳統(tǒng)育種的后期選擇，有可能較快地育成優(yōu)質(zhì)達(dá)標(biāo)的目標(biāo)品種。

參考文獻(xiàn)：

[1] 何金華，程杏安，劉向東.同源四倍體水稻花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂染色體構(gòu)型及異常行為[A].中國(guó)細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會(huì)第九次會(huì)員代表大會(huì)暨青年學(xué)術(shù)大會(huì)論文摘要集[C].2007.51-55.

[2] 陳才良，謝國(guó)生，蔡得田，等.南京11四倍體水稻無(wú)融合生殖現(xiàn)象初報(bào)[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997，16（5）：323-325.

[3] 晏春庚，李宗道.苧麻多倍體育種研究進(jìn)展[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，1997（4）：4-6.

[4] 劉雪紅，崔素芹，劉南南，等.冬棗多倍體育種研究進(jìn)展[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（18）：6.

[5] 霍憲起，韓? 敬.秋水仙堿誘導(dǎo)三色堇多倍體的研究[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009（10）：126-129.

[6] 黃群策，孫梅元，鄧啟云.多倍體水稻及其潛在價(jià)值[J].雜交水稻，2001，16（1）：1-3.

[7] 北京市農(nóng)業(yè)科學(xué)院多倍體小組.八倍體小黑麥的培育和試種[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，1975，8（1）：36-52.

[8] 周小鷺，李集臨.八倍體小黑麥與普通小麥雜交后代的細(xì)胞遺傳學(xué)研究[J].哈爾濱師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，23（1）：90-95.

[9] 蔡得田，陳冬玲，陳建國(guó)，等.多倍體水稻選育與進(jìn)化育種學(xué)[A].全國(guó)作物遺傳育種學(xué)術(shù)研討會(huì)暨中國(guó)作物學(xué)會(huì)分子育種分會(huì)成立大會(huì).2005年全國(guó)作物遺傳育種學(xué)術(shù)研討會(huì)暨中國(guó)作物學(xué)會(huì)分子育種分會(huì)成立大會(huì)論文集[C].武漢：中國(guó)作物學(xué)會(huì)分子育種分會(huì)，2005.110-120.

[10] 蔡得田，袁隆平，盧興桂.二十一世紀(jì)水稻育種新戰(zhàn)略Ⅱ.利用遠(yuǎn)緣雜交和多倍體雙重優(yōu)勢(shì)進(jìn)行超級(jí)稻育種[J].作物學(xué)報(bào)，2001， 27（1）：110-116.

[11] 張? 靜.特異多倍體水稻材料的胚胎學(xué)與細(xì)胞學(xué)研究[D].成都：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2001.

[12] 黃群策，代西梅.水稻同源多倍體的研究策略[J].雜交水稻，2006，21（2）：1-4.

[13] 王愛(ài)云，陳冬玲，蔡得田.遠(yuǎn)緣雜交和異源多倍體化技術(shù)在水稻育種中的應(yīng)用[J].植物科學(xué)學(xué)報(bào)，2005，23（5）：491-495.

[14] 馬永峰，陳建國(guó)，劉幼琪，等.水稻光溫敏不育系培矮64s二倍體與四倍體穎花性狀和劍葉性狀的比較[J].湖北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2002，24（4）：359-363.

[15] 蔣震濤，范昆華，張建軍，等.水稻體細(xì)胞同源四倍體無(wú)性系誘導(dǎo)及遺傳特性[J].上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，1993，9（1）：6-10.

[16] 劉建新，陳建國(guó)，陳冬玲，等.強(qiáng)優(yōu)勢(shì)多倍體雜交水稻親本的生長(zhǎng)特性和開(kāi)花習(xí)性[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，41（11）：3456-3464.

[17] 宋兆建，杜超群，胡亞平，等.栽培稻與疣粒野生稻雜種二倍體和四倍體的鑒定及比較[J].作物學(xué)報(bào)，2010，36（7）：1144-1152.

[18] 黃雅琴，黃群策.稻屬植物染色體組多倍化的研究進(jìn)展[J].中國(guó)稻米，2009（6）：19-23.

[19] 劉建新，陳建國(guó)，陳冬玲，等.水稻秈粳雜種多倍體親本開(kāi)花習(xí)性的研究[J].湖北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004，26（3）：248-252.

[20] 楊江主，陶大云，胡鳳益，等.非洲栽培稻形態(tài)生理及與亞洲栽培稻種間育性研究[J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997，19（2）：145-147.

[21] 杜超群.栽培稻野生稻雜種及雜種多倍體的創(chuàng)造和研究[D].武漢：湖北大學(xué)，2006.

[22] 王? 建.水稻種間雜種花粉不育的細(xì)胞學(xué)研究和不育基因的精細(xì)定位[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

[23] 胡鳳益，陶大云，楊友瓊，等.栽培稻種間雜種營(yíng)養(yǎng)優(yōu)勢(shì)研究[J].西南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2002，24（2）：146-150.

[24] 楊? 鶯.長(zhǎng)雄野生稻和亞洲栽培稻種間雜種不育基因S44（t）的精細(xì)定位[D].昆明：云南大學(xué)，2013.

[25] 傅雪琳，劉向東，盧永根.亞洲栽培稻與短花藥野生稻種間雜交障礙觀(guān)察[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，34（3）：287-291.

[26] 黃群策，代西梅，梁? 芳.同源四倍體水稻與非洲栽培稻雜交的后效性研究[J].雜交水稻，2005，20（4）：66-68.

[27] 李守濤.栽培稻與長(zhǎng)雄蕊野生稻雜種多倍體誘導(dǎo)及其后代育種學(xué)特性研究[D].武漢：湖北大學(xué)，2009.

[28] 張? 琦.稻屬基因組間異源多倍體（AACCDD，AACD）的創(chuàng)建和鑒定[D].武漢：湖北大學(xué)，2008.

[29] 劉如亮.基于SSR技術(shù)的稻屬不同野生稻基因組的比較研究[D].武漢：中南民族大學(xué)，2011.

[30] 祝劍峰.異源多倍體水稻（AACCDD）的胚胎學(xué)與生殖不育性的研究[D].武漢：湖北大學(xué)，2006.