水稻高脂肪含量資源篩選

陳庭木 邢運(yùn)高 孫志廣 方兆偉 王寶祥 劉艷 徐大勇

摘要：水稻是中國(guó)的主要口糧作物，隨著人民生活水平提高，對(duì)口糧的適口性要求提高;目前水稻食味品質(zhì)研究重點(diǎn)在直鏈淀粉、總蛋白質(zhì)含量測(cè)定與改良上，而對(duì)脂肪含量的研究甚少。對(duì)120份水稻資源以索氏抽提法測(cè)定糙米粗脂肪含量，分析秈粳、粘軟糯、米色間差異，同時(shí)分析脂肪含量與蛋白質(zhì)、賴氨酸、直鏈淀粉、黃酮含量間相關(guān)性，另以WARD法系統(tǒng)聚類將脂肪含量分為5類，以方差分析法分析不同脂肪含量間其他營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)差異。結(jié)果表明脂肪含量在秈粳分化間有明顯差別，不同脂肪含量類別間僅直鏈淀粉含量有顯著差別，通過脂肪含量的選擇不會(huì)對(duì)其他品質(zhì)指標(biāo)造成顯著影響;從理論上表明脂肪含量選擇基本獨(dú)立于其他指標(biāo)，對(duì)水稻食味品質(zhì)改良有重要意義。

關(guān)鍵詞：水稻;脂肪含量;索氏抽提法;食味;品種資源;篩選

中圖分類號(hào)： S511.024文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2020）08-0074-04

收稿日期：2019-04-08

基金項(xiàng)目：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金;江蘇省科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（編號(hào)：BE2017323）;國(guó)家七大育種專項(xiàng)（編號(hào)：2017YFD0100400）。

作者簡(jiǎn)介：陳庭木（1977—），男，安徽蕪湖人，副研究員，從事水稻品質(zhì)遺傳育種與生物統(tǒng)計(jì)研究。E-mail：chentingmu@139.com。

通信作者：徐大勇，博士，研究員，主要從事水稻遺傳育種研究。E-mail：xudayong3030@sina.com。

水稻是中國(guó)人的主要口糧作物，隨著人民生活水平的提高，對(duì)大米食味的要求日益提高。水稻營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)食味的影響已經(jīng)較清晰，表觀直鏈淀粉含量有適合區(qū)間，過高（>20%）、過低（<10%）均造成食味下降。蛋白質(zhì)含量一般為8%～10%，高蛋白質(zhì)含量在蒸煮過程中阻礙淀粉對(duì)水的吸收，造成糊化溫度過高，口感變硬，一般強(qiáng)調(diào)較低的蛋白質(zhì)含量，日本學(xué)者提倡水稻蛋白質(zhì)含量在7%以下較合適。普遍認(rèn)為脂肪含量對(duì)稻米口感影響大[1-3]，高脂肪含量稻米口感好，且有香味[1-2]，如日本的品種越光與一見愛。由于脂肪在水稻中含量甚微，且測(cè)定困難，故水稻中脂肪含量改良鮮有報(bào)道。脂肪含量對(duì)食味影響直接，且效應(yīng)大，但隨著脂肪含量的提高，脂肪酸敗產(chǎn)生的脂肪酸會(huì)對(duì)食味和種子活力產(chǎn)生不利影響[4]。脂肪在水稻籽粒中分為淀粉脂與非淀粉脂2類，后者明顯多于前者，且主要存在于種皮與胚部[5]。脂肪的遺傳也較為復(fù)雜，目前研究較少[6-10]。鑒于脂肪含量化學(xué)測(cè)定與直接測(cè)定難度大，近紅外光譜技術(shù)在脂肪含量的間接測(cè)定中已有廣泛應(yīng)用[11-16]，但在水稻中鮮有報(bào)道。本研究分析了水稻脂肪含量的影響因素，為高脂肪含量品種選育提供參考。

1?材料與方法

1.1?材料

120份水稻資源見表1。

1.2?主要儀器和試劑

1.2.1?主要儀器

索氏脂肪抽提器、干燥器、RADWAG AS 220.R2萬(wàn)分之一天平、稱量瓶、HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋、9240A電熱鼓風(fēng)干燥箱、DA7200型近紅外品質(zhì)分析儀、PALL cascadabio 3.1超純水機(jī)、UV-3100 MAPADA分光光度計(jì)、GT-SONIC P9超聲清洗器、WH-3微型漩渦混合儀、FS-2實(shí)驗(yàn)室旋風(fēng)式粉碎磨、FC2K糙米機(jī)、VP-32T試驗(yàn)用精米機(jī)、centrifuge 5804R eppendorf高速冷凍離心機(jī)、MRS-9600TFV2L萬(wàn)深種子大米外觀品質(zhì)檢測(cè)分析儀軟件、成像裝置。

1.2.2?試劑

無(wú)水乙醚與低沸點(diǎn)石油醚（A.R）、碘（A.R）、碘化鉀（A.R）、NaOH（A.R）、H3PO4（A.R）、NaNO2（A.R）、Al（NO3）3.9H2O（A.R）、甲醇（A.R）、乙醇（A.R）、乙酸（A.R）、草酸（A.R）、冰乙酸（A.R）、丙酸（A.R）、丙酸酐（A.R）、乙酸鈉（A.R）、牛血清蛋白標(biāo)準(zhǔn)品（純度98%）、考馬斯亮藍(lán)G250、酸性橙12、直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)品（Sigma公司）、支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)品（Sigma公司）、蕓香苷標(biāo)準(zhǔn)品（純度≥98%，合肥博美生物科技有限責(zé)任公司）。

1.3?脂肪含量測(cè)定

本試驗(yàn)采用索氏抽提法中的殘余法[17]。

1.4?蛋白質(zhì)、賴氨酸、淀粉、黃酮含量測(cè)定

1.4.1?蛋白質(zhì)含量測(cè)定

以前人報(bào)道的方法測(cè)定蛋白質(zhì)含量[17]。

1.4.2?賴氨酸含量測(cè)定?依據(jù)文獻(xiàn)[18-19]的方法測(cè)定。

1.4.3?淀粉含量測(cè)定?依據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 15683—2008《大米?直鏈淀粉含量的測(cè)定》進(jìn)行。

1.4.4?黃酮含量測(cè)定?方法參照文獻(xiàn)[20]。

1.5?脂肪含量分類統(tǒng)計(jì)方法

依據(jù)系統(tǒng)聚類中的WARD法，對(duì)脂肪含量數(shù)據(jù)作聚類分析，每種分類方案均作方差分析，依實(shí)踐需要作5類劃分，再依分類方案作蛋白質(zhì)含量、賴氨酸含量、淀粉含量、黃酮含量方差分析。

1.6?數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010作基本統(tǒng)計(jì)與分析平臺(tái)，采用單因素重復(fù)觀察模型作方差分析。相關(guān)分析、偏相關(guān)分析及通徑分析采用文獻(xiàn)[21]的方法，系統(tǒng)聚類方法采用WARD方法，方差分析與聚類分析均采用筆者所在單位編寫的C++類庫(kù)（軟件著作權(quán)《連農(nóng)統(tǒng)計(jì)類庫(kù)軟件V1.0》編號(hào)：2016SR266205）。數(shù)據(jù)接口采用 C++ 程序（軟件著作權(quán)《連農(nóng)DSML文件讀寫程序軟件V1.0》編號(hào)：2017SR562716）處理。

2?結(jié)果與分析

2.1?樣本脂肪含量分布

120個(gè)樣本平均脂肪含量2.45%，最小值056%，最大值4.67%，主要分布于2.0%～3.0%之間，分布見圖1。秈粳間差異明顯，秈型、粳型平均含量分別為2.67%、2.30%。糯、軟、粘3種類型無(wú)明顯差異，不同米色間也無(wú)明顯差異。脂肪含量最高品種為一見愛與恢28，分別為4.67%、4.33%。

2.2?脂肪含量與其他營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)間關(guān)系

依據(jù)系統(tǒng)聚類法中的WARD法，將120份質(zhì)資源分類，對(duì)每一分類方案作方差分析，從12類到2類，均作方差分析，類間差異均極顯著，選擇分為5類的方案，見表2。按分類方案對(duì)各類指標(biāo)作方差分析，結(jié)果顯示蛋白質(zhì)（F=1.241 1，P=0.297 5）、直鏈淀粉含量（F=2.504 1，P=0.046 0）、黃酮含量（F=0.160 4<1），僅有直鏈淀粉含量在不同脂肪含量間有顯著差異。表3表明，在中等脂肪含量（包括）以上提高脂肪含量，直鏈淀粉含量有下降的趨勢(shì)，但較高脂肪含量類直鏈淀粉含量變異幅度較大，有較大可能選擇到高脂肪含量與低直鏈淀粉含量的種質(zhì)。相關(guān)分析表明，脂肪含量與總蛋白質(zhì)含量、賴氨酸含量、直鏈淀粉含量、黃酮含量間相關(guān)系數(shù)分別為0.080 4、0.009 4、-0.115 7、-0.014 8，無(wú)顯著關(guān)系，說明直鏈淀粉含量與脂肪含量間無(wú)顯著線性關(guān)系。

采用五類法分類，各類間脂肪含量均有極顯著差異，高脂肪與低脂肪含量的材料數(shù)均較少，中等脂肪含量樣本數(shù)最多（表3）。

3?討論

3.1?改進(jìn)脂肪含量的必要性與可行性

脂肪含量一直因檢測(cè)難度過大， 在水稻營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)分析中沒有作為主要指標(biāo)，但優(yōu)質(zhì)食味品種存在脂肪含量顯著高于非優(yōu)質(zhì)食味品種的事實(shí)[1-2]，表明脂肪含量在優(yōu)質(zhì)品種選育中不可忽視。本試驗(yàn)中日本品種一見愛脂肪含量較高，是國(guó)際公認(rèn)優(yōu)良食味品種。脂肪含量過高與過低對(duì)水稻的食味均有不利影響，脂肪含量過低，很難達(dá)到優(yōu)良食味標(biāo)準(zhǔn);脂肪含量過高，因脂肪易酸敗，對(duì)水稻的耐儲(chǔ)藏特性有顯著不良影響，同時(shí)對(duì)食味也不利。所以脂肪含量宜較高，如本研究中糙米脂肪含量3%左右較為合適。現(xiàn)有品種脂肪含量很多不高，提高水稻脂肪含量對(duì)進(jìn)一步提高稻米適口性十分必要。

本研究結(jié)論表明，水稻脂肪含量與其他營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)多數(shù)相關(guān)性不顯著，僅與直鏈淀粉含量有一定的相關(guān)性。當(dāng)脂肪含量由中等水平提高到較高水平，直鏈淀粉含量有所降低，也間接說明直鏈淀粉含量與脂肪含量可以同步改良，以提高稻米適口性?；跔I(yíng)養(yǎng)指標(biāo)測(cè)定難度差別，優(yōu)良食味水稻育種應(yīng)以直鏈淀粉含量為首要改進(jìn)指標(biāo)（適當(dāng)降低），其次改進(jìn)蛋白質(zhì)含量與脂肪含量。

3.2?脂肪含量檢測(cè)方法的改進(jìn)

水稻脂肪含量低，給其測(cè)定增加了難度，但又不可忽視，只能從脂肪測(cè)定方法上改進(jìn)，提高測(cè)定精度，同時(shí)提高測(cè)定效率，降低測(cè)定成本。脂肪含量現(xiàn)有測(cè)定方法主要為國(guó)標(biāo)方法，均使用索氏抽提儀進(jìn)行，因提取效率低嚴(yán)重限制了測(cè)定效率。在GB 5009.6—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?食品中脂肪的測(cè)定》中方法三為堿水解法，先將淀粉酶解，將固形物中主要成分溶解，再用堿水解脂肪與蛋白質(zhì)，然后再用索氏提取法測(cè)定脂肪含量，如果改用酸化，置換出脂肪酸，再用萃取的方法提取脂肪酸，并定容用銅皂法測(cè)定，則操作效率可以提高。此改良方法還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

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