河南黃淮稻區(qū)優(yōu)良食味粳稻研究進(jìn)展

馮留鎖 殷春淵 王書玉 劉賀梅 孫建權(quán) 胡秀明 王和樂(lè) 田芳慧 張金霞 張 栩

（河南省新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，新鄉(xiāng) 453002）

水稻是我國(guó)第二大糧食作物，也是人們最重要的口糧，其連年的高產(chǎn)生產(chǎn)對(duì)我國(guó)的糧食安全起到重要作用。近年來(lái)，隨著農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革及政策引導(dǎo)和技術(shù)進(jìn)步，中國(guó)水稻的有效供給出現(xiàn)了新的變化，一味追求數(shù)量成為歷史。人們對(duì)主食的需求逐漸向“少而精”的方向發(fā)展，呈現(xiàn)由數(shù)量型向質(zhì)量型、食味型轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)。稻米食味品質(zhì)作為重要的品質(zhì)指標(biāo)，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。所以發(fā)展優(yōu)質(zhì)稻米生產(chǎn)，滿足消費(fèi)者吃好米的需求是破解水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展難題的不二選擇。

河南省地處于黃淮地帶，黃淮稻區(qū)是我國(guó)主要的優(yōu)質(zhì)粳稻產(chǎn)地，水稻更是該區(qū)主要的支柱產(chǎn)業(yè)。由于該區(qū)屬于南北過(guò)渡地帶，氣候生態(tài)條件獨(dú)特，粳稻抽穗灌漿期經(jīng)常遭遇低溫、陰雨寡照等災(zāi)害性天氣，稻米品質(zhì)下降，尤其是稻米口感食味品質(zhì)普遍較差，聚合優(yōu)質(zhì)、抗病、高產(chǎn)等多種性狀的粳稻品種非常缺乏，這與當(dāng)今人們追求食味米品種的迫切需求相矛盾。針對(duì)上述問(wèn)題，本研究團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)近20 年的潛心研究，系統(tǒng)開展了優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源創(chuàng)制、育種技術(shù)創(chuàng)新、栽培技術(shù)優(yōu)化等方面的研究，取得了一定的研究成果[1-5]。其中，近年來(lái)培育的一系列優(yōu)良食味米水稻新品種及新品系，具有食味佳、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、多抗等優(yōu)良性狀，不僅滿足了人們對(duì)優(yōu)質(zhì)生活的需求，而且豐富了黃淮稻區(qū)優(yōu)良食味水稻種質(zhì)資源，提升了我國(guó)優(yōu)良食味米市場(chǎng)占有率?，F(xiàn)將近年來(lái)關(guān)于優(yōu)良食味水稻研究成果進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述，旨在為黃淮優(yōu)良食味粳稻新品種高質(zhì)量發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1 優(yōu)良食味米育種技術(shù)體系

1.1 種質(zhì)資源的分類與組合在明確稻米食味品質(zhì)與植株農(nóng)藝性狀存在一定相關(guān)性的前提下，對(duì)黃淮稻區(qū)創(chuàng)制或引進(jìn)的優(yōu)異種質(zhì)資源材料，低世代結(jié)合農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀進(jìn)行分類。首先，按植株的農(nóng)藝狀性狀（包括株型、穗型、粒型、抗病性）對(duì)性狀優(yōu)良的資源材料進(jìn)行分類；其次，按米質(zhì)的等級(jí)進(jìn)行稻米品質(zhì)一級(jí)、二級(jí)、香型資源分類；最后，按照大眾喜好分類，主要是針對(duì)市場(chǎng)和消費(fèi)者公認(rèn)的優(yōu)良食味米品種資源進(jìn)行搜集分類。對(duì)以上3 類親本組進(jìn)行類型編號(hào)，以備后續(xù)的雜交組配。根據(jù)育種思路和目標(biāo)制定詳細(xì)的育種方案。

1.2 低世代選拔符合育種目標(biāo)的優(yōu)良水稻組合根據(jù)現(xiàn)有種質(zhì)資源材料按照類型分類、優(yōu)勢(shì)性狀互補(bǔ)、目標(biāo)性狀重組、定向選擇的原則進(jìn)行雜交、復(fù)交和回交，聚合優(yōu)質(zhì)、抗病、高產(chǎn)基因，創(chuàng)制強(qiáng)優(yōu)勢(shì)群體組合，采取優(yōu)中選優(yōu)的方法，選拔符合育種目標(biāo)的優(yōu)良組合。F1選擇超親組合，根據(jù)田間表現(xiàn)選擇優(yōu)勢(shì)強(qiáng)、抗倒性好、抗病性強(qiáng)的優(yōu)良單株，按照優(yōu)勢(shì)強(qiáng)弱確定下年種植群體，優(yōu)勢(shì)強(qiáng)則群體大，優(yōu)勢(shì)小或無(wú)優(yōu)勢(shì)則淘汰。F2～F3屬于組合分離瘋狂世代，宜采用混合法種植選擇，省時(shí)省工，按照育種目標(biāo)選擇分離較大、抗病性強(qiáng)、抗倒性好、綜合農(nóng)藝性狀好的優(yōu)良組合，作為重點(diǎn)組合；淘汰分離較小、株型差、抗病性和抗倒性不好的組合。

1.3 中世代綜合鑒定采用系譜法育種選擇技術(shù)，進(jìn)行分離后代大群體的構(gòu)建和選擇。種植F3重點(diǎn)優(yōu)良組合，逐代選擇優(yōu)良抗病單株，室內(nèi)考種、米質(zhì)分析、綜合評(píng)價(jià)。結(jié)合稻米外觀品質(zhì)（堊白粒率、堊白度、透明度）和食味品質(zhì)（食味值、直鏈淀粉、蛋白質(zhì)），篩選出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)型，高產(chǎn)、優(yōu)良食味型，優(yōu)質(zhì)、抗逆型，優(yōu)質(zhì)和優(yōu)良食味型等多種類型，作為優(yōu)良株系。

1.4 高世代選育優(yōu)良食味粳稻新品種高世代目標(biāo)性狀趨于穩(wěn)定后，把主要目標(biāo)性狀相同或相似的株系（抗性、產(chǎn)量、株型、穗型、粒型、米質(zhì)和食味）歸類到一起，同類型株系優(yōu)中選優(yōu)。同時(shí)，利用分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)，將Pi9、Pi1、Pikm、Pi-kh、Pib等多個(gè)抗稻瘟病基因部分或全部聚合到綜合性狀優(yōu)良的株系中，以提高品種稻瘟病抗性。再次對(duì)性狀穩(wěn)定性進(jìn)行選擇與鑒定，對(duì)于綜合性狀優(yōu)良且穩(wěn)定的品系，通過(guò)人工接種和田間自然誘發(fā)進(jìn)行多點(diǎn)試驗(yàn)，鑒定品種稻瘟病抗性[6-7]。最后對(duì)稻米品質(zhì)進(jìn)行儀器測(cè)定，并結(jié)合專家評(píng)價(jià)稻米食味品質(zhì)，選育出優(yōu)質(zhì)、食味佳、抗性強(qiáng)的優(yōu)良食味粳稻新品種。

1.5 “雙低雙高”優(yōu)良食味水稻新品種選育方法

通過(guò)稻米品質(zhì)性狀之間的相關(guān)性分析，建立了稻米食味值與直鏈淀粉含量的線性方程，確立了兩者呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系（R=-0.905**）。在優(yōu)良后代材料中，以“低堊白（堊白粒率≤15%，堊白度≤3%）、低直鏈淀粉含量（15%～19%），高整精米率（≥65%）、高食味值（≥82 分）”為核心目標(biāo)，篩選出優(yōu)良食味粳稻新品系，實(shí)現(xiàn)了稻米外觀和食味品質(zhì)的協(xié)同改良。

2 不同食味米籽粒胚乳淀粉粒顯微結(jié)構(gòu)研究

利用生物顯微技術(shù)，研究了籽粒胚乳淀粉粒顯微結(jié)構(gòu)在不同食味值稻米間的差異，明確了優(yōu)良食味粳稻品種淀粉粒結(jié)構(gòu)的特征特性，提出了水稻優(yōu)良食味品質(zhì)評(píng)價(jià)的細(xì)胞學(xué)鑒定方法。

在籽粒灌漿期對(duì)優(yōu)良食味粳稻品種籽粒進(jìn)行鮮樣采集并觀察胚乳淀粉粒結(jié)構(gòu)，初步明確了不同灌漿時(shí)期籽粒胚乳淀粉粒結(jié)構(gòu)存在一定的差異及淀粉粒結(jié)構(gòu)與稻米食味品質(zhì)的關(guān)系。結(jié)果表明，灌漿初期淀粉粒以小顆粒為主，基本上呈圓形或多邊形結(jié)構(gòu)，大顆粒零星分布呈不規(guī)則圓形或梭形；灌漿中期淀粉大顆粒逐漸增多，體積逐漸增大，大小顆粒有明顯分層現(xiàn)象；灌漿后期淀粉顆粒大小基本趨于一致，無(wú)明顯的分層現(xiàn)象，大多呈多邊形，顆粒以單粒或團(tuán)狀復(fù)粒形態(tài)存在。進(jìn)一步對(duì)不同食味值水稻籽粒胚乳淀粉粒結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，高食味值水稻淀粉顆粒大小均勻一致，顆粒間排列較緊密，淀粉粒多以復(fù)粒形態(tài)存在；低食味值水稻淀粉粒顆粒大小不均，顆粒間空隙較大，淀粉粒多以單粒形態(tài)存在。

3 優(yōu)良食味米高質(zhì)氮高效綜合評(píng)價(jià)體系

3.1 氮肥對(duì)稻米食味品質(zhì)和氮肥利用效率的影響通過(guò)開展不同氮肥處理對(duì)稻米外觀和食味品質(zhì)影響的試驗(yàn)，明確了隨著施氮量的增加，稻米食味品質(zhì)、氮肥利用效率基本上呈下降趨勢(shì)；過(guò)低或過(guò)高的氮肥施用量，稻米堊白粒率和堊白度均增加；適當(dāng)增施氮肥，即施氮量為262.5kg/hm2時(shí)，稻米堊白粒率和堊白度下降，有利于稻米外觀品質(zhì)的改善。在基礎(chǔ)地力和基礎(chǔ)產(chǎn)量較高水平下，明確了最高食味值對(duì)應(yīng)的施氮水平為41.1kg/hm2，增加氮肥施用量，稻米食味值下降。因此，在今后的優(yōu)良食味米選育及栽培過(guò)程中，適當(dāng)調(diào)控氮肥施用量可以實(shí)現(xiàn)水稻的穩(wěn)產(chǎn)、提質(zhì)增效的協(xié)同發(fā)展。

3.2 優(yōu)質(zhì)氮高效食味米氮效率評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為明確植株氮素吸收和稻米品質(zhì)尤其是食味品質(zhì)的關(guān)系，把氮素利用效率與稻米品質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析。氮素籽粒生產(chǎn)效率與食味值呈極顯著正相關(guān)，與蛋白質(zhì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；氮素利用效率與食味值呈極顯著負(fù)相關(guān)，與堊白粒率、堊白度呈負(fù)相關(guān)，與精米率、整精米率呈正相關(guān)。說(shuō)明氮肥利用效率和氮素籽粒生產(chǎn)效率在改善稻米食味品質(zhì)方面效應(yīng)不一致，提高氮素籽粒生產(chǎn)效率，稻米食味值增加，蛋白質(zhì)含量降低，有利于提高稻米的食味品質(zhì)；提高氮肥利用效率，稻米精米率和整精米率增加，堊白粒率和堊白度降低，食味值降低，有利于提高稻米的加工和外觀品質(zhì)。氮素籽粒生產(chǎn)效率可作為優(yōu)質(zhì)氮高效食味米氮效率評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

本研究主要對(duì)水稻優(yōu)良食味米育種技術(shù)和氮高效栽培技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述，初步建立了優(yōu)良食味米育種技術(shù)體系，育成了一批以新稻89、新科稻31和粒粒香（品系）等為代表的優(yōu)良食味粳稻新品種（品系），滿足了人們對(duì)優(yōu)質(zhì)食味米的需求；同時(shí)，形成了一套集優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全的食味米高產(chǎn)生產(chǎn)栽培技術(shù)及食味米的高質(zhì)高效綜合評(píng)價(jià)體系，對(duì)指導(dǎo)黃淮稻區(qū)優(yōu)質(zhì)食味稻米發(fā)展具有重要意義。未來(lái)，不僅要解決吃得飽和吃得好的問(wèn)題，而且還要為后代的健康營(yíng)養(yǎng)著想，去深度研究稻米各品質(zhì)性狀之間的關(guān)系。關(guān)于優(yōu)質(zhì)食味粳稻在不同氮素水平下不同氨基酸含量、不同蛋白質(zhì)含量等營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的測(cè)定有待于進(jìn)一步研究。