粳稻重組自交系的品質(zhì)性狀分析

賈旭東 陳虎 李永杰 劉建 趙飛

摘要 以粳稻重組自交系為研究材料，對(duì)其糙米率、精米率、整精米率、堊白粒率、堊白度、白度、直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量等品質(zhì)性狀進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，各品質(zhì)性狀都在重組自交系群體中都呈連續(xù)變異，且存在雙向超親分離現(xiàn)象。對(duì)品質(zhì)性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示在碾磨品質(zhì)性狀中，糙米率與精米率、整精米率呈顯著正相關(guān)；外觀品質(zhì)性狀中，白度與堊白粒率、堊白度、長寬比，堊白度與堊白粒率呈極顯著正相關(guān)；長寬比與堊白粒率、堊白度呈極顯著負(fù)相關(guān)；食味品質(zhì)性狀中，蛋白質(zhì)含量與脂肪酸值，直鏈淀粉含量與蛋白質(zhì)含量、脂肪酸值呈極顯著正相關(guān)。此外，粳稻其他不同品質(zhì)性狀之間也存在不同程度的相關(guān)性。

關(guān)鍵詞 粳稻；重組自交系；碾磨品質(zhì)；外觀品質(zhì)；營養(yǎng)品質(zhì)

中圖分類號(hào) S511.2+2? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611（2023）10-0029-04

Abstract The quality traits of brown rice percentage，head rice percentage， head rice percentage， chalky grain percentage， chalkiness， whiteness， amylose content and protein content of Japonica rice recombinant inbred line were analyzed. Results showed that the quality traits showed continuous variation in the recombinant inbred line population， and there was bidirectional hyperparental separation. The correlation analysis of quality traits showed that the brown rice rate had a significant positive correlation with milled rice rate and head rice rate. Among appearance and quality traits， whiteness was positively correlated with chalky grain percentage， chalky degree， length to width ratio， chalky degree and chalky grain percentage. The ratio of length to width was negatively correlated with chalky grain percentage and chalky degree. There was a significant positive correlation between protein content and fatty acid value， amylose content and protein content， fatty acid value. In addition， there were correlations among other quality traits of japonica rice.

Key words Japonica rice;Recombinant inbred lines;Processing quality;Appearance quality;Nutritional quality

稻米是我國人民的主食，全世界也有50%左右的人以稻米為食［1］。在過去相當(dāng)長的時(shí)間，為了解決溫飽問題，我國水稻生產(chǎn)和研究片面強(qiáng)調(diào)高產(chǎn)，對(duì)品質(zhì)有所忽視。直到20世紀(jì)80年代左右，我國才較為系統(tǒng)地開展稻米品質(zhì)育種以及品質(zhì)分析研究，其中碾磨品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)、外觀品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)關(guān)注較多。隨著生活水平的提高，人們開始追求從吃飽到吃好方向轉(zhuǎn)變，稻米的食味品質(zhì)被人們廣泛關(guān)注。粳稻在我國主要作為人們的口糧進(jìn)行消費(fèi)，種植面積也在進(jìn)一步擴(kuò)大。因此，提高粳稻的食味品質(zhì)已經(jīng)成為品種改良的一個(gè)重要方向。

鑒于此，筆者以粳稻重組自交系為材料，對(duì)親本及群體的品質(zhì)性狀進(jìn)行分析，以期為選育品質(zhì)優(yōu)良的粳稻新品系提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

該研究以粳稻品種遼星1號(hào)與粳稻品系GY4為親本構(gòu)建的重組自交系（RIL）群體為研究材料。

1.2 試驗(yàn)方法 試驗(yàn)在天津西青區(qū)王穩(wěn)莊國家粳稻工程技術(shù)研究中心進(jìn)行，試驗(yàn)設(shè)立215個(gè)小區(qū)種植213個(gè)RIL群體及親本，每個(gè)小區(qū)4行，行長1.2 m，行距0.3 m，小區(qū)面積1.44 m2，整個(gè)生育期各個(gè)小區(qū)管理一致。待水稻成熟期，每個(gè)小區(qū)收獲2行，適當(dāng)晾曬后使用脫粒機(jī)脫粒，每脫粒一個(gè)樣品，清理脫粒機(jī)。得到脫粒樣品后，去除殘留枝梗、空癟粒、沙石等，稱重，記錄數(shù)據(jù)。使用糙米機(jī)碾磨稻谷，得到糙米，稱重之后算出糙米率。使用SATAKA食味分析儀，測(cè)定糙米的蛋白質(zhì)含量、直鏈淀粉含量以及脂肪酸值；使用精米機(jī)碾磨糙米，得到精米，稱重之后算出精米率；使用SATAKA食味分析儀，測(cè)定精米的蛋白質(zhì)含量和直鏈淀粉含量；使用SATAKA外觀品質(zhì)分析，測(cè)定精米粒型、整精米率、堊白粒率、堊白度、白度值等外觀品質(zhì)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel和SPSS 25.0進(jìn)行分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 親本及RIL群體的品質(zhì)性狀表現(xiàn)

由表1、2和圖1可知，RIL群體的品質(zhì)性狀糙米率、精米率、整精米率、直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量、脂肪酸值、堊白粒率、堊白度、長寬比、白度值基本上表現(xiàn)出連續(xù)分布現(xiàn)象。

圖1中橫坐標(biāo)表示各個(gè)性狀表型值的區(qū)間范圍，縱坐標(biāo)表示區(qū)間范圍內(nèi)的株系數(shù)占群體的百分比，2個(gè)親本（遼星1號(hào)和GY4）的性狀表型值也在圖中標(biāo)出。2個(gè)親本的糙米率分別為79.11%和77.58%，群體平均數(shù)為79.55%，變異范圍為73.78%～85.57%，屬于雙向超親，但是變異系數(shù)很小。2個(gè)親本的精米率分別為71.67%和66.84%，群體的變異系數(shù)也很小，變異范圍為48.28%～73.78%。2個(gè)親本的整精米率分別為82.80%和76.70%，群體最小值為16.00%，最大值為91.00%，極差很大。2個(gè)親本的直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量、脂肪酸值差別不大，RIL群體后代呈單峰分布，峰值在親本之間，但群體的變異范圍很大，出現(xiàn)了明顯的超親現(xiàn)象，群體直鏈淀粉含量最低為20.0%，蛋白質(zhì)含量最低為7.5%。2個(gè)親本的堊白粒率分別為0.4%和0，堊白度為0.1%和0，RIL群體后代的

堊白粒率和堊白度平均值分別為3.9%和1.0%，明顯高于親本的株系很少。2個(gè)親本的粒型差別也不大，都屬于長粒型，但是群體卻出現(xiàn)了部分偏圓粒株系。2個(gè)親本的白度值分別為30.8和33.9，群體平均值為35.0，變異范圍為28.2～39.0。

從以上分析可以看出，RIL群體后代的精米率多位于2個(gè)親本之間，整精米率大部分都低于2個(gè)親本，因此通過雜交分離而選擇精米率和整精米率更高的品系比較困難。而RIL群體后代的糙米率大部分高于2個(gè)親本，可以選擇出糙米率更高的品系。RIL群體蛋白質(zhì)含量低于2個(gè)親本的株系占比很大，因此可以選擇出蛋白質(zhì)含量更低的品系，從而提高食味值。

2.2 粳稻品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析

對(duì)粳稻RIL群體的糙米率、精米率、直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量、脂肪酸值等10項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表3。

由表3可知，碾磨品質(zhì)性狀中，精米率與糙米率、整精米率呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），糙米率與整精米率呈顯著正相關(guān)（P<0.05）。

外觀品質(zhì)性狀中，白度值與堊白粒率、堊白度、長寬比呈極顯著正相關(guān)；長寬比與直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量、堊白粒率、堊白度呈極顯著負(fù)相關(guān)；堊白度與堊白粒率呈極顯著正相關(guān)。

食味品質(zhì)性狀中，蛋白質(zhì)含量與脂肪酸值呈極顯著正相關(guān)；直鏈淀粉含量與蛋白質(zhì)含量、脂肪酸值呈極顯著正相關(guān)。

除此之外，碾磨品質(zhì)、外觀品質(zhì)和食味品質(zhì)之間也存在不同程度的相關(guān)性。精米率與直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量、脂肪酸值、白度值、堊白度、堊白粒率呈極顯著負(fù)相關(guān)；糙米率與直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量、脂肪酸值、堊白度、堊白粒率呈極顯著負(fù)相關(guān)，與白度值呈顯著負(fù)相關(guān)；整精米率與白度值、堊白度、堊白粒率呈極顯著負(fù)相關(guān)，與長寬比呈極顯著正相關(guān)。直鏈淀粉含量與長寬比、白度值呈極顯著負(fù)相關(guān)，與堊白度、堊白粒率呈顯著負(fù)相關(guān)；蛋白質(zhì)含量與堊白度、長寬比、白度值呈極顯著負(fù)相關(guān)，與堊白粒率呈顯著負(fù)相關(guān)；脂肪酸值與白度值呈極顯著負(fù)相關(guān)；長寬比與堊白粒率、堊白度呈極顯著負(fù)相關(guān)。

3 結(jié)論與討論

該研究對(duì)213份粳稻品系構(gòu)成的重組自交系進(jìn)行品質(zhì)性狀分析，綜合分析可得到以下結(jié)論：對(duì)于外觀品質(zhì)來說，堊白度平均值為0.97%，小于國標(biāo)規(guī)定的粳稻品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)2.0%。但是從極端值來看，堊白度為0～5.4%，存在很大的差異，堊白度、堊白粒率的變異系數(shù)達(dá)到了1.09和1.02，這都表明該自交系是分析外觀品質(zhì)的良好材料。從相關(guān)性分析來看，堊白粒率與粳稻的外觀品質(zhì)有著很大的關(guān)聯(lián)，當(dāng)堊白粒率升高時(shí)，整精米率顯著下降；堊白粒率與長寬比呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)，說明若要提高外觀品質(zhì)，應(yīng)注意在長粒品系中進(jìn)行選擇。對(duì)于營養(yǎng)品質(zhì)和食味品質(zhì)來說，直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量的均值分別為22.09%和9.86%，屬于粳稻的平均水平，且變異系數(shù)較小，變異程度較低。相關(guān)研究表明，蛋白質(zhì)含量與食味值呈極顯著負(fù)相關(guān)［2-3］，且蛋白質(zhì)含量低于9.00%的稻米食味較好［4］，因此在選育優(yōu)質(zhì)稻米時(shí)一定要注意蛋白質(zhì)的含量，同時(shí)兼顧直鏈淀粉含量，同時(shí)對(duì)堊白粒率和堊白度等商品品質(zhì)進(jìn)行選擇。該RIL群體有62個(gè)株系蛋白質(zhì)含量低于9.0%，可對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的理化性質(zhì)分析，并結(jié)合上述條件進(jìn)行選擇。

該重組自交系的10個(gè)品質(zhì)性狀之間存在不同程度的相關(guān)性，可根據(jù)其相關(guān)特點(diǎn)對(duì)優(yōu)質(zhì)品系進(jìn)行選擇和改良。相關(guān)性分析顯示，整精米率與堊白粒率和堊白度呈極顯著負(fù)相關(guān)，這與闕補(bǔ)超等［5］的研究結(jié)果相同，說明降低堊白粒率就會(huì)提高整精米率，因此在栽培過程中，要注意減少氮肥的施用，降低稻米的堊白粒率，從而改善產(chǎn)品外觀，提高經(jīng)濟(jì)效益。研究表明，蛋白質(zhì)含量是衡量稻米品質(zhì)的重要指標(biāo)，蛋白質(zhì)含量越低，稻米食味越好［6-7］。相關(guān)性分析顯示，蛋白質(zhì)含量與長寬比呈極顯著負(fù)相關(guān)，這與徐正進(jìn)等［2，8］的研究結(jié)果不同，他們認(rèn)為長寬比與蛋白質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)。在該批材料的選擇過程中，應(yīng)多選育長粒型的粳稻。脂肪酸值與糙米率和精米率呈極顯著負(fù)相關(guān)，說明脂肪酸的積累不利于稻米外觀品質(zhì)的提升。

稻米品質(zhì)大多為數(shù)量性狀，受到遺傳基礎(chǔ)和環(huán)境的影響較大，篩選品質(zhì)較好的粳稻品系不能僅僅通過表型數(shù)據(jù)，還需要進(jìn)行理化性質(zhì)的分析。雖然稻米的外觀品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)以及食味值都可以通過儀器進(jìn)行測(cè)定［9］，但是其結(jié)果只能作為一個(gè)參考，通過食味品嘗試驗(yàn)得到的食味結(jié)果才最有效、可靠［10］，因此對(duì)品質(zhì)優(yōu)良的品系，還要進(jìn)行后續(xù)的人工品嘗試驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

［1］ 王彤，闕補(bǔ)超，夏明，等.水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的研究進(jìn)展［J］.北方水稻，2017，47（2）：51-55.

［2］ 徐正進(jìn)，陳溫福，馬殿榮，等.稻谷粒形與稻米主要品質(zhì)性狀的關(guān)系［J］.作物學(xué)報(bào)，2004，30（9）：894-900.

［3］ 趙飛，劉建，曹高燚，等.水稻品質(zhì)育種與優(yōu)質(zhì)化栽培問題的探討［J］.雜交水稻，2022，37（2）：1-6.

［4］ 王忠，顧蘊(yùn)潔，陳剛，等.稻米的品質(zhì)和影響因素［J］.分子植物育種，2003，1（2）：231-241.

［5］ 闕補(bǔ)超，唐亮，劉中卓.遼寧省優(yōu)質(zhì)粳稻新品系的品質(zhì)分析［J］.北方水稻，2019，49（2）：17-20.

［6］ 曲紅巖，張欣，施利利，等.水稻食味品質(zhì)主要影響因子分析［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（6）：172-175.

［7］ 馬鵬，陶詩順，吳霞，等.四川盆地不同水稻品種稻米品質(zhì)分析鑒定［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（28）：9936-9937，9941.

［8］ 潘國慶，陳新紅，張安存，等.粳稻粒型與稻米品質(zhì)相關(guān)關(guān)系的研究［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（8）：3957-3959.

［9］ 劉建，張欣，崔晶，等.水稻品質(zhì)分析儀在食味育種中的應(yīng)用研究［J］.種子，2013，32（10）：15-20，24.

［10］ 劉建，谷守賢，崔晶.北方雜交粳稻的食味品質(zhì)與其親本的相關(guān)性研究［J］.雜交水稻，2018，33（1）：50-54.