香軟型復(fù)壯水稻品種農(nóng)藝和品質(zhì)性狀及其基因位點差異的分析

中圖分類號：S511.032 文獻標志碼：A 文章編號：1002-1302（2025）10-0059-07

云南省稻種資源豐富，稻米飲食文化多樣香軟米是云南的特色優(yōu)質(zhì)稻米，具有較高的商業(yè)和市場價值[2]，香軟米的研究和品種選育工作起步較早，育成了一批香軟型常規(guī)燦稻品種。其中，滇屯502（滇僑20號 × 豪皮）在1993年通過云南省農(nóng)作物品種審定，是常年推廣種植面積最大的品種，為地方經(jīng)濟作出了重要貢獻[3]。通常情況下，常規(guī)水稻屬基因型一致，所以可以連年留種，但經(jīng)過多年種植將不可避免地發(fā)生混雜和種性退化的現(xiàn)象，其主要表現(xiàn)為生長不整齊、抗性變?nèi)?、米質(zhì)變差、產(chǎn)量下降等[4]。香軟米品種滇屯502品種自推廣種植已經(jīng)有30余年，長期使用種植使其種性退化嚴重，抗性及品質(zhì)下降等，制約了軟香米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

近年來，筆者所在課題組完成了對香稻品種滇屯502香味性狀遺傳分析，明確其香味性狀受單隱性基因badh2控制[5]。在此基礎(chǔ)上，緊緊圍繞滇屯502 香軟米的典型特征特性進行復(fù)壯工作[6-7]，復(fù)壯出香軟米新品種滇屯506，但復(fù)壯品種滇屯506與原品種滇屯502在主要形態(tài)和基因位點的差異尚不清楚。為此，本研究比較分析滇屯502及其復(fù)壯品種滇屯506在主要農(nóng)藝性狀、抗病性、食味品質(zhì)、基因型位點的變化，以期為地方特色優(yōu)質(zhì)稻品種復(fù)壯研究提供參考。

1材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為3個粘稻品種滇屯502、滇屯506和9311。其中，滇屯502是云南優(yōu)質(zhì)米生產(chǎn)的主要香軟型水稻品種，而滇屯506是通過對滇屯502進行復(fù)壯而培育的新品種，9311是常規(guī)研究材料。所有材料均由云南農(nóng)業(yè)大學(xué)稻作研究所提供。

1.2試驗種植

試驗于2019—2020年連續(xù)2年在云南省4個不同釉稻區(qū)種植，分別是文山州廣南縣、德宏州芒市、西雙版納州勐?？h、紅河州元陽縣。試驗田地勢平坦，肥力均勻，排灌方便。采用隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積為 13.2m² ，種植株行距以及田間管理措施與當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)一致。

1.3 測定指標及方法

1.3.1主要農(nóng)藝性狀調(diào)查考查了主要農(nóng)藝和經(jīng)濟性狀，包括全生育期（d）、田間株高（cm）、穗長（cm）、有效穗數(shù)（萬穗/ 667m² ）、穗粒數(shù)（粒/穗）、穗實粒數(shù)（粒/穗）結(jié)實率（ （% ）產(chǎn)量（ ）等。

1.3.2田間抗病性調(diào)查田間抗病性考查了水稻主要蟲病害，包括葉瘟、穗頸瘟、紋枯病、白葉枯病和稻飛虱危害等，在水稻生育期調(diào)查全試驗區(qū)田間病害發(fā)生情況，全區(qū)沒有病斑和病株出現(xiàn)記為無病害發(fā)生，出現(xiàn)病斑和病株的記為有病害發(fā)生。

1.3.3抗病性鑒定在云南省農(nóng)作物品種抗性鑒定站進行鑒定，依照NY/T2646—2014《水稻品種試驗稻瘟病抗性鑒定與評價技術(shù)規(guī)程》，采用田間病圃法和溫室人工接種鑒定。

1.3.4稻米碾米品質(zhì)分析依照NY/T593—2013《食用稻品種品質(zhì)》標準進行分析。

1.3.5稻米蒸煮食味品質(zhì)分析稱取樣品精米150g ，放入電飯煲中，淘洗后浸泡 20min ，按照米水質(zhì)量比 1：1.2 蒸煮，煮熟后保溫 30min 。讓10位品嘗人員對品系米飯品嘗，按照米飯的氣味（20分）外觀結(jié)構(gòu)（20分）適口性（30分）滋味（25分）、冷飯質(zhì)地（5分）5個評價指標逐項打分，最后對各參評人員的綜合評分進行平均，作為各品系的食味值。

1.3.6稻米RVA特征值分析采用澳大利亞NewportScientific公司生產(chǎn)的3-D型黏度速測儀測定RVA特征值。取樣品 3g ，蒸餾水 25mL 利用快速黏度分析儀測定米粉糊化特性。測定過程中具體參數(shù)保持 2.5min 。攪拌器在起始 10s 內(nèi)轉(zhuǎn)速為 960r/min ，以后保持在 160r/min ，讀數(shù)時間間隔4s 。按照美國谷物化學(xué)家協(xié)會規(guī)程（1995-61-02）和RACI標準方法，用TWC3配套TCW軟件對數(shù)據(jù)進行初步處理，并導(dǎo)出峰值黏度（PKV）、谷值黏度（HPV）、崩解值（BDV，最高黏度-熱漿黏度）、最終黏度（CPV）、消減值（SBV，冷膠黏度-最高黏度）、回復(fù)值（CSV，冷膠黏度-熱漿黏度）、糊化時間、糊化溫度等數(shù)據(jù)。黏滯性值用厘泊（cP）作單位表示。

1.3.7香味物質(zhì)成分分析采用氣相離子遷移譜（GC-IMS）分析稻米香味物質(zhì)成分含量。稱取糙米 5g 放入 20mL 頂空瓶中 80^qC 孵育樣品 15min 。采用MXT-WAX毛細管柱（ 30m×0.53mm× 1μm ，RESTEK，USA），載氣為高純氮氣（純度大于

99.99% ），柱溫 60^°C ，漂移管溫度 45°C ，漂移氣流速恒定為 150mL/min ，掃描模式為正離子模式。載氣流速程序： 0～2min 時 2mL/min，10min 時升至10mL/min ， 20min 時升至 100mL/min ，保持20min 。

1.3.8基因位點測定基因位點測定包括功能基因位點分析與單倍型分析。功能基因分析依據(jù)文獻結(jié)果，對主要功能基因進行擴增，擴增的功能基因包括軟米基因 Wx 、香味基因badh2及其他功能基因[8-9]。單倍型分析依據(jù)文獻介紹的基因型以及具體的表型驗證數(shù)據(jù)，選取基因內(nèi)部及上下游 100kb 區(qū)域內(nèi)特異的一組多態(tài)性標記對樣品是否含有某種抗性基因進行判斷，單倍型分析的基因為褐飛虱抗性基因 Bph（s） 、稻瘟病抗性基因 Pi（s） 、白葉枯病抗性基因Xa（s）[10-13] 。

2 結(jié)果與分析

2.1主要農(nóng)藝性狀及相關(guān)基因位點的變化

主要農(nóng)藝性狀分析結(jié)果（表1）表明，復(fù)壯品種滇屯506產(chǎn)量明顯提高。通過多年多點試驗，與種性退化品種滇屯502相比，復(fù)壯品種滇屯506的全生育期、株高、穗長、穗粒數(shù)變化不大，但單位面積有效穗數(shù)、結(jié)實率和單位面積產(chǎn)量都顯著提高，差異達到顯著及以上水平。對于生育期、株型、品質(zhì)、產(chǎn)量、抗逆性相關(guān)的42個功能基因位點檢測結(jié)果（表2）顯示，滇屯506多了2個基因GW2和TAC1，其他40個基因在2個品種間沒有差異，進一步證明滇屯 506 與滇屯502 在株葉形態(tài)上[14-16]很相似。

2.2主要病害抗性水平及基因位點的變化

在不同生態(tài)環(huán)境條件下種植，復(fù)壯品種滇屯506沒有發(fā)生稻瘟病，而發(fā)生了白葉枯病、紋枯病和稻飛虱危害（表3）。在海拔 300～1450m 的4個稻區(qū)，滇屯506都沒有出現(xiàn)葉瘟和穗頸瘟，在芒市出現(xiàn)了白葉枯病、紋枯病和稻飛虱危害，在廣南出現(xiàn)了紋枯病，在元陽和勐海發(fā)生了稻飛虱危害；滇屯502在芒市出現(xiàn)了葉瘟、穗頸瘟、白葉枯病、紋枯病和稻飛虱危害，在勐海出現(xiàn)了葉瘟、穗頸瘟和稻飛虱危害，在廣南出現(xiàn)了穗頸瘟、紋枯病和稻飛虱危害，在元陽出現(xiàn)了稻飛虱危害。

通過抗病性鑒定得到2個品種的病害危害級數(shù)（表4），其中，滇屯506的稻瘟病為3級，屬抗病水平，白葉枯病為7級，屬感病水平，紋枯病為9級，屬高感病水平；滇屯502的稻瘟病為9級，屬高感病水平，白葉枯病為3級，屬抗病水平，紋枯病為5級，屬中抗水平。

對稻瘟病、白葉枯病和稻飛虱的21個抗性基因位點檢測，結(jié)果（表5）表明，復(fù)壯品種滇屯506多了一個稻瘟病抗性基因 Pi5 。在檢測的10個稻瘟病抗性基因 （PiI，Pi2，Pi5，Pi9，Pia，Pid2，Pid3，Pigm Pikh、Pita）中，滇屯502攜帶抗性基因 Pid3 ，而滇屯506攜帶抗性基因Pid3和 Pi5 ；在所檢測的6個稻飛虱抗性基因（Bph14、Bph15、Bph18、Bph26、Bph6、Bph9）和5個白葉枯病抗性基因 （Xa5、Xa7、XaI3 、$X a 2 I 、X a 2 3 中，2個品種都沒有攜帶抗性基因。

2.3稻米碾米和食味品質(zhì)變化

碾米品質(zhì)分析結(jié)果（表6）表明，滇屯506和滇屯502在糙米率、精米率、粒型大小、堿消值、膠稠度和直鏈淀粉含量等主要碾米品質(zhì)性狀的變化不大，滇屯506和滇屯502稻米直鏈淀粉含量分別為12.4% 和 13.0% ，屬于低直鏈淀粉含量品種。這一結(jié)果與 W_x 位點檢測結(jié)論一致，2個品種都具有665bp 和 382bp 這2條特征帶（圖1），都含有低直鏈淀粉基因 Wx^hp ，屬于軟米品種。

稻米蒸煮食味品質(zhì)分析結(jié)果表明，在米飯的氣味、外觀結(jié)構(gòu)、適口性、滋味、冷飯質(zhì)地等蒸煮品質(zhì)上，滇屯506略好于滇屯502，但2個品種的差異不顯著（表7）。進一步進行稻米RVA特征值分析，相較于滇屯502，滇屯506峰值黏度和崩解值顯著增高，而消減值和回復(fù)值顯著下降（表8），表明滇屯506米飯具有較好的食味性。

2.4香味基因及香氣物質(zhì)成分分析

通過香味基因badh2特異引物分析，滇屯506具有大小約 580bp 和 250bp 的特征帶（圖2），其大小與滇屯502的一致，該位點為隱性純合badh2/badh2基因型，結(jié)果表明滇屯506攜帶香味基因badh2。

通過氣相離子遷移譜技術(shù)檢測，在滇屯506和滇屯502稻米中都檢測到103種揮發(fā)性成分，分別為醛類28種、醇類24種、酮類14種、酯類12種、酸類5種、呋喃類3種、萜類3種、醚類2種和其他類1種，未知成分11種。2個品種中都檢測出17種水稻關(guān)鍵香味物質(zhì)成分：苯甲醛、癸醛、（E）-2庚烯醛、壬醛、辛醛、庚醛、已醛、丙醛、2-庚酮、2-丁酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、2-乙?；?1-吡咯啉、1-辛醇-3-醇、丁醇、正庚醇、1-已醇和2-戊基呋喃等。相比之下，滇屯506稻米的2-丁酮、辛醛、2-戊基呋喃、6-甲基-5-庚烯-2-酮和庚醛相對含量較高，比滇屯502分別高 39.58% ！

8.60% （2號 26.32% .14.06% 和 6.11% ；但滇屯506的關(guān)鍵香味物質(zhì)成分2－乙?；?1－吡咯啉為0.07% ，略低于滇屯502的相對含量（表9）。

3討論

3.1復(fù)壯品種的稻瘟病抗性和產(chǎn)量得到提高

由于長期生產(chǎn)應(yīng)用，香軟米品種滇屯502出現(xiàn)了嚴重種性退化，稻瘟病抗性為感病級水平，產(chǎn)量下降明顯[。針對此困境，筆者開展了滇屯502的復(fù)壯研究工作，復(fù)壯出新品種滇屯506，并對該品種進行多年多點田間試驗以及病害抗性鑒定。觀察到滇屯506田間稻瘟病抗性明顯提高，抗性鑒定為抗性級水平，攜帶稻瘟病抗性基因Pid3和Pi5，其中基因Pi5是滇屯502中所缺乏的，該結(jié)果與前人的研究報道一致，攜帶基因 Pi5 的水稻品種稻瘟病抗性強[17]。也正是因為復(fù)壯品種滇屯506攜帶稻瘟病抗性基因，生產(chǎn)應(yīng)用中不發(fā)生葉瘟和穗頸瘟危害，提高了有效穗數(shù)和結(jié)實率，而獲得高產(chǎn)，較滇屯502的產(chǎn)量提高了 22.6% ?？傮w上，復(fù)壯品種滇屯506在稻瘟病抗性水平和產(chǎn)量上都獲得明顯提高。但同時也觀察到復(fù)壯品種滇屯506存在白葉枯病、紋枯病和稻飛虱危害，尤其是稻飛虱發(fā)生嚴重的年份產(chǎn)量減產(chǎn)嚴重，這一結(jié)論與病害抗性鑒定和抗性基因位點檢測結(jié)果一致，原因是該品種沒有攜帶稻飛虱和白葉枯病抗性基因，所以容易發(fā)生病蟲危害。

3.2復(fù)壯品種稻米品質(zhì)不下降

品質(zhì)不下降是評價優(yōu)質(zhì)稻米品種復(fù)壯工作是否成功的重要指標。種性退化品種滇屯502最重要的品質(zhì)特征是具有香軟特性，所以在前期的復(fù)壯過程中一直圍繞這些典型特征來開展[。本研究比較分析了滇屯506和滇屯502稻米的香味、碾米和蒸煮食味品質(zhì)以及RVA特征值，發(fā)現(xiàn)復(fù)壯品種滇屯506依然保持了滇屯502稻米香和軟的優(yōu)良特性，這一結(jié)論與基因位點鑒定結(jié)果一致，該復(fù)壯品種攜帶低直鏈淀粉基因 Wx^hp ，具有軟米特性，同時攜帶了香味基因badh2，具有香味性狀，稻米香氣特征化合物2-乙?；?1-吡咯啉含量豐富。

4結(jié)論

本研究對滇屯502及其復(fù)壯品種滇屯506的抗性、產(chǎn)量、品質(zhì)進行比較分析，發(fā)現(xiàn)復(fù)壯品種滇屯506攜帶了稻瘟病抗性基因Pid3和Pi5，田間不發(fā)生稻瘟病危害且獲得高產(chǎn)，同時該復(fù)壯品種攜帶軟米基因 W_X^hp 與香味基因badh2，保留了香軟米特性?？傮w而言，復(fù)壯品種滇屯506的抗性和產(chǎn)量水平得到提高，稻米品質(zhì)沒有下降，是開展香軟型優(yōu)質(zhì)稻米品種復(fù)壯成功的例子。

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