, , , *

(1.上海師范大學(xué) 生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,上海 200234; 2.嘉定區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，上海 201822)

巨胚水稻因其糙米具有較大的胚而得名.Maeda等[1]和劉玲瓏等[2]將育成的巨胚水稻糙米浸水處理后發(fā)現(xiàn),糙米中對(duì)人體具有重要生物學(xué)活性的物質(zhì)——γ-氨基丁酸(即GABA)含量比普通正常胚水稻明顯提高.樸鐘澤等[3]和Seo等[4]報(bào)道,在不經(jīng)過(guò)浸水處理的巨胚水稻糙米中,GABA含量也比正常胚水稻含量更高.目前,還有較多文獻(xiàn)報(bào)道顯示,在巨胚水稻糙米中還含有較高含量的維生素E[4-12].另外,總蛋白質(zhì)、總脂肪、礦物質(zhì)和膳食纖維等含量,巨胚水稻糙米也高于普通水稻糙米[3-4,7-8,11].巨胚水稻是一個(gè)具有高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的水稻材料.

目前國(guó)內(nèi)外已育成多個(gè)巨胚水稻品種.日本學(xué)者Satoh和Omura在1981年首次報(bào)道采用化學(xué)誘變處理粳稻“金南風(fēng)”,成功獲得巨胚突變體水稻[13].2001年Maeda等以“金南風(fēng)”巨胚突變體水稻為親本,通過(guò)雜交和系統(tǒng)選育方法培育出新的巨胚粳稻“Haiminori”[1].韓國(guó)學(xué)者Kim等在1991年也應(yīng)用化學(xué)誘變獲得巨胚水稻[14].我國(guó)學(xué)者采用物理誘變分別培育了秈型[7-8,15]和粳型[7]巨胚水稻.目前在我國(guó)還有些巨胚水稻品種是從國(guó)外引進(jìn)巨胚突變體,再與當(dāng)?shù)厮酒贩N雜交選育而成[2-3,16].本實(shí)驗(yàn)室曾通過(guò)粳型水稻“超2-10”成熟胚離體培養(yǎng)獲得巨胚突變體,再經(jīng)過(guò)多代種植獲得巨胚水稻新品種“上師大5號(hào)”[17].

香味是稻米重要食味品質(zhì)性狀之一.香稻在蒸煮和食用時(shí)因能夠散發(fā)出令人愉悅的香味,不僅受消費(fèi)者喜愛(ài),而且在國(guó)際稻米市場(chǎng)上也享有特殊地位.目前普遍認(rèn)為稻米香味屬于單基因隱性遺傳.位于第8染色體編碼甜菜堿醛脫氫酶2(BADH2)基因第七外顯子[18]或第二外顯子[19]部分堿基缺失會(huì)使水稻變香.盡管目前在國(guó)內(nèi)外已有較多成功培育巨胚水稻的報(bào)道,但是香型巨胚水稻還鮮有報(bào)道.

本研究成功選育出香型巨胚水稻新品系,并以“上師大5號(hào)”水稻為對(duì)照,進(jìn)行主要農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀和糙米胚特性的比較分析.

1 材料與方法

1.1 材 料

選取巨胚水稻“上師大5號(hào)”(審定編號(hào)為:滬農(nóng)品審水稻(2010)第007號(hào)),與本實(shí)驗(yàn)室在選育香型恢復(fù)系獲得的純合香型中間材料2007-40-2(W香99075A/湘晴)為親本進(jìn)行雜交,再自交7代獲得F8種子.

1.2 分子標(biāo)記檢測(cè)香味基因

用TPS法提取水稻葉片DNA.采用分子標(biāo)記檢測(cè)香味基因使用的PCR引物序列、PCR擴(kuò)增條件以及PCR產(chǎn)物酶切操作，均參照Shi等報(bào)道[20].酶切產(chǎn)物使用1%瓊脂糖凝膠電泳，120 V 30 min，EB染色，取出凝膠在紫外成像儀上觀察、照相.酶切產(chǎn)物使用1%瓊脂糖凝膠電泳,120 V 30 min,EB染色,取出凝膠在紫外成像儀上觀察、照相.

1.3 農(nóng)藝性狀以及產(chǎn)量性狀分析

水稻成熟時(shí),在小區(qū)中隨機(jī)取5個(gè)單株,測(cè)定每棵植株的劍葉高度(最高劍葉的尖端至地面高度)和株高(最高穗頂端至地面的高度),記錄每株有效穗數(shù)、每株實(shí)粒數(shù)和每株總粒數(shù),計(jì)算結(jié)實(shí)率和每穗實(shí)粒數(shù),稱量千粒重和單株重,并進(jìn)行方差統(tǒng)計(jì)分析.

1.4 糙米及胚特性分析

糙米體積用10 mL的移液管測(cè)量[2].將移液管的吸嘴密封后,加入一定量的酒精,讀取其初體積.加入100粒糙米后,再讀取終體積.兩次讀數(shù)的差值即為100粒糙米的總體積.然后用刀片切去胚,仍用上述方法測(cè)得去胚糙米(胚乳)的體積.糙米體積和去胚糙米體積的差值為100粒糙米胚的體積.采用與測(cè)體積同樣方式,使用電子天平稱量測(cè)得100粒糙米的重量和去胚糙米(胚乳)重量,兩者的差值即為100粒糙米的胚重量.兩種檢測(cè)都重復(fù)5次.所得的數(shù)據(jù),利用excel計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差,并進(jìn)行差異顯著性分析.

1.5 稻米品質(zhì)指標(biāo)分析

取香型巨胚水稻稻谷500 g,送農(nóng)業(yè)部稻米及制品質(zhì)量監(jiān)督及檢驗(yàn)測(cè)試中心進(jìn)行稻米品質(zhì)指標(biāo)檢測(cè).

2 結(jié)果與分析

2.1 香型巨胚水稻的選育過(guò)程

2007年9月,將本實(shí)驗(yàn)室在選育香型恢復(fù)系獲得的純合香型中間材料2007-40-2(W香99075A/湘晴F3)作為母本,巨胚水稻“上師大5號(hào)”作為父本,進(jìn)行雜交獲得F1種子.同年冬季在海南三亞種植F1種子,于2008年4月從20棵F1植株上收獲F2自交種子.將F2種子去掉穎殼,選取具有巨胚特性的糙米于2008年5月在上海繼續(xù)種植.在2008年9月選取株高適宜、株型較好,并且成熟期與“上師大5號(hào)”接近的74棵單株,提取葉片基因組DNA,采用分子標(biāo)記檢測(cè)植株香味基因.2008年10月收獲8株香味基因呈純合狀態(tài)植株自交的F3種子.2009年5月至10月在上海繼續(xù)種植8株F3種子,期間觀察8個(gè)小區(qū)中不同單株分離情況.在10月從3個(gè)生育期和各項(xiàng)農(nóng)藝性狀分離程度都較小的小區(qū)中取單株收獲F4種子,繼續(xù)于2010年5月至10月在上海種植并收獲3個(gè)小區(qū)單株的F5種子.從2010年12月至2012年4月,將選出3個(gè)不同株系的F5種子依次在海南三亞和上海加代繁殖,收獲由3個(gè)香型巨胚水稻新品系F8種子.

2.2 香味基因分子標(biāo)記檢測(cè)

采用Shi等報(bào)道香味基因分子標(biāo)記檢測(cè)方法[20],水稻基因組DNA的PCR擴(kuò)增產(chǎn)物分子量為480 bp.含有香味基因水稻基因組DNA的PCR擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)AluⅠ內(nèi)切酶消化后,能夠被剪切成158 bp和322 bp兩種分子量的DNA條帶,而含非香基因水稻基因組DNA的PCR擴(kuò)增產(chǎn)物不能被AluⅠ內(nèi)切酶消化,仍然為480 bp條帶.

以“W香99075”和“上師大5號(hào)”兩種水稻分別作為香型和非香型水稻對(duì)照,分析香稻2007-40-2(W香99075A/湘晴F3)與非香巨胚水稻“上師大5號(hào)”雜交、再經(jīng)自交得到F2種子再長(zhǎng)成的F2植株.根據(jù)遺傳分析推測(cè)的3種基因型植株:純合非香、雜合和純合香型可以通過(guò)觀察瓊脂糖凝膠電泳結(jié)果進(jìn)行識(shí)別.與“上師大5號(hào)”水稻同樣具有480 bp分子量DNA條帶的為純合非香植株(圖1泳道3、7、14、16、21、22、24),具有158 bp、322 bp、480 bp 3種分子量DNA條帶的為雜合植株(圖1泳道4、5、6、8、9、11、12、15、18、19、20),與“W香99075”水稻同樣具有158 bp和322 bp兩個(gè)條帶的是純合香型植株(圖1泳道10、13、17、23).

M：50 bp標(biāo)準(zhǔn)分子量DNA；1："上師大5號(hào)"對(duì)照；2："W香99075"對(duì)照；3-24：雜交及自交部分后代圖1 香稻與上師大5號(hào)”水稻雜交及自交部分后代分離植株相位基因檢測(cè)

2.3 香型巨胚水稻和“上師大5號(hào)”水稻主要農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀分析

2012年5月在上海繼續(xù)種植3個(gè)香型巨胚水稻品系的F8種子.2012年10月,在3個(gè)種植編號(hào)分別為“2012-1827”、“2012-1836”和“2012-1904”香型巨胚水稻小區(qū)和“上師大5號(hào)”水稻小區(qū)中,各隨機(jī)取5株,測(cè)定并比較不同小區(qū)選取植株的主要農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀.

主要農(nóng)藝性狀檢測(cè)結(jié)果顯示,3個(gè)香型巨胚水稻品系和“上師大5號(hào)”水稻劍葉高度都比較接近,統(tǒng)計(jì)分析都無(wú)顯著差異(表1).編號(hào)為“2012-1827”香型巨胚水稻的株高與“上師大5號(hào)”水稻接近,另外2個(gè)香型巨胚水稻株高都比“上師大5號(hào)”水稻稍矮,但統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示,只有在“2012-1836”與“2012-1827”兩種香型巨胚水稻之間存在株高顯著差異(P<0.05)(表1).編號(hào)為“2012-1904”香型巨胚水稻的有效穗數(shù)與“上師大5號(hào)”水稻接近,而另外2種香型巨胚水稻的有效穗數(shù)都略高于“上師大5號(hào)”水稻,但統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果,只有在編號(hào)分別為“2012-1904”與“2012-1827”2種香型巨胚水稻之間有顯著差異(P<0.05)(表1).

表1 香型巨胚水稻和“上師大5號(hào)”巨胚水稻主要農(nóng)藝性狀比較

注:同列標(biāo)有不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01),標(biāo)有不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05),標(biāo)有相同字母表示差異不顯著(P>0.05),下同.

比較3個(gè)香型巨胚水稻品系和“上師大5號(hào)”水稻涉及產(chǎn)量性狀中的每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重和單株重.“上師大5號(hào)”水稻每穗實(shí)粒數(shù)都極顯著地比編號(hào)為“2012-1827”和“2012-1836”2個(gè)香型巨胚水稻新品系多,但與編號(hào)為“2012-1904”香型巨胚水稻新品系統(tǒng)計(jì)分析差異不顯著(表2).3個(gè)香型巨胚水稻新品系與“上師大5號(hào)”水稻的結(jié)實(shí)率都較高,并且統(tǒng)計(jì)分析差異都不顯著(表2).3個(gè)香型巨胚水稻新品系的千粒重都比“上師大5號(hào)”水稻略高,但統(tǒng)計(jì)分析只有“上師大5號(hào)”水稻與編號(hào)為“2012-1827”香型巨胚水稻之間存在極顯著差異(表2).盡管“上師大5號(hào)”水稻的平均單株重都與3個(gè)香型巨胚水稻新品系統(tǒng)計(jì)分析沒(méi)有顯著差異,但從平均值比較顯示,編號(hào)為“2012-1836”香型巨胚水稻單株重與“上師大5號(hào)”水稻最接近.

表2 香型巨胚水稻和“上師大5號(hào)”巨胚水稻的產(chǎn)量性狀比較

2.4 香型巨胚水稻和“上師大5號(hào)”的糙米及胚性狀分析

本研究選取“2012-1836”香型巨胚水稻和“上師大5號(hào)”水稻,從重量和體積兩方面進(jìn)行糙米和胚特性分析.重量性狀檢測(cè)結(jié)果顯示,“2012-1836”香型巨胚水稻的糙米重和胚乳重都極顯著地大于“上師大5號(hào)”水稻(P<0.01)(表3),但是“2012-1836”香型巨胚水稻和“上師大5號(hào)”巨胚水稻的胚重,統(tǒng)計(jì)分析差異不顯著(P>0.05)(表3).盡管“2012-1836”香型巨胚水稻的胚與糙米重量比略小于“上師大5號(hào)”水稻,但兩者統(tǒng)計(jì)分析無(wú)顯著差異(P>0.05)(表3).

表3 香型巨胚水稻和“上師大5號(hào)”巨胚水稻的糙米、去胚糙米(胚乳)和胚重比較

體積性狀檢測(cè)結(jié)果顯示,“2012-1836”香型巨胚水稻的糙米體積和胚乳體積都顯著大于“上師大5號(hào)”水稻(P<0.05)(表4),但“2012-1836”香型巨胚水稻的胚體積同樣與“上師大5號(hào)”水稻接近,統(tǒng)計(jì)分析沒(méi)有顯著差異(P>0.05)(表4).“2012-1836”香型巨胚水稻胚與糙米體積比和“上師大5號(hào)”水稻也沒(méi)有達(dá)到顯著差異(P>0.05)(表4).

表4 香型巨胚水稻和“上師大5號(hào)”巨胚水稻的糙米、去胚糙米(胚乳)和胚體積比較

表5 香型巨胚水稻和“上師大5號(hào)”巨胚水稻稻米品質(zhì)指標(biāo)

2.5 稻米品質(zhì)指標(biāo)檢測(cè)

將編號(hào)為“2012-1836”香型巨胚水稻稻米品質(zhì)指標(biāo)與任永剛等報(bào)道的“上師大5號(hào)”巨胚水稻稻米品質(zhì)指標(biāo)比較顯示,除了膠稠度和堊白粒率指標(biāo)外,兩種巨胚水稻稻米品質(zhì)指標(biāo)都較為接近(表5).

3 討 論

糙米與精米相比,含有更多的γ-氨基丁酸、維生素、膳食纖維等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[21].與普通糙米相比,在巨胚糙米中具有生物活性作用的營(yíng)養(yǎng)成分含量更為豐富,如能夠抗焦慮[22]、改善睡眠質(zhì)量[23]、延緩大腦視覺(jué)皮層退化[24-25]以及有助于大腦發(fā)育[26]等許多重要作用的GABA,具有抗氧化作用的維生素E[4-12],有利于人體腸道健康的膳食纖維[6]等.因此,食用巨胚糙米對(duì)人體可能具有更好的保健作用.

目前隨著人們生活水平提高,人們?cè)谠絹?lái)越關(guān)注自己身體健康狀況的同時(shí),對(duì)稻米的要求也越來(lái)越高,除了要求具有保健、藥用等功能外,還有可能要求稻米具有更好的口感和香味等.本研究成功培育的香型巨胚水稻就能夠滿足人們這樣的要求.由本研究培育的3種香型巨胚水稻,從株高、有效穗數(shù)、單株平均產(chǎn)量方面綜合考慮,本研究將保留編號(hào)為“2012-1836”的香型巨胚水稻新品系,并暫定名為“上師大8號(hào)”.

張琳琳等人認(rèn)為,在巨胚糙米中GABA含量按胚變大倍數(shù)增加[27].本研究將籽粒相對(duì)較小的“上師大5號(hào)”巨胚水稻通過(guò)與籽粒相對(duì)較大的香型正常胚水稻雜交選育的香型巨胚水稻 “上師大8號(hào)”,其糙米重量和體積,以及去胚后的糙米重量和體積都極顯著地超過(guò)“上師大5號(hào)”巨胚水稻,但是“上師大8號(hào)”巨胚水稻的胚重量和體積都與“上師大5號(hào)”巨胚水稻統(tǒng)計(jì)分析差異不顯著.盡管“上師大8號(hào)”巨胚水稻胚與糙米重量比,以及胚與糙米體積比都略小于“上師大5號(hào)”巨胚水稻,但兩者統(tǒng)計(jì)分析并沒(méi)有達(dá)到顯著差異的程度.

從稻米品質(zhì)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果顯示,“上師大8號(hào)”香型巨胚水稻的堊白粒率比“上師大5號(hào)”巨胚水稻明顯下降,這表明“上師大8號(hào)”香型巨胚水稻外觀品質(zhì)比“上師大5號(hào)”巨胚水稻有提高.膠稠度是稻米食味品質(zhì)最重要指標(biāo)之一.高膠稠度稻米口感相對(duì)較好.與“上師大5號(hào)”巨胚水稻比較,“上師大8號(hào)”香型巨胚水稻稻米的膠稠度明顯提高,比“上師大5號(hào)”巨胚水稻稻米膠稠度增加了30.7%.由此推測(cè),“上師大8號(hào)”香型巨胚水稻的食味品質(zhì)應(yīng)好于“上師大5號(hào)”巨胚水稻.

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