郭慧，李樹杏，楊占烈，甘雨，向關倫，潘建慧，郝留根

（1.貴州省水稻研究所，貴州貴陽550006；2.中南大學研究生院隆平分院，湖南長沙410125）

水稻蛋白質(zhì)含量的世代遺傳

郭慧1，2，李樹杏1，楊占烈1，甘雨1，向關倫1，潘建慧1，郝留根1

（1.貴州省水稻研究所，貴州貴陽550006；2.中南大學研究生院隆平分院，湖南長沙410125）

為了研究貴州地方水稻高蛋白材料在其雜交后代中蛋白質(zhì)含量的遺傳規(guī)律，試驗選用惠水金包銀和興義紅冬谷2份高蛋白材料作為雜交親本，與生產(chǎn)上應用的水稻材料進行雜交，構(gòu)建了一個包括195個個體的遺傳群體，對F2群體的每個個體都進行了稻谷和糙米蛋白質(zhì)含量的測定，之后對F3和F4的一些小群體進行了蛋白質(zhì)含量的跟蹤測定。結(jié)果表明，其雜交后代沒有出現(xiàn)超親優(yōu)勢，大部分后代材料的蛋白質(zhì)含量都表現(xiàn)為介于2個親本之間；其直鏈淀粉與蛋白質(zhì)含量之間沒有明顯的相關關系。

水稻；蛋白含量；種質(zhì)資源；遺傳

蛋白質(zhì)是一切生命的物質(zhì)基礎，是人類生存不能缺少的營養(yǎng)成分之一。人類生存所需的蛋白質(zhì)約有70%來源于植物，而農(nóng)作物提供的蛋白質(zhì)就占到其中的1/2[1]。在三大農(nóng)作物當中，玉米蛋白質(zhì)含量最高，約為14%，小麥次之，約為12%，水稻最低，約為8%[2]。雖然稻米蛋白含量低于玉米和小麥，但它的可利用率遠比玉米、小麥高。有研究認為，如果能夠把精米的蛋白質(zhì)含量提高2百分點達到10%左右，其營養(yǎng)價值就會遠超玉米和小麥[3]。稻米蛋白質(zhì)在溶解性、能量吸收和生物價等方面都有很好的性能，氨基酸組成適當，賴氨酸、蘇氨酸等幾種必需氨基酸含量較高[4]，而蛋白質(zhì)的質(zhì)量主要是以氨基酸的含量來衡量[5]。近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，對食物品質(zhì)要求越來越高。因此，國內(nèi)水稻育種家也不再把高產(chǎn)作為育種的唯一目標，而是把提高水稻產(chǎn)量和品質(zhì)放在同等重要的位置。因而，水稻高蛋白種質(zhì)的篩選、鑒定、創(chuàng)新是開展高蛋白性狀表型、生理、生化、分子機制研究以及開展水稻高蛋白育種的前提條件。對現(xiàn)有種質(zhì)資源、特別是地方種質(zhì)資源開展高蛋白種質(zhì)鑒定和篩選工作至關重要。

貴州目前已經(jīng)收集了近6 000份具有地方特色的水稻種質(zhì)資源，經(jīng)過以往研究，發(fā)現(xiàn)了一批高蛋白、高賴氨酸含量的特色地方品種，蛋白質(zhì)和賴氨酸含量分別高達15.99%和0.72%，比一般品種都高出近100%。開展地方資源高蛋白水稻種質(zhì)的遺傳研究及材料創(chuàng)新，可為選育高產(chǎn)、高蛋白質(zhì)優(yōu)質(zhì)水稻新品種提供資源材料，同時，對于提高稻米營養(yǎng)價值、培育功能稻米、開發(fā)優(yōu)質(zhì)營養(yǎng)食品、改善膳食結(jié)構(gòu)、延長產(chǎn)業(yè)鏈等方面都有著非常重要的意義。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

通過對《貴州省稻種資源性狀鑒定研究結(jié)果匯編》中的6 000多份貴州省稻種資源逐一查找，從中找到15份高蛋白資源，部分親本糙米蛋白質(zhì)、直鏈淀粉含量較高，蛋白質(zhì)含量最高達到13.323 4%（圖1）。2012年在貴陽種植，由于都是地方材料，部分材料嚴重感光、株高偏高、后期出現(xiàn)嚴重倒伏等，存在繁種困難。最終篩選出蛋白質(zhì)含量分別為13.323 4%和12.520 6%的惠水金包銀和興義紅冬谷2份地方材料作為高蛋白雜交親本，選擇低蛋白水稻材料（育種中間材料）以及優(yōu)良水稻育種材料（大粒香和紅米）與之雜交，構(gòu)建遺傳群體。

1.2 試驗方法

2012年在貴陽進行雜交，2013年1月在海南三亞種植雜種F1，2013年5月在貴陽種植F2，通過單株、單穗收種，構(gòu)建了一個包括195個個體的遺傳群體，2014年2月在海南選擇部分材料種植F3。試驗對F2群體的每個個體都用InfratecTM1241近紅外谷物分析儀進行了稻谷和糙米蛋白質(zhì)含量的測定。之后分別對F3和F4的一些小群體進行了蛋白質(zhì)含量的跟蹤測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)管理和統(tǒng)計分析采用Excel分析處理完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 F2群體蛋白質(zhì)含量分析

通過對F2群體的195個個體的稻谷和糙米進行蛋白質(zhì)含量逐一測定，結(jié)果顯示，F(xiàn)2群體中單株蛋白質(zhì)含量沒有超過高值親本，基本上都介于雙親之間，稻谷蛋白質(zhì)含量最小的是7.688 3%，最大值12.288 1%，其中，蛋白質(zhì)含量達到10%以上的材料有41份，介于9%～10%的有119份，9%以下的僅有30份；糙米蛋白質(zhì)含量最小值為7.364 3%，最大值為10.474 6%，10%以上的只有12份，介于9%～10%的有46份，介于8%～9%的有97份，8%以下的有24份（糙米共有179份材料，有部分材料損失）。從F2分離世代個體分析來看，蛋白質(zhì)含量沒有明顯的規(guī)律可循（圖2）。

蛋白質(zhì)、直鏈淀粉都和稻米的品質(zhì)有著直接的關系，不論是蛋白質(zhì)含量高還是直鏈淀粉高都會在一定程度上影響稻米的品質(zhì)，特別是食味口感。因此，本試驗同時也進行了直鏈淀粉含量的跟蹤測定，F(xiàn)2群體糙米直鏈淀粉的含量為19.577 0%～23.906 2%（圖3）。分析結(jié)果同時也顯示，糙米的蛋白質(zhì)含量和直鏈淀粉含量間沒有明顯的相關關系。

2.2 F3，F(xiàn)4小群體蛋白質(zhì)含量分析

繼續(xù)跟蹤檢測F3，F(xiàn)4世代群體的蛋白質(zhì)含量以及直鏈淀粉含量的變化，從幾個雜交中分別選擇了1個F3(金麻粘/興義紅冬谷），1個F4（紅香/惠水金包銀）世代小群體，分析F3，F(xiàn)4世代蛋白質(zhì)和直鏈淀粉含量的變化（圖4，5）。在不同的雜交組中，F(xiàn)3，F(xiàn)4世代的蛋白質(zhì)含量基本沒有太大的變化，還是介于其雙親之間，沒有出現(xiàn)超親分離，但是在這些雜交后代中發(fā)現(xiàn)了幾個產(chǎn)量、抗性以及米質(zhì)均表現(xiàn)優(yōu)良的株系，其可以作為育種的基礎材料利用。

3 結(jié)論與討論

蛋白質(zhì)和淀粉是稻米的主要成分，含量分別為8%～11%和76%～78%[6-7]。因此，稻米的蛋白質(zhì)和淀粉含量及組分是衡量稻米品質(zhì)的主要指標，也是影響稻米營養(yǎng)品質(zhì)的重要因素。稻米蛋白質(zhì)易被人體消化吸收，是公認的優(yōu)質(zhì)植物蛋白。據(jù)統(tǒng)計，我國以稻米為主食的人群中攝入的總蛋白質(zhì)含量中稻米蛋白質(zhì)占41%～46%[8]，因此，稻米蛋白質(zhì)的含量和組分影響著以稻米為主食的人群的飲食健康和飲食質(zhì)量。蛋白含量超過9%的稻米品種，其食味往往較差[6]，因此，大部分研究者認為，稻米蛋白質(zhì)含量與蒸煮食味品質(zhì)之間呈負相關。但也有一些研究者認為，稻米蛋白質(zhì)含量與蒸煮食味品質(zhì)之間的關系不能用簡單的相關性來衡量[9-10]；稻米蛋白質(zhì)含量與蒸煮食味品質(zhì)之間沒有明顯的相關性[11]，蛋白質(zhì)含量對蒸煮食味品質(zhì)的影響因稻米品種而異[12]。另外，有學者研究認為，蛋白質(zhì)高含量對低含量為顯性性狀[13]，另一些學者則恰好相反，認為蛋白質(zhì)低含量對高含量為顯性性狀[14]。

本試驗結(jié)果表明，水稻高蛋白材料與低蛋白材料雜交，在其雜交后代中很難出現(xiàn)超高親分離，后代中蛋白質(zhì)的含量一般都介于雙親之間，也有部分后代材料會出現(xiàn)低于低親的現(xiàn)象。祁祖白等[15]研究認為，秈粳雜交種F2種子蛋白質(zhì)含量多偏向大值，但無顯著優(yōu)勢，與本研究結(jié)果相似。本研究結(jié)果還表明，蛋白質(zhì)含量和直鏈淀粉含量間沒有直接的相關關系。水稻籽粒蛋白質(zhì)含量是個復雜的性狀，不僅受自身基因的調(diào)控，也受到種植當年氣候、環(huán)境、特別是氮肥使用量等外界因素的影響，因而，在試驗的過程中很難做到試驗條件的一致性，這也給本試驗結(jié)果帶來一定的影響。

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Study on Generation Genetic of Protein Content of Rice

GUOHui1，2，LI Shuxing1，YANGZhanlie1，GANYu1，XIANGGuanlun1，PANJianhui1，HAOLiugen1
（1.Guizhou Rice Research Institute，Guiyang550006，China；2.Longping Branch of Graduate School，Central South University，Changsha 410125，China）

To explore the heritability of hybrids rice of the high protein content material in Guizhou local,the test selected"Huishui Jinbaoyin"and"Xingyi Hongdonggu"as a hybrid parents of high protein material,and hybridization with the application materials in production,and constructed a genetic group contented 195 individuals.Each individual F2was tested for the protein content of rice and brown rice,and tested some small groups of F3and F4.The result showed that the hybrids was no heterobeltiosis,the protein content of most of the descendants was between two parents,and no significant correlation between protein content and amylose.

rice;protein content;germplasm resource;inheritance

S511

A

1002-2481（2016）11-1589-03

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.11.03

2016-06-27

國家重點研發(fā)計劃項目（2016YFD0101100）；貴州省水稻產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設項目（GZCYTX2016-0601）；貴州省科學技術(shù)基金項目（黔科合J字[2012]2248）；貴州省農(nóng)業(yè)科學院自主創(chuàng)新科研項目（黔農(nóng)科院自主創(chuàng)新科研專項字（2014）19號）

郭慧（1977-），男，內(nèi)蒙古烏蘭察布人，副研究員，主要從事水稻雜種優(yōu)勢利用與組合選育研究工作。