閆 影，李 剛，顧麥云，杜繼平，張麗霞,胡澤軍，曹黎明，吳書(shū)俊*

(1上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物育種栽培研究所，上海 201403，2上海市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，上海 201103，3上海自在青西農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，上海 201717)

隨著我國(guó)居民生活水平的不斷提高，人們對(duì)稻米品質(zhì)尤其是蒸煮食味品質(zhì)的要求越來(lái)越高。粳米由于其柔軟的口感及黏性，受到越來(lái)越多消費(fèi)者的青睞，優(yōu)質(zhì)粳米的市場(chǎng)需求量與日俱增。食味品質(zhì)是稻米品質(zhì)的核心，為了滿足市場(chǎng)需求，國(guó)內(nèi)的育種家已將改良稻米食味品質(zhì)作為主要攻關(guān)目標(biāo)，已先后育成‘稻花香2號(hào)’‘南粳46’‘南粳5055’‘滬軟1212’等一系列優(yōu)質(zhì)食味品種。然而在目前的生產(chǎn)實(shí)踐中，大多優(yōu)質(zhì)食味粳稻品種的抗倒性不佳，在生育后期容易發(fā)生傾斜或倒伏，在造成收割困難的同時(shí)，又影響產(chǎn)量和稻米品質(zhì)。因此，研究?jī)?yōu)質(zhì)食味粳稻與普通食味粳稻間抗倒力的差異及其原因，對(duì)今后改良優(yōu)質(zhì)食味粳稻品種抗倒性具有重要的指導(dǎo)意義。

目前，常用的評(píng)價(jià)稻米蒸煮食味品質(zhì)的方法主要有感官評(píng)價(jià)法、理化指標(biāo)評(píng)價(jià)法和儀器分析法[1]。感官評(píng)價(jià)法是在食用米飯過(guò)程中，用香氣、顏色、光澤、米粒完整性、黏性、硬度、彈性和綜合口感等作為米飯食味品質(zhì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，是目前最重要、最根本的方法。稻米的蒸煮食味品質(zhì)主要與其理化特性有關(guān)，如直鏈淀粉含量(amylose content，AC)、膠稠度(gel consistency，GC)、堿消值(alkali spreading value,ASV)、蛋白質(zhì)含量(protein content，PC)和RVA譜特征值等。理化指標(biāo)評(píng)價(jià)法是通過(guò)測(cè)定稻米的上述指標(biāo)，綜合評(píng)價(jià)稻米食味。稻米中的AC與米飯的光澤度、黏性、硬度和口感等感官鑒定值密切相關(guān)，與食味品質(zhì)呈極顯著負(fù)相關(guān)[2-3]。GC是稻米胚乳中AC以及直鏈淀粉和支鏈淀粉分子綜合作用的結(jié)果，與食味品質(zhì)呈極顯著正相關(guān)[4]。PC也對(duì)稻米食味有影響，PC較低的品種，米飯食味較好[5-6]。RVA譜指稻米淀粉勻漿在加熱、持續(xù)高溫和冷卻過(guò)程中黏度隨之變化而形成的曲線，根據(jù)曲線可以獲得8個(gè)黏度相關(guān)特征值。研究表明，食味較好的水稻品種崩解值(breakdown，BDV)較大，消減值(setback，SBV)較小，且多為負(fù)數(shù)[7-8]。除上述兩種評(píng)價(jià)方法外，近年來(lái)食味品質(zhì)研究多采用近紅外非近紅外評(píng)價(jià)裝置，如佐竹STA1B型米飯食味計(jì)。有研究顯示，該方法測(cè)定的食味值與人工品嘗綜合值呈極顯著正相關(guān)[9]。

倒伏歷來(lái)是限制水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素之一。在植株未倒伏的情況下如何評(píng)價(jià)其抗倒性并沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)前人的研究和總結(jié)，應(yīng)用于實(shí)踐的評(píng)價(jià)方法有倒伏指數(shù)、傾斜角度法、莖稈系數(shù)、抗折力矩和儀器測(cè)定等[10]。其中，倒伏指數(shù)作為植株的一個(gè)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，目前應(yīng)用最普遍，是衡量作物抗倒伏性的重要參數(shù)。導(dǎo)致水稻植株倒伏的因素有很多，包括品種的基因型、栽培方式和環(huán)境因素等。有研究報(bào)道，水稻植株的倒伏與其株高、莖粗、壁厚、基部節(jié)間長(zhǎng)度、根系、穗部性狀等密切相關(guān)，還與形成莖稈強(qiáng)度的物質(zhì)有關(guān)，如半纖維素、纖維素、木質(zhì)素，同時(shí)與莖稈內(nèi)貯存的化學(xué)物質(zhì)有關(guān)，如可溶性糖、鉀元素、硅元素等[11]。

本研究選擇適于長(zhǎng)三角地區(qū)種植推廣的粳稻品種(系)42個(gè)，通過(guò)測(cè)定各品種的食味品質(zhì)相關(guān)指標(biāo)，明確食味品質(zhì)優(yōu)劣的材料，并測(cè)定42個(gè)品種(系)的倒伏指數(shù)和影響植株倒伏的相關(guān)性狀指標(biāo)，選出影響倒伏的代表性狀，利用這些代表性狀分析優(yōu)質(zhì)食味品種(系)與普通食味品種(系)間的抗倒性差異，為后續(xù)相關(guān)研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 水稻材料

隨機(jī)選擇適于長(zhǎng)三角地區(qū)種植推廣的常規(guī)粳稻品種(系)42個(gè)，分別為‘滬粳144’‘滬遲60’‘WDR35’‘滬香12-210’‘滬旱35號(hào)’‘滬香粳151’‘滬粳137’‘滬香軟386’‘金農(nóng)香粳1267’‘滬44’‘滬香軟22’‘滬香12-258’‘滬香粳106’‘S13-15’‘滬軟13-299’‘滬軟1212’‘松香粳1018’‘滬香軟450’‘滬香12-268’‘銀香38’‘武4193’‘軟玉1號(hào)’‘軟米333’‘武3414’‘武香粳19’‘武6114’‘武運(yùn)粳30號(hào)’‘武3338’‘武運(yùn)粳31號(hào)’‘武運(yùn)粳19號(hào)’‘武運(yùn)粳29號(hào)’‘嘉晚123’‘嘉58’‘嘉64’‘丙11-107’‘秀水134’‘秀水114’‘秀水121’‘揚(yáng)粳50226’‘蘇12-383’‘常農(nóng)粳5號(hào)’‘南粳46’。各品種(系)于2017年夏季種植于上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院莊行綜合試驗(yàn)站，常規(guī)水肥管理。

1.2 稻米食味品質(zhì)理化指標(biāo)與RVA譜特征值的測(cè)定

利用波通瑞華儀器(北京)有限公司的快速粘度儀(RVA-Ezi)，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBT 24852—2010《大米及米粉糊化特性測(cè)定 快速粘度儀法》測(cè)定稻米米粉糊化特性，并生成相關(guān)特征值，利用配套的軟件TCW3對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。具體測(cè)定流程為：開(kāi)啟電源，預(yù)熱30 min，稱取樣品3 g(含水量12%)，蒸餾水25 mL。測(cè)定時(shí)罐內(nèi)溫度變化：50 ℃保持1 min，以12 ℃min上升到95 ℃(3.75 min)，95 ℃保持2.5 min，以12℃min下降到50 ℃(3.75 min)，50 ℃保持1.4 min。攪拌器在起始10 s內(nèi)轉(zhuǎn)速為960 rmin，之后保持在160 rmin。RVA譜特征值主要有8個(gè)，糊化溫度(pasting temperature，PaT)是試樣加熱后，黏度開(kāi)始增大的溫度；峰值黏度(peak viscosity，PKV)是規(guī)定條件下，加熱使試樣開(kāi)始糊化至冷卻前達(dá)到的最大黏度值；峰值時(shí)間(peak time，PeT)是規(guī)定條件下，試樣開(kāi)始加熱至達(dá)到峰值黏度的時(shí)間；最終黏度(final viscosity，CPV)是規(guī)定條件下，測(cè)試結(jié)束時(shí)的試樣黏度值；保持黏度(holding strength，HPV)是規(guī)定條件下，試樣達(dá)到峰值黏度后，在冷卻期間的最小黏度值；BDV是峰值黏度與保持黏度的差值；SBV是最終黏度與峰值黏度的差值；回復(fù)值(consistence，CSV)是最終黏度與保持黏度的差值。黏度單位采用“Rapid Visco Units”，即RVU表示。

1.3 米飯蒸煮食味評(píng)價(jià)

本研究采用人工品嘗和儀器測(cè)定兩種方法評(píng)價(jià)供試品種的蒸煮食味品質(zhì)。人工品嘗方法參照張春紅等[12]對(duì)稻米食味品質(zhì)的評(píng)價(jià)方法，產(chǎn)生人工品嘗值。儀器法是利用日本佐竹公司研發(fā)的STA1B型米飯食味計(jì)對(duì)米飯食味值進(jìn)行測(cè)定，食味值為每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次，取平均值。

1.4 倒伏指數(shù)和影響倒伏相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定

在齊穗后15—20 d選10株粳稻的主莖進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定，取平均值。

倒伏指數(shù)參照崛內(nèi)久滿等[13]的方法，即倒伏指數(shù)=彎曲力矩抗折斷能力×100，其中彎曲力矩=地上部長(zhǎng)度×地上部重量，節(jié)間抗折斷能力是在支點(diǎn)距離為5cm的節(jié)間中部懸砝碼，莖稈折斷時(shí)所施加的力。倒伏指數(shù)越低，植株抗倒能力越強(qiáng)。

株高：從泥土部分到穗頂部長(zhǎng)度。莖粗：用游標(biāo)卡尺測(cè)量倒2伸長(zhǎng)節(jié)間中部最大直徑和最小直徑，取平均值。壁厚：用游標(biāo)卡尺測(cè)量倒2伸長(zhǎng)節(jié)間中部最厚部位和最薄部位，取平均值。

分別測(cè)量倒1至倒5伸長(zhǎng)節(jié)間長(zhǎng)度。莖稈纖維素含量采用酸堿消煮法測(cè)定。莖稈硅元素含量采用原子吸收分光光度計(jì)火焰光度法測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)分析

利用SPSS 18.0和Excel 2003軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

表1 供試粳稻品種(系)的食味評(píng)價(jià)

2 結(jié)果與分析

2.1 供試品種蒸煮食味品質(zhì)評(píng)價(jià)

通過(guò)人工品嘗和儀器測(cè)定，獲得各粳稻品種(系)的人工品嘗值和食味測(cè)定值(表1)。將42個(gè)品種(系)分別按照人工品嘗值和食味測(cè)定值降序排列，選取前13個(gè)品種(系)作為優(yōu)質(zhì)食味組，分別是‘武4193’‘銀香38’‘軟米333’‘松香粳1018’‘滬香軟22’‘南粳46’‘滬44’‘滬香軟450’‘滬軟1212’‘嘉晚123’‘軟玉1號(hào)’‘滬香軟386’‘武運(yùn)粳29號(hào)’；選取后13個(gè)品種(系)作為普通食味組，分別是‘武3414’‘滬粳144’‘武運(yùn)粳19號(hào)’‘秀水114’‘滬香12-210’‘滬粳137’‘常農(nóng)粳5號(hào)’‘武3338’‘秀水134’‘嘉64’‘滬香12-258’‘滬遲60’‘滬香12-268’。

2.2 優(yōu)質(zhì)食味組和普通食味組品種(系)各食味相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)分析

由表2可見(jiàn)，優(yōu)質(zhì)食味組粳稻品種(系)的AC明顯低于普通食味組，GC明顯高于普通食味組；PaT和PeT均小于普通食味組，說(shuō)明優(yōu)質(zhì)食味稻米較普通粳米易糊化，且更快達(dá)到PKV。優(yōu)質(zhì)食味組粳稻品種(系)的PKV高于普通食味組，HPV和CPV均低于普通食味組。BDV是PKV和HPV的差值，反應(yīng)的是淀粉粒的破壞程度；SBV是CPV和PKV的差值，反應(yīng)的是回生程度。優(yōu)質(zhì)食味組粳稻品種(系)的BDV明顯高于普通食味組，而SBV明顯低于普通食味組，表明在持續(xù)高溫和冷卻過(guò)程中，優(yōu)質(zhì)食味稻米較普通粳米淀粉粒破裂更完全，且冷后不易回生。通過(guò)各指標(biāo)數(shù)據(jù)的中位數(shù)和均值比較可以看出，兩組各項(xiàng)數(shù)據(jù)分布較對(duì)稱，無(wú)明顯偏分布。

表2 供試粳稻品種(系)食味相關(guān)指標(biāo)的的變幅、均值和中位數(shù)

Table 2 Variation range，mean value and median of index related to taste of testedJaponicarice varieties(lines)

為了進(jìn)一步驗(yàn)證優(yōu)質(zhì)食味組和普通食味組所選粳稻品種(系)的合理性，將兩組共26個(gè)粳稻品種(系)影響食味的相關(guān)指標(biāo)分別與人工品嘗值和食味測(cè)定值進(jìn)行相關(guān)性分析。由表3可知，人工品嘗值和食味測(cè)定值呈極顯著正相關(guān)，說(shuō)明本研究采用的食味評(píng)價(jià)方法真實(shí)、準(zhǔn)確。同時(shí)各項(xiàng)指標(biāo)與人工品嘗值和食味測(cè)定值的相關(guān)性趨勢(shì)均一致，并且對(duì)食味品質(zhì)影響較大的指標(biāo)AC、GC、BDV和SBV與兩個(gè)食味評(píng)價(jià)值均達(dá)到極顯著相關(guān)。相關(guān)性分析表明：優(yōu)質(zhì)食味組和普通食味組粳稻品種(系)選擇較合理，可以將兩組分別作為食味品質(zhì)優(yōu)劣的代表進(jìn)行后續(xù)抗倒性分析。

表3 26個(gè)粳稻品種(系)的人工品嘗值和食味測(cè)定值與食味指標(biāo)的相關(guān)性

注：*表示顯著水平，**表示極顯著水平

2.3 倒伏指數(shù)與抗倒相關(guān)性狀的相關(guān)性

為了明確本研究中哪些所測(cè)性狀對(duì)植株的抗倒性影響較大，將42個(gè)粳稻品種(系)的各性狀數(shù)據(jù)與倒伏指數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果表明：株高和倒3伸長(zhǎng)節(jié)間長(zhǎng)度與倒伏指數(shù)呈極顯著正相關(guān)，即株高較矮且倒3伸長(zhǎng)節(jié)間長(zhǎng)度較短的材料抗倒性較好。硅含量與倒伏指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，壁厚和倒1伸長(zhǎng)節(jié)間長(zhǎng)度與倒伏指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，即莖稈硅含量較多、壁較厚且倒1伸長(zhǎng)節(jié)間長(zhǎng)度較長(zhǎng)的材料抗倒性較好。因此，莖稈中硅含量、株高、莖稈壁厚、倒1伸長(zhǎng)節(jié)間長(zhǎng)度和倒3伸長(zhǎng)節(jié)間長(zhǎng)度可以作為影響植株抗倒性的代表性狀，用于后續(xù)分析。

2.4 優(yōu)質(zhì)食味粳稻品種(系)與普通食味粳稻品種(系)的抗倒性差異

為了探究?jī)?yōu)質(zhì)食味粳稻品種(系)與普通食味粳稻品種(系)的抗倒性差異，將兩組粳稻品種(系)的倒伏指數(shù)進(jìn)行均值比較。結(jié)果表明：優(yōu)質(zhì)食味組粳稻的倒伏指數(shù)顯著高于普通食味組，意味著其抗倒性較普通食味粳稻差，這與田間觀測(cè)現(xiàn)象吻合。

進(jìn)一步將兩組粳稻品種(系)影響植株抗倒性的代表性狀，即莖稈中硅含量、株高、莖稈壁厚、倒1伸長(zhǎng)節(jié)間長(zhǎng)度和倒3伸長(zhǎng)節(jié)間長(zhǎng)度分別進(jìn)行均值比較。結(jié)果顯示，優(yōu)質(zhì)食味組較普通食味粳稻品種(系)莖稈中硅含量較少、株高偏高、莖稈壁較薄、倒1伸長(zhǎng)節(jié)間長(zhǎng)度較短、倒3伸長(zhǎng)節(jié)間長(zhǎng)度較長(zhǎng)，其中株高差異達(dá)到了極顯著水平。基于2.3節(jié)的結(jié)果，該分析結(jié)果進(jìn)一步證明了長(zhǎng)三角地區(qū)部分優(yōu)良食味粳稻抗倒性不及普通食味粳稻這一現(xiàn)象。

3 討論

目前，評(píng)價(jià)水稻抗倒性常用的方法為倒伏指數(shù)和儀器測(cè)量。儀器測(cè)量因其便捷的特點(diǎn)使用越來(lái)越普遍，測(cè)量方法為在距離地面20cm莖稈處，將儀器垂直莖稈按壓至莖稈與地面成45°夾角，儀器顯示的最大壓力值即植株的抗倒力[11]。但該方法有兩個(gè)缺陷：第一，由于儀器較小，無(wú)法對(duì)整株進(jìn)行測(cè)量，只能選取部分分蘗進(jìn)行測(cè)量，然后以測(cè)量值除以莖蘗數(shù)得出單莖平均抗倒力，往往因選擇不同分蘗得出結(jié)果差異較大；第二，在田間實(shí)際測(cè)量時(shí)，空間較小，壓力值受周?chē)局仓昊蝻L(fēng)力的影響，測(cè)量值難以保證準(zhǔn)確性。本研究采用倒伏指數(shù)評(píng)價(jià)水稻抗倒力，雖然測(cè)量步驟繁瑣，但優(yōu)勢(shì)在于它是客觀反映作物倒伏性能的綜合性評(píng)價(jià)。

相關(guān)性分析表明， 5個(gè)倒伏相關(guān)指標(biāo)與倒伏指數(shù)呈顯著或極顯著相關(guān)。其中倒伏指數(shù)與株高的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.788，呈極顯著正相關(guān)，表明株高是影響植株倒伏的重要因素，這與前人研究結(jié)果吻合[14-15]。水稻莖稈結(jié)構(gòu)的指標(biāo)中，壁厚和倒1伸長(zhǎng)節(jié)間長(zhǎng)度與倒伏指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，倒3伸長(zhǎng)節(jié)間長(zhǎng)度與倒伏指數(shù)呈顯著正相關(guān)，表明莖稈壁較厚且基部節(jié)間稍長(zhǎng)的材料抗倒性較好。通常認(rèn)為基部節(jié)間短的水稻品種不易倒伏[16]，也有報(bào)道認(rèn)為水稻穗莖節(jié)細(xì)長(zhǎng)的品種由于降低了重心而更抗倒伏[17]，因此，基部節(jié)間長(zhǎng)度應(yīng)該結(jié)合水稻株高、穗重、莖粗等性狀綜合分析抗倒能力。

水稻莖稈的理化組分與抗倒伏能力有關(guān)。本研究表明，莖稈中硅元素含量較多的品種(系)抗倒伏能力較強(qiáng)。有研究報(bào)道，水稻是喜硅植物，硅質(zhì)可提高水稻莖稈的強(qiáng)度[18]，并且在中氮水平下將氮素后移，明顯降低了植株的倒伏風(fēng)險(xiǎn)[19]。因此，今后在優(yōu)質(zhì)食味粳稻的栽培方面應(yīng)注意施用硅肥，以及調(diào)節(jié)氮肥的施用量和施用時(shí)間。

目前，分析部分優(yōu)質(zhì)食味粳稻與普通食味粳稻抗倒性差異的文獻(xiàn)未見(jiàn)報(bào)道。本研究首次用科學(xué)方法分析了長(zhǎng)三角地區(qū)優(yōu)質(zhì)食味粳稻品種較普通食味粳稻品種易倒伏的現(xiàn)象，并通過(guò)相關(guān)性分析得出水稻的抗倒伏能力與株高、莖稈壁厚、莖稈中硅含量及基部節(jié)間長(zhǎng)度有關(guān)。本研究為今后開(kāi)展相關(guān)研究提供了理論依據(jù)，并為改良優(yōu)質(zhì)食味粳稻抗倒性的研究奠定了基礎(chǔ)。