胡珍珍，陳喜娜，袁澤科，杜彥修，張 靜，李俊周，彭 廷，孫紅正，趙全志

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)/河南水稻生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450002)

水稻是我國的重要糧食作物之一，全國有60%以上的人口以稻米為主食[1]。長期以來，我國水稻育種以產(chǎn)量為主要育種目標(biāo)，對稻米品質(zhì)重視不夠，然而隨著人們生活水平的提高，對優(yōu)質(zhì)稻米的需求越來越大，因此，培育具有較高品質(zhì)的水稻新品種成為當(dāng)前育種工作的重要目標(biāo)之一。目前，關(guān)于稻米品質(zhì)的研究較多[2-6]。稻米品質(zhì)主要涉及加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)及營養(yǎng)品質(zhì)等方面。加工品質(zhì)可以通過糙米率、精米率以及整精米率等指標(biāo)反映。外觀品質(zhì)是衡量稻米商品價值的重要性狀指標(biāo)，主要通過米粒大小、長寬比、透明度、堊白粒率、堊白度等指標(biāo)來反映。稻米的蒸煮食味品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)與稻米蛋白質(zhì)含量關(guān)系密切，蒸煮食味品質(zhì)決定消費(fèi)者對稻米的接受程度，影響蒸煮食味品質(zhì)的因素很多，其中主要的影響因素有直鏈淀粉含量、堿消值、膠稠度、蛋白質(zhì)含量等指標(biāo)，蛋白質(zhì)含量與蒸煮食味品質(zhì)呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系；營養(yǎng)品質(zhì)主要評價指標(biāo)包括蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪酸、微量元素和礦物質(zhì)含量等[7]，在水稻籽粒貯藏蛋白組分中，最容易消化吸收的是谷蛋白，醇溶蛋白不易被腸胃吸收。稻米品質(zhì)除了受水稻本身遺傳因素影響外，自然生態(tài)環(huán)境、栽培技術(shù)、水肥管理措施等因素都可能對其產(chǎn)生影響，其中遺傳特性是影響稻米品質(zhì)的最主要因素[8]。因此，通過培育新品種提升稻米品質(zhì)首先要發(fā)現(xiàn)并鑒定具有優(yōu)良品質(zhì)的水稻種質(zhì)資源。種質(zhì)資源是未來選育水稻新品種的基因資源寶庫，而對種質(zhì)資源的評價關(guān)系到優(yōu)良性狀基因資源是否能被發(fā)現(xiàn)和利用，對水稻育種研究有重要的指導(dǎo)意義和參考價值。徐正進(jìn)等[9]利用水稻區(qū)域試驗(yàn)材料進(jìn)行品質(zhì)性狀分析發(fā)現(xiàn)，粒長、長寬比與糙米率、精米率均呈極顯著負(fù)相關(guān)，堊白粒率、堊白度與精米率、整精米率、長寬比均呈極顯著負(fù)相關(guān)。周麗潔等[10]對378份雜交秈稻的品質(zhì)性狀進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，堊白度、堊白粒率與整精米率、膠稠度、長寬比均呈負(fù)相關(guān),與直鏈淀粉含量呈正相關(guān)。呂軍等[11]對不同熟期的65份水稻材料的品質(zhì)性狀進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，堊白粒率、堊白度均與直鏈淀粉含量呈極顯著正相關(guān)，與膠稠度呈顯著負(fù)相關(guān)。秦鋼等[12]對174份水稻重組自交系群體的品質(zhì)性狀進(jìn)行相關(guān)性分析和QTL定位，結(jié)果顯示，重組自交系群體稻米品質(zhì)性狀存在互作效應(yīng),與QTL定位結(jié)果相互印證，鑒定所得主效QTL可用于水稻稻米品質(zhì)相關(guān)性狀的遺傳改良。目前，關(guān)于河南稻區(qū)水稻種質(zhì)資源稻米品質(zhì)性狀的研究較少[13-15]。劉秋員等[13]對豫南地區(qū)的12份粳稻品種進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，堊白度、堊白粒率、堊白大小、膠稠度、直鏈淀粉含量在品種間的變異系數(shù)較大；堊白度、堊白粒率、精米率、糙米率、粒長、粒寬、膠稠度以及直鏈淀粉含量是評價粳稻品質(zhì)性狀的關(guān)鍵指標(biāo)。張梅霞等[14]對20份粳稻種質(zhì)的品質(zhì)性狀進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，變異系數(shù)較高的是堊白度、堊白粒率、透明度、膠稠度和堿消值，其他性狀的變異系數(shù)較低，堊白度、堊白粒率、透明度對稻米品質(zhì)的影響很重要。扶定等[15]對23份秈型雜交稻的品質(zhì)性狀進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，11個稻米品質(zhì)指標(biāo)主要由4個主成分構(gòu)成，其中外觀品質(zhì)對稻米品質(zhì)的貢獻(xiàn)率最大；根據(jù)稻米品質(zhì)表現(xiàn)將 23份材料分為 3類。目前，這些研究多是對豫南稻區(qū)水稻種質(zhì)資源稻米品質(zhì)性狀的研究，且材料數(shù)量較少，而有關(guān)河南省沿黃稻區(qū)水稻種質(zhì)資源品質(zhì)性狀的研究尚未見報(bào)道。為此，對135份粳稻種質(zhì)資源在河南省沿黃稻區(qū)生態(tài)條件下的加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)、RVA(快速黏度分析)參數(shù)等進(jìn)行分析，以期篩選出品質(zhì)性狀優(yōu)良的種質(zhì)資源，為河南省沿黃稻區(qū)水稻品質(zhì)改良育種提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

本研究所選粳稻種質(zhì)資源共135份(表1)，其中，地方品種(黃淮稻區(qū)以外)30份(編號1—30)、黃淮稻區(qū)種質(zhì)資源105份(編號31—135)，開花期自8月初至9月初不等。

1.2 材料種植

供試材料于2018年種植于河南農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)試驗(yàn)農(nóng)場，按常規(guī)方法浸種催芽，5月上旬育秧，6月中下旬移栽插秧，施肥與田間管理按照常規(guī)栽培進(jìn)行。待成熟收獲后晾曬，貯藏3個月后進(jìn)行稻米品質(zhì)測定。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

稻米加工品質(zhì)指標(biāo)為糙米率、精米率和整精米率，按照國家標(biāo)準(zhǔn)《NY/T 83—2017米質(zhì)測定方法》進(jìn)行測定。外觀品質(zhì)指標(biāo)包括粒長、粒寬、長寬比、堊白度和堊白粒率，使用JWMT12型稻米外觀品質(zhì)掃描儀測定。蒸煮食味品質(zhì)指標(biāo)包括直鏈淀粉含量、膠稠度、堿消值、蛋白質(zhì)含量，分別按照國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 15683—2008 大米直鏈淀粉含量的測定》《GB/T 22294—2008 糧油檢驗(yàn)大米膠稠度的測定》《NY/T 83—2017米質(zhì)測定方法》《GB 5009.5—2016 食品中蛋白質(zhì)的測定》進(jìn)行測定。RVA參數(shù)包括最高黏度、熱漿黏度、崩解值、冷漿黏度、消減值、回復(fù)值、成糊時間和糊化溫度，采用瑞典Perten儀器公司生產(chǎn)的RVA 4500快速測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel 2010和SPSS 13.0進(jìn)行處理、統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 粳稻種質(zhì)資源的品質(zhì)性狀分析

經(jīng)測定及由表2、圖1可知，整體來看，粳稻種質(zhì)資源加工品質(zhì)性狀的變異系數(shù)表現(xiàn)為整精米率>精米率>糙米率，變異系數(shù)分別為19.50%、4.90%、2.14%。糙米率平均值為83.03%，絕大多數(shù)種質(zhì)的糙米率都在80%以上，糙米率最低的材料為葡萄黃(76.51%)，最高的材料為新豐2號(85.86%)。精米率介于59.24%～74.94%，精米率較低的材料有白毛稻、拉木加、水原300粒，均在60%左右；精米率較高的材料有方欣4號、玉稻518、水晶3號、豫粳6號、日本晴等，均在70%以上。整精米率介于18.08%～73.68%，變異幅度較大，整精米率較低的材料大多是黃淮稻區(qū)以外的粳稻地方品種，如水原300粒、拉木加、霸王鞭1等，均在30%以下；較高的多為現(xiàn)代育成品種，如水晶3號、方欣1號、豫粳6號、新豐6號、日本晴等，均在70%以上。

經(jīng)測定及由表2、圖1可知，外觀品質(zhì)性狀的變異系數(shù)表現(xiàn)為堊白度>堊白粒率>長寬比，變異系數(shù)分別為123.60%、84.56%、12.22%,堊白度介于0.73%～74.60%，平均值為13.90%。堊白粒率在不同材料之間差異極大，介于3.23%～100.00%，絕大多數(shù)材料的堊白粒率在40%以下，堊白粒率較高的材料多為地方品種，如拉木加、鐵桿烏、桂花黃、臺東陸稻等，其堊白粒率多在80%以上。籽粒長度介于4.23～5.83 mm，寬度介于2.13～3.07 mm，長寬比介于1.50～2.67。

堿消值、直鏈淀粉含量、膠稠度和蛋白質(zhì)含量是影響稻米蒸煮食味品質(zhì)的重要參數(shù)，經(jīng)測定及由表2、圖1可知，該4個指標(biāo)的變異系數(shù)表現(xiàn)為堿消值>直鏈淀粉含量>膠稠度>蛋白質(zhì)含量，變異系數(shù)分別為48.12%、17.33%、15.25%、13.92%。直鏈淀粉含量介于12.95%～28.47%，其中，白毛稻、葡萄黃、臺中65、老光頭83、鄭稻10號、徐稻3號等材料的直鏈淀粉含量都在15%以下，它們的堿消值分別為5.8、2.0、0.0、0.0、3.3、2.2。而拉木加、黃殼早甘、立新粳、霸王鞭1、紫芒飛蛾、木瓜糯等材料的直鏈淀粉含量均在25%以上，它們的堿消值分別為2.6、7.0、2.0、2.0、2.0、2.0。膠稠度介于36.70～99.00 mm，大部分分布于70～80 mm，立新粳、粉紅殼稻、寧恢21、拉木加、黃殼早甘等材料的膠稠度較低，均在50 mm以下；而興國、丹東陸稻、徐稻7號、五粳519、葡萄黃等材料的膠稠度較高，均在90 mm以上。蛋白質(zhì)含量介于6.84%～12.37%，絕大多數(shù)分布于8%～10%，2012K1、08K22、新科13T76的蛋白質(zhì)含量均在7%以下；魚眼糯、丹東陸稻、臺東陸稻、湖恢628、水原300粒等材料的蛋白含量較高，均在11%以上。

反映稻米淀粉糊化特性的RVA參數(shù)中，最高黏度介于3 308.00～5 770.33 cp，熱漿黏度介于1 767.33～3 727.00 cp，冷漿黏度介于2 873.67～5 904.67 cp，崩解值介于1 007.33～3 338.33 cp，消減值介于-966.67～887.33 cp，回復(fù)值介于1 053.00～2 528.00 cp，成糊時間介于5.45～6.58 min，糊化溫度介于66.97～86.20 ℃。

2.2 粳稻種質(zhì)資源的聚類分析

根據(jù)加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)等指標(biāo),采用歐式距離法對135份粳稻種質(zhì)資源進(jìn)行聚類分析(圖2)發(fā)現(xiàn)，所有種質(zhì)資源總體分為兩大類，第一大類包括絕大多數(shù)黃淮稻區(qū)種質(zhì)資源以及水原300粒、百歌稻、黑芒稻、臺中65、早熟農(nóng)虎6、黎明B、粳87-304、魚眼糯等地方品種資源共113份，該類材料的加工品質(zhì)及外觀品質(zhì)較好，精米率和整精米率較高，堊白粒率及堊白度較低，蛋白質(zhì)含量較低，膠稠度較高。其中，外觀品質(zhì)較好的包括水晶3號、方欣1號、新粳128、南粳5505、金世紀(jì)、新豐6號等，堊白粒率均在7%以下，堊白度小于2%，在聚類圖中聚為一個小類(圖2中編號98—83)。第二大類包含絕大多數(shù)粳稻地方品種資源以及蘇粳2號等共24份材料，該類材料稻米品質(zhì)總體表現(xiàn)為精米率和整精米率較低，而堊白粒率較高，膠稠度和蛋白質(zhì)含量變異較大，稻米品質(zhì)整體較差，是研究品質(zhì)遺傳差異機(jī)制的較好材料。

種質(zhì)資源編號自左而右依次為3、113、119、92、42、97、40、10、19、126、46、54、28、102、66、80、37、94、90、38、95、114、120、123、107、117、127、36、79、108、100、131、111、89、125、55、99、129、48、71、98、116、96、81、67、83、85、34、61、105、109、134、78、43、135、32、47、51、88、128、84、121、60、74、20、62、53、70、52、69、58、118、68、39、44、122、50、87、56、101、110、57、82、106、41、45、63、115、64、59、75、73、21、104、35、65、124、91、112、133、72、93、49、130、30、86、33、103、16、76、132、17、4、6、23、24、29、77、1、2、22、31、14、18、7、8、26、15、9、27、5、12、25、11、13

2.3 稻米品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析

2.3.1 加工品質(zhì)指標(biāo)與外觀品質(zhì)指標(biāo) 對粳稻種質(zhì)資源的加工品質(zhì)指標(biāo)與外觀品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析(表3)發(fā)現(xiàn)，糙米率與精米率、整精米率、籽粒寬度均呈極顯著正相關(guān)，與堊白粒率、堊白度、籽粒長度及長寬比均呈極顯著負(fù)相關(guān)；整精米率與精米率呈極顯著正相關(guān)，與堊白粒率和堊白度均呈極顯著負(fù)相關(guān)；而堊白粒率和堊白度均與籽粒長度、長寬比均呈極顯著正相關(guān)。

表3 稻米加工品質(zhì)指標(biāo)與外觀品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)

2.3.2 外觀品質(zhì)指標(biāo)與蒸煮食味品質(zhì)指標(biāo) 對蒸煮食味品質(zhì)指標(biāo)與外觀品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析(表4)發(fā)現(xiàn)，堊白粒率與堊白度、糊化溫度、直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量均呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)，而與堿消值、膠稠度均呈極顯著負(fù)相關(guān)；蛋白質(zhì)含量與糊化溫度、直鏈淀粉含量分別呈極顯著、顯著正相關(guān)，與堿消值呈極顯著負(fù)相關(guān)；直鏈淀粉含量與膠稠度呈極顯著負(fù)相關(guān)。

表4 稻米外觀品質(zhì)指標(biāo)與蒸煮食味品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)

2.3.3 稻米蒸煮食味品質(zhì)指標(biāo)與RVA參數(shù) 稻米RVA參數(shù)與蒸煮食味品質(zhì)關(guān)系較密切，對直鏈淀粉含量、堿消值、膠稠度、蛋白質(zhì)含量與RVA參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析(表5)發(fā)現(xiàn)，直鏈淀粉含量與熱漿黏度、冷漿黏度、回復(fù)值均呈極顯著正相關(guān)，與蛋白質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)，與崩解值、膠稠度均呈極顯著負(fù)相關(guān)；堿消值與最高黏度、崩解值、消堿值、糊化溫度、蛋白質(zhì)含量均呈極顯著負(fù)相關(guān)，與成糊時間呈極顯著正相關(guān)；膠稠度與最高黏度、崩解值均呈極顯著正相關(guān)，與熱漿黏度、冷漿黏度、消堿值、回復(fù)值、成糊時間均呈極顯著負(fù)相關(guān)；蛋白質(zhì)含量與最高黏度、熱漿黏度、冷漿黏度、消堿值、回復(fù)值、糊化溫度均呈顯著或極顯著正相關(guān)。

表5 稻米蒸煮食味品質(zhì)指標(biāo)與RVA參數(shù)的相關(guān)性分析Tab.5 Correlation analysis between RVA parameters and cooking quality indexes

3 結(jié)論與討論

稻米品質(zhì)提升是當(dāng)前水稻育種的重要目標(biāo)之一，鑒定優(yōu)良的種質(zhì)資源是提高稻米品質(zhì)育種水平的重要基礎(chǔ)。本研究對135份粳稻種質(zhì)資源在河南省沿黃稻區(qū)生態(tài)條件下的稻米品質(zhì)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，粳稻種質(zhì)資源在稻米加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)、RVA參數(shù)等主要性狀上的變異均非常豐富，為水稻遺傳育種和品質(zhì)性狀遺傳改良研究奠定了基礎(chǔ)。

加工品質(zhì)性狀中，整精米率的變異系數(shù)最大，精米率變異系數(shù)次之，糙米率的變異系數(shù)較小,變異系數(shù)分別為19.50%、4.90%、2.14%。外觀品質(zhì)性狀中，堊白度和堊白粒率的變異系數(shù)較大，籽粒長度、寬度及長寬比的變異系數(shù)較小,堊白度的最小值、最大值、平均值分別為0.73%、74.60%、13.90%。加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)的相關(guān)分析表明，整精米率與堊白粒率、堊白度均呈極顯著負(fù)相關(guān)，這與前人研究結(jié)果較為一致[12-16]。稻米中堊白部分由于淀粉顆粒排列不規(guī)則導(dǎo)致透光性較差、質(zhì)地較為松散[17-18]。因此，稻米堊白部分的硬度較低，在加工過程中容易斷裂，從而在碾磨過程中形成碎粒米，降低稻米商品價值。所以降低稻米堊白粒率與堊白度不僅可以提高稻米的外觀品質(zhì)，同時也能提高稻米的整精米率，提升稻米商品價值。

稻米作為主糧來說，較高的食味品質(zhì)是水稻品質(zhì)育種的終極目標(biāo)。因此，食味品質(zhì)性狀的評價對水稻品質(zhì)育種有重要的參考價值。直鏈淀粉含量是影響稻米食味品質(zhì)的重要指標(biāo)，通常認(rèn)為直鏈淀粉含量影響米飯質(zhì)地，直鏈淀粉含量較高的米飯質(zhì)地較硬，而低直鏈淀粉含量的米飯質(zhì)地較軟，直鏈淀粉含量對米飯的適口性影響極大[19-21]。本研究中的粳稻種質(zhì)資源直鏈淀粉含量介于12.95%～28.47%，變異較豐富。因此，可根據(jù)育種目標(biāo)選擇相應(yīng)種質(zhì)材料。本研究中的粳稻種質(zhì)資源堿消值介于0.0～7.0，堿消值反映的是稻米的糊化溫度，糊化溫度是評價稻米蒸煮與食味品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，是指淀粉粒在熱水中開始吸水并發(fā)生不可逆膨脹、喪失其雙折射性(淀粉表面開始喪失特有的極化相交轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙鉅顟B(tài))和結(jié)晶時的臨界溫度[22]。糊化溫度與蒸煮米飯所需的水分和時間相關(guān)，高糊化溫度稻米較低糊化溫度稻米需要更多的水分和更長的蒸煮時間。不同的用米目的需要的糊化溫度不同，但飯用米一般要求中低糊化溫度，糊化溫度較低的米飯食味較好[23]。本研究粳稻種質(zhì)材料的糊化溫度大多為中、低糊化溫度，糊化溫度較高的多為地方品種，糊化溫度介于66.97～86.20 ℃。膠稠度是評價稻米品質(zhì)的重要指標(biāo)。膠稠度一般分為3類：硬膠稠度(米膠長度≤40 mm)、中等膠稠度(米膠長度在40～60 mm)和軟膠稠度(米膠長度≥61 mm)。硬膠稠度的米飯干燥易裂，冷卻后變硬，食味不佳；軟膠稠度的米飯濕潤而有光澤，冷卻后仍保持柔軟，口感及食味較好[24]。本研究中的種質(zhì)資源膠稠度大多屬于中等膠稠度和軟膠稠度材料。稻米中蛋白質(zhì)含量是稻米營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)，同時也對稻米的食味品質(zhì)有重要影響。有學(xué)者認(rèn)為，蛋白質(zhì)含量與稻米蒸煮食味品質(zhì)之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，蛋白質(zhì)含量過高的稻米蒸煮食味品質(zhì)往往較差[25-26]；也有學(xué)者認(rèn)為，蛋白質(zhì)含量高不一定會降低稻米蒸煮食味品質(zhì),蒸煮食味品質(zhì)取決于含氮物的種類與數(shù)量[23]。本研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)含量與最高黏度、熱漿黏度、冷漿黏度均呈顯著正相關(guān)，蛋白質(zhì)含量可能是影響米飯硬度和黏度的重要因素，這與張啟莉等[27]的研究結(jié)果一致。在水稻品質(zhì)改良育種中提高蛋白質(zhì)含量雖然可以提高稻米營養(yǎng)品質(zhì)卻有可能導(dǎo)致蒸煮食味品質(zhì)降低。因此，應(yīng)將蛋白質(zhì)含量控制在合理范圍以達(dá)到諸多育種目標(biāo)的協(xié)調(diào)平衡。