播期與地點(diǎn)對(duì)不同生態(tài)類型粳稻淀粉RVA譜特性的影響

趙慶勇， 張亞東， 朱 鎮(zhèn)， 陳 濤， 周麗慧， 姚 姝， 于 新， 王才林

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，江蘇省優(yōu)質(zhì)水稻工程技術(shù)研究中心，國家水稻改良中心南京分中心，江蘇 南京210014)

稻米淀粉RVA譜是指一定量的米粉漿在加熱和冷卻過程中，米粉勻漿的黏滯性發(fā)生一系列變化形成的特征曲線，模擬了稻米蒸煮過程，因此，淀粉RVA譜特征值與稻米蒸煮食味品質(zhì)密切相關(guān)，可作為評(píng)價(jià)蒸煮食味品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)［1-5］。研究結(jié)果表明淀粉RVA譜特性主要由遺傳基因控制，且不同基因型水稻品種間存在明顯差異［6-9］;但RVA譜特征值不僅受到遺傳因素影響，還和水稻生長期的環(huán)境條件及栽培方式等有關(guān)［10-17］。目前有關(guān)品種、生態(tài)條件、氮肥、密度、播期、種植方式等對(duì)稻米R(shí)VA譜的影響研究報(bào)道較多，但對(duì)不同地點(diǎn)和播期及其互作對(duì)不同品種RVA特征譜影響的研究還鮮見報(bào)道。因此，為揭示江蘇省不同類型品種稻米R(shí)VA譜的生態(tài)變異特征及變化規(guī)律，本研究以江蘇省不同生態(tài)類型的5個(gè)水稻品種為材料，在江蘇省不同緯度稻作區(qū)設(shè)置不同的播種期，研究稻米淀粉RVA譜的變化特征，以期為江蘇省水稻優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)及食味品質(zhì)改良提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用代表江蘇省4個(gè)生態(tài)類型的5個(gè)粳稻品種，包括中熟中粳連粳4號(hào)、遲熟中粳淮稻10號(hào)、早熟晚粳揚(yáng)粳4038和南粳44及中熟晚粳南粳46。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2008年在江蘇省徐淮地區(qū)連云港農(nóng)科所、淮安農(nóng)科所、揚(yáng)州里下河地區(qū)農(nóng)科所和蘇州太湖地區(qū)農(nóng)科所4個(gè)試點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行，4個(gè)試點(diǎn)緯度分別為34.5°、33.5°、32.4°和31.4°。每個(gè)試點(diǎn)設(shè)置5 月10日、5月20日、5月30日、6月9日、6月19日、6月29日和7月9日7個(gè)播期，各試點(diǎn)統(tǒng)一采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，播期為主區(qū)，品種為裂區(qū)，2次重復(fù)，每小區(qū)6行×6列共36穴，株行距為20 cm×20 cm。按照統(tǒng)一要求進(jìn)行田間管理。

成熟后收獲小區(qū)種子，種子風(fēng)干后在常溫下貯藏3個(gè)月。稻米淀粉粘滯性譜在江蘇省優(yōu)質(zhì)水稻工程技術(shù)研究中心統(tǒng)一測定，采用澳大利亞Newport Scientific儀器公司生產(chǎn)的3-D型粘度速測儀(RVA儀)測定，用TCW(Thermal cycle for windows)配套軟件進(jìn)行分析。根據(jù)AACC操作規(guī)程［1］，含水量為12.0%時(shí)，精米粉的樣品量為3.0 g，加蒸餾水25.0 ml。50℃下保持1 min;以恒速升到95℃(3.8 min)，保持12.5 min;再以恒速下降到50℃(3.8 min)，保持12.5 min。攪拌器在起始10 s轉(zhuǎn)動(dòng)速度為960 r/min，之后保持在160 r/min。稻米R(shí)VA譜特性用峰值黏度(Peak viscosity，PKV)、熱漿黏度(Hot paste viscosity，HPV)、冷膠黏度(Cool paste viscosity，CPV)、崩解值(Breakdown viscosity，BDV，峰值黏度與熱漿黏度之差)、消減值(Setback viscosity，SBV，冷膠黏度與峰值黏度之差)、回復(fù)值(Consistence viscosity，CSV，冷膠黏度與熱漿黏度之差)、峰值時(shí)間(Peak time，PeT)和糊化溫度(Pasting temperature，PaT)表示。黏滯性值單位用cp表示。

按莫惠棟介紹的方法［18］利用 Microsoft Excel 2003按固定模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，用SSR法進(jìn)行平均值的差異顯著性測驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理稻米淀粉RVA譜特性的方差分析

將4個(gè)地點(diǎn)、7個(gè)播期、5個(gè)品種的8個(gè)淀粉RVA譜特征值按裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行方差分析，結(jié)果(表1)表明，對(duì)于主效，在淀粉RVA譜8個(gè)特征值(峰值黏度、熱漿黏度、崩解值、冷膠黏度、回復(fù)值、消減值、峰值時(shí)間、糊化溫度)中，除峰值時(shí)間在地點(diǎn)間差異未達(dá)到顯著水平外，其他特征值在地點(diǎn)、播期和品種間的差異均達(dá)到顯著或極顯著水平。互作效應(yīng)對(duì)RVA譜特征值的影響均達(dá)極顯著水平。說明淀粉RVA譜特性受地點(diǎn)、播期、品種及其互作的共同影響。從各指標(biāo)值(均方值)來看，除糊化溫度地點(diǎn)間的變異大于品種間的變異外，其余性狀均以品種間的變異最大，說明稻米淀粉RVA譜特征值受品種的影響最大。

表1 稻米淀粉RVA譜特征值的方差分析Table 1 Analysis of variance for rice starch RVA profile characteristic values

2.2 不同地點(diǎn)對(duì)淀粉RVA特性的影響

對(duì)不同地點(diǎn)8個(gè)淀粉RVA特征值的多重比較結(jié)果(表2)表明，不同生態(tài)條件間淀粉RVA譜特性差異明顯，但隨緯度的變化趨勢不明顯。其中，峰值黏度、熱漿黏度和崩解值等特征值由大到小均依次為淮安點(diǎn)＞蘇州點(diǎn)＞連云港點(diǎn)＞揚(yáng)州點(diǎn)。冷膠黏度和回復(fù)值呈現(xiàn)北高南低的趨勢，連云港點(diǎn)和淮安點(diǎn)顯著高于揚(yáng)州點(diǎn)和蘇州點(diǎn)。消減值隨緯度的升高呈增加趨勢，其中蘇州點(diǎn)的消減值顯著低于其他3個(gè)地點(diǎn)。而糊化溫度隨緯度的升高呈減小趨勢，但4個(gè)點(diǎn)的差異較小。峰值時(shí)間在4個(gè)地點(diǎn)的差異也較小。

表2 稻米淀粉RVA特征值在地點(diǎn)間的多重比較Table 2 Comparison of rice starch RVA profile characteristic values at different sites

2.3 不同播期對(duì)淀粉RVA特性的影響

以各品種在不同緯度地點(diǎn)的同一播期下的平均值，分析播期主效間的差異性及變化趨勢。結(jié)果(表3)表明，峰值黏度、熱漿黏度、冷膠黏度和峰值時(shí)間4個(gè)特征值隨播期的推遲呈減小趨勢，其中均以5月20日播種特征值最高，但前3期播種特征值差異不顯著。而消減值和回復(fù)值隨播期的推遲呈增加趨勢，其中消減值的變化較大，5月10日播種為-54.08 cp，而7月9日播種則高達(dá)163.45 cp。崩解值隨播期的推遲呈先升后降的趨勢，其中6月9日播種處理的崩解值最高為1 255.18 cp。糊化溫度隨播期的推遲則表現(xiàn)為先降后升的趨勢，6月9日播種處理的糊化溫度最低，為72.75℃。可見，同一品種在適宜播期范圍內(nèi)盡早播種能有效改善稻米的RVA譜特征值。

表3 稻米淀粉RVA特征值在播期間的多重比較Table 3 Com parison of starch RVA profile characteristic values of rice varieties sowed at different dates

2.4 不同品種間淀粉RVA特性的比較

由表4可知，不同品種的RVA特征值差異顯著，其中南粳46的峰值粘度和崩解值最高，而冷膠黏度、消減值、糊化溫度和回復(fù)值最低。南粳44的熱漿粘度、冷膠黏度、消減值和峰值時(shí)間均最高。連粳4號(hào)的糊化溫度最高，峰值粘度、熱漿粘度、崩解值和冷膠黏度也較高，但消減值和峰值時(shí)間較低。淮稻10號(hào)的峰值黏度和熱漿黏度最小，崩解值較小，消減值較大。揚(yáng)粳4038的回復(fù)值最高，消減值較高，峰值黏度和崩解值處于中間水平。由于RVA特征值中崩解值、消減值和回復(fù)值與稻米食味品質(zhì)關(guān)系密切［1，19］，一般認(rèn)為峰值黏度大、崩解值大、回復(fù)值小、消減值小的品種蒸煮食味較好。從本試驗(yàn)結(jié)果看，南粳46的峰值黏度和崩解值最高，而消減值和回復(fù)值最低，其RVA譜特性最優(yōu)，蒸煮食味品質(zhì)最好。連粳4號(hào)的峰值黏度和崩解值較高，消減值和回復(fù)值較低，其RVA譜特性也較好。

表4 稻米淀粉RVA特征值在品種間的多重比較Table 4 Comparison of starch RVA profile characteristic values of different rice varieties

2.5 不同地點(diǎn)RVA譜隨播期的變化特征

表1表明8個(gè)RVA特征值均存在極顯著的地點(diǎn)與播期互作效應(yīng)。通過對(duì)不同地點(diǎn)RVA譜特征值隨播期的變化分析，發(fā)現(xiàn)稻米R(shí)VA譜特征值在不同地點(diǎn)隨播期的變化特征基本一致(表5)。4個(gè)地點(diǎn)的峰值黏度、熱漿黏度、最終黏度和峰值時(shí)間隨播期的推遲均呈下降趨勢，而消減值和回復(fù)值隨播期的推遲呈升高趨勢。除蘇州點(diǎn)的崩解值隨播期的變化不明顯外，其它3個(gè)地點(diǎn)的崩解值隨播期的推遲均呈下降趨勢。4個(gè)地點(diǎn)的糊化溫度變化差異比較大，其中蘇州點(diǎn)隨播期的推遲呈下降趨勢，但變化不顯著，揚(yáng)州點(diǎn)隨播期的變化趨勢不明顯，連云港點(diǎn)和淮安點(diǎn)隨播期的推遲呈升高趨勢。

從稻米R(shí)VA譜特征值在不同地點(diǎn)隨播期變化的大小來看，不同地點(diǎn)不同性狀的變異程度不同，峰值黏度、熱漿黏度、崩解值、最終黏度和消減值均以淮安點(diǎn)變異系數(shù)最大，說明這幾個(gè)性狀在淮安點(diǎn)受播期的影響最大。糊化溫度和回復(fù)值以連云港點(diǎn)的變異系數(shù)最大，受播期的影響較大。不同RVA譜特征值隨播期的變異大小不同，在4個(gè)不同地點(diǎn)間，8個(gè)RVA譜特征值隨播期的變化均以消減值的變異系數(shù)最大，峰值時(shí)間的變異系數(shù)最小，說明消減值受播期的影響最大，而峰值時(shí)間受播期的影響最小。

表5 播期對(duì)不同地點(diǎn)RVA譜特征值的影響Table 5 Effect of sow ing date on rice starch RVA profile characteristic values in different sites

2.6 不同品種稻米R(shí)VA譜特征值在不同地點(diǎn)隨播期的變化

不同類型品種稻米R(shí)VA譜特征值在不同地點(diǎn)因播期差異導(dǎo)致的變化強(qiáng)度不同(表6)，連粳4號(hào)的峰值黏度、熱漿黏度、最終黏度、峰值時(shí)間等在連云港的變異系數(shù)較小，崩解值、消減值在淮安點(diǎn)的變異系數(shù)較小。表明中熟中粳連粳4號(hào)在蘇北種植時(shí)，RVA譜特征值受播期的影響相對(duì)較小。淮稻10號(hào)的RVA譜特征值在淮安點(diǎn)的變異系數(shù)相對(duì)較大，受播期影響較大，南移種植時(shí)變異系數(shù)變小，受播期影響較小。揚(yáng)粳4038表現(xiàn)為不同RVA譜特征值在不同地點(diǎn)的變化不同，其中熱漿黏度、最終黏度、消減值和回復(fù)值的變異表現(xiàn)為南高北低，揚(yáng)州點(diǎn)和蘇州點(diǎn)的變異系數(shù)高于連云港點(diǎn)和淮安點(diǎn)。南粳44的RVA譜特征值表現(xiàn)為淮安點(diǎn)的變異系數(shù)較高，蘇州點(diǎn)的變異系數(shù)較小。南粳46的RVA譜特征值的變異也表現(xiàn)為南高北低的特點(diǎn)，揚(yáng)州點(diǎn)和蘇州點(diǎn)的變異系數(shù)高于連云港點(diǎn)和淮安點(diǎn)，說明北移種植時(shí)，受播期的影響相對(duì)較小。

表6 不同品種稻米R(shí)VA譜特征值在不同地點(diǎn)因播期的變異系數(shù)Table 6 Variation coefficients of starch RVA profile characteristic values of different rice varieties at different sites along with sow ing date

3 討論

食味品質(zhì)改良是稻米品質(zhì)育種的主要方向之一，而稻米R(shí)VA譜由于測定相對(duì)比較簡單，已作為評(píng)價(jià)稻米蒸煮食味品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。稻米淀粉RVA譜是反映淀粉在加熱-高溫-冷卻過程的糊化曲線，不僅有8個(gè)重要參數(shù)，而且由于稻米成分復(fù)雜，包括淀粉、蛋白質(zhì)和脂肪等，淀粉中又有直鏈和支鏈淀粉，其大小和分子量等均與糊化有關(guān)，因此RVA譜特征值表現(xiàn)復(fù)雜。已有研究結(jié)果表明稻米淀粉RVA譜既受品種遺傳的控制，又受環(huán)境因素的影響［6-8］。雖然溫度、氮肥、密度、播期等環(huán)境因素對(duì)稻米淀粉RVA譜的影響已有一些報(bào)道［10-17］，但由于稻米品質(zhì)形成十分復(fù)雜，研究結(jié)果不盡相同。從本試驗(yàn)結(jié)果來看，不同品種對(duì)稻米淀粉RVA譜的影響達(dá)極顯著水平，播期和地點(diǎn)及互作對(duì)稻米R(shí)VA譜的影響雖然也達(dá)到極顯著水平，但與品種因素相比，影響相對(duì)較小。這與包勁松等［6-7］和李欣等［8］的研究結(jié)果相同，再次證明RVA譜特征值主要由遺傳基因控制，但同時(shí)也受環(huán)境的影響。

關(guān)于播期對(duì)稻米R(shí)VA譜的影響，前人已做了較多的研究。袁繼超等［12］在攀西地區(qū)不同海拔的分期播種試驗(yàn)結(jié)果表明，最高黏度與播種期之間呈二次函數(shù)關(guān)系，但崩解值隨播種期的推遲而降低，消減值則隨播種期的推遲而升高。姚義等［20］研究認(rèn)為不同播期條件下的不同類型稻米淀粉RVA譜特性值存在顯著差異，主要表現(xiàn)為隨播期的推遲，各類型品種的峰值黏度、熱漿黏度、崩解值、最終黏度和回復(fù)值呈顯著減小的趨勢，消減值則呈顯著增加的趨勢，峰值黏度時(shí)間和起始糊化溫度則作微小的變化，但無明顯的增減趨勢。沈新平等［21］在江蘇省5個(gè)不同緯度點(diǎn)，設(shè)置了5個(gè)播期處理，研究兩系雜交中秈稻兩優(yōu)培九的稻米R(shí)VA譜變化特征，結(jié)果表明兩優(yōu)培九RVA譜隨播期的推遲呈變劣的趨勢，以早播栽培為佳。本研究結(jié)果表明，隨播期的推遲，峰值黏度、熱漿黏度、最終黏度和峰值時(shí)間4個(gè)特征值呈減小趨勢，而消減值和回復(fù)值呈增加趨勢，崩解值呈先升后降的趨勢，糊化溫度表現(xiàn)為先降后升的趨勢，這與姚義等［20］和沈新平等［21］的研究結(jié)果較為一致。可見，播期對(duì)不同生態(tài)類型稻米R(shí)VA譜的影響趨勢基本一致，結(jié)果均表明在適宜范圍內(nèi)早播有利于改善稻米的食味品質(zhì)。

關(guān)于不同地點(diǎn)稻米淀粉RVA譜的變化特征，前人也做了較多的研究。朱振華等［11］通過研究不同生態(tài)條件對(duì)中國云南和韓國粳稻淀粉RVA譜特性的影響，發(fā)現(xiàn)海拔高度對(duì)不同品種的不同RVA譜特征值影響不同。鄧飛等［14］通過研究生態(tài)條件及栽培方式對(duì)稻米R(shí)VA譜特性的影響，發(fā)現(xiàn)不同生態(tài)條件、栽培方式及兩者互作效應(yīng)均對(duì)稻米淀粉RVA譜特征值有極顯著影響，海拔高度與峰值黏度、回復(fù)值和糊化溫度呈顯著負(fù)相關(guān);沈新平等［21］對(duì)兩優(yōu)培九在江蘇5個(gè)不同緯度點(diǎn)稻米R(shí)VA譜變化的研究結(jié)果表明，該品種最佳的稻米R(shí)VA譜在緯度點(diǎn)32.4°N及以南地區(qū)，北移種植導(dǎo)致RVA譜品質(zhì)下降，即峰值黏度下降，消減值、糊化溫度增加。陳峰等［22］通過研究異地種植對(duì)不同品種RVA譜的影響，發(fā)現(xiàn)同一品系，在海南種植的稻米R(shí)VA譜特征值多數(shù)比在揚(yáng)州種植的要高，并且同一雜交組合的不同基因型后代對(duì)異地種植的反應(yīng)也不同。可見前人對(duì)生態(tài)條件對(duì)稻米R(shí)VA譜的影響研究，結(jié)果也不盡相同。本研究通過研究4個(gè)不同緯度點(diǎn)RVA譜的變化特征，發(fā)現(xiàn)不同地點(diǎn)間淀粉RVA譜特征值差異顯著，但隨緯度的變化趨勢不明顯。其中，峰值黏度、熱漿黏度和崩解值等特征值由大到小均依次為淮安點(diǎn)＞蘇州點(diǎn)＞連云港點(diǎn)＞揚(yáng)州點(diǎn)。最終黏度和回復(fù)值呈現(xiàn)北高南低的趨勢，連云港點(diǎn)和淮安點(diǎn)顯著高于揚(yáng)州點(diǎn)和蘇州點(diǎn)。消減值隨緯度的升高呈增加趨勢，其中蘇州點(diǎn)的消減值顯著低于其他3個(gè)地點(diǎn)。糊化溫度和峰值時(shí)間在不同緯度間變化較小。結(jié)合前人研究結(jié)果可知，不同生態(tài)地點(diǎn)間的差異反映的主要是不同土壤特性和氣候生態(tài)條件的不同。由于灌漿結(jié)實(shí)期日均溫度和日照時(shí)數(shù)是影響稻米品質(zhì)的主要生態(tài)因子，而不同緯度地點(diǎn)間的溫度和光照不同，對(duì)不同生育類型的品種影響不同，并最終導(dǎo)致不同地點(diǎn)間淀粉RVA譜特征值的差異。

在本研究中發(fā)現(xiàn)，品種、播期和地點(diǎn)對(duì)稻米R(shí)VA譜特征均有顯著影響，但影響較為復(fù)雜，而且3個(gè)一級(jí)互作和1個(gè)二級(jí)互作對(duì)RVA譜特征也具有顯著影響，這也從一個(gè)方面說明在優(yōu)質(zhì)栽培中因地因種的重要性。RVA特征值地點(diǎn)與播期間的互作效應(yīng)分析結(jié)果表明，RVA譜特征值在不同地點(diǎn)隨播期的變化趨勢基本一致，均以早播為佳。但從不同地點(diǎn)隨播期變化的大小來看，不同地點(diǎn)不同性狀的變異程度不同，分析結(jié)果表明RVA譜特征值的變異系數(shù)大多表現(xiàn)為北高南低的趨勢，說明RVA譜特征值在江蘇省北部地區(qū)受播期的影響較大，可能是由于灌漿期間的溫光等氣候環(huán)境因素差異所引起的。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，8個(gè)RVA譜特征值以消減值的變異系數(shù)最大，受播期的影響最大，峰值時(shí)間的變異系數(shù)最小，受播期的影響最小。而葉全寶等［15］和金正勛等［23］的研究結(jié)果均表明，消減值的變異系數(shù)最大，其次是崩解值、峰值黏度，這與本研究的結(jié)果略有差異，可能與其研究所選的材料和所進(jìn)行的處理不同有關(guān)。

一般認(rèn)為峰值黏度大、崩解值大、回復(fù)值小、消減值小的稻米蒸煮食味較好，具有這種特性的米飯，冷熱均較軟而黏。通過進(jìn)一步對(duì)不同品種的RVA譜值的比較，發(fā)現(xiàn)不同品種的RVA譜值表現(xiàn)不同，5個(gè)品種中以南粳46的峰值黏度和崩解值最高，而消減值和回復(fù)值最低，其RVA譜特性最優(yōu)，蒸煮食味品質(zhì)最好，這與生產(chǎn)實(shí)際相符，南粳46被譽(yù)為江蘇省“最好吃的大米”［24］。分析原因，認(rèn)為主要是與南粳46的直鏈淀粉含量有關(guān)。南粳46的直鏈淀粉含量在10%左右，屬于低直鏈淀粉含量水稻品種，米飯晶瑩剔透，口感柔軟滑潤，富有彈性，冷后不硬，食味品質(zhì)極佳。隋炯明等［2］、賈良等［3］和李剛等［4］的研究結(jié)果也表明，稻米R(shí)VA譜特征值與直鏈淀粉含量呈顯著相關(guān)，其中直鏈淀粉含量與峰值黏度和崩解值呈極顯著負(fù)相關(guān)，與回復(fù)值、消減值呈極顯著正相關(guān)。因此，在育種工作中，我們可以利用RVA譜值輔助選擇改良水稻品種的蒸煮食味品質(zhì)，提高優(yōu)良食味水稻新品種的選擇效率。

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