寒地早粳稻種質資源品質性狀研究

李 猛,郭曉紅,周 健,胡 月,姜紅芳,呂艷東,蘇曉月,栗祎琳

(黑龍江八一農墾大學農學院,大慶163319)

水稻是我國重要的糧食作物,稻米產量居世界第一[1-2]。隨著國際貿易的增多和人民生活水平的提高,人們對稻米品質提出了更高的要求,稻米品質的相關研究已成為目前稻作研究的熱點[3]。寒地水稻在我國水稻生產中占有重要地位,是我國主要的高品質的商品米來源[4]。因此,對寒地水稻種質資源品質性狀進行綜合分析研究,篩選和發掘具有優良品質性狀的種質資源,對促進優質育種工作具有重要的科學和實踐意義。

寒地早粳稻區種植水稻品種多,種質資源豐富。因此,掌握種質資源品質性狀間的相關性及環境條件對品質性狀的影響是優質稻米選育的基礎。苗白更等[5]以162個粳稻品種為材料,對其品質性狀進行相關和聚類分析研究,結果表明各品質性狀間差異較大,變異豐富。張子軍等[6]研究表明,稻米品質性狀間具有顯著的相關性,精米率與糙米率間呈極顯著正相關,直鏈淀粉含量與蛋白質含量呈極顯著負相關。本研究在前人研究基礎上,對217份水稻種質資源品質性狀進行相關分析及聚類分析,以期明確寒地早粳稻種質資源品質性狀之間的相關關系及各品質性狀特性,旨在為該地區高品質育種提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為由黑龍江八一農墾大學水稻中心保存的217份粳稻品種(系)(表1)。

表1 217份粳稻品種(系)Table 1 217 japonica varieties(series)

1.2 方法

1.2.1 試驗設計

試驗于2016年在黑龍江八一農墾大學校內試驗田進行種植。試驗田地力均勻,土地平整,灌溉管理科學方便。采用隨機試驗設計,各小區種植5行,每行單本插,行距30 cm,穴距12.5 cm,3次重復。4月15日大棚內播種旱育苗,5月24日移栽插秧。施肥與田間管理按照常規栽培方式進行。

1.2.2 稻米品質測定項目與方法

碾磨品質的測定：稻米試樣稱重記W0,用FC-2K型實驗礱谷機(YAMAMOTO,離心式)加工成糙米,糙米稱重記為W1,計算糙米率：糙米率=W1∕W0×100%;用日本公司生產的VP-32型實驗碾米機加工精米。從W1中稱取一定量的糙米W2精碾,除去糠粉并稱重記為W3,精米粒稱重記為W4。按下列公式計算其精米率和整精米率：

外觀品質的測定：用日本靜岡機械株式會社生產的ES-1000便攜式品質分析儀測定堊白粒率、堊白度等。

營養品質的測定：用德國BRUKER公司生產的VECTOR22∕N型近紅外光譜儀測定該品種糙米的直鏈淀粉含量、蛋白質含量。

食味品質的測定：用日本佐竹公司(SATAKE)生產的米飯食味計(STA1A)進行食味評分的測定。

1.2.3 數據分析

所有數據使用Excel 2003進行初步處理后,采用DPS 7.05數據處理系統進行統計分析。按照離差平方和法對217份水稻種質資源品質性狀進行聚類分析。

2 結果與分析

2.1 寒地早粳稻種質資源品質性狀差異性分析

水稻種質各品質性狀顯示(表2),堊白度變異系數最大,為87.35%,其次為堊白粒率,為76.53%;說明供試種質間外觀品質差異較大。糙米率變異系數最小,僅為2.91%,整精米率為12.51%;說明種質間整精米率有較大差異。其余品質性狀變異系數均小于10%,說明水稻種質間各品質性狀差異較顯著,具有豐富的遺傳多樣性。

表2 寒地水稻種質品質性狀差異性分析Table 2 Analysis on the quality traits of rice germplasm in cold rice

2.2 寒地早粳稻種質資源品質性狀相關分析

寒地水稻種質品質性狀間相關分析表明(表3),糙米率與精米率、整精米率之間均呈顯著正相關。糙米率與精米率、整精米率與外觀品質堊白度和堊白粒率均呈顯著負相關;說明選育低研磨品質的品種可能會得到較好的外觀品質。糙米率與食味評分呈極顯著正相關,與蛋白質含量呈顯著負相關;說明糙米率高的品種食味評分相對較好,同時蛋白質含量會隨之下降。精米率與粒寬呈顯著正相關,說明適當增加粒寬會提高精米率。整精米率與蛋白質含量呈極顯著負相關;說明整精米率高蛋白質含量會隨之下降。粒寬與堊白度和堊白粒率呈極顯著負相關,與蛋白質含量呈顯著負相關;說明適當的減少粒寬會提升外觀品質,同時提高蛋白質含量。在選育外觀品質佳的新品種時,應多考慮長粒型品種。堊白度和堊白粒率呈極顯著正相關。直鏈淀粉含量與蛋白質含量呈極顯著負相關,說明直鏈淀粉含量含量增加蛋白質含量隨之減少。蛋白質含量與食味評分呈極顯著負相關;說明蛋白質含量高的品種食味評分相對較低。其余各性狀間均無顯著相關性。

表3 寒地水稻種質資源品質性狀相關分析Table 3 Analysis of quality traits of rice germplasm in cold rice

2.3 寒地早粳稻種質資源品質性狀聚類分析

根據離差平方和法對217份水稻種質資源品質性狀進行聚類分析,取遺傳距離為230,將供試種質分為5個類群(圖1,表5)。Ⅰ類群共包括40個種質資源,占供試種質的18.4%。該類群整精米率最低,僅為52.65%,蛋白質含量最高,為9.79%,同時食味評分最低,為65.74;此類群研磨品質較差,但營養品質較好。Ⅱ類群共包括55個種質資源,占供試種質的25.3%。該類群精米率及整精米率均為最高,分別為72.80%和68.16%,堊白度和堊白粒率最低,分別為2.90%和5.25%;說明該類群研磨品質最佳,外觀品質較好。Ⅲ類群共包括50個種質資源,占供試種質的 23%。該類群糙米率最高,為81.21%,食味評分最高,為74.77;此類群綜合食味品質較好。Ⅳ類群共包括49個種質資源,占供試種質的22.5%。該類群粒長最高,為4.64 cm,粒寬最低,為2.82 cm;說明此類群粒型偏長。Ⅴ類群共包括23個種質資源,占供試種質的10.5%。該類群堊白度、堊白粒率及直鏈淀粉含量最高,分別為16.09%、27.08%和17.64%;說明此類群外觀品質較差,但食味品質較好。

表5 5類種質各品質性狀平均值Table 5 The average quality traits of five types of germplasm

圖1 寒地水稻種質品質性狀聚類分析Fig.1 Clustering analysis of quality traits of rice germplasm in cold ground

3 結論與討論

通過對217份寒地早粳稻品質性狀的分析與評價,堊白度和堊白粒率變異程度最大,變異系數達到83.35%和76.53%。糙米率變異系數最小,僅為2.91%;可見對寒地早粳稻影響最大的是外觀品質。研究認為,減少堊白率能提高稻米的外觀品質,因此在選育優質新品種應注重降低稻米堊白[7]。本研究表明,糙米率與精米率、整精米率之間均呈顯著正相關,堊白度和堊白粒率呈極顯著正相關。此結論與張子軍等[8]研究成果一致。糙米率與精米率、整精米率與外觀品質堊白度和堊白粒率均呈顯著負相關。研究認為高堊白稻米由于灌漿充實度差,堊白部位硬度低,在碾磨加工過程中容易出現斷碎粒,從而降低了出米率,從而對寒地早粳稻的研磨品質造成影響[9]。精米率與粒寬呈顯著正相關,粒寬與堊白度和堊白粒率呈極顯著負相關,與蛋白質含量呈顯著負相關。這與張悅等[10]及潘國慶等[11]研究結果相似。邊嘉賓等[12]研究認為,直鏈淀粉含量與食味值呈極顯著的負相關關系,蛋白質含量與直鏈淀粉含量呈不顯著的負相關關系,與食味值呈顯著負相關關系。本研究表明,直鏈淀粉含量與蛋白質含量呈極顯著負相關,蛋白質含量與食味評分呈極顯著負相關。由于本研究中食味評分是由食味儀給出,與人的品嘗不同,而食味儀評分是建立在蛋白質含量與食味評分呈負相關的基礎上給出的,因此與前人研究結論有所出入。

水稻種質聚類分析已有相關研究,本研究在前人基礎上將217份寒地早粳稻品質性狀進行聚類分析,共分為5個類群,旨在為高品質水稻品種選育上提供理論基礎。Ⅰ類群蛋白質含量最高;Ⅱ類群加工品質最好,堊白度、堊白粒率最低;Ⅲ類群綜合品質性狀最優,食味評分最高;Ⅳ類群粒型偏長;Ⅴ類群堊白度、堊白粒率最高,外觀品質最差。