水稻直鏈淀粉含量早代定向跟蹤篩選技術構建

歐陽杰 熊英 王楚桃 何永歆 蔣剛

摘 ? 要 ? 選擇直鏈淀粉含量適中（14%～17%）、口感好的優質水稻品種（系）作母本，直鏈淀粉含量較高（20%～25%）、口感較差而稻瘟病抗性好的水稻品種（系）作父本，進行雜交得F1代種子，F1代自交得F2代種子，混收F2代種子2 000粒;用冷堿液糊化法對不含胚半粒糙米進行簡單碘藍染色，然后與用國標法建立的標準色譜進行比對，鑒定出直鏈淀粉含量的大致范圍，留下直鏈淀粉含量14%～17%的對應剩下含胚半粒，將其種植在稻瘟病自然誘發的田塊，混收F3代抗稻瘟病種子2 000粒，然后再通過比色法鑒定單粒的直鏈淀粉含量;周而復始，直至選育出穩定的優質抗稻瘟病單株，從而構建出一套簡單、高效的水稻直鏈淀粉含量早代定向跟蹤篩選技術，加快食味品質育種進程。

關鍵詞 ? 水稻;直鏈淀粉含量;半粒糙米;定性標準色譜

中圖分類號：S511.5 ? ?文獻標志碼：A ? ?DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.34.004

我國是稻米生產大國，也是稻米消費大國，隨著人民生活水平的不斷提高，對日常主食稻米的品質要求越來越高。直鏈淀粉含量是影響稻米食味品質的主要因素之一[1]。直鏈淀粉含量與米飯硬度正相關，與黏度負相關。直鏈淀粉含量低的大米蒸煮后表現為黏性大、米飯軟且有光澤，而直鏈淀粉含量高的大米蒸煮時會吸收較多的水分而不斷地膨脹，使飯粒干燥、蓬松且色澤暗[2]。關于水稻直鏈淀粉含量及品質研究已有大量報道[3-7]。測定稻米直鏈淀粉含量的標準方法是對一定數量的種子樣品進行測定，其結果是被測樣品的平均值，無法對雜交早代單株各部位籽粒的直鏈淀粉含量進行鑒定篩選，致使食味品質育種工作處于盲目狀態。羅玉坤等最先提出冷堿液直接糊化米粒的單粒測定法[8]，為直鏈淀粉含量的遺傳研究提供了有效手段。楊金華在此基礎上提出半粒測定法[9]，既可對早代分離單粒的直鏈淀粉含量進行測定，又可將鑒定出的優良個體繼續繁種，提高育種成功率。但以上方法均需采用分光光度計進行測定，操作步驟較為復雜，限制了它們在低世代分離大群體中的應用。針對這個問題，本文通過對雜交早世代半粒糙米糊化后進行簡易碘染色，然后與標準色譜進行比對，快速鑒定出直鏈淀粉含量在優質范圍內的水稻植株，以加速水稻食味品質育種進程。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為神龍大豐長江上游篩選試驗新品種12份及重慶市農業科學院水稻研究所自育品種9份，部分雜交稻保持系育種親本25份。將供試水稻分別脫粒，制得糙米粒、精米粒、精米粉。

1.2 水稻雜交和稻瘟病鑒定

海南秋季做雜交得F1代種子，第二年春季種植得F2代種子，重慶正季半粒糙米直鏈淀粉快速鑒定后，將剩下的含胚半粒種植在重慶市南川區河圖鄉進行自然誘發的稻瘟病鑒定。

1.3 稻米直鏈淀粉含量測定

單一品種混合種子直鏈淀粉含量，由農業部稻米及其制品質量監督檢驗測試中心按國標法（NYT2639-2014）進行測定。半粒糙米直鏈淀粉含量測定，在楊金華提出的方法上略作精簡，具體步驟如下：切取稻谷非胚部分（約整粒的1/2，10 mg），放入10 mL具塞比色管，加入1 mol·L-1 NaOH 1 mL，在30 ℃培養箱中糊化24 h。取出放在旋渦混合器上輕輕振蕩后，在沸水浴上煮10 min，堿糊化液透明清亮，只留少量種皮沉在試管底部，用純凈水定容后，供測試用。吸取0.50 mL于具塞刻度試管中，加水約5 mL，再加入0.1 mol·L-1冰醋酸1 mL。待中和反應完全后，加入0.02%碘試劑1 mL，用純凈水定容。顯色10 min，用1 cm光徑比色皿在620 nm波長下測吸光度值。

2 結果與分析

2.1 建立直鏈淀粉不同含量范圍的定性標準色譜

用國標法測定系列從低到高含量的稻谷樣品（見表1），根據碘染顏色的不同，建立直鏈淀粉含量為0～4%，5%～9%，10%～13%，14%～17%，18%～21%，22%～25%，26%～30%共7個含量段的定性標準色譜。經大量品種的反復染色比較試驗，大致可以將不同直鏈淀粉含量的品種按染色由淺（茶色）至深（藏青）分為7個類別，染色越淺說明直鏈淀粉含量越低（見圖1）。

2.2 半粒糙米冷堿糊化法與國標法的比較試驗

為了驗證半粒糙米冷堿糊化法的可靠性，選用直鏈淀粉含量不同的水稻品種，分別用本法和國標法進行測試，結果見表2。本法每個樣品測10粒。對結果進行顯著性差異分析，表明本法與國標法差異不顯著，本法測得結果是可靠的。

2.3 半粒糙米直鏈淀粉含量代表性試驗

將一粒糙米橫切成兩半，分別測直鏈淀粉含量，取10粒測試，結果見表3。結果表明，每粒糙米兩半粒的直鏈淀粉含量差異不顯著，即半粒糙米糊化后測出的直鏈淀粉含量能代表該糙米的直鏈淀粉含量。

2.4 發芽率試驗

將蓉18A/R6096、75A/R28、75A/R3925的稻谷、糙米、1/2粒糙米各50粒，分別放在墊有2層濕濾紙的培養皿內，放入28 ℃的培養箱，進行發芽試驗。結果表明，半粒糙米的發芽率與稻谷等同，發芽率基本不受影響（見表4）。

3 討論

對于水稻直鏈淀粉含量測試，早期世代的遺傳研究和育種選擇中，試驗材料種子量少，多個組合中群體龐大，利用國標法等實驗結果可靠的方法無法進行直鏈淀粉含量的測定。采用近紅外谷物分析儀法[10]進行測定操作簡便、速度快，但操作過程中材料用量大，不適用于種子量較少的早期世代材料直鏈淀粉含量的測定，測定數值較改良的標準測定法偏高。改良的標準測定法測定結果比較準確，測定步驟繁瑣、時間長，且操作中也需要一定材料用量。羅玉坤等對單粒稻米直鏈淀粉含量進行測定，結果表明，單粒稻米直鏈淀粉含量測定方法具有簡便易行、工作量小、樣品用量少等優點，可應用于稻米直鏈淀粉的生理和遺傳方面的研究[8]。李銳等研究結果表明，單粒與群體，單粒精米與糙米直鏈淀粉含量的測定結果基本一致，測定單粒精米或糙米直鏈淀粉含量用于遺傳分析是可行的[11]。本試驗提出的半粒糙米碘染比色法與前人研究相比，省略了分光光度計測定這一步，操作更加簡單快捷，有利于雜交早世代大群體優質單粒的篩選，且可通過剩下帶胚半粒進行下一代的繁種，使水稻食味品質育種更加有目的性和針對性，加速了其育種進程。近年來，通過該法，我們選育出了首屆中國十大優質秈稻金獎品種“神農優228”[12]、優質早熟雜交水稻新組合“神9優25”[13]、優質抗稻瘟病三系恢復系“Q恢25”[14]等一系列優質稻品種和親本。

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（責任編輯：丁志祥）