秈型巨胚功能稻新品系“黑珍珠”的選育與應用

張祥喜,袁林峰,羅林廣,張標金,熊 艷,鄔 磊,尹德鳳,涂田華

(1.江西省農業科學院 農產品質量安全與標準研究所,江西 南昌 330200;2.江西省超級水稻研究發展中心,江西 南昌 330200)

γ-氨基丁酸(γ-Aminobutiric acid, GABA)是中樞神經系統內重要的抑制性神經遞質,能激活腦內葡萄糖代謝,促進乙酰膽堿合成,具有輔助緩解高血壓、治療癲癇病、防止動脈硬化、調節心律失常、防止皮膚老化、改善肝腎功能、促進乙醇代謝等多種生理功能[1-2]。富含GABA成分的巨胚功能稻市場開發前景廣闊,現已成為水稻品質改良的研究熱點之一。水稻籽粒中的GABA含量較低,通過誘變和雜交轉育技術,已經育成了Haiminori[3]、巨胚1號[4]、6601[5]、W025[6]等富含GABA的巨胚水稻新品種(系),但因其均為粳稻類型品種(系),不適于在江西及南方稻區種植和以食用秈型稻米為主的我國南方人群的消費習慣。

為了培育適于南方稻區種植和消費習慣的黑米類秈型巨胚水稻新品種(系),我們利用種皮顏色呈紫黑色的水稻種質資源“黑帥”為母本,與巨胚育種中間材料“巨胚1號/早25(F9)”雜交,按照系譜法進行黑米巨胚性狀的定向選育。2014年至F12代獲得了農藝性狀基本趨于穩定、種皮顏色為黑色的巨胚水稻新品系“41600”,其株葉型較好,植株中高,穗粒較密,支梗不散,結實率較高,種皮深黑色,種胚巨大,田間表現整齊一致,較抗病蟲害、抗倒伏,豐產性和適應性較好,暫定名為“黑珍珠”。2015～2018年在江西南昌、高安、豐城、吉安、贛州等地作晚稻種植,表現較好。

1 選育經過

親本來源:“黑帥”是湖南省株洲市農科所提供的一個黑米類秈型常規水稻品種,該品種株葉形態好,分蘗力中等,種胚大小正常,種皮顏色為黑色。“(巨胚1號/早25,F9)”為“早25”與“巨胚1號”雜交并經9代系統選擇而成的巨胚育種中間材料。其中,“早25”是江西省農業科學院水稻研究所提供的一個秈型早稻品種,種皮顏色為白色,種胚大小正常;“巨胚1號”是中國水稻研究所育成的巨胚粳型水稻品種,種皮顏色為白色,種胚巨大。

2007～2008年度于海南三亞配制黑帥/(巨胚1號/早25,F9)組合,2008年在南昌種植F1代,混收F2代,之后按照系譜法進行黑米、巨胚優良農藝性狀的定向選育,2014年至F12代在江西省農業科學院高安基地進行品系比較試驗。其中,“41600”綜合農藝性狀較好,具有種皮顏色為黑色、胚巨大、結實率較高、抗(耐)性、豐產性和適應性較好等特點,暫定名為“黑珍珠”,其具體選育經過如表1所示。

表1 秈型巨胚功能稻新品系“黑珍珠”的選育經過

2 主要特征特性

2.1 農藝性狀

“黑珍珠”株葉型較好,莖稈粗壯,劍葉挺直,穗型中等,籽粒無芒,種皮黑色,種胚巨大(圖1)。糙米種胚大小為2.5 mm×1.5 mm左右,是黑帥(近似品種)的2～3倍；糙米的GABA含量在120 mg/kg以上。在江西高安作晚稻種植,全生育期124～126 d,單株有效分蘗14.9個,株高114.8 cm,穗長27.1 cm,每穗總粒數168.7粒,結實率88.92%,千粒重21.85 g,理論產量551.3 kg/667 m2(表2)。該品系的植株在田間表現整齊一致,異品種株率≤0.5%,巨胚及其它農藝性狀穩定遺傳；抗倒伏,抗病蟲性較強。

圖1 “黑珍珠”的稻株(左圖)、稻穗(中圖)和稻米(右圖)

品種(系)名稱全生育期/d有效穗數/(穗/株)種植密度/(株/667 m2)株高/cm穗長/cm每穗粒數結實率/%千粒重/g理論產量/(kg/667 m2)黑珍珠12414.911289114.827.1168.788.9221.85551.3黑帥(CK)12615.510302102.624.1154.679.8224.95491.6

注:試驗于2017年在江西省農業科學院高安基地進行。

2.2 區域試驗表現

在江西南昌、高安、豐城、吉安、贛州等地進行了試驗示范種植,示范面積3.3 hm2左右。“黑珍珠”在田間表現群體整齊一致,長勢均衡,株型適中,分蘗力強,結實率較高;田間稻瘟病、稻曲病輕微發生,無倒伏。據測產,每667 m2平均產量在420.6 kg,表現出較好的豐產性和適應性。

2.3 抗性鑒定結果

根據《NY/T 2646─2014水稻品種試驗 稻瘟病抗性鑒定與評價技術規程》,于2018年5～9月在江西井岡山稻瘟病抗性鑒定圃開展了稻瘟病自然誘發抗性鑒定。結果表明:“黑珍珠”苗期葉瘟0.5級,成熟期穗頸瘟發病率為57.14%,損失率為2.14級,對稻瘟病的抗性綜合指數達4.4,表現為中抗。

2.4 稻米營養品質

2.4.1 γ-氨基丁酸含量分析 江西省無公害農產品質量監督檢驗站采用鄰苯二甲醛(o-phthalaldehyde, OPA)柱前衍生高效液相色譜法(high performance liquid chromatography, HPLC)測定了糙米中γ-氨基丁酸的含量。結果表明,“黑珍珠”糙米的GABA平均含量達124.5 mg/kg,是常規水稻品種“黃華占”GABA平均含量的3.5倍。

2.4.2 氨基酸含量分析 依據國家標準《GB 5009.124─2016 食品安全國家標準 食品中氨基酸的測定》,利用L-8900氨基酸分析儀測定了糙米樣品中氨基酸組成。結果(表3)表明,“黑珍珠”糙米中17種氨基酸含量均比常規水稻品種“黃華占”(CK)高,增長率為25.00%～141.67%,氨基酸總含量的增長率達71.64%。其中,人體必需氨基酸賴氨酸(Lysine)、苯丙氨酸(Phenylalanine)、蛋氨酸(Methionine)、蘇氨酸(Threonine)、異亮氨酸(Isoleucine)、亮氨酸(Leucine)、纈氨酸(Viline)、組氨酸(Hlstidine)、精氨酸(Argnine)的含量分別較對照提高了65.38%、87.10%、25.00%、66.67%、76.00%、76.47%、65.79%、62.50%,73.47%,幅度較大。

表3 “黑珍珠”糙米氨基酸含量測定結果 g/100 g

2.4.3 礦物質元素含量分析 按照《GB 5009.92─2016 食品安全國家標準 食品中鈣的測定》等標準規定的方法,采用原子熒光光譜儀等儀器分析測定了“黑珍珠”糙米中的鈣、鎂、鐵等礦物質元素含量。結果(表4)表明,“黑珍珠”糙米富含鈣、鎂、鋅等礦物質元素,特別是鋅含量,比對照黃華占高181.1%。

表4 “黑珍珠”糙米鈣、鎂、鐵等礦物質元素含量測定結果 mg/kg

2.4.4 稻米品質分析 根據《NY/T 832─2004 黑米》等農業行業標準,經農業部稻米及制品質量監督檢驗測試中心檢驗,“黑珍珠”稻米黑色度為90.8%,黑米色素為1.17,整黑米率為97.0%,堿消值3.7級,直鏈淀粉含量14.6%,蛋白質含量7.9%，其中黑色度、整黑米率均達到了一級標準(表5)。

表5 “黑珍珠”稻米品質分析結果

3 高產栽培技術

3.1 適時播種,培育壯秧

按當地晚稻正常生產季節適時(6月22日前后)播種。大田用種量30.0～37.5 kg/hm2,秧田播種量240～300 kg/hm2。先將種子用5%烯效唑可濕性粉劑1000～2000倍液浸種16～18 h,種子量與藥液量比例為1∶1.2,在浸種期間攪拌2～3次;之后撈起種子瀝干,置于室內常溫下催芽,至破胸露白即可攤晾備播。要稀播勻播,播后壓谷,注意防鳥害和鼠害。巨胚稻胚乳相對較小,發芽后營養消耗快,要早施斷奶肥。播種后到1葉1心期保持畦面無水而溝中有水,以防“高溫燒芽”;從2葉期開始灌淺水上畦,并施斷奶肥，每667 m2施尿素、氯化鉀各3～4 kg。以后淺水勤灌促進分蘗,培育帶2～3個分蘗的壯秧；如果遇高溫天氣,則可日灌夜排降溫。在育秧期間注意稻薊馬、稻葉蟬和稻瘟病等病蟲害的防治。在移栽前注意施好送嫁肥，打好送嫁藥。

3.2 適時移栽,合理密植

當秧齡達22～25 d時及時移栽。做到合理密植,插足基本苗。采取寬行窄株栽插,株行距為16.5 cm×25.3 cm～13.2 cm×28.0 cm,栽植密度為1.6萬～1.8萬穴/667 m2,每穴3～4本。淺水栽秧,插秧深度在2 cm內。

3.3 科學水、肥管理,促進早生快發

重施基肥,早施分蘗肥,中、后期看苗補肥。在施足基肥的前提下,于移栽后5～7 d,每667 m2施用尿素7.5～12.5 kg、氯化鉀5.0 ～7.5 kg,結合除草劑拌勻施用。在破口期巧施穗肥,看苗酌情施肥,以延長葉片的壽命,提高其光合能力。巨胚稻籽粒灌漿速度較慢,為了防止早衰,可在始穗和灌漿期每667 m2用150 g磷酸二氫鉀或豐產素30 mL對水45 kg進行葉面噴施,起到養根保葉、增加千粒重的作用。

水分管理做到“有水插秧,寸水返青,淺水分蘗,苗夠曬田,后期淺水”。在移栽后12～15 d,每667 m2苗數達到計劃穗數的80%～90%時,開始露田或曬田,采用2～3次輕擱,以田面無水、起雞爪裂、人踩不陷腳為標準。在幼穗分化期灌水并保持淺水層,足水抽穗,干濕壯籽,后期保持濕潤至成熟。鑒于巨胚稻籽粒灌漿速度較慢的特性,要求成熟后期不能過早斷水,一般宜在收割前3～4 d斷水,以免降低粒重、影響稻米品質。

3.4 加強病蟲害控制

堅持“預防為主,綜合防治”的綠色植保方針,從稻田整個生態系統出發,綜合應用農業防治、生物防治、物理防治和化學防治等措施,控制病蟲草害的發生和危害。突出準確測報、達標防治、健身栽培、保護天敵和科學安全用藥。在生育前期注意稗草、千金子、野慈菇、鴨舌草等雜草的防除,以及紋枯病、螟蟲、稻縱卷葉螟和稻飛虱的防治；在生育后期重點抓好稻瘟病、稻曲病的防治。

防治稻瘟病每667 m2可選用40%稻瘟靈乳油100～150 g，或75%三環唑可濕性粉劑20～25 g,對水45 kg噴霧防治。防治紋枯病每667 m2可選用20%井岡霉素可濕性粉劑50～70 g,或300 g/L苯甲·丙環唑乳油15～20 g,對水45 kg噴霧。防治三化螟、稻縱卷葉螟每667 m2可選用5%阿維菌素乳油50～75 g,或5%甲氨基阿維菌素苯甲鹽水分散粒劑25～35 g,對水45 kg噴霧稻株中、上部。防治稻飛虱每667 m2可選用20%呋蟲胺可溶性粒劑20～40 g,或25%噻蟲嗪水分散粒劑15～25 g,對水45 kg針對稻株中下部噴霧。

3.5 其他栽培管理措施

按當地大田生產習慣進行。

3.6 收獲與貯運

齊穗后35～45 d、籽粒成熟度達90%左右時為收割適期。選擇晴天收割,如果預計收割期會遭遇雨水較多天氣,則應提前收割,以防穗粒發芽。收后自然曬干，使籽粒的水分含量下降到13.5%。貯存倉庫要消毒、除蟲、滅鼠；進倉后注意檢查溫度和濕度,防霉、防鼠害。運輸時不與有毒有害和有異味的其它物質混運。

4 討論

日本學者Satoh等(1981)通過化學誘變技術,最早獲得了粳稻品種“金南風”(Kinmaze)的巨胚突變體[7]。近年來,在農業部行業計劃及江西省重點科技項目的支持下,我們利用巨胚種質資源“巨胚1號”與優良主推品種雜交,育成了“贛巨1號”、“蓮塘巨胚紅”等秈型白米和紅米類降壓功能性水稻新品種(系)[8-9]。黑米類巨胚水稻新品種(系)“黑珍珠”的育成,豐富了巨胚水稻遺傳資源,真正實現了巨胚降壓功能稻白米-紅米-黑米多種稻米類型的配套,為保健稻米市場的開拓奠定了十分堅實的基礎。