水稻高脂肪含量資源篩選

陳庭木 邢運高 孫志廣 方兆偉 王寶祥 劉艷 徐大勇

摘要：水稻是中國的主要口糧作物，隨著人民生活水平提高，對口糧的適口性要求提高;目前水稻食味品質研究重點在直鏈淀粉、總蛋白質含量測定與改良上，而對脂肪含量的研究甚少。對120份水稻資源以索氏抽提法測定糙米粗脂肪含量，分析秈粳、粘軟糯、米色間差異，同時分析脂肪含量與蛋白質、賴氨酸、直鏈淀粉、黃酮含量間相關性，另以WARD法系統聚類將脂肪含量分為5類，以方差分析法分析不同脂肪含量間其他營養品質差異。結果表明脂肪含量在秈粳分化間有明顯差別，不同脂肪含量類別間僅直鏈淀粉含量有顯著差別，通過脂肪含量的選擇不會對其他品質指標造成顯著影響;從理論上表明脂肪含量選擇基本獨立于其他指標，對水稻食味品質改良有重要意義。

關鍵詞：水稻;脂肪含量;索氏抽提法;食味;品種資源;篩選

中圖分類號： S511.024文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）08-0074-04

收稿日期：2019-04-08

基金項目：現代農業產業技術體系建設專項資金;江蘇省科技計劃重點項目（編號：BE2017323）;國家七大育種專項（編號：2017YFD0100400）。

作者簡介：陳庭木（1977—），男，安徽蕪湖人，副研究員，從事水稻品質遺傳育種與生物統計研究。E-mail：chentingmu@139.com。

通信作者：徐大勇，博士，研究員，主要從事水稻遺傳育種研究。E-mail：xudayong3030@sina.com。

水稻是中國人的主要口糧作物，隨著人民生活水平的提高，對大米食味的要求日益提高。水稻營養成分對食味的影響已經較清晰，表觀直鏈淀粉含量有適合區間，過高（>20%）、過低（<10%）均造成食味下降。蛋白質含量一般為8%～10%，高蛋白質含量在蒸煮過程中阻礙淀粉對水的吸收，造成糊化溫度過高，口感變硬，一般強調較低的蛋白質含量，日本學者提倡水稻蛋白質含量在7%以下較合適。普遍認為脂肪含量對稻米口感影響大[1-3]，高脂肪含量稻米口感好，且有香味[1-2]，如日本的品種越光與一見愛。由于脂肪在水稻中含量甚微，且測定困難，故水稻中脂肪含量改良鮮有報道。脂肪含量對食味影響直接，且效應大，但隨著脂肪含量的提高，脂肪酸敗產生的脂肪酸會對食味和種子活力產生不利影響[4]。脂肪在水稻籽粒中分為淀粉脂與非淀粉脂2類，后者明顯多于前者，且主要存在于種皮與胚部[5]。脂肪的遺傳也較為復雜，目前研究較少[6-10]。鑒于脂肪含量化學測定與直接測定難度大，近紅外光譜技術在脂肪含量的間接測定中已有廣泛應用[11-16]，但在水稻中鮮有報道。本研究分析了水稻脂肪含量的影響因素，為高脂肪含量品種選育提供參考。

1?材料與方法

1.1?材料

120份水稻資源見表1。

1.2?主要儀器和試劑

1.2.1?主要儀器

索氏脂肪抽提器、干燥器、RADWAG AS 220.R2萬分之一天平、稱量瓶、HH-4數顯恒溫水浴鍋、9240A電熱鼓風干燥箱、DA7200型近紅外品質分析儀、PALL cascadabio 3.1超純水機、UV-3100 MAPADA分光光度計、GT-SONIC P9超聲清洗器、WH-3微型漩渦混合儀、FS-2實驗室旋風式粉碎磨、FC2K糙米機、VP-32T試驗用精米機、centrifuge 5804R eppendorf高速冷凍離心機、MRS-9600TFV2L萬深種子大米外觀品質檢測分析儀軟件、成像裝置。

1.2.2?試劑

無水乙醚與低沸點石油醚（A.R）、碘（A.R）、碘化鉀（A.R）、NaOH（A.R）、H3PO4（A.R）、NaNO2（A.R）、Al（NO3）3.9H2O（A.R）、甲醇（A.R）、乙醇（A.R）、乙酸（A.R）、草酸（A.R）、冰乙酸（A.R）、丙酸（A.R）、丙酸酐（A.R）、乙酸鈉（A.R）、牛血清蛋白標準品（純度98%）、考馬斯亮藍G250、酸性橙12、直鏈淀粉標準品（Sigma公司）、支鏈淀粉標準品（Sigma公司）、蕓香苷標準品（純度≥98%，合肥博美生物科技有限責任公司）。

1.3?脂肪含量測定

本試驗采用索氏抽提法中的殘余法[17]。

1.4?蛋白質、賴氨酸、淀粉、黃酮含量測定

1.4.1?蛋白質含量測定

以前人報道的方法測定蛋白質含量[17]。

1.4.2?賴氨酸含量測定?依據文獻[18-19]的方法測定。

1.4.3?淀粉含量測定?依據國標GB/T 15683—2008《大米?直鏈淀粉含量的測定》進行。

1.4.4?黃酮含量測定?方法參照文獻[20]。

1.5?脂肪含量分類統計方法

依據系統聚類中的WARD法，對脂肪含量數據作聚類分析，每種分類方案均作方差分析，依實踐需要作5類劃分，再依分類方案作蛋白質含量、賴氨酸含量、淀粉含量、黃酮含量方差分析。

1.6?數據處理

采用Excel 2010作基本統計與分析平臺，采用單因素重復觀察模型作方差分析。相關分析、偏相關分析及通徑分析采用文獻[21]的方法，系統聚類方法采用WARD方法，方差分析與聚類分析均采用筆者所在單位編寫的C++類庫（軟件著作權《連農統計類庫軟件V1.0》編號：2016SR266205）。數據接口采用 C++ 程序（軟件著作權《連農DSML文件讀寫程序軟件V1.0》編號：2017SR562716）處理。

2?結果與分析

2.1?樣本脂肪含量分布

120個樣本平均脂肪含量2.45%，最小值056%，最大值4.67%，主要分布于2.0%～3.0%之間，分布見圖1。秈粳間差異明顯，秈型、粳型平均含量分別為2.67%、2.30%。糯、軟、粘3種類型無明顯差異，不同米色間也無明顯差異。脂肪含量最高品種為一見愛與恢28，分別為4.67%、4.33%。

2.2?脂肪含量與其他營養指標間關系

依據系統聚類法中的WARD法，將120份質資源分類，對每一分類方案作方差分析，從12類到2類，均作方差分析，類間差異均極顯著，選擇分為5類的方案，見表2。按分類方案對各類指標作方差分析，結果顯示蛋白質（F=1.241 1，P=0.297 5）、直鏈淀粉含量（F=2.504 1，P=0.046 0）、黃酮含量（F=0.160 4<1），僅有直鏈淀粉含量在不同脂肪含量間有顯著差異。表3表明，在中等脂肪含量（包括）以上提高脂肪含量，直鏈淀粉含量有下降的趨勢，但較高脂肪含量類直鏈淀粉含量變異幅度較大，有較大可能選擇到高脂肪含量與低直鏈淀粉含量的種質。相關分析表明，脂肪含量與總蛋白質含量、賴氨酸含量、直鏈淀粉含量、黃酮含量間相關系數分別為0.080 4、0.009 4、-0.115 7、-0.014 8，無顯著關系，說明直鏈淀粉含量與脂肪含量間無顯著線性關系。

采用五類法分類，各類間脂肪含量均有極顯著差異，高脂肪與低脂肪含量的材料數均較少，中等脂肪含量樣本數最多（表3）。

3?討論

3.1?改進脂肪含量的必要性與可行性

脂肪含量一直因檢測難度過大， 在水稻營養品質分析中沒有作為主要指標，但優質食味品種存在脂肪含量顯著高于非優質食味品種的事實[1-2]，表明脂肪含量在優質品種選育中不可忽視。本試驗中日本品種一見愛脂肪含量較高，是國際公認優良食味品種。脂肪含量過高與過低對水稻的食味均有不利影響，脂肪含量過低，很難達到優良食味標準;脂肪含量過高，因脂肪易酸敗，對水稻的耐儲藏特性有顯著不良影響，同時對食味也不利。所以脂肪含量宜較高，如本研究中糙米脂肪含量3%左右較為合適。現有品種脂肪含量很多不高，提高水稻脂肪含量對進一步提高稻米適口性十分必要。

本研究結論表明，水稻脂肪含量與其他營養指標多數相關性不顯著，僅與直鏈淀粉含量有一定的相關性。當脂肪含量由中等水平提高到較高水平，直鏈淀粉含量有所降低，也間接說明直鏈淀粉含量與脂肪含量可以同步改良，以提高稻米適口性。基于營養指標測定難度差別，優良食味水稻育種應以直鏈淀粉含量為首要改進指標（適當降低），其次改進蛋白質含量與脂肪含量。

3.2?脂肪含量檢測方法的改進

水稻脂肪含量低，給其測定增加了難度，但又不可忽視，只能從脂肪測定方法上改進，提高測定精度，同時提高測定效率，降低測定成本。脂肪含量現有測定方法主要為國標方法，均使用索氏抽提儀進行，因提取效率低嚴重限制了測定效率。在GB 5009.6—2016《食品安全國家標準?食品中脂肪的測定》中方法三為堿水解法，先將淀粉酶解，將固形物中主要成分溶解，再用堿水解脂肪與蛋白質，然后再用索氏提取法測定脂肪含量，如果改用酸化，置換出脂肪酸，再用萃取的方法提取脂肪酸，并定容用銅皂法測定，則操作效率可以提高。此改良方法還有待進一步驗證。

參考文獻：

[1]江谷馳弘，雷小波，蘭?艷，等. 粳稻脂肪含量對稻米品質的影響[J]. 華南農業大學學報，2016，37（6）：98-104.

[2]于永紅，周?鵬，段彬伍，等. 水稻脂肪含量分布及與食味品質的相關性分析[J]. 浙江農業科學，2007（6）：669-671.

[3]許光利. 稻米脂類對品質的影響及脂類代謝對高溫弱光的響應[D]. 雅安：四川農業大學，2017.

[4]張?曉. 雜交水稻種子淀粉、蛋白質、脂肪含量對其活力影響的初步研究[D]. 杭州：浙江農林大學，2014.

[5]劉保國，成?萍，盧季昌，等. 水稻籽粒脂肪及脂肪酸組分的分析[J]. 西南農業大學學報，1992（3）：275-277.

[6]祁祖白，李寶健，楊文廣，等. 水稻籽粒外觀品質及脂肪的遺傳研究[J]. 遺傳學報，1983（6）：452-458.

[7]李修平，苗百更，馬文東，等. 水稻蛋白質含量與脂肪含量QTL圖譜整合[J]. 分子植物育種，2017，15（7）：2662-2670.

[8]劉文俊. 稻米粗脂肪含量QTL定位及遺傳基礎研究[D]. 武漢：華中農業大學，2006.

[9]陳曉玲，鄺碧玉，張芳英，等. 水稻脂肪含量近紅外模型的創建及在航天育種上的應用[J]. 廣東農業科學，2011，38（11）：30-32，38.

[10]沈穎越. 稻米脂肪性狀QTL穩定性分析及兩個稻米品質突變體的基因定位[D]. 南京：南京農業大學，2010.

[11]王?魏，何鴻舉，王?慧，等. 基于近紅外技術的生鮮豬肉質量檢測最新研究進展[J/OL]. 食品工業科技：1-16[2019-02-27]. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.1759.TS.20181220.1331.011.html.

[12]仇遜超. 紅松仁脂肪的近紅外光譜定量檢測[J]. 江蘇農業學報，2018，34（3）：692-698.

[13]洛?曲. 基于傅里葉變換近紅外光譜的西藏酥油品質快速檢測分析[D]. 楊凌：西北農林科技大學，2018.

[14]洛?曲，于修燭，張建新，等. 基于近紅外光譜的藏區酥油脂肪和蛋白質含量快速檢測分析[J]. 中國油脂，2018，43（3）：136-140.

[15]花?錦，趙悠悠，高媛惠，等. 基于近紅外技術快速測定不同鮮肉中脂肪含量[J]. 光譜學與光譜分析，2017，37（11）：3424-3429.

[16]鮑士旦. 土壤農化分析[M]. 北京：中國農業出版社，2000：333-335.

[17]房列濤，蘭?雪，沈秀軍，等. 雙波長600 nm/460 nm分光光度法測定蛋白質含量研究[J]. 生物學雜志，2015，32（4）：94-97.

[18]王紅梅，劉巧泉，Joyce W M，等. 改良DBL法測定稻米中的賴氨酸含量[J]. 揚州大學學報（農業與生命科學版），2002，23（4）：70-70.

[19]陳?巖，宋麗雅，周志強，等. opaque-2玉米近等基因系的構建與賴氨酸含量快速檢測[J]. 作物學報，2013，39（9）：1530-1537.

[20]莊向平，虞杏英，楊更生，等. 銀杏葉中黃酮含量的測定和提取方法[J]. 中草藥，1992，23（3）：21.

[21]陳庭木，徐大勇，秦德榮，等. 偏相關與通徑分析的Excel VBA程序設計[J]. 農業網絡信息，2007（3）：101-103.