云南哈尼梯田紅米地方品種品質(zhì)性狀分析

盧丙越，劉 帆，張 薇，孟衡玲，王田濤，雷 恩

（紅河學(xué)院 生物科學(xué)與農(nóng)學(xué)學(xué)院，云南省高校滇南特色生物資源研究與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 蒙自 661199）

水稻是世界上最重要的糧食作物之一，全世界有一半以上的人口以大米為主食[1]。中國(guó)是世界上最大的水稻生產(chǎn)國(guó)，目前水稻播種面積已達(dá)3 000萬公頃[2]。云南省是水稻的起源中心之一，至今仍保留有大量的地方品種，其中哈尼梯田紅米是云南水稻地方品種的典型代表[3]。哈尼梯田位于云南南部，其核心區(qū)位于元陽縣（東經(jīng)102°27′到 103°13′，北緯 22°49′到 23°19′），該地區(qū)的年平均日照1 670 h，平均氣溫在15.4 ℃左右，環(huán)境條件適宜水稻種植。哈尼族人居住在海拔1 400～2 000 m的山坡上，稻作歷史超過1 500年，豐富多樣的水稻品種在那里繁衍[4-5]。

隨著人們生活水平的提高，稻谷的品質(zhì)越來越受到人們的關(guān)注。哈尼族自古以來就認(rèn)為傳統(tǒng)紅米品種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高，食用紅米可使身體更加健康，最近的研究表明紅米在抗氧化能力和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)方面較白米更好[6-7]，元陽梯田紅米已被列為“云南六大名米”之一。本研究對(duì)哈尼梯田36份紅米地方品種的外觀品質(zhì)、碾米品質(zhì)和蒸煮食味品質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，通過主成分和聚類分析對(duì)哈尼梯田紅米品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，為更好的開發(fā)和利用梯田紅米提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本研究所用紅米品種由元陽縣種子管理站提供，品種來源覆蓋紅米種植的主要鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其中新街鎮(zhèn)10份、黃茅嶺鄉(xiāng)3份、上新城鄉(xiāng)5份、大坪鄉(xiāng)2份、黃草嶺鄉(xiāng)2份、勝村鄉(xiāng)1份、俄扎鄉(xiāng)2份、攀枝花鄉(xiāng)1份、牛角寨鎮(zhèn)3份，此外有7份材料采集地不詳，具體信息見表1。

表1 紅米品種編號(hào)、名稱和采集地Table 1 Code, name and collecting place of red-grained rice landraces

1.2 試驗(yàn)方法

按照《水稻種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的方法測(cè)定稻谷粒長(zhǎng)、粒寬、長(zhǎng)寬比、粒厚、千粒重、糙米率、精米率、整精米率、堊白粒率、堊白大小、堊白面積、堿硝值、膠稠度和直鏈淀粉含量等14個(gè)品質(zhì)性狀[8]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用 SPSS19.0軟件對(duì)不同品質(zhì)性狀進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)、性狀間相關(guān)性和主成分分析。PAST3軟件用于各性狀箱式圖和主成分二維散點(diǎn)圖繪制，此外該軟件也用于構(gòu)建基于歐式距離矩陣的品種UPGMA聚類圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 哈尼梯田紅米品質(zhì)性狀表現(xiàn)及相關(guān)性分析

哈尼梯田36份紅米地方品種的14個(gè)品質(zhì)性狀統(tǒng)計(jì)及分布情況見表2和圖1。36個(gè)紅米品種的各品質(zhì)性狀存在明顯差異，其中長(zhǎng)寬比、精米率、整精米率、堊白粒率、堊白大小、堊白度、堿消值、膠稠度和直鏈淀粉含量的變異系數(shù)大于10%，且 3個(gè)堊白指標(biāo)的變異幅度最大，表明哈尼梯田紅米品種間在外觀品種上差異較大；所有品種的長(zhǎng)寬比介于2.13至3.41之間，說明哈尼梯田紅米米粒細(xì)長(zhǎng)，以秈稻品種為主；除4號(hào)（本地紅谷）和 19號(hào)（紅谷糯）的為糯稻外，其余34個(gè)品種均為粘稻，且所有粘稻品種具有較高的直鏈淀粉含量（21.14%～33.29%）。

表2 各品質(zhì)性狀描述性統(tǒng)計(jì)Table 2 Descriptive statistics of different quality traits

圖1 14個(gè)品質(zhì)性狀分布圖Fig.1 Distribution plots of 14 quality traits

將本研究測(cè)得的糙米率、整精米率、堊白度、堿消值、膠稠度和直鏈淀粉含量與農(nóng)業(yè)部秈稻品質(zhì)等級(jí)質(zhì)量要求進(jìn)行比較（表3，表4）。糙米率達(dá)到一級(jí)的有12號(hào)（車染）、21號(hào)（甲谷）和29號(hào)（賣抽），達(dá)到二級(jí)的有 18號(hào)（紅谷）、11號(hào)（車努）、7號(hào)（車腳腳兒）、36號(hào)（月亮谷）、1號(hào)（安興谷）、31號(hào)（坡竹谷）、3號(hào)（薄竹谷）、22號(hào)（老粳紅米）和14號(hào)（大龍谷），達(dá)到三級(jí)的有15號(hào)（獨(dú)苗谷）、35號(hào)（尹谷）、6號(hào)（車福）、9號(hào)（車那）、2號(hào)（白腳老粳）、16號(hào)（高山紅谷）、10號(hào)（車你龍格）、20號(hào)（花谷）、17號(hào)（古填車）和26號(hào)（路面谷）；有18個(gè)品種的整精米率達(dá)到一級(jí)水平，達(dá)到二級(jí)和三級(jí)水平的各有 5個(gè)品種，表明哈尼梯田紅米在碾米品質(zhì)方面整體表現(xiàn)較好。堊白度在一級(jí)水平的有27號(hào)（羅格）和28號(hào)（綠腳谷）兩個(gè)品種，達(dá)到二級(jí)水平的只有9號(hào)（車那），達(dá)到三級(jí)的有31號(hào)（坡竹谷）和3號(hào)（薄竹谷），表明哈尼梯田紅米缺少外觀品質(zhì)優(yōu)良的品種。除27號(hào)（羅格）外，所有品種的堿消值均達(dá)到優(yōu)質(zhì)米要求，此外膠稠度在優(yōu)質(zhì)米水平的也達(dá)到26個(gè)，哈尼梯田紅米的直鏈淀粉含量普遍較高，僅有12號(hào)（車染）勉強(qiáng)達(dá)到三級(jí)米要求。綜合分析表明堊白度和直鏈淀粉含量是影響哈尼梯田紅米品質(zhì)的關(guān)鍵因素，降低堊白度和直鏈淀粉含量將是哈尼梯田紅米品質(zhì)改良的重點(diǎn)方向。

表3 NY/T593—2013秈稻品種品質(zhì)等級(jí)Table 3 NY/T593—2013 Quality grade of Indica varieties

表4 不同品種6個(gè)關(guān)鍵品質(zhì)性狀統(tǒng)計(jì)Table 4 Six critical quality traits statistics of different landraces

由表 5可知，粒長(zhǎng)–長(zhǎng)寬比、粒長(zhǎng)–千粒重、粒寬–粒厚、糙米率–精米率、糙米率–整精米率、精米率–整精米率、堊白粒率–堊白大小、堊白粒率–堊白度、堊白大小–堊白度等9對(duì)性狀間呈極顯著正相關(guān)，粒寬–長(zhǎng)寬比和長(zhǎng)寬比–粒厚 2對(duì)性狀間呈極顯著負(fù)相關(guān)，粒厚–千粒重、千粒重–膠稠度、糙米率和堿消值 3對(duì)性狀間呈顯著正相關(guān)。此外作為外觀品質(zhì)評(píng)價(jià)主要指標(biāo)的堊白粒率、堊白大小和堊白度與直鏈淀粉含量之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，使哈尼梯田紅米品質(zhì)改良變得更加復(fù)雜。

表5 不同品種品質(zhì)性狀間相關(guān)性分析Table 5 Correlation analysis of quality traits between different landraces

2.2 主成分分析

由表6可知，主成分分析提取的前4個(gè)主成分累積貢獻(xiàn)率為 77.004%，表明這 4個(gè)主成分能夠解釋 77.004%的群體總變異。第 1主成分（PC1）可以解釋24.384%的總變異，其中堊白度和堊白大小具有較高的正系數(shù)，因此PC1可視為堊白因子，36號(hào)（月亮谷）、6號(hào)（車福）、14號(hào)（大龍谷）、13號(hào)（稱科）和11號(hào)（車努）對(duì)PC1正系數(shù)的貢獻(xiàn)最大，表現(xiàn)出較高的堊白度，而27號(hào)（羅格）對(duì)負(fù)系數(shù)的貢獻(xiàn)最大，堊白度最低（圖2）。PC2可解釋 21.203%的總變異，荷載較高的性狀為碾米品質(zhì)的精米率、糙米率和整精米率，因此該因子為碾米品質(zhì)因子，21號(hào)（甲谷）、10號(hào)（車你龍格）和18號(hào)（紅谷）對(duì)PC2的貢獻(xiàn)最大，表現(xiàn)出較好的碾米特性，而5號(hào)（廁所谷）和33號(hào)（水旱稻）的碾米品質(zhì)最差（圖2）。PC3荷載較高的性狀有籽粒長(zhǎng)寬比、粒寬和粒厚，這些性狀與籽粒形狀有關(guān)，因此PC3為粒型因子。PC4荷載較高的性狀為千粒重和粒長(zhǎng)，且兩性狀均為正值，說明粒長(zhǎng)較長(zhǎng)的品種千粒重也較高，像5號(hào)（廁所谷）和23號(hào)（老母雞谷）的粒長(zhǎng)分別為8.77 mm和8.41 mm，千粒重均在30 g以上。

表6 提取的前4個(gè)主成分的特征值、貢獻(xiàn)率及其特征向量Table 6 Eigen values, accumulated variance and correlations between original variables and the first four PCs representing variability

圖2 基于14個(gè)品質(zhì)性狀的主成分分析Fig.2 Principal scatter plot of principal component analysis based on 14 quality traits

圖3 36份紅米地方品種聚類分析Fig.3 Cluster analysis of 36 red-grained rice landraces

2.3 聚類分析

利用 SPSS 19.0軟件將各品質(zhì)性狀數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后計(jì)算品種間的歐氏距離，采用非加權(quán)組平均法（UPGMA）對(duì)36份哈尼梯田紅米品種進(jìn)行聚類分析，在歐氏距離7處，可將36份種質(zhì)分為3類，第1類包含5號(hào)（廁所谷）、25號(hào)（六月谷）和33號(hào)（水旱稻），這些品種具有較差的碾米品質(zhì)和較高的堊白性狀，品質(zhì)較差；第2類為主要類群，包含31個(gè)品種，其中17號(hào)（古填車）和26號(hào)（路面谷）、1號(hào)（安興谷）和8號(hào)（車瑪歐正）、3號(hào)（薄竹谷）和 35號(hào)（尹谷）表現(xiàn)的各項(xiàng)品質(zhì)性狀相接近，這些品種間可能具有相近的遺傳組成[9]；第3類包括4號(hào)（本地紅谷）和19號(hào)（紅谷糯）兩個(gè)糯稻品種。

3 結(jié)論與討論

通過對(duì)云南哈尼梯田 36份紅米品種外觀品質(zhì)、碾米品質(zhì)和蒸煮食味品質(zhì)分析得出，哈尼梯田紅米品質(zhì)差異明顯，變異系數(shù)介于 5.08%到90.47%之間。粒型相關(guān)性狀（粒長(zhǎng)、粒寬、粒厚）變異幅度較小，這與哈尼梯田紅米主要為秈稻品種，谷粒細(xì)長(zhǎng)有關(guān)[3]；除5號(hào)（廁所谷）、33號(hào)（水旱稻）和25號(hào)（六月谷）的碾米品質(zhì)表現(xiàn)較差外，其余品種的碾米品質(zhì)變異較小，且達(dá)到優(yōu)質(zhì)秈稻的品種數(shù)較多（圖1，表4）；本研究中堊白性狀（堊白度、堊白大小、堊白粒率）的變異幅度最大，變異系數(shù)均超過45%，此外蒸煮食味品質(zhì)中的膠稠度和直鏈淀粉含量變異系數(shù)也在 20%以上，品種間差異明顯。性狀間相關(guān)性分析顯示粒長(zhǎng)與千粒重呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（r=0.600），表明粒長(zhǎng)在梯田紅米產(chǎn)量構(gòu)成中起到重要作用。按照NY/T593—2013《食用稻品種品質(zhì)》中秈稻品種品質(zhì)等級(jí)劃分要求，糙米率、整精米率、堊白度、堿消值、膠稠度和直鏈淀粉含量符合優(yōu)質(zhì)秈稻的品種數(shù)分別有 22、28、5、35、27（紅谷糯的膠稠度達(dá)到優(yōu)質(zhì)秈糯三級(jí)要求）和1個(gè)，可見堊白度和直鏈淀粉含量是制約哈尼梯田紅米品質(zhì)的主要因素。主成分分析提取的前4個(gè)主成分可以解釋總變異的 77.004%，特別是第1主成分的貢獻(xiàn)率達(dá)到 24.384%，其中堊白度的正向荷載系數(shù)最大（0.817），而直鏈淀粉含量的負(fù)向荷載系數(shù)最大（-0.649），進(jìn)一步說明堊白度和直鏈淀粉含量是影響哈尼梯田紅米品質(zhì)的關(guān)鍵因素，而堊白度和直鏈淀粉含量相反的作用方向增加了梯田紅米品質(zhì)改良的復(fù)雜性。

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