不同水稻品種品質特性對高濃度鹽脅迫的響應

鐘順成，李 鑫，毛 艇，張麗麗，趙一州，倪善君，劉 研，王詩宇，張 戰*

（遼寧省鹽堿地利用研究所，遼寧 盤錦 124010）

遼寧省擁有各類鹽漬土90.72 萬hm2，其中濱海鹽漬土52.88 萬hm2。 歷史和實踐證明，在鹽漬土區最好的水土資源利用方式就是種稻， 且產自鹽漬土區的大米口感好、 食味值高而深受人們喜愛。 目前，遼寧省的濱海鹽漬土種稻面積在13.33萬hm2以上， 主栽品種為遼寧省鹽堿地利用研究所選育的水稻品種“鹽豐47”，另有少部分鹽含量在0.3%以上的鹽堿地，由于鹽堿含量高，缺乏適合的品種進行開發種植。 近年來在東北南部濱海稻區，耐鹽堿優質高產高效的新品種很少，耐鹽與優質、高產、高效的矛盾較為突出。 2020 年遼寧省鹽堿地利用研究所承擔國家重點研發計劃項目子課題－東北南部濱海稻區耐鹽堿優質高產高效新品種培育（2017YFD0100502－3），以針對上述鹽堿稻區的突出問題。

最近幾年關于鹽脅迫對水稻生長發育的影響以及耐鹽水稻品種的選育已逐漸成為研究的熱點。 前人研究表明鹽分濃度達到0.4%時，表現為較嚴重的鹽脅迫，水稻產量明顯降低，而0.3%鹽分濃度是食味品質（包括RVA 譜特征值）的臨界點［3－5］。 前人根據各自品種或有限的幾個品種在鹽脅迫下對水稻碾磨、外觀、食味等品質指標進行研究，指出鹽脅迫下相關指標的變化，結果各有不同［3－10］。 試驗為探究高鹽濃度下，對各攻關單位提供的種質開展耐鹽鑒定的基礎上， 對相應鹽脅迫下的相關品質指標考察是否均具有顯著性差異及一致的變化性， 為后續育種工作提供更多方面的種質品質依據。

1 材料與方法

1.1 供試地點與品種

供試材料耐鹽鑒定于2020 年在遼寧省鹽堿地利用研究所試驗田開展（41.07°N； 122.03°E），88 份水稻品種名稱見表1。

表1 供試品種清單

1.2 試驗設計

試驗設兩個處理，分別為鹽水處理（全生育期灌溉0.4%鹽水）及無鹽對照，隨機區組設計，3 次重復，小區面積12 m2，播種日期為4 月21 日，移栽日期為5 月26 日，全生育期施入N 15 kg／667 m2、P2O57 kg／667 m2和K2O 3 kg／667 m2，其它栽培管理和本地生產田相同。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 碾磨品質和外觀品質 將水稻收獲脫粒、曬干，室內貯藏3 個月后，參照優質稻谷標準GB／T17891－2017［1］結合外觀品質分析儀測定糙米率、精米率、整精米率、長寬比、堊白粒率、堊白度。

1.3.2 稻米食味品質的測定 用日本靜岡機械制造有限公司生產的近紅外透過式Foss1241 食味分析儀測定精米的蛋白質含量、 直鏈淀粉含量和食味值。

1.4 數據處理與統計分析

采用WPS 2019 進行數據整理，用Graphpad Prism 8.0 軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 鹽脅迫對稻米碾磨品質的影響

稻米的碾磨品質主要包括糙米率、 精米率和整精米率。由表2 可以看出在高鹽濃度脅迫下，精米率和整精米率極顯著受影響（p＜0.01），圖1 顯示不同品種間趨勢一致下降， 極個別品種表現出高鹽脅迫下碾磨品質反彈， 但是并沒有出現鹽脅迫下精米率和整精米率同時上升的品種； 而對于糙米率僅在0.05 水平下差異顯著， 呈下降趨勢，但其中龍稻8108、1938 和新疆－4 三個品種的糙米率和精米率在鹽脅迫下均有上升。

圖1 鹽脅迫下不同品種水稻加工品質的變化

表2 鹽脅迫對水稻碾磨品質的影響

2.2 鹽脅迫對稻米外觀品質的影響

稻米外觀品質包括米粒大小、形狀、透明度、堊白度和堊白粒率等。 其中透明度和堊白度直接影響稻米的商品價值。 優質稻米要求米粒透明有光澤，無或少有堊白。 至于米粒長度和形狀，曾經因各地消費者愛好而不盡相同， 但是目前消費者的主流趨勢更看重長粒型（長寬比2.5 左右）稻米。從表3 中可以看到鹽脅迫下水稻的長、寬、長寬比都極顯著的受到了影響（p＜0.01），圖2 顯示整體呈下降趨勢，但是新疆－1、1708、1913 三個品種長寬比升高明顯；而堊白粒率、堊白度兩項指標均沒有達到極顯著的差異，僅堊白粒率在0.05 水平上差異顯著，惡白粒率在鹽脅迫下表現上升趨勢；考慮到水稻惡白的形成與植株因素、氣候條件、管理因素等諸多條件關系甚多，品種間差距大，因此造成了堊白度整體上的差異不顯著。

表3 鹽脅迫對稻米外觀品質的影響

圖2 鹽脅迫下不同品種水稻外觀品質的變化

2.3 鹽脅迫對稻米食味品質的影響

稻米的食味品質主要與其理化特性有關，如直鏈淀粉含量、蛋白質含量等，北方粳稻將直鏈淀粉含量控制在17%以下， 蛋白質含量降低到7%以下，可能比較容易獲得較好的食味品質［2］。 從表4 中可以看出鹽脅迫下不同品種水稻的食味值、直鏈淀粉含量、 蛋白質含量均受到了極顯著的影響：圖3 顯示鹽脅迫后一般水稻食味值下降、直鏈淀粉和蛋白質的含量均有升高，但是有21 個品種食味值上升、 直鏈淀粉含量下降，18 個品種的蛋白質含量表現下降。

圖3 鹽脅迫下不同品種水稻食味品質的變化

表4 鹽脅迫對稻米食味品質的影響

3 結論與討論

試驗研究表明在高鹽濃度脅迫下，糙米率、精米率和整精米率都顯著受影響，整體呈下降趨勢，這與周根友、肖丹丹、翟彩嬌等人的研究一致［5－7］，與馬凌霄、周嬋嬋等人的研究結果不同［4、8］，特別的本次試驗中龍稻8108、1938 和新疆－4 三個品種的糙米率和精米率在鹽脅迫下均有上升。 高鹽濃度脅迫下不同品種水稻的長、寬、長寬比都極顯著的受到了影響， 整體呈下降趨勢， 但是新疆－1、1708、1913 三個品種長寬比升高明顯， 與肖丹丹等人的研究“不同品種稻米籽粒長／寬均值對鹽分的響應不同”相似［7］。 而堊白粒率、堊白度兩項指標均沒有達到極顯著的差異， 僅堊白粒率在0.05水平上差異顯著， 惡白粒率在鹽脅迫下表現上升趨勢。 本試驗（0.4%鹽濃度）與翟彩嬌等人的研究“鹽脅迫對稻米堊白度無顯著影響” 是一致的［9］。而張治振等人的研究綜述了在一定鹽濃度范圍內（不超過0.4%的情況下）堊白粒率、堊白度是顯著上升的［10］，包括馬凌霄等人的研究也是同樣的結果［4］，而肖丹丹等人研究結果表明，兩品種的堊白粒率和堊白度與鹽濃度呈負相關， 這與上述前人研究結果相反［7］。 堊白米的形成是因籽粒胚乳中含有大量呈球形或橢圓形的淀粉體， 這類淀粉體結構排列不緊密導致胚乳淀粉細胞中出現孔隙，易造成對入射光線的散射，呈現堊白。水稻生長過程中一般處于特定而又復雜多變的環境， 它的生長發育過程除了前文已經提到的因素外， 也受到其它諸如土壤類型、外源激素、海拔高度等因素的影響， 現在看來品種自身的灌漿特性對最終惡白的影響是巨大的。

稻米的食味品質是決定稻米市場價值和消費者購買欲望的主要因素， 因而也是當前中國稻米品質改良的主要目標。 目前研究表明在低鹽濃度下，稻米的品質總體有一定的改善； 高鹽濃度下，稻米品質明顯變劣，一般以0.3%的鹽濃度作為臨界參考點［3，4，7］。 周根友等人研究表明鹽逆境下（0.3%濃度） 的直鏈淀粉含量較非逆境下的直鏈淀粉含量顯著下降而蛋白質含量顯著上升。 馬凌霄等人的研究表明鹽分濃度 （0－0.4%梯度下）與食味值、直鏈淀粉含量、蛋白質含量無顯著相關關系［4］。 周嬋嬋等人的研究表明鹽堿脅迫條件下不同品種水稻的直鏈淀粉含量差異并不顯著， 而蛋白質含量升高［8］。 本次試驗研究結果表明鹽脅迫（濃度0.4%）下不同品種水稻的食味值、直鏈淀粉含量、蛋白質含量均受到了極顯著的影響：鹽脅迫后一般水稻食味值下降、 直鏈淀粉和蛋白質的含量均有升高，但是有21 個品種食味值上升、直鏈淀粉含量下降，18 個品種的蛋白質含量表現下降。 根據本次試驗的母課題東北南部濱海稻區耐鹽堿優質高產高效新品種培育（2017YFD0100502－3）中的結果，從耐鹽指數小于25%的品種中篩選出了四個高鹽濃度下產量表現穩定、 食味值升高、直鏈淀粉含量下降、蛋白質含量下降的品種：丹1916、1938、1947、 新疆－9。 特別的， 丹1916、1938、1947 三個品種在高鹽濃度脅迫下堊白度和惡白粒率均有下降；新疆－9 在高鹽濃度脅迫下堊白度降低、糙米率和整精米率升高。