日本寒地北海道的優(yōu)質(zhì)糯米育種

丹野 久，吉村 徹，平山 裕治

（1.日本水稻品質(zhì)·食味研究會，日本 東京都中央?yún)^(qū) 104-0033；2.北海道立綜合研究機(jī)構(gòu)中央農(nóng)業(yè)試驗(yàn)場遺傳資源部，日本 北海道瀧川 073-0013；3.北海道立綜合研究機(jī)構(gòu)上川農(nóng)業(yè)試驗(yàn)場，日本 北海道比布 078-0397）

在日本自古以來就將糯米品種和粳米品種一起栽培。現(xiàn)在北海道水稻主要產(chǎn)地的中央部，與東北以南地區(qū)相比晚了許多，在1890年代才開始擴(kuò)大水稻粳品種的種植，而糯米品種則從 1900年代以后才開始栽培[1]。2019年北海道糯米品種的種植量為 7 790 hm2，占北海道水稻面積的7.4%[2]。此外從日本全國來看，北海道和佐賀縣、新瀉縣都是主要的糯米產(chǎn)地[3]。

糯米不僅可作為主食用的蒸米、煮飯米做成糯米飯或紅豆飯來食用，還可作為加工用的蒸米來制作搗年糕，做成切塊年糕、成型年糕或米制點(diǎn)心等的原料來使用。此外，作為和式點(diǎn)心的原料，還可將煮熟或蒸好的糯米搗碎，直接或?qū)⑴疵捉荨⒏稍铩⒄舻忍幚砗螅瑢⑵淠コ煞郏尤腴_水?dāng)嚢韬笫褂茫ū?）。

表1 糯米的用途、加工方法及要求硬化性

關(guān)于在批發(fā)企業(yè)和餐飲業(yè)、加工業(yè)等倍受重視的糯米品質(zhì)，報(bào)道有精米白度、口感、粘性、精米蛋白質(zhì)含量（以下稱“蛋白質(zhì)”）以及硬化性等（圖1）。也就是說，無論是主食用還是加工用，糯米的白度越高，對銷售或加工產(chǎn)品的外觀來說越理想。作為糯米小豆飯或搗年糕，口感好且粘性強(qiáng)也是必要的。另外，糯米的蛋白質(zhì)越低，精米白度越高（圖2），年糕面胚的黃色越弱（圖3），則年糕面胚的白度越高（圖4）。而蛋白質(zhì)越低，搗年糕的口感，即滑度和粘性就越好[7]，年糕面胚的伸展性及加工時(shí)的膨脹擴(kuò)展性越佳[8]（圖5），煮飯的粘性也越好（圖6），所以蛋白質(zhì)低非常重要。不過，北海道的糯米與東北以南的糯米相比，一直都是蛋白質(zhì)含量較高，精米白度、膨脹性以及粘性都較差[4,6]。

圖1 在糯米品質(zhì)的相關(guān)調(diào)查項(xiàng)目中都重視什么（對批發(fā)商和餐飲·加工業(yè)的問卷調(diào)查，多選）[4]

圖2 糯米中精米蛋白質(zhì)含量與精米白度之間的關(guān)系[4]

圖3 精米蛋白質(zhì)含量與年糕面胚顏色（b*）之間的關(guān)系[5]

圖4 精米白度和年糕面胚白度之間的關(guān)系[6]

圖5 精米蛋白質(zhì)含量與年糕面胚延展性之間的關(guān)系[5]

圖6 糯米中精米蛋白質(zhì)含量與米飯粘性之間的關(guān)系[4]

另一方面，糯米作為加工原料使用時(shí)，工廠的米制點(diǎn)心、切塊年糕、成型年糕的制造是在搗年糕硬化后進(jìn)行成型作業(yè)的，為縮短硬化所需的時(shí)間，就希望搗年糕的硬化性較高。在用于糯米小豆飯和團(tuán)子等和式點(diǎn)心的情況下，需要制作后保持柔軟且保質(zhì)期較長，反之硬化性又必須較低（表1）。另外，即使是同一品種，登熟氣溫越低硬化性也越低[9-10]。北海道在日本境內(nèi)氣候涼爽，登熟氣溫較低，所以生產(chǎn)的糯米主要作為硬化性低的原料使用[4]。但是，近年來為了擴(kuò)大需求，銷售方也要求使用高硬化性的糯米品種。

綜上所述，北海道的糯米育種在提高口感和降低蛋白化的同時(shí)，還以提高精米白度為目標(biāo)。而在硬化性方面，一直以來對搗年糕的硬化性（以下省略搗年糕，標(biāo)記為硬化性）較低的品種促進(jìn)了高品質(zhì)化，并且還開發(fā)了新的硬化性較高的品種。本文主要從大量進(jìn)行糯米品質(zhì)試驗(yàn)的 1970年之后育成的糯米品種和一部分 1920年代開始的新舊糯米品種的試驗(yàn)結(jié)果中，介紹了培育方法和成果的概要。

1 育種法

1970年以后培育的北海道糯米7個(gè)品種，為了進(jìn)行早期開發(fā)，每個(gè)品種都進(jìn)行了世代促進(jìn)（世促）栽培或藥物培養(yǎng)法試驗(yàn)（表2）。也就是說，除“溫根糯米”[11]（1970年培育）以外的其他所有品種都進(jìn)行了冬季溫室的 F1世代培育。另外，在冬季溫室里還培養(yǎng)了“溫根糯米”F2世代，“單根糯米”[12]（1983年培育）F3世代。“天鵝糯米”[13]（1989年培育）、“風(fēng)之子糯米”[14]（1995年培育）、“北雪糯米”[16]（2009年培育）以及“北福糯米”[17]（2013年培育）4個(gè)品種，進(jìn)行了F2和F3世代1年2作的世促栽培。“白熊糯米”[15]（2007年培育）是通過藥物培養(yǎng)而培育出來的。

表2 對1970年以后育成的7個(gè)北海道糯米品種，使用縮短育種年限方法，測試其品質(zhì)及農(nóng)業(yè)各特性[2,11-19]

2 品質(zhì)評價(jià)及選拔方法

為了在育種中提高選拔效率，最好盡可能地從初期世代的多數(shù)材料中進(jìn)行選拔。但是，由于在初期世代中樣品數(shù)量多，用于質(zhì)量選拔的樣品量少，以及測定多個(gè)材料方法必須要簡便等，使得測定方法受到了限制。也就是說，糙米品質(zhì)的外觀和白度是直觀的個(gè)體選拔試驗(yàn)，精米白度和蛋白質(zhì)則分別使用白度計(jì)和近紅外分析裝置，都是從初期世代開始用糙米和精米10～20 g進(jìn)行系統(tǒng)選拔試驗(yàn)（表3）。

表3 在北海道立綜合研究機(jī)構(gòu)上川農(nóng)業(yè)試驗(yàn)場進(jìn)行的糯米品種培養(yǎng)試驗(yàn)的供試品材料數(shù)量及品質(zhì)選拔方法[19]

關(guān)于硬化性，搗年糕的彎曲法需要數(shù)百克精米的樣品量，用8 g的少量精米樣品量可以簡易測定搗年糕的質(zhì)地分析器（T.A.）的評價(jià)呈高的正相關(guān)性（圖7）。另外，后者在更加少量的3.5 g米粉樣品，測定時(shí)間也較短的快速粘度分析儀（RVA）中觀察到最高粘度到達(dá)溫度和糊化開始溫度之間呈正相關(guān)性[9]（圖8～9）。因此，特別是從RVA最高粘度達(dá)到溫度的個(gè)體選拔，從少量搗年糕就可測定T.A.硬化性的系統(tǒng)選拔試驗(yàn)，從彎曲法的生產(chǎn)力預(yù)備試驗(yàn)，在這些以后的試驗(yàn)中使用并進(jìn)行選拔。另外，使用這些初期世代開始的搗年糕硬化性篩選時(shí)，使用了北海道立綜合研究機(jī)構(gòu)中央農(nóng)業(yè)試驗(yàn)場和民間企業(yè)共同開發(fā)的試驗(yàn)用小型搗年糕機(jī)（圖10）。

圖7 糯米品種測定的質(zhì)地分析儀（T.A.）的硬度與彎曲法（b/a）之間的關(guān)系[19]

圖8 糯米品種中快速粘度分析儀（RVA）的糊化開始溫度與質(zhì)地分析儀（T.A.）硬度之間的關(guān)系[19]

圖9 糯米品種中快速粘度分析儀（RVA）的最高粘度到達(dá)溫度與質(zhì)地分析儀（T.A.）的硬度之間的關(guān)系[19]

圖10 小型年糕搗制機(jī)

另一方面，搗年糕和糯米小豆飯的味道官能評價(jià)是在生產(chǎn)力試驗(yàn)之后，供試系統(tǒng)的數(shù)量被限定。為提高育種效率，今后有必要開發(fā)一種比官能評價(jià)更簡單、可從初期世代就開始使用的選拔方法。在培育的最后不管硬化性的高低，都可以從實(shí)際需求中獲得作為新物種是否具有足夠的品質(zhì)特性的評價(jià)。

3 近年培育品種的各種特性及系譜

硬化性方面，1970—1995年培育的4個(gè)品種以及“北雪糯米”為“低”（表2）。另一方面，“白熊糯米”和“北福糯米”的硬化性為“高”，和以往的北海道糯米品種不同。作為提高這些硬化性的遺傳資源，“白熊糯米”的母本“北海糯米290號”中由粳米品種“星之夢”提供，而“白熊糯米”的父本由粳米品種“大地之星”提供[15]（圖11）。另外，“溫根糯米”和“單根糯米”雖然是單親粳米品種，但是硬化性不高，為了提高硬化性，需要進(jìn)行母本的選定或選拔。

圖11 北海道糯米品種的系譜[11-17,19]

另外，糯米品種的粒大，以往與粳米品種相比，等級是“稍小”和小粒。但是，“風(fēng)之子糯米”之后除了“白熊糯米”之外，其他3個(gè)品種的等級都為“中”或“稍大”，比以前的都大。這是因?yàn)椋×Ｆ贩N在登熟條件不佳的情況下，顆粒充實(shí)不足，粒厚變薄，出廠配制時(shí)根據(jù)粒厚的選擇，成品率下降，容易低收。因此，為了穩(wěn)定產(chǎn)量，增加了粒厚，增大了粒大，但粒大則有質(zhì)量下降的傾向。可以認(rèn)為這是通過育種打破了這個(gè)粒大和外觀品質(zhì)之間負(fù)相關(guān)關(guān)系的例子。

由于北海道氣候寒涼，為了水稻的穩(wěn)定生產(chǎn)，在抽穗期和開花期都必須保證種植品種的障礙型耐寒性都很強(qiáng)。在抽穗期耐寒性方面，從培育時(shí)期最早的兩個(gè)品種的“中”到“天鵝糯米”的“略強(qiáng)”，“風(fēng)之子糯米”的“略強(qiáng)～強(qiáng)”，其后都提高為“強(qiáng)”。另外，開花期的耐寒性從“溫根糯米”到“風(fēng)之子糯米”也只有“中”的程度，而之后出現(xiàn)了很大的改善，如“白熊糯米”的“強(qiáng)”和“北福糯米”的“極強(qiáng)”等。

4 培育品種的品質(zhì)評價(jià)

4.1 精米白度及精米蛋白質(zhì)含量

“天鵝糯米”與之前培育的“溫根糯米”和“單根糯米”相比，蛋白質(zhì)相同，糙米白度較差，但精米白度較高（表4）。糙米白度低是因?yàn)椤疤禊Z糯米”的成熟度好，所以銹米（茶米、黃變米）的產(chǎn)生較快，糙米的白度容易下降。糙米白度方面，“風(fēng)之子糯米”、“北雪糯米”和“北福糯米”比“天鵝糯米”高，但是精米白度沒有明顯的差異（表5）。

表4 1970—1989年育成的3個(gè)北海道糯米品種的糙米白度、精米白度及精米蛋白質(zhì)含量[19]

“天鵝糯米”之后培育的品種，蛋白質(zhì)比“天鵝糯米”低，特別是“風(fēng)之子糯米”和“北福糯米”低（表 5）。但是，在出穗后 40天的累計(jì)平均氣溫超過840～850 ℃的情況下，存在該累計(jì)氣溫越低蛋白質(zhì)越低的相關(guān)關(guān)系[22]，因此考慮“風(fēng)之子糯米”成熟期晚登熟氣溫低也是蛋白質(zhì)低的主要原因之一。

表5 1989年以后培育的5個(gè)北海道糯米品種，以及東北以南4個(gè)品牌糯米品種的糙米白度、精米白度、精米蛋白質(zhì)含量[19]

另外，1920年代以后培育的北海道新舊糯米品種，培育年份越新，精米白度越低（圖 12），蛋白質(zhì)越低（圖 13）。另外，蛋白質(zhì)和精米白度之間，與北海道新舊粳品種之間同樣[23]存在負(fù)相關(guān)性（圖14）。另一方面，關(guān)于糙米白度，在1965年之前的培育糯米品種中還不明確（數(shù)據(jù)不夠多），但之后培育出的品種則越新白度越高（圖15）。另外，1965年以后的培養(yǎng)糯米品種中，玄米白度越高，精米白度越高（圖16）。1970年以前的粳品種中，腹白和心白等白色未熟粒較多，這一現(xiàn)象被認(rèn)為影響了糙米白度[24]，即使是1965年前培育的糯米品種，糙米品質(zhì)中也有很多形態(tài)不佳，可以推測出是它們影響了糙米白度。

圖12 北海道新舊糯米品種的培育年次與精米白度之間的關(guān)系

圖13 北海道新舊糯米品種的育成年次與精米蛋白質(zhì)含量之間的關(guān)系

圖14 北海道新舊糯米品種的精米蛋白質(zhì)含量與精米白度之間的關(guān)系

圖15 北海道新舊糯米品種的培育年次與糙米白度之間的關(guān)系

圖16 1965年以后培育的北海道新舊糯米品種中糙米白度與精米白度之間的關(guān)系

另一方面，雖然試驗(yàn)數(shù)量有限，但這些北海道的 5個(gè)糯米品種和東北以南地區(qū)新瀉縣產(chǎn)的“黃金糯米”和“棉帽子”，巖手縣和宮城縣產(chǎn)的“姬之糯”和佐賀縣產(chǎn)的“肥沃糯米”之間的比較中，糙米白度是“姬之糯”最高，蛋白質(zhì)中，除了“黃金糯米”、“姬之糯”和“北福糯米”是相同程度的最低外，包括精米白度在內(nèi)沒有明顯的差異（表5）。

4.2 糯米小豆飯的味道

關(guān)于糯米小豆飯的味道，“溫根糯米”、“單根糯米”和“天鵝糯米”，育成年份越新數(shù)據(jù)量越少，但外觀的光澤越好、粘性越強(qiáng)，綜合評價(jià)越高（表6）。“天鵝糯米”之后，同類品種相比，“風(fēng)之子糯米”基本相同，“北福糯米”在粘性、柔軟性以及綜合方面稍占優(yōu)勢，而“白熊糯米”和“北雪糯米”在其他項(xiàng)目上略有優(yōu)勢。特別是“白熊糯米”外觀的白色和光澤也得到了較高的評價(jià)（表6）。另外，雖然試驗(yàn)的例子不多，但是在新舊糯米品種之間對煮熟米飯的物性進(jìn)行比較，煮飯后在5 ℃ 24 h儲藏后的測定中，越是新培育的品種粘性越強(qiáng)（圖17）。

圖17 北海道的新舊糯米品種的育成年次和根據(jù)質(zhì)地測定儀煮飯后24 h的粘性和硬度之間的關(guān)系

表6 1970年以后培育的7個(gè)北海道糯米品種的味道感官評價(jià)[19]

4.3 搗年糕的味道

關(guān)于搗年糕的味道，“天鵝糯米”與培育時(shí)期較早的“溫根糯米”相比，外觀、紋理細(xì)膩度、觸感、綜合評價(jià)都更優(yōu)秀，比“單根糯米”也略優(yōu)（表7）。而在“天鵝糯米”之后培育出的品種，在紋理細(xì)膩度、觸感和綜合評價(jià)方面也都如“天鵝糯米”一樣優(yōu)秀。

另一方面，就東北以南新瀉縣產(chǎn)的“黃金糯米”在2003—2008年和2009—2012年的成績來看，后者期間的評價(jià)明顯偏低。因此，把“黃金糯米”分為兩個(gè)時(shí)期，再將東北以南新瀉縣產(chǎn)的“棉帽子”、巖手縣產(chǎn)的“姬之糯”以及佐賀縣產(chǎn)的“肥沃糯米”與北海道的糯米品種進(jìn)行了比較（表7）。也就是說，“棉帽子”的粘性和在2003—2008年評價(jià)很高的“黃金糯米”觸感的硬度和綜合評價(jià)，獲得了超過這些北海道糯米品種的很高的評價(jià)。這些改善點(diǎn)作為北海道糯米品種的課題被保留下來。

表7 1970年以后培育的7個(gè)北海道糯米品種、以及東北以南產(chǎn)4個(gè)糯米品種搗年糕的味道官能評價(jià)[19]

4.4 搗年糕的硬化性

搗年糕的硬化性在“溫根糯米”、“單根糯米”和“天鵝糯米”之間沒有明顯的差異（表8）。此外，在搗年糕的硬化性指標(biāo)彎曲法中，將等級分為1（硬）～5（軟），在日本硬化性最高的是新瀉縣產(chǎn)的“黃金糯米”為等級 1，具有代表性的低品種“肥沃糯米”為等級4[25-26]，（表9，圖18）。北海道糯米品種中，“天鵝糯米”、“風(fēng)之子糯米”和“北雪糯米”的硬化性較低，“天鵝糯米”和“北雪糯米”大致為等級4。另外，“風(fēng)之子糯米”的等級比“天鵝糯米”還要略低、平均值為 4.7，這可能是因?yàn)槿缜八龀墒炱谕怼⒌鞘鞙囟鹊偷木壒省４送猓m然在北海道的新舊糯米品種中缺乏測定硬化性的報(bào)告，但是發(fā)現(xiàn)與硬化性有著正相關(guān)關(guān)系的 RVA糊化開始溫度，如果不包含近年培育的以高硬化性為目標(biāo)的品種，則育成年份越是新的品種，越有降低（盡管很小）的傾向（圖19）。

圖18 北海道和東北以南地區(qū)搗年糕的硬化性各有很大不同糯米品種根據(jù)彎曲法測定的硬化性[19]

圖19 北海道新舊糯稻品種的育成年次與快速粘度分析儀（RVA）的糊化開始溫度之間的關(guān)系

另一方面，具有高硬化性的北海道糯米品種“白熊糯米”比“天鵝糯米”的硬化性高出1個(gè)等級，硬化性為等級3。此外，最新培育出的“北福糯米”的等級平均為1.6，進(jìn)一步提高了（表9）。但是，自“北福糯米”的育成已經(jīng)過去了8年，而2019年的種植面積為272 hm2，不到北海道糯米品種全部種植面積的 3.5%（表 2），可見實(shí)際需求的評價(jià)還不高。

在今后的糯米品種的培育中，希望作為硬化性較低的品種，無論登熟氣溫如何變化，都能得到比“天鵝糯米”更穩(wěn)定、硬化性更低的品種。另一方面，作為硬化性高的品種，雖然北海道原本的登熟氣溫比新瀉縣平均低5～6 ℃，是不利的氣候條件，但是期待開發(fā)出包括新的選拔法[27]在內(nèi)，更接近新瀉縣產(chǎn)“黃金糯米”的具有硬化性的品種[10]。

如上所述，北海道糯米品種今后還將分為硬化性的高品種和低品種兩種類型進(jìn)行育種。但是，不管硬化性高低，糯米除了制作點(diǎn)心以外，大多數(shù)都是作為搗年糕或熟飯米來食用，所以其口感需要同時(shí)提高。另外，糯米蛋白質(zhì)含量越高，搗年糕的外觀和味道等會有降低；為了不因冷暖年造成的不繁殖而產(chǎn)生年度變動，需要進(jìn)一步提高穂孕期和開花期的兩種障礙型耐寒性。即使是糯米品種的栽培，也須和粳米品種一樣，倡導(dǎo)以低蛋白米生產(chǎn)技術(shù)為先[28]。

（術(shù)語備注：文中的“硬化性”在日本主要用于評價(jià)糯米、年糕的回生特性。）