張祥喜,袁林峰,羅林廣,張標(biāo)金,熊 艷,鄔 磊,尹德鳳,涂田華

(1.江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與標(biāo)準(zhǔn)研究所,江西 南昌 330200;2.江西省超級(jí)水稻研究發(fā)展中心,江西 南昌 330200)

γ-氨基丁酸(γ-Aminobutiric acid, GABA)是中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì),能激活腦內(nèi)葡萄糖代謝,促進(jìn)乙酰膽堿合成,具有輔助緩解高血壓、治療癲癇病、防止動(dòng)脈硬化、調(diào)節(jié)心律失常、防止皮膚老化、改善肝腎功能、促進(jìn)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(chǎng)開發(fā)前景廣闊,現(xiàn)已成為水稻品質(zhì)改良的研究熱點(diǎn)之一。水稻籽粒中的GABA含量較低,通過誘變和雜交轉(zhuǎn)育技術(shù),已經(jīng)育成了Haiminori[3]、巨胚1號(hào)[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(qū)種植和以食用秈型稻米為主的我國南方人群的消費(fèi)習(xí)慣。

為了培育適于南方稻區(qū)種植和消費(fèi)習(xí)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(zhì)資源“黑帥”為母本,與巨胚育種中間材料“巨胚1號(hào)/早25(F9)”雜交,按照系譜法進(jìn)行黑米巨胚性狀的定向選育。2014年至F12代獲得了農(nóng)藝性狀基本趨于穩(wěn)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(jié)實(shí)率較高,種皮深黑色,種胚巨大,田間表現(xiàn)整齊一致,較抗病蟲害、抗倒伏,豐產(chǎn)性和適應(yīng)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(xiàn)較好。

1 選育經(jīng)過

親本來源:“黑帥”是湖南省株洲市農(nóng)科所提供的一個(gè)黑米類秈型常規(guī)水稻品種,該品種株葉形態(tài)好,分蘗力中等,種胚大小正常,種皮顏色為黑色。“(巨胚1號(hào)/早25,F9)”為“早25”與“巨胚1號(hào)”雜交并經(jīng)9代系統(tǒng)選擇而成的巨胚育種中間材料。其中,“早25”是江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所提供的一個(gè)秈型早稻品種,種皮顏色為白色,種胚大小正常;“巨胚1號(hào)”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(hào)/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(jìn)行黑米、巨胚優(yōu)良農(nóng)藝性狀的定向選育,2014年至F12代在江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高安基地進(jìn)行品系比較試驗(yàn)。其中,“41600”綜合農(nóng)藝性狀較好,具有種皮顏色為黑色、胚巨大、結(jié)實(shí)率較高、抗(耐)性、豐產(chǎn)性和適應(yīng)性較好等特點(diǎn),暫定名為“黑珍珠”,其具體選育經(jīng)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(jīng)過

2 主要特征特性

2.1 農(nóng)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(gè),株高114.8 cm,穗長(zhǎng)27.1 cm,每穗總粒數(shù)168.7粒,結(jié)實(shí)率88.92%,千粒重21.85 g,理論產(chǎn)量551.3 kg/667 m2(表2)。該品系的植株在田間表現(xiàn)整齊一致,異品種株率≤0.5%,巨胚及其它農(nóng)藝性狀穩(wěn)定遺傳；抗倒伏,抗病蟲性較強(qiáng)。

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(shù)/(穗/株)種植密度/(株/667 m2)株高/cm穗長(zhǎng)/cm每穗粒數(shù)結(jié)實(shí)率/%千粒重/g理論產(chǎn)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(yàn)于2017年在江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高安基地進(jìn)行。

2.2 區(qū)域試驗(yàn)表現(xiàn)

在江西南昌、高安、豐城、吉安、贛州等地進(jìn)行了試驗(yàn)示范種植,示范面積3.3 hm2左右?！昂谡渲椤痹谔镩g表現(xiàn)群體整齊一致,長(zhǎng)勢(shì)均衡,株型適中,分蘗力強(qiáng),結(jié)實(shí)率較高;田間稻瘟病、稻曲病輕微發(fā)生,無倒伏。據(jù)測(cè)產(chǎn),每667 m2平均產(chǎn)量在420.6 kg,表現(xiàn)出較好的豐產(chǎn)性和適應(yīng)性。

2.3 抗性鑒定結(jié)果

根據(jù)《NY/T 2646─2014水稻品種試驗(yàn) 稻瘟病抗性鑒定與評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)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(fā)抗性鑒定。結(jié)果表明:“黑珍珠”苗期葉瘟0.5級(jí),成熟期穗頸瘟發(fā)病率為57.14%,損失率為2.14級(jí),對(duì)稻瘟病的抗性綜合指數(shù)達(dá)4.4,表現(xiàn)為中抗。

2.4 稻米營養(yǎng)品質(zhì)

2.4.1 γ-氨基丁酸含量分析 江西省無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)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(cè)定了糙米中γ-氨基丁酸的含量。結(jié)果表明,“黑珍珠”糙米的GABA平均含量達(dá)124.5 mg/kg,是常規(guī)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(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《GB 5009.124─2016 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氨基酸的測(cè)定》,利用L-8900氨基酸分析儀測(cè)定了糙米樣品中氨基酸組成。結(jié)果(表3)表明,“黑珍珠”糙米中17種氨基酸含量均比常規(guī)水稻品種“黃華占”(CK)高,增長(zhǎng)率為25.00%～141.67%,氨基酸總含量的增長(zhǎng)率達(dá)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(duì)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(cè)定結(jié)果 g/100 g

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

表4 “黑珍珠”糙米鈣、鎂、鐵等礦物質(zhì)元素含量測(cè)定結(jié)果 mg/kg

2.4.4 稻米品質(zhì)分析 根據(jù)《NY/T 832─2004 黑米》等農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)農(nóng)業(yè)部稻米及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心檢驗(yàn),“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(jí),直鏈淀粉含量14.6%,蛋白質(zhì)含量7.9%，其中黑色度、整黑米率均達(dá)到了一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表5)。

表5 “黑珍珠”稻米品質(zhì)分析結(jié)果

3 高產(chǎn)栽培技術(shù)

3.1 適時(shí)播種,培育壯秧

按當(dāng)?shù)赝淼菊Ｉa(chǎn)季節(jié)適時(shí)(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(nèi)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(duì)較小,發(fā)芽后營養(yǎng)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?zé)俊?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(jìn)分蘗,培育帶2～3個(gè)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(shí)移栽,合理密植

當(dāng)秧齡達(dá)22～25 d時(shí)及時(shí)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(nèi)。

3.3 科學(xué)水、肥管理,促進(jìn)早生快發(fā)

重施基肥,早施分蘗肥,中、后期看苗補(bǔ)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(jié)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(zhǎng)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(chǎn)素30 mL對(duì)水45 kg進(jìn)行葉面噴施,起到養(yǎng)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(shù)達(dá)到計(jì)劃穗數(shù)的80%～90%時(shí),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(biāo)準(zhǔn)。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(rùn)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(zhì)。

3.4 加強(qiáng)病蟲害控制

堅(jiān)持“預(yù)防為主,綜合防治”的綠色植保方針,從稻田整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)出發(fā),綜合應(yīng)用農(nóng)業(yè)防治、生物防治、物理防治和化學(xué)防治等措施,控制病蟲草害的發(fā)生和危害。突出準(zhǔn)確測(cè)報(bào)、達(dá)標(biāo)防治、健身栽培、保護(hù)天敵和科學(xué)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(diǎn)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(huán)唑可濕性粉劑20～25 g,對(duì)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(huán)唑乳油15～20 g,對(duì)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(duì)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(duì)水45 kg針對(duì)稻株中下部噴霧。

3.5 其他栽培管理措施

按當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)習(xí)慣進(jìn)行。

3.6 收獲與貯運(yùn)

齊穗后35～45 d、籽粒成熟度達(dá)90%左右時(shí)為收割適期。選擇晴天收割,如果預(yù)計(jì)收割期會(huì)遭遇雨水較多天氣,則應(yīng)提前收割,以防穗粒發(fā)芽。收后自然曬干，使籽粒的水分含量下降到13.5%。貯存?zhèn)}庫要消毒、除蟲、滅鼠；進(jìn)倉后注意檢查溫度和濕度,防霉、防鼠害。運(yùn)輸時(shí)不與有毒有害和有異味的其它物質(zhì)混運(yùn)。

4 討論

日本學(xué)者Satoh等(1981)通過化學(xué)誘變技術(shù),最早獲得了粳稻品種“金南風(fēng)”(Kinmaze)的巨胚突變體[7]。近年來,在農(nóng)業(yè)部行業(yè)計(jì)劃及江西省重點(diǎn)科技項(xiàng)目的支持下,我們利用巨胚種質(zhì)資源“巨胚1號(hào)”與優(yōu)良主推品種雜交,育成了“贛巨1號(hào)”、“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(shí)現(xiàn)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(chǎng)的開拓奠定了十分堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。