孫旭超 岳紅亮 田錚 趙春芳 梁文化 趙慶勇 陳濤 朱鎮(zhèn) 張亞東 旦巴 王才林

摘要：為了探討我國不同地區(qū)粳稻的食味品質(zhì)特性，以來自不同產(chǎn)地的75份粳稻品種為試驗材料，對稻米直鏈淀粉含量（AC）、膠稠度（GC）、糊化溫度（GT）等理化指標、快速黏度儀（RVA）特征值進行了測定，比較了不同產(chǎn)地粳稻間的食味品質(zhì)性狀差異，分析了各理化性狀間的相關性。結(jié)果表明，各指標中RVA譜消減值的變異系數(shù)最大，其余性狀的變異幅度和變異系數(shù)均較小。相比其他地區(qū)品種，黑龍江省和遼寧省的AC較高、GT較低，江蘇省的GT較高;黑龍江與吉林省品種的RVA譜相似，北京天津與山東河南省的品種在GC、GT和RVA譜特征值上相近。相關性分析表明，AC與GT相關性顯著，GT與多個RVA譜特征值相關性顯著，RVA譜特征值間大多相關性顯著。主成分分析表明，AC和RVA譜特征值為影響稻米食味品質(zhì)特性的最重要因素，因此在優(yōu)良食味粳稻育種中可以通過AC及RVA譜等理化指標進行食味品質(zhì)篩選和改良。

關鍵詞：粳稻;產(chǎn)地;直鏈淀粉含量;食味品質(zhì);理化指標;RVA譜

中圖分類號：S511.2+20.37?? 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）14-0215-06

隨著生活水平的提高，人們對稻米食味品質(zhì)的要求越來越高，改善和提高稻米食味品質(zhì)已成為優(yōu)化我國農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的重要舉措，對加快推進水稻供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革具有重要意義[1]。水稻食味品質(zhì)是一個綜合性狀，評價方法較多，主要有感官直接評價法、稻米理化指標評價法和儀器分析評價法。稻米理化指標評價法是通過檢測稻米的物理和化學特性對稻米食味品質(zhì)進行間接評判的方法，直鏈淀粉含量（amylose content，AC）、膠稠度（gel consistency，GC）和糊化溫度（gelatinization temperature，GT）是該評價方法的三大理化指標。研究證實它們與米飯食味密切相關，稻米AC往往與蒸煮后米飯的黏度、彈性及綜合評價顯著負相關，而與硬度顯著正相關[2-3]，原因可能是在稻米AC較低時，支鏈淀粉比例升高，淀粉粒更易糊化，導致米飯的黏性增加，適口性提高[4-5]。GC體現(xiàn)蒸煮后米飯的軟硬程度，一般與AC負相關，與支鏈淀粉分支度比例及晶體結(jié)構(gòu)有密切關系[6-7]。稻米GT是指淀粉粒在水中隨著水溫不斷地上升，其吸水并開始發(fā)生無法逆轉(zhuǎn)的膨脹、逐漸變成溶解狀態(tài)（表面喪失折射特性）時的臨界溫度[8]，反映了淀粉粒糊化的難易程度，體現(xiàn)了稻米的蒸煮特性。GT越高，米飯往往因蒸煮過程中淀粉粒不易糊化而硬度增加，一般中低GT的稻米具有更好的適口性[9]。快速黏度分析儀（rapid visco analyzer，RVA）可以模擬稻米蒸煮過程中的黏度變化，是一種快速評價稻米品質(zhì)的儀器，檢測的RVA譜特征值能更貼切地反映品種的口感和質(zhì)地，已成為衡量稻米食味品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標[10-11]。近年來，稻米食味品質(zhì)分析儀器由于操作簡單、快捷、重復性好等特點，在水稻育種材料食味品質(zhì)篩選和鑒定上得到廣泛應用，研究結(jié)果已表明儀器測定值與食味品嘗綜合值極顯著正相關[12]。

由于光照、溫度及栽培條件不同，我國不同地域培育的粳稻稻米品質(zhì)存在較大差異，一般東北地區(qū)粳稻的稻米品質(zhì)普遍高于其他地區(qū)，而江淮地區(qū)粳稻的稻米外觀品質(zhì)和食味品質(zhì)偏低。目前，對于東北稻區(qū)、江淮稻區(qū)等區(qū)域性常規(guī)粳稻品種的稻米食味品質(zhì)相關性狀的研究已有較多報道[13-16]，但是利用不同地域粳稻品種為材料對稻米RVA譜特征值及食味品質(zhì)特性進行系統(tǒng)研究的報道尚少，將各省份粳稻進行同時比較的研究不多。本研究收集了75份來自黑龍江、吉林、遼寧、北京、天津、山東、江蘇等產(chǎn)地培育的優(yōu)質(zhì)粳稻稻谷及江蘇省農(nóng)業(yè)科學院新培育的粳稻品系，比較了不同產(chǎn)地粳稻間稻米食味特性的差異，分析了各性狀間的相關性及主成分，旨在明確我國不同地域粳稻的食味品質(zhì)特性，為粳稻的食味品質(zhì)改良提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選用75份常規(guī)粳稻品種（系）為試驗材料，其中黑龍江省10份、吉林省17份、遼寧省6份、北京市和天津市共4份、山東省和河南省共4份、江蘇省34份。除24份新品系以外的51份粳稻品種名稱及來源見表1。

1.2 試驗設計

34份江蘇省粳稻品種（系）于2017年正季種植于江蘇省農(nóng)業(yè)科學院南京水稻育種基地，每份材料種植5行，每行12株，株行距為16.7 cm×16.7 cm。試驗田平整、土壤肥力中等均勻，采用人工播種、人工移栽方式，水肥管理同常規(guī)大田管理。同年其他省份粳稻品種由各培育單位在當?shù)胤N植，收獲后提供稻谷。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品前處理 稻谷經(jīng)礱谷機（SY88-TH，韓國雙龍）去殼出糙，小型精米機（BLH-3120，臺州伯利恒科技有限公司）出精后獲得精米。用水分分析儀（Metteler，瑞士）測定精米含水量。用旋風式磨（CT193，F(xiàn)OSS，瑞典）研磨米粉，過100目篩篩除大顆粒，獲得精米米粉用于品質(zhì)性狀測定。

1.3.2 稻米理化指標測定 直鏈淀粉含量和膠稠度分別按照國家標準GB/T 15683—2008《大米直鏈淀粉含量的測定》[17]和GB/T 22294—2008《糧油檢驗大米膠稠度的測定》[18]進行測定。糊化溫度用谷物快速黏度分析儀（Perten，瑞典）上讀取的成糊溫度。每個樣品測定3次重復，取平均值為性狀值。

1.3.3 RVA譜特征值測定 RVA譜特征值采用谷物快速黏度分析儀測定，參照美國谷物化學家協(xié)會AACC61-01和61-02操作規(guī)程進行參數(shù)設置。儀器自動讀出的一級參數(shù)包括峰值黏度（peak viscosity，PV）、熱漿黏度（though viscosity，TV）、最終黏度（final viscosity，F(xiàn)V）、峰值時間（peak time，PeT）。二級參數(shù)包括崩解值（breakdown viscosity，BDV=PV-TV）、消減值（setback viscosity，SBV=FV-PV）和回復值（consistency viscosity，CSV=FV-TV）。每個樣品測定2次重復，取平均值為性狀值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2010軟件和SPSS 20.0軟件對數(shù)據(jù)進行差異顯著性比較、相關性分析、主成分因子分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 稻米理化指標變異

如表2所示，75份粳稻中各理化性狀均存在一定變異，其中消減值的變異系數(shù)最大，其次為崩解值;峰值時間和糊化溫度的變異系數(shù)最小，其余性狀的變異系數(shù)均在9.3%～14.5%之間。直鏈淀粉含量的平均值介于14.21%～22.57%，說明供試材料屬于中等直鏈淀粉含量品種。

2.2 稻米理化指標及食味值的地域差異

為了明確各?。ㄊ校┚酒贩N的食味品質(zhì)特性及差異，將75份粳稻品種（系）按來源分為6組。由表3可知，東北三省的直鏈淀粉含量最高，其次為山東河南2省，京津地區(qū)和江蘇省最低。江蘇省的膠稠度最大，東北三省次之，其余2組較低。在糊化溫度上，江蘇省、北京天津和山東河南組較高，其余3組較低。在RVA譜特征值上，黑龍江省的峰值黏度最高，江蘇省次之，山東河南的最低;黑龍江省的熱漿黏度和最終黏度值最高，山東河南最低;吉林省和江蘇省的崩解值最大，其余組間差異不顯著;黑龍江省的消減值最大，吉林省最小;黑龍江省的回復值最大，遼寧省最小;峰值時間在6組間差異不顯著。為了直觀顯示各組RVA譜的總體變異，以6組RVA譜黏度值的平均值繪制曲線圖（圖1）。

2.3 相關性分析

2.3.1 稻米理化指標及RVA譜特征值間的相關性 為了明確食味品質(zhì)相關性狀間的關系，對各性狀進行了相關性分析。由表4可見，膠稠度與其他指標之間相關性均不顯著。直鏈淀粉含量與糊化溫度極顯著負相關。糊化溫度與峰值黏度極顯著正相關，與熱漿黏度和崩解值顯著正相關，與消減值呈極顯著負相關關系。峰值黏度與峰值時間相關性不顯著，與消減值顯著負相關，與其他RVA譜特征值都呈極顯著正相關關系。熱漿黏度與回復值相關性不顯著，與崩解值呈極顯著負相關關系，與其他RVA譜特征值都呈極顯著正相關關系。最終黏度除了與崩解值相關性不顯著之外，與回復值、消減值、峰值時間均呈極顯著正相關關系。崩解值與回復值極顯著正相關，與消減值和峰值時間均呈極顯著負相關關系。而消減值與峰值時間呈極顯著正相關關系，回復值與峰值時間顯著負相關。

2.4 主成分因子分析

對10個性狀進行主成分分析，由圖2可知，前4個主成分特征值均大于1，且累計貢獻率達到8899%，說明這4個成分可以作為主因子，解釋影響稻米食味品質(zhì)性狀變異的89%以上（表5）。第1主成分特征值為3.575，貢獻率為35.747%，RVA譜中的熱漿黏度、最終黏度和峰值時間載荷值較大，說明第1主成分影響食味品質(zhì)的主要因素反映在稻米的黏性和回生性上，表明熱漿黏度、最終黏度越大，黏性越小、回生性越大，最終米飯品質(zhì)越差。第2主成分特征值為2.677，貢獻率為26768%，峰值黏度和崩解值載荷值較大，主要反映在稻米的黏性上，峰值黏度和崩解值越大，黏性越大，米飯品質(zhì)越高。第3主成分特征值為1.574， 貢獻率為15.735%，直鏈淀粉含量、糊化溫度和回復值載荷值較大，主要反映在稻米的軟硬及回生性上。第4主成分特征值為1.074，貢獻率為10.743%，膠稠度載荷值最大，主要反映在稻米的柔軟性上。綜上，直鏈淀粉含量、膠稠度和RVA譜特征值的載荷值較高，在稻米食味品質(zhì)分析中起重要作用，因此，在稻米食味品質(zhì)篩選過程中應兼具考慮多個性狀。

3 討論

水稻品種對光溫變化、土壤性質(zhì)等環(huán)境條件存在明顯的依賴性，北方粳稻在南方種植時往往表現(xiàn)出抽穗期提前、植株矮小、籽粒灌漿差等特點，而南方粳稻在北方種植時會出現(xiàn)抽穗和結(jié)實困難等現(xiàn)象[19-22]。因此，在進行南北方水稻品種的稻米品質(zhì)比較時，通過選取在品種原產(chǎn)地種植的稻米為研究對象，而非將不同地域品種進行統(tǒng)一種植，可避免品種自身生長習性差異，體現(xiàn)品種間稻米食味品質(zhì)的真實差異。本研究將品種培育地收集的75份粳稻按原產(chǎn)地進行分組，進行食味品質(zhì)特性比較，發(fā)現(xiàn)不同地域間存在一定差異。東北三省粳稻品種的各指標比較接近，主要表現(xiàn)在直鏈淀粉含量較高，糊化溫度較低，RVA譜中等;山東河南2省與北京天津2市品種的多數(shù)指標相接近，主要表現(xiàn)在糊化溫度較高，直鏈淀粉含量較低，RVA值中等。江蘇省品種直鏈淀粉含量較低，但膠稠度較軟，峰值黏度、熱漿黏度、最終黏度均較低，導致崩解值不高、消減值和回復值不低（均居中），說明稻米黏性不低，米飯較硬，回生性差（冷飯容易回生）。按理講，較低的直鏈淀粉含量應該有較高的膠稠度，較好的柔軟性和回生性。這是與江蘇省粳稻成熟期間的氣候條件密切相關的。總的來說，東北三省的品質(zhì)特性大體相同，其中吉林省較好，三省中直鏈淀粉含量最低，膠稠度最大，崩解值最大，消減值最低;京津、山東河南、江蘇3地的品質(zhì)特性也大體相同。該研究結(jié)果說明粳稻食味品質(zhì)受到環(huán)境條件和遺傳的雙重影響[23]，其中直鏈淀粉含量受環(huán)境因素影響較大，而糊化溫度和RVA譜主要由遺傳因子控制。已有研究表明，籽粒灌漿期高溫可以降低粳稻W(wǎng)x基因的表達水平和相應的酶活性，從而減少淀粉中的直鏈淀粉含量[24-25]。江蘇省粳稻的灌漿期主要處于8月中旬至9月中旬的高溫時間段，形成高溫脅迫，造成直鏈淀粉含量降低，而東北地區(qū)粳稻的灌漿期溫度適宜，利于稻米灌漿和淀粉形成，稻米的食味品質(zhì)也較高。從膠稠度和RVA譜上看，江蘇省粳稻表現(xiàn)出較軟的米質(zhì)特性，應該是直鏈淀粉含量降低的緣故。本研究揭示了不同省份區(qū)域品種稻米的食味品質(zhì)特征及品種資源，為江蘇省粳稻食味品質(zhì)改良提供了理論和物質(zhì)基礎。

一般認為水稻品種的峰值黏度和崩解值越高、膠稠度越長、直鏈淀粉含量和消減值越低，食味越好[26-28]，但是本研究中江蘇省品種具有較大的膠稠度、峰值黏度和崩解值，較小的消減值。膠稠度、RVA譜特征值是模擬蒸煮食味特性的理化指標，從研究結(jié)果看，江蘇省品種具有較好的食味品質(zhì)特性。事實上，近年來通過引進日本和東北優(yōu)質(zhì)粳稻作為育種親本，江蘇省優(yōu)良食味粳稻品種培育上取得了較大進步，培育出一系列全國知名品種，如南粳46、南粳9108、寧粳8號、泗稻15、泗稻301等。值得注意的是，江蘇省品種存在一些含有極高糊化溫度的品系，糊化溫度是影響稻米蒸煮糊化特性的主要因素，因此在育種材料選育過程中，應重視低糊化溫度材料的選擇，可通過糊化溫度控制基因OsSSIIa的分子標記進行輔助選擇[29-30]。

主成分分析表明直鏈淀粉含量、膠稠度和RVA譜載荷值較高，因此，這些理化性狀是在進行粳稻品種食味品質(zhì)鑒定上的重要參考指標。在粳稻品種食味品質(zhì)改良過程中，應盡可能利用這些理化性狀進行初步篩選，再結(jié)合人工品嘗的感官評價。稻米食味測定儀、近紅外谷物分析儀等儀器是基于近紅外光譜投射原理，間接、快速地測定稻米食味品質(zhì)特征的方法，盡管以往研究表明稻米食味值與感官評價具有顯著相關性[12]，但從原理上講，測定結(jié)果易受稻米外觀品質(zhì)、含水量及化學組分的影響，可能對同一產(chǎn)地的水分含量和直鏈淀粉含量相似的待測材料具有更好的篩選效果，但是在不同地域生產(chǎn)稻米的食味品質(zhì)篩選過程中應慎重使用。

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收稿日期：2020-02-12

基金項目：國家科技支撐計劃（編號：2015BAD01B02）;江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金[編號：CX[18]1001];現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系建設專項（編號：CARS-01-62）;江蘇省種業(yè)創(chuàng)新基金（編號：PZCZ201703）;南京農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)學研合作示范基地項目（編號：2019RHJD101）;江蘇省重點研發(fā)項目（編號：BE2019343）。

作者簡介：孫旭超（1992—），男，河南葉縣人，碩士研究生，主要從事水稻遺傳育種研究。E-mail：1017253536@qq.com。

通信作者：王才林，博士，研究員，主要從事水稻遺傳育種研究。E-mail：clwang@jaas.ac.cn。