楊陶陶 韋 佳， 鄒積祥 伍龍梅 包曉哲 黃 慶陳青春 張 彬，*

（1廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所/廣東省水稻育種新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣東省水稻工程實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華南優(yōu)質(zhì)稻遺傳育種實(shí)驗(yàn)室（部省共建），廣東 廣州 510640； 2仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，廣東 廣州 510225）

稻米品質(zhì)主要包括加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。糙米率、精米率和整精米率常用來(lái)評(píng)價(jià)稻米的加工品質(zhì)，其中以整精米率最受育種家和生產(chǎn)者關(guān)注。稻米的外觀品質(zhì)常以堊白粒率和堊白度等表征。不同消費(fèi)者對(duì)稻米外觀品質(zhì)的喜好基本一致，即堊白少、透明度高的稻米較受歡迎。直鏈淀粉含量、稻米糊化特性和米飯質(zhì)構(gòu)等指標(biāo)用來(lái)評(píng)價(jià)稻米蒸煮食味品質(zhì)。優(yōu)質(zhì)秈稻往往具有較低的直鏈淀粉含量、消減值、糊化溫度和米飯硬度，以及較高的稻米崩解值和米飯黏性［1-2］。

我國(guó)雙季稻的種植面積和產(chǎn)量分別占全國(guó)水稻種植面積和產(chǎn)量的33.0%和27.5%，在保障糧食安全方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用［3］。在雙季稻區(qū)，與早稻相比，晚稻具有較高的整精米率和消減值，較低的堊白度、堊白粒率、峰值黏度和崩解值［4-6］。稻米品質(zhì)主要由品種特性決定，同時(shí)受氣候條件影響［7-8］。籽粒灌漿期是稻米品質(zhì)形成的關(guān)鍵時(shí)期，該時(shí)期溫度對(duì)稻米品質(zhì)影響最大［8］。有研究表明，灌漿期溫度與稻米整精米率呈顯著負(fù)相關(guān)，而溫度對(duì)稻米整精米率的影響與其堊白大小有關(guān)［8-9］。溫度不僅影響稻米的加工和外觀品質(zhì)，對(duì)稻米組分和淀粉結(jié)構(gòu)也有一定影響，從而導(dǎo)致蒸煮食味品質(zhì)的改變［10-12］。其他氣象因子，如太陽(yáng)輻射對(duì)稻米品質(zhì)也有一定影響［7，13］。例如，灌漿期太陽(yáng)輻射量與稻米整精米率呈顯著正相關(guān)，與蛋白質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān)［8］。另外，水稻的每個(gè)生育階段都有不同的適宜溫度和光照范圍，溫光資源的變化會(huì)影響水稻生長(zhǎng)發(fā)育、物質(zhì)生產(chǎn)和轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)而影響稻米品質(zhì)的形成［13-15］。

早晚兼用型水稻品種在雙季稻區(qū)早、晚季均可種植［16］。如，湖南許多短生育期（110～120 d）的早稻品種在晚季種植，不僅可以保證較高的稻谷產(chǎn)量，還能緩解茬口矛盾，有利于雙季稻機(jī)械化集約化生產(chǎn)［17-18］；在江西早季種植優(yōu)質(zhì)短生育期常規(guī)晚稻品種，其產(chǎn)量和品質(zhì)較常規(guī)早稻品種均顯著提高［4］。華南雙季稻區(qū)是我國(guó)優(yōu)質(zhì)秈稻的主產(chǎn)區(qū)之一，其中以“絲苗米”最為典型；特別是廣東和廣西等地區(qū)，選育了許多早晚兼用型水稻品種，以滿足該地區(qū)水稻生產(chǎn)的需求［16］。該區(qū)域溫、光、水資源充足，但在早、晚季分配不均，從而導(dǎo)致早、晚稻產(chǎn)量具有較大差異［19］。然而早晚兼用型水稻稻米品質(zhì)在早、晚季之間的差異特征尚不清楚，是亟需明確的生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題。因此，本研究選取6 個(gè)典型的優(yōu)質(zhì)早晚兼用型水稻品種為試驗(yàn)材料，分析稻米品質(zhì)在早、晚季的變化特征及其與氣象因子的關(guān)系，以期為華南雙季稻，特別是“絲苗米”的品種選育和優(yōu)質(zhì)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2021 年在廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院白云試驗(yàn)基地（23.39°N、113.43°E）進(jìn)行。土壤耕層（0～15 cm）基礎(chǔ)理化性質(zhì)為：pH 值5.92，有機(jī)質(zhì)20.10 g·kg-1，全氮1.29 g·kg-1。該試驗(yàn)點(diǎn)為亞熱帶季風(fēng)氣候，2021 年水稻生長(zhǎng)季日平均氣溫、日降水量和日照時(shí)數(shù)見圖1。其中，抽穗至成熟期早、晚季平均溫度、平均最高溫度、平均最低溫度、降水量和日照時(shí)數(shù)如表1所示。

圖1 2021年試驗(yàn)點(diǎn)水稻生長(zhǎng)季日平均溫度、日降水量和日照時(shí)數(shù)Fig.1 Daily mean temperature， daily precipitation and sunshine hours during rice growing season in 2021

表1 早、晚季水稻抽穗至成熟期平均溫度、降水量和日照時(shí)數(shù)Table 1 Mean temperature， precipitation and sunshine hours of early and late season rice from heading to maturity

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和田間管理

試驗(yàn)采用單因素（品種）完全隨機(jī)排列，3 次重復(fù)。供試早晚兼用型水稻品種為美香占2 號(hào)、象牙香占、19 香、南晶香占、二廣香占3 號(hào)和莉香占，均由廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所提供，適宜在廣東省各稻作區(qū)作早、晚稻種植。采用濕潤(rùn)育秧，手工移栽，行株距為19.8 cm×16.5 cm，每穴3 苗。2021 年早、晚季播種期、移栽期、抽穗期和成熟期見表2。早、晚季肥料施用量一致。氮肥為尿素（N 含量46.4%），施用量（純N）為135 kg·hm-2，其中，基肥∶分蘗肥∶穗肥為5∶3∶2。磷肥為過(guò)磷酸鈣（P2O5含量12.0%），施用量（P2O5）為60 kg·hm-2。鉀肥為氯化鉀（K2O 含量60.0%），施用量（K2O）為120 kg·hm-2，其中，基肥∶穗肥為5∶5。基肥于移栽前2 d施用，分蘗肥于移栽后7 d施用，穗肥在幼穗分化二期施用。水分管理與病蟲草害防治等按當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)田塊進(jìn)行。

表2 2021年早、晚季水稻播種、移栽、抽穗和成熟期Table 2 Sowing， transplanting， heading and maturity of early and late season rice in 2021

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 加工和外觀品質(zhì)測(cè)定 于成熟期，在每個(gè)小區(qū)收獲100 穴脫粒、曬干。室溫保存3 個(gè)月后，參照《GB/T 17891-2017 優(yōu)質(zhì)稻谷》［20］，測(cè)定糙米率、精米率、整精米率、堊白粒率和堊白度。

1.3.2 直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量測(cè)定 整精米中直鏈淀粉含量的測(cè)定方法參照《GB/T 17891-2017 優(yōu)質(zhì)稻谷》［20］。采用Kjeltec 8400 全自動(dòng)凱氏定氮儀（丹麥福斯分析儀器公司）測(cè)定整精米中氮含量，再乘以換算系數(shù)5.95即為蛋白質(zhì)含量。

1.3.3 稻米糊化特性測(cè)定 整精米粉碎后過(guò)60目篩，按照美國(guó)谷物化學(xué)師協(xié)會(huì)規(guī)程Method 61-02.01［21］，使用RVA-TecMaster 快速黏度分析儀（瑞典波通儀器公司）測(cè)定稻米峰值黏度、熱漿黏度、最終黏度、崩解值（峰值黏度與熱漿黏度的差值）、消減值（最終黏度與峰值黏度的差值）和糊化溫度。

1.3.4 米飯質(zhì)構(gòu)和食味值測(cè)定 稱取整精米30 g 于不銹鋼盒中，用超純水淘洗3次，米水質(zhì)量比為1∶1.3，置于Z12YN6-G2 電飯煲（浙江蘇泊爾股份有限公司，杭州）中蒸煮30 min，室溫下冷卻30 min。將盒中表層米飯撥開，挑選3 個(gè)完整的米粒，呈三角形放置在測(cè)試平臺(tái)上。使用帶有不銹鋼圓柱型探頭（P-CY36R，直徑36 mm）的TVT 6700 質(zhì)構(gòu)儀（瑞典波通儀器公司），采用兩次壓縮法測(cè)定米飯的硬度、黏性和咀嚼性。其中，硬度為第一次擠壓樣品時(shí)的壓力峰值；黏性為第一次擠壓完成后，探頭回復(fù)過(guò)程中所形成的區(qū)間。每個(gè)處理蒸煮兩份米飯樣品，每份米飯樣品測(cè)定6次重復(fù)。與此同時(shí)，采用STA1B 米飯食味計(jì)（日本佐竹公司）測(cè)定米飯的綜合食味值。

1.4 統(tǒng)計(jì)與分析

使用SPSS 25.0 軟件對(duì)稻米加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量、稻米糊化特性、米飯質(zhì)構(gòu)和食味值進(jìn)行單因素（季別）方差分析，顯著性水平為P＜0.05；對(duì)稻米加工和外觀品質(zhì)、直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量與抽穗至成熟期氣象因子進(jìn)行相關(guān)性分析；對(duì)稻米糊化特性、米飯質(zhì)構(gòu)和食味值與直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量進(jìn)行相關(guān)性分析，顯著性水平為P＜0.05和P＜0.01。

2 結(jié)果與分析

2.1 加工和外觀品質(zhì)

對(duì)于加工品質(zhì)，早季稻米糙米率、精米率和整精米率分別為77.8%～80.0%、66.6%～69.8%和47.2%～59.3%，晚季稻米糙米率、精米率和整精米率分別為72.3%～76.3%、64.2%～68.1%和53.0%～64.9%；與早季相比，晚季稻米糙米率和精米率分別平均降低4.8和2.5 個(gè)百分點(diǎn)，而整精米率平均提高5.6 個(gè)百分點(diǎn)（圖2）。對(duì)于外觀品質(zhì)，早季稻米堊白粒率和堊白度分別為4.5%～9.1%和2.3%～7.8%，晚季稻米堊白粒率和堊白度分別為1.2%～2.6%和0.7%～2.4%；與早季相比，晚季稻米堊白粒率和堊白度分別平均降低2.4 和0.7 個(gè)百分點(diǎn)（圖3）。相關(guān)性分析結(jié)果表明（表3），早晚兼用型水稻糙米率和精米率與抽穗至成熟期平均溫度、平均最高溫度和平均最低溫度均呈顯著或極顯著正相關(guān)；整精米率與平均溫度和平均最高溫度呈顯著負(fù)相關(guān)；堊白粒率和堊白度與平均溫度、平均最高溫度和平均最低溫度均呈顯著正相關(guān)。

圖2 早晚兼用型水稻加工品質(zhì)在早、晚季的差異特征Fig.2 Differences in milling quality of early and late season dual-use rice cultivars planted in early and late seasons

圖3 早晚兼用型水稻外觀品質(zhì)在早、晚季的差異特征Fig.3 Differences in appearance quality of early and late season dual-use rice cultivars planted in early and late seasons

表3 早晚兼用型水稻加工和外觀品質(zhì)、直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量與抽穗至成熟期氣象因子的相關(guān)性（r值，n=12）Table 3 Correlations of milling and appearance quality， amylose and protein content of early and late season dual-use rice cultivars with meteorological factors from heading to maturity （r value， n=12）

2.2 直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量

由圖4 可知，早季稻米直鏈淀粉含量顯著低于晚季（象牙香占和莉香占除外），而蛋白質(zhì)含量均顯著高于晚季。與早季相比，晚季稻米直鏈淀粉含量平均提高0.9 個(gè)百分點(diǎn)，而蛋白質(zhì)含量平均降低0.8 個(gè)百分點(diǎn)。相關(guān)性分析結(jié)果表明（表3），早晚兼用型水稻直鏈淀粉含量與抽穗至成熟期平均溫度、平均最高溫度和平均最低溫度均呈極顯著負(fù)相關(guān)，而蛋白質(zhì)含量與抽穗至成熟期平均溫度、平均最高溫度和平均最低溫度均呈極顯著正相關(guān)。

圖4 早晚兼用型水稻直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量在早、晚季的差異特征Fig.4 Differences in amylose and protein content of early and late season dual-use rice cultivars planted in early and late seasons

2.3 糊化特性、米飯質(zhì)構(gòu)和食味值

與早季相比，晚季稻米峰值黏度、崩解值和糊化溫度呈降低趨勢(shì)，平均降幅分別為10.7%、19.5%和1.60 ℃，而消減值平均升高32.4%（圖5）。與早季相比，晚季米飯硬度、黏性、咀嚼性和食味值均呈升高趨勢(shì)，平均增幅分別為36.7%、37.1%、37.5%和10.3%（圖6）。相關(guān)性分析結(jié)果表明（表4），早晚兼用型水稻峰值黏度、崩解值和糊化溫度與直鏈淀粉含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，消減值、米飯硬度、黏性和咀嚼性與直鏈淀粉含量呈極顯著正相關(guān)；崩解值和糊化溫度與蛋白質(zhì)含量呈顯著或極顯著正相關(guān)，消減值、米飯硬度、粘性和咀嚼性與蛋白質(zhì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān)。

圖5 早晚兼用型水稻糊化特性在早、晚季的差異特征Fig.5 Differences in pasting property of early and late season dual-use rice cultivars planted in early and late seasons

3 討論

3.1 早晚兼用型水稻加工和外觀品質(zhì)、直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量在早、晚季的差異特征

加工和外觀品質(zhì)的形成與灌漿結(jié)實(shí)期的氣象因子，特別是與環(huán)境溫度密切相關(guān)［7-8］。灌漿期較高的環(huán)境溫度會(huì)加快籽粒灌漿速度，縮短灌漿時(shí)間，導(dǎo)致淀粉體松散堆積和堊白形成［9-10］。也有研究表明，較高的環(huán)境溫度會(huì)加強(qiáng)水稻植株的呼吸作用，提高α-淀粉酶對(duì)胚乳中淀粉的降解，導(dǎo)致胚乳中同化物的供應(yīng)不足［22］。本研究中，早季抽穗至成熟期平均溫度、平均最高溫度、平均最低溫度均高于晚季（表1），且堊白粒率和堊白度與抽穗至成熟期平均溫度、平均最高溫度和平均最低溫度均呈顯著正相關(guān)（表3）。因此，早季較高的灌漿期溫度可能導(dǎo)致早稻具有較高的堊白粒率和堊白度（圖3）。另外，早晚兼用型水稻在早季種植時(shí)的整精米率較低（圖2-C），可能與其具有較高的堊白度和堊白粒率有關(guān)，導(dǎo)致堊白米在碾磨過(guò)程中易斷裂［23］。

除了環(huán)境溫度，其他氣象因子也會(huì)影響稻米的外觀品質(zhì)。如，弱光條件下稻米的堊白度顯著提高，導(dǎo)致外觀品質(zhì)變差［24］。本研究中，早季灌漿期較多的降雨量和較短的日照時(shí)數(shù)也可能導(dǎo)致堊白度提高。另外，早、晚季整精米率在品種間差異較大，其中，象牙香占和19 香的整精米率在早、晚季之間無(wú)顯著差異，即使其早季堊白粒率和堊白度顯著高于晚季；這可能與其粒型和堊白發(fā)生位置有關(guān)［25-26］，有待進(jìn)一步研究。

籽粒中直鏈淀粉的合成主要受顆粒結(jié)合淀粉合酶的調(diào)節(jié)［27］，而蛋白質(zhì)的合成主要受谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶的調(diào)控［28］。本研究中，早季灌漿期溫度較高，高溫會(huì)降低籽粒中顆粒結(jié)合淀粉合酶活性，提高籽粒中谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶的活性，導(dǎo)致直鏈淀粉含量降低和蛋白質(zhì)含量升高［29-30］。另外，Deng等［24］研究表明，寡照條件下稻米的直鏈淀粉含量顯著降低，蛋白質(zhì)含量顯著升高。由此推測(cè)，早晚兼用型水稻在早季具有較低的直鏈淀粉含量和較高的蛋白質(zhì)含量，可能是由早季灌漿期高溫寡照的氣象條件所致。

3.2 早晚兼用型水稻蒸煮食味品質(zhì)在早、晚季的差異特征

在淀粉糊化過(guò)程中，較高的直鏈淀粉含量不利于淀粉顆粒的吸水膨脹，而在冷卻過(guò)程中，較高的直鏈淀粉含量會(huì)加速淀粉的回生，導(dǎo)致較低的峰值黏度、崩解值和較高的消減值［31］。前人研究表明，稻米的糊化溫度與直鏈淀粉含量呈負(fù)相關(guān)，與支鏈淀粉含量呈正相關(guān)［32］。另外，高溫條件下支鏈淀粉長(zhǎng)分支鏈比例的增加會(huì)導(dǎo)致淀粉結(jié)晶度和糊化溫度的升高［11］。本研究中，早晚兼用型水稻直鏈淀粉含量與稻米峰值黏度、崩解值和糊化溫度呈顯著負(fù)相關(guān)，與消減值呈顯著正相關(guān)（表4）。可見，早季較高的峰值黏度、崩解值和糊化溫度及較低的消減值與直鏈淀粉含量的降低有關(guān)。

本研究中，早晚兼用型水稻在晚季種植時(shí)的米飯硬度較高（圖6-A），可能與其較高的直鏈淀粉含量有關(guān)。這主要是由于直鏈淀粉分子與支鏈淀粉分子共結(jié)晶限制了淀粉顆粒的膨脹，導(dǎo)致米飯質(zhì)地較硬［33］。米飯黏性指質(zhì)構(gòu)儀探頭與米飯表面的相互作用力，一般與直鏈淀粉含量呈負(fù)相關(guān)［34］，但本研究中早晚兼用型水稻在晚季種植時(shí)的米飯黏性較高（圖6-B），且與直鏈淀粉含量呈顯著正相關(guān)（表4）。食味值是對(duì)稻米食味品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)。本研究中，早晚兼用型水稻在晚季種植時(shí)具有較高的食味值（圖6-D）。相關(guān)性分析結(jié)果表明（表4），早晚兼用型水稻食味值與直鏈淀粉含量、消減值、米飯硬度和黏性呈顯著正相關(guān)，與峰值黏度、崩解值和糊化溫度則呈顯著負(fù)相關(guān)。與Chen 等［1］的研究結(jié)果不完全一致，即秈稻稻米食味值與峰值黏度、崩解值呈顯著正相關(guān)，與直鏈淀粉含量、消減值和糊化溫度呈顯著負(fù)相關(guān)。前人研究稻米直鏈淀粉含量、糊化特性、米飯質(zhì)構(gòu)和食味值的相互關(guān)系時(shí)，直鏈淀粉含量（1.2%～32.8%）變化范圍較大［1，34］。而本研究早、晚季稻米直鏈淀粉含量變化均相對(duì)較小。在稻米組分相近的情況下，稻米的理化特性主要與其淀粉顆粒形態(tài)、晶體結(jié)構(gòu)、淀粉分子結(jié)構(gòu)、瀝出物組分和結(jié)構(gòu)有關(guān)［33，35-36］。后續(xù)應(yīng)進(jìn)一步從淀粉精細(xì)結(jié)構(gòu)角度揭示早晚兼用型水稻蒸煮食味品質(zhì)在早、晚季的差異機(jī)理。另外，早晚兼用型水稻蛋白質(zhì)含量與崩解值和糊化溫度呈顯著正相關(guān)，與消減值、硬度、黏性和食味值呈顯著負(fù)相關(guān)（表4）。前人研究表明，蛋白質(zhì)對(duì)稻米理化特性的影響僅次于淀粉，但對(duì)稻米蒸煮食味品質(zhì)的影響研究結(jié)果不一致［1，12，34］，可能與稻米中蛋白組分含量，淀粉-蛋白復(fù)合物結(jié)構(gòu)有關(guān)［32-34］。

4 結(jié)論

本研究明確了早晚兼用型水稻稻米品質(zhì)在早、晚季的差異特征及其與氣象因子和稻米組分的關(guān)系。與早季相比，晚季稻米整精米率整體顯著提高，堊白粒率和堊白度整體顯著降低，主要與其灌漿期溫度較低有關(guān)；晚季稻米峰值黏度、崩解值和糊化溫度呈降低趨勢(shì)，消減值、米飯硬度、黏性、咀嚼性和食味值呈升高趨勢(shì)，與其較高的直鏈淀粉含量和較低的蛋白質(zhì)含量有關(guān)。