播種期對雜交稻組合稻米直鏈淀粉和蛋白質(zhì)及氨基酸含量的影響

李祖勝，徐慶國，劉紅梅

(1岳陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，湖南岳陽414000;2湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長沙410128)

中國是世界上最大的稻米生產(chǎn)國與消費國。稻米提供了人們所需能量和蛋白質(zhì)［1］。有研究表明，稻米中的直鏈淀粉含量對稻米蒸食味品質(zhì)具有重要影響，稻米蛋白質(zhì)含量及其氨基酸組成則是稻米營養(yǎng)品質(zhì)的主要因素。20世紀(jì)70年代以來，中國雜交水稻育種栽培科技工作者主要注重雜交稻產(chǎn)量，而對直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量及其氨基酸組成等米質(zhì)性狀的研究不夠重視，致使目前雜交水稻總體稻米品質(zhì)普遍比常規(guī)水稻品種低［2～8］。2007年以來，筆者對不同播期下的雜交稻組合稻未直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量及其氨基酸組成的影響進(jìn)行研究，旨在為雜交稻組合米質(zhì)性狀的改良及其雜交稻優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試20個雜交中稻組合如下:汕優(yōu)63;新香優(yōu)63;岳優(yōu)9113;金優(yōu)198;Ⅱ優(yōu)明86;威優(yōu)46;Ⅱ優(yōu)725;兩優(yōu)倍九;金優(yōu)117;培兩優(yōu)慈4;川香優(yōu)2號;紅蓮優(yōu)6號;Ⅱ優(yōu)58;絲優(yōu)63;培兩優(yōu)288;Ⅱ優(yōu)838;陸兩優(yōu)106;Ⅱ優(yōu)084;德兩優(yōu)1號;富優(yōu)1號。選用了上述組合的9個播期收獲的種子共計180份稻谷材料作為直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量及其氨基酸含量分析的樣品。

1.2 田間試驗

將以上20個雜交稻組合分別按9個播種期在湖南省沅江市原種場播種。播種期為2007年4月20日到5月30日，每個雜交稻組合每5 d為一播期。20個雜交稻組合的9個播期的180份材料統(tǒng)一按照當(dāng)?shù)厮痉N植方法種植同一塊大田，每期均按常規(guī)方法浸種、催芽、播種，濕潤秧田育秧，5葉1心左右移栽，密度20 cm×20 cm，每個小區(qū)10行×10列插單本100株。每個播期小區(qū)按隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。田間管理與當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)相同。

1.3 米質(zhì)分析方法

在正常成熟期，按雜交稻組合和播期分別單獨收獲其稻谷樣品，單收、單曬、單藏。同一雜交稻組合同一播期的稻谷樣品混合取樣作為直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量及其氨基酸含量分析的稻谷樣品。對收集的180個稻谷樣品預(yù)先統(tǒng)一在同一環(huán)境中儲存3個月，再出糙后分別加工成精米，用粉碎機(jī)粉碎成米粉樣品。稻米直鏈淀粉含量與蛋白質(zhì)含量分析方法參照中華人民共和國農(nóng)業(yè)部頒布的《優(yōu)質(zhì)食用稻米》標(biāo)準(zhǔn)(NY147—88)進(jìn)行。稻米各種氨基酸含量分析采用Waters－2695高效液相色譜儀，按AccQ.Tag柱前衍生反相高效液相色譜法進(jìn)行。稻米直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量及其氨基酸含量分析工作均在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)內(nèi)作物生理與分子生物學(xué)省部共建重點實驗室完成。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SAS統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播種期下雜交稻組合的稻米直鏈淀粉含量變化

由表1可知，采用的20個雜交稻組合的9個不同播期的直鏈淀粉含量平均值變幅為15.0%～24.8%，變幅極差為9.1%，表明不同雜交稻組合的直鏈淀粉含量組合間差異明顯。其中，培兩優(yōu)慈4、兩優(yōu)培九和金優(yōu)198(Ⅱ優(yōu)725)等4個雜交稻組合的平均直鏈淀粉含量依次為前3位，分別為24.8%、20.4%和20.1%(20.1%);川香優(yōu)2號的平均直鏈淀粉含量最低，為15.7%。樣品中稻米平均直鏈淀粉含量均為中等或低直鏈淀粉含量類型，沒有高直鏈淀粉含量類型，均基本符合國家優(yōu)質(zhì)秈稻稻谷一、二、三級優(yōu)質(zhì)米標(biāo)準(zhǔn)，表明所有雜交稻組合的直鏈淀粉含量米質(zhì)性狀較好。

從表1還可以看出，采用的20個雜交稻組合的9個不同播期的直鏈淀粉含量變異系數(shù)變幅為2.8% ～21.7%，其變幅極差高達(dá)18.9%，表明不同雜交稻組合直鏈淀粉含量受播種期的影響存在顯著的組合間差異。其中，同一雜交稻組合9個不同播種期的直鏈淀粉含量變異系數(shù)最大的5個雜交稻組合從大到小依次為川香優(yōu)2號、陸兩優(yōu)106、威優(yōu)46、紅蓮優(yōu)6號、Ⅱ優(yōu)明86，其變幅極差也相對較大;而同一雜交稻組合9個不同播種期的直鏈淀粉含量變異系數(shù)最小的5個雜交稻組合從小到大依次為金優(yōu)198、新香優(yōu)63、絲優(yōu)63、Ⅱ優(yōu)58、秈優(yōu)63，其變幅極差也相對較小。表明川香優(yōu)2號、陸兩優(yōu)106、威優(yōu)46、紅蓮優(yōu)6號和Ⅱ優(yōu)明86等5個不同雜交稻組合的直鏈淀粉含量較易受播種期不同的影響，即其直鏈淀粉含量易受不同生長發(fā)育溫光氣候因素的影響，其稻米直鏈淀粉含量的穩(wěn)定性較差;而金優(yōu)198、新香優(yōu)63、絲優(yōu)63、Ⅱ優(yōu)58和秈優(yōu)63等5個不同雜交稻組合的直鏈淀粉含量不易受播種期不同的影響，即其直鏈淀粉含量不易受不同生長發(fā)育溫光氣候因素的影響，其稻米直鏈淀粉含量的穩(wěn)定性較好。

表1 不同播期下各雜交中稻組合的直鏈淀粉與蛋白質(zhì)含量變化情況

2.2 不同播種期下雜交稻組合的稻米蛋白質(zhì)含量變化

從表1可以看出，采用的20個雜交稻組合的9個不同播期的蛋白質(zhì)含量平均值變幅為7.3%～8.6%，變幅極差為1.3%，表明不同雜交稻組合的蛋白質(zhì)含量組合間差異不明顯。其中，秈優(yōu)63、絲優(yōu)63(德兩優(yōu)1號)和Ⅱ優(yōu)725(Ⅱ優(yōu)084)等5個雜交稻組合的平均蛋白質(zhì)含量依次為前3位，分別為8.6%、8.2%(8.2%)和 8.1%(8.1%);岳優(yōu) 9113的平均蛋白質(zhì)含量最低，為7.3%。并且，本研究中采用的20個雜交稻組合的9個不同播期的平均蛋白質(zhì)含量均低于9%，表明所有雜交稻組合的蛋白質(zhì)含量均較低。

從表1中還可以看出，采用的20個雜交稻組合的9個不同播期的蛋白質(zhì)含量變異系數(shù)變幅為4.3%～11.6%，其變幅極差高達(dá)7.3%，表明不同雜交稻組合蛋白質(zhì)含量受播種期的影響存在顯著的組合間差異。其中，同一雜交稻組合9個不同播種期的蛋白質(zhì)含量變異系數(shù)最大的5個雜交稻組合從大到小依次為金優(yōu)117、金優(yōu)198、絲優(yōu)63、秈優(yōu)63、陸兩優(yōu)106，其變幅極差也相對較大;而同一雜交稻組合9個不同播種期的蛋白質(zhì)含量變異系數(shù)最小的5個雜交稻組合從小到大依次為德兩優(yōu)1號、培兩優(yōu)慈4、Ⅱ優(yōu)725、川香優(yōu)2號、新香優(yōu)63，其變幅極差也相對較小。表明金優(yōu)117、金優(yōu)198、絲優(yōu)63、秈優(yōu)63和陸兩優(yōu)106等5個不同雜交稻組合的蛋白質(zhì)含量較易受播種期不同的影響，即其蛋白質(zhì)含量易受不同生長發(fā)育溫光氣候因素的影響，其稻米蛋白質(zhì)含量的穩(wěn)定性較差;而德兩優(yōu)1號、培兩優(yōu)慈4、Ⅱ優(yōu)725、川香優(yōu)2號和新香優(yōu)63等5個不同雜交稻組合的蛋白質(zhì)含量不易受播種期不同的影響，即其蛋白質(zhì)含量不易受不同生長發(fā)育溫光氣候因素的影響，其稻米蛋白質(zhì)含量的穩(wěn)定性較好。

2.3 不同播種期下雜交稻汕優(yōu)63各種氨基酸含量的變化

由表2可知，本試驗采用的雜交稻組合汕優(yōu)63的9個不同播期的各種氨基酸絕對含量的平均值變幅為2.08～13.88 mg/g，變幅極差為11.80 mg/g，其中，絕對含量的平均值最大的5種氨基酸從大到小依次為谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸、亮氨酸、纈氨酸，其變幅極差也相對較大;而絕對含量的平均值最小的5種氨基酸從小到大依次為蛋氨酸、胱氨酸、組氨酸、賴氨酸、絲氨酸，其變幅極差也相對較小。表明同一雜交稻組合的不同氨基酸絕對含量存在明顯的差異。

表2 不同播期下雜交稻汕優(yōu)63氨基酸含量的變化

表2中的必需AA/總AA為賴氨酸、蘇氨酸、胱氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸和苯丙氨酸等8種必需氨基酸含量之和與所有分析氨基酸含量之和的比值。

從表2還可以看出，各種氨基酸絕對含量的變異系數(shù)變幅為14.3% ～45.7%，其變幅極差高達(dá)31.4%，表明同一雜交稻組合的各種氨基酸絕對含量受播種期的影響存在顯著的氨基酸間差異。其中，變異系數(shù)最大的5個氨基酸從大到小依次為胱氨酸、酪氨酸、絲氨酸、纈氨酸、谷氨酸，其變幅極差也相對較大;絕對含量變異系最小的5個氨基酸從小到大依次為蛋氨酸、異亮氨酸、脯氨酸、天冬氨酸、甘氨酸，其變幅極差也相對較小。表明胱氨酸、酪氨酸、絲氨酸、纈氨酸和谷氨酸等5種氨基酸的絕對含量較易受播種期不同的影響，即該5種氨基酸的絕對含量易受不同生長發(fā)育溫光氣候因素的影響，其稻米該5種氨基酸的絕對含量的穩(wěn)定性較差;而蛋氨酸、異亮氨酸、脯氨酸、天冬氨酸和甘氨酸等5種氨基酸的絕對含量不易受播種期不同的影響，即該5種氨基酸的絕對含量不易受不同生長發(fā)育溫光氣候因素的影響，其稻米該5種氨基酸的絕對含量的穩(wěn)定性較好。

表2數(shù)據(jù)表明，各種氨基酸相對含量的平均值變幅為2.41～16.09 mg/g，變幅極差為13.68 mg/g，其中，平均值最大的5種氨基酸從大到小依次為谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸、亮氨酸、纈氨酸，其變幅極差也相對較大;相對含量的平均值最小的5種氨基酸從小到大依次為蛋氨酸、胱氨酸、組氨酸、賴氨酸、絲氨酸，其變幅極差也相對較小。表明同一雜交稻組合的不同氨基酸相對含量存在明顯的差異。并且，各種氨基酸相對含量的平均值變幅極差比其絕對含量的變幅極差大。但是，各種氨基酸相對含量的平均值大小排序與其絕對含量的平均值大小排序相一致。

表2結(jié)果還表明，各種氨基酸相對含量的變異系數(shù)變幅為 13.1% ～43.1%，其變幅極差高達(dá)30.0%，表明同一雜交稻組合的各種氨基酸相對含量受播種期的影響存在顯著的氨基酸間差異。其中，變異系數(shù)最大的5個氨基酸從大到小依次為胱氨酸、酪氨酸、絲氨酸、纈氨酸、谷氨酸，其變幅極差也相對較大;變異系數(shù)最小的5個氨基酸從小到大依次為蛋氨酸、異亮氨酸、脯氨酸、天冬氨酸、甘氨酸，其變幅極差也相對較小。表明胱氨酸、酪氨酸、絲氨酸、纈氨酸和谷氨酸等5種氨基酸的相對含量與其絕對含量一樣，較易受播種期不同的影響，即該5種氨基酸的相對含量易受不同生長發(fā)育溫光氣候因素的影響，其稻米該5種氨基酸的相對含量的穩(wěn)定性較差;而蛋氨酸、異亮氨酸、脯氨酸、天冬氨酸和甘氨酸等5種氨基酸的相對含量與其絕對含量一樣，不易受播種期不同的影響，即該5種氨基酸的絕對含量不易受不同生長發(fā)育溫光氣候因素的影響，其稻米該5種氨基酸的相對含量的穩(wěn)定性較好。

3 結(jié)論與討論

稻米直鏈淀粉含量與蛋白質(zhì)含量及其氨基酸含量的主要影響因素是其遺傳背景，但也受各種生長發(fā)育環(huán)境生態(tài)條件的影響［5～10］。本試驗研究結(jié)果表明，雜交稻組合的直鏈淀粉含量組合間差異明顯，而雜交稻組合的蛋白質(zhì)含量組合間差異不明顯。表明播期對雜交稻組合的直鏈淀粉含量的影響較大，而對雜交稻組合的蛋白質(zhì)含量的影響較小。因此，應(yīng)從中等直鏈淀粉含量的雜交稻不育系與恢復(fù)系品種，從而選育出稻米蒸煮食味品質(zhì)較好的中等直鏈淀粉含量的雜交稻組合。本研究結(jié)果還表明，雜交稻組合直鏈淀粉含量與蛋白質(zhì)含量受播種期的影響較大，因此，不僅要根據(jù)不同雜交稻組合的生長發(fā)育遺傳特性與當(dāng)?shù)丨h(huán)境生態(tài)條件，合理安排其播種期，使其正常生長發(fā)育，提高其產(chǎn)量，也可改良其稻米直鏈淀粉含量與蛋白質(zhì)含量，從而獲得較好的稻米蒸煮食味品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)。

以往的研究表明，稻米蛋白質(zhì)的第一和第二限制性氨基酸分別為賴氨酸與蘇氨酸，雜交稻品種(組合)存在明顯的稻米蛋白質(zhì)氨基酸組成的品種(組合)間遺傳差異，稻米蛋白質(zhì)的各種氨基酸組成是決定稻米營養(yǎng)品質(zhì)的重要因素［8～10］。本試驗研究結(jié)果表明，同一雜交稻組合的不同氨基酸絕對含量與相對含量存在明顯的差異，雜交稻組合汕優(yōu)63的9個播期的8種必需氨基酸之和的絕對含量的平均值為35.75 mg/g，但其變幅極差高達(dá)18.48%;而其相對含量的平均值為41.43 mg/g，但其變幅極差高達(dá)21.99%。表明相同雜交稻組合稻米的必需氨基酸絕對含量之和與必需氨基酸相對含量之和受不同播種期的影響較大。并且，同一雜交稻組合的各種氨基酸的絕對含量與相對含量受播種期的影響存在顯著的氨基酸間差異。因此，合理調(diào)節(jié)雜交稻組合的播種期，不但可改善其蛋白質(zhì)含量，還可改善其蛋白質(zhì)各種氨基酸的組成，從而調(diào)控其稻米營養(yǎng)品質(zhì)。

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