彩色稻籽粒蛋白質(zhì)含量在單株間的變異及分布

邵源梅，李少明，李華慧，黃 平，郭詠梅*

(1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，云南 昆明 650205；2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)，云南 昆明 650201)

【研究意義】水稻籽粒干重的90 %以上是由淀粉和蛋白質(zhì)組成[1]，蛋白質(zhì)為稻米第2大組分，其中80 %的蛋白質(zhì)存在于胚乳中，水稻籽粒中的蛋白質(zhì)大部分以貯藏性蛋白的形式存在，它是種子發(fā)芽時(shí)所需的氮素來(lái)源；同時(shí)，貯藏性蛋白與稻米營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、消化性、食味品質(zhì)密切相關(guān)。水稻籽粒中蛋白質(zhì)含量不高，一般在8 %左右，但溶解性、生物價(jià)和能量吸收均高于其它作物，氨基酸組成較平衡，賴氨酸含量較高，容易被人體消化吸收[2]。水稻胚中的蛋白質(zhì)含量最高，變異范圍為16.8 %～24.1 %，蛋白質(zhì)含量變異范圍糙米為5.1 %～15.4 %，精米為4.5 %～14.3 %[3]。【前人研究進(jìn)展】水稻種子蛋白質(zhì)含量是典型的數(shù)量性狀[4]，容易受環(huán)境條件的影響。許多學(xué)者從不同基因型、不同穗位和環(huán)境因子影響等方面，對(duì)水稻籽粒蛋白質(zhì)含量進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，不同品種、粒位和環(huán)境間稻米蛋白質(zhì)含量均存在較大的變異[5-11]，對(duì)同一品種不同單株蛋白質(zhì)含量的研究未見(jiàn)報(bào)道，關(guān)于水稻籽粒蛋白質(zhì)含量的分布研究也不多[12]。【本研究切入點(diǎn)】本研究選用的試驗(yàn)材料“云彩3號(hào)”是采用彩色稻選育技術(shù)育成的秈型新品系，除單株稻穗呈黑、褐、黃不同顏色分離，其余性狀整齊一致，脫殼后糙米外觀為黑、褐、咖和白等彩色混合米[13]。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】對(duì)該品系隨機(jī)抽取的49個(gè)單株籽粒進(jìn)行蛋白質(zhì)含量測(cè)定，并對(duì)同一單株糙米、精米和米糠蛋白質(zhì)含量，有色單株和無(wú)色單株蛋白質(zhì)含量進(jìn)行比較，旨在明確同一遺傳背景下籽粒蛋白質(zhì)含量的變異情況，以及籽粒中蛋白質(zhì)含量分布特點(diǎn)，為特色水稻品種選育及富營(yíng)養(yǎng)專用大米加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

在云南省祿豐縣彩云鎮(zhèn)同田種植彩色稻新品系“云彩3號(hào)”200苗，田間插秧規(guī)格16.7 cm×26.7 cm，20行區(qū)，行長(zhǎng)3 m，田間試驗(yàn)及水肥按正常管理。成熟后隨機(jī)收獲49個(gè)單株，分別脫粒、晾曬，干燥后保存于通風(fēng)良好的陰涼處，放置3個(gè)月，用于蛋白質(zhì)含量測(cè)定。

1.2 方法

1.2.1 樣品準(zhǔn)備 將試驗(yàn)材料置于室溫下平衡水分72 h，用礱谷機(jī)(SatakeThu35B，Satake，日本)將49份試驗(yàn)材料脫殼，碾成糙米(37份為有色，12份為無(wú)色)，樣品分為兩部份，一部分用旋風(fēng)式磨粉機(jī)磨成粉，備用；另一部分用小型精米機(jī)(KETT RICE POLISHER，Kett Electric Laboratoty，日本)碾成精米，并分別收集米糠，精米用旋風(fēng)式磨粉機(jī)磨成粉，備用。

1.2.2 蛋白質(zhì)含量測(cè)定 用生產(chǎn)的消煮爐(435，Buchi，瑞士公司)、343蒸餾裝置、自動(dòng)滴定儀，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB2905-82)規(guī)定的半微量凱氏法測(cè)定N含量，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定2次，求2次平均值。按公式計(jì)算蛋白質(zhì)含量：蛋白質(zhì)含量(%)=N含量×5.95×0.1。

圖1 糙米、精米和米糠蛋白質(zhì)含量分布Fig.1 Distribution of protein content in brown rice, milled rice and rice bran

2 結(jié)果與分析

2.1 不同單株籽粒蛋白質(zhì)含量的變異及其分布特點(diǎn)

圖1列出了彩色稻49 份單株糙米、精米和米糠中蛋白質(zhì)含量的變異狀況，不同單株蛋白質(zhì)平均含量(%)為米糠>糙米>精米，米糠中的最高為14.37 %，變異范圍12.30 %～16.59 %；糙米其次為10.25 %，變異范圍8.03 %～13.29 %；精米最低為9.11 %，變異范圍7.35 %～10.91 %(表1)。

分析結(jié)果，單株間糙米、精米和米糠蛋白質(zhì)含量的變異范圍各不相同，變異系數(shù)糙米>精米>米糠，糙米最大為10.54 %，精米和米糠較低分別為7.46 %和6.05 %，說(shuō)明單株蛋白質(zhì)含量的變異基本趨于一致，是研究水稻籽粒蛋白質(zhì)含量分布較理想材料。方差分析結(jié)果，同一單株糙米、精米和米糠中蛋白質(zhì)含量差異均達(dá)極顯著(表2)。由此可見(jiàn)，蛋白質(zhì)含量糙米顯著高于精米，在去糙過(guò)程中損失了11.12 %的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)主要留在米糠中，而80 %以上的蛋白質(zhì)主要存在于胚乳中。

2.2 有色糙米與無(wú)色糙米蛋白質(zhì)含量比較

通過(guò)對(duì)49份單株糙米、精米和米糠中蛋白質(zhì)含量分析，結(jié)果表明(表3)，有色米和普通米蛋白質(zhì)平均含量(%)均依次為米糠>糙米>精米，在有色和無(wú)色精米間蛋白質(zhì)含量差異達(dá)極顯著水平，而有色和無(wú)色糙米、米糠間蛋白質(zhì)含量差異均不顯著(表4)。其中，有色糙米、精米和米糠蛋白質(zhì)含量均高于無(wú)色稻米，蛋白質(zhì)含量有色精米明顯高于無(wú)色精米，分別為9.31 %和8.52 %；而有色糙米與無(wú)色糙米基本相同，分別為10.33 %和10.0 %；同樣有色和無(wú)色米糠中蛋白質(zhì)含量趨于相同，分別為14.44 %和14.13 %。由此可知，籽粒蛋白質(zhì)含量有色單株高于無(wú)色單株，這種差異主要來(lái)源于胚乳。

表1 糙米、精米和米糠蛋白質(zhì)含量的差異

注：**表示P≤0.01，*表示P≤0.05。下同。

Note: **P≤0.01，*P≤0.05. The same as below.

表2 方差分析結(jié)果

表3 有色米和和無(wú)色米蛋白質(zhì)含量的差異

表4 方差分析結(jié)果

3 討 論

稻米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的主要指標(biāo)是蛋白質(zhì)，因氨基酸配比較合理，生物價(jià)、消化率和凈利用率均高，是優(yōu)質(zhì)谷物蛋白質(zhì)[14]。目前，人們對(duì)大米需求由滿足量向追求質(zhì)的轉(zhuǎn)變，特色水稻品種選育及富營(yíng)養(yǎng)專用大米開(kāi)發(fā)顯得尤為重要，培育優(yōu)質(zhì)高蛋白水稻品種，開(kāi)發(fā)高蛋白大米是方向之一。由于稻米加工方法對(duì)營(yíng)養(yǎng)素的含量和組成都會(huì)產(chǎn)生影響，精米和糙米的加工精度不同，使其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值產(chǎn)生很大差異[12]。研究蛋白質(zhì)含量在籽粒中分布特點(diǎn)，旨在為高蛋白專用大米加工提供理論依據(jù)。

本研究對(duì)同一遺傳背景下49份單株糙米、精米和米糠蛋白質(zhì)含量進(jìn)行分析，結(jié)果表明：?jiǎn)沃甑鞍踪|(zhì)平均含量(%)為米糠>糙米>精米，米糠中的蛋白質(zhì)平均含量最高為14.37 %，糙米其次為10.25 %，精米最低為9.11 %；蛋白質(zhì)含量糙米顯著高于精米，在糙米加工成精白米的過(guò)程中損失了11.12 %的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)主要留在米糠中，而80 %以上的蛋白質(zhì)主要存在于胚乳中。因此，優(yōu)質(zhì)高蛋白水稻品種選育是高蛋白專用大米開(kāi)發(fā)的有效途徑。而米糠作為稻米加工中的主要副產(chǎn)品，約占稻谷的6 %，富含蛋白質(zhì)、糖類、脂肪、維生素、礦質(zhì)元素和膳食纖維等營(yíng)養(yǎng)素，其天然活性物質(zhì)和不飽和脂肪酸對(duì)人體具有重要作用，可根據(jù)產(chǎn)品需求通過(guò)精深加工加以利用。

中國(guó)有色米、香米、軟米和糯米等種質(zhì)資源較為豐富，至今收集和保存的特種稻約占稻種資源10 %，特種稻因具有特殊性狀，不僅富含蛋白質(zhì)、賴氨酸、脂肪、維生素、礦質(zhì)元素和膳食纖維，而且含有花色苷、黃酮和生物堿等生理活性物質(zhì)[15]，本研究選用試驗(yàn)材料“云彩3號(hào)”是除單株稻穗呈黑、褐、黃不同顏色分離，其余性狀整齊一致的特種稻新品系。通過(guò)有色和無(wú)色單株的糙米、精米和米糠蛋白質(zhì)含量比較，結(jié)果表明：有色和無(wú)色單株蛋白質(zhì)平均含量(%)均依次為米糠>糙米>精米，有色糙米、精米和米糠蛋白質(zhì)含量均高于無(wú)色稻米，蛋白質(zhì)含量有色精米明顯大于無(wú)色精米，而有色糙米和米糠的蛋白質(zhì)含量均略高于無(wú)色糙米和米糠，差異不顯著。表明籽粒蛋白質(zhì)含量有色單株高于無(wú)色單株，這種蛋白質(zhì)差異主要來(lái)源于胚乳，與種皮顏色關(guān)系不大。

4 結(jié) 論

(1)不同單株籽粒蛋白質(zhì)平均含量(%)為米糠>糙米>精米，米糠中的蛋白質(zhì)平均含量最高為14.37 %，糙米其次為10.25 %，精米最低為9.11 %，米糠作為加工副產(chǎn)品，可根據(jù)對(duì)成分的不同需求來(lái)加工利用。

(2)蛋白質(zhì)含量糙米顯著高于精米，在糙米加工成精白米的過(guò)程中損失了11.12 %的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)主要留在米糠中，而80 %以上的蛋白質(zhì)主要存在于胚乳中，雖然糙米蛋白質(zhì)含量更豐富，若兼顧口感，加工成精白米對(duì)蛋白質(zhì)含量影響不大。

(3)有色和無(wú)色單株蛋白質(zhì)平均含量(%)均依次為米糠>糙米>精米，有色和無(wú)色精米間蛋白質(zhì)含量差異達(dá)極顯著水平，而米糠和糙米間差異不大，由此可見(jiàn)，籽粒蛋白質(zhì)含量有色單株高于無(wú)色單株，這種差異主要來(lái)源于胚乳，優(yōu)質(zhì)高蛋白水稻品種選育以特種稻資源利用為主，尤其是有色稻資源。