水稻直鏈淀粉含量早代定向跟蹤篩選技術(shù)構(gòu)建

歐陽(yáng)杰 熊英 王楚桃 何永歆 蔣剛

摘 ? 要 ? 選擇直鏈淀粉含量適中（14%～17%）、口感好的優(yōu)質(zhì)水稻品種（系）作母本，直鏈淀粉含量較高（20%～25%）、口感較差而稻瘟病抗性好的水稻品種（系）作父本，進(jìn)行雜交得F1代種子，F(xiàn)1代自交得F2代種子，混收F2代種子2 000粒;用冷堿液糊化法對(duì)不含胚半粒糙米進(jìn)行簡(jiǎn)單碘藍(lán)染色，然后與用國(guó)標(biāo)法建立的標(biāo)準(zhǔn)色譜進(jìn)行比對(duì)，鑒定出直鏈淀粉含量的大致范圍，留下直鏈淀粉含量14%～17%的對(duì)應(yīng)剩下含胚半粒，將其種植在稻瘟病自然誘發(fā)的田塊，混收F3代抗稻瘟病種子2 000粒，然后再通過(guò)比色法鑒定單粒的直鏈淀粉含量;周而復(fù)始，直至選育出穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)抗稻瘟病單株，從而構(gòu)建出一套簡(jiǎn)單、高效的水稻直鏈淀粉含量早代定向跟蹤篩選技術(shù)，加快食味品質(zhì)育種進(jìn)程。

關(guān)鍵詞 ? 水稻;直鏈淀粉含量;半粒糙米;定性標(biāo)準(zhǔn)色譜

中圖分類號(hào)：S511.5 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ?DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.34.004

我國(guó)是稻米生產(chǎn)大國(guó)，也是稻米消費(fèi)大國(guó)，隨著人民生活水平的不斷提高，對(duì)日常主食稻米的品質(zhì)要求越來(lái)越高。直鏈淀粉含量是影響稻米食味品質(zhì)的主要因素之一[1]。直鏈淀粉含量與米飯硬度正相關(guān)，與黏度負(fù)相關(guān)。直鏈淀粉含量低的大米蒸煮后表現(xiàn)為黏性大、米飯軟且有光澤，而直鏈淀粉含量高的大米蒸煮時(shí)會(huì)吸收較多的水分而不斷地膨脹，使飯粒干燥、蓬松且色澤暗[2]。關(guān)于水稻直鏈淀粉含量及品質(zhì)研究已有大量報(bào)道[3-7]。測(cè)定稻米直鏈淀粉含量的標(biāo)準(zhǔn)方法是對(duì)一定數(shù)量的種子樣品進(jìn)行測(cè)定，其結(jié)果是被測(cè)樣品的平均值，無(wú)法對(duì)雜交早代單株各部位籽粒的直鏈淀粉含量進(jìn)行鑒定篩選，致使食味品質(zhì)育種工作處于盲目狀態(tài)。羅玉坤等最先提出冷堿液直接糊化米粒的單粒測(cè)定法[8]，為直鏈淀粉含量的遺傳研究提供了有效手段。楊金華在此基礎(chǔ)上提出半粒測(cè)定法[9]，既可對(duì)早代分離單粒的直鏈淀粉含量進(jìn)行測(cè)定，又可將鑒定出的優(yōu)良個(gè)體繼續(xù)繁種，提高育種成功率。但以上方法均需采用分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定，操作步驟較為復(fù)雜，限制了它們?cè)诘褪来蛛x大群體中的應(yīng)用。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，本文通過(guò)對(duì)雜交早世代半粒糙米糊化后進(jìn)行簡(jiǎn)易碘染色，然后與標(biāo)準(zhǔn)色譜進(jìn)行比對(duì)，快速鑒定出直鏈淀粉含量在優(yōu)質(zhì)范圍內(nèi)的水稻植株，以加速水稻食味品質(zhì)育種進(jìn)程。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為神龍大豐長(zhǎng)江上游篩選試驗(yàn)新品種12份及重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所自育品種9份，部分雜交稻保持系育種親本25份。將供試水稻分別脫粒，制得糙米粒、精米粒、精米粉。

1.2 水稻雜交和稻瘟病鑒定

海南秋季做雜交得F1代種子，第二年春季種植得F2代種子，重慶正季半粒糙米直鏈淀粉快速鑒定后，將剩下的含胚半粒種植在重慶市南川區(qū)河圖鄉(xiāng)進(jìn)行自然誘發(fā)的稻瘟病鑒定。

1.3 稻米直鏈淀粉含量測(cè)定

單一品種混合種子直鏈淀粉含量，由農(nóng)業(yè)部稻米及其制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心按國(guó)標(biāo)法（NYT2639-2014）進(jìn)行測(cè)定。半粒糙米直鏈淀粉含量測(cè)定，在楊金華提出的方法上略作精簡(jiǎn)，具體步驟如下：切取稻谷非胚部分（約整粒的1/2，10 mg），放入10 mL具塞比色管，加入1 mol·L-1 NaOH 1 mL，在30 ℃培養(yǎng)箱中糊化24 h。取出放在旋渦混合器上輕輕振蕩后，在沸水浴上煮10 min，堿糊化液透明清亮，只留少量種皮沉在試管底部，用純凈水定容后，供測(cè)試用。吸取0.50 mL于具塞刻度試管中，加水約5 mL，再加入0.1 mol·L-1冰醋酸1 mL。待中和反應(yīng)完全后，加入0.02%碘試劑1 mL，用純凈水定容。顯色10 min，用1 cm光徑比色皿在620 nm波長(zhǎng)下測(cè)吸光度值。

2 結(jié)果與分析

2.1 建立直鏈淀粉不同含量范圍的定性標(biāo)準(zhǔn)色譜

用國(guó)標(biāo)法測(cè)定系列從低到高含量的稻谷樣品（見(jiàn)表1），根據(jù)碘染顏色的不同，建立直鏈淀粉含量為0～4%，5%～9%，10%～13%，14%～17%，18%～21%，22%～25%，26%～30%共7個(gè)含量段的定性標(biāo)準(zhǔn)色譜。經(jīng)大量品種的反復(fù)染色比較試驗(yàn)，大致可以將不同直鏈淀粉含量的品種按染色由淺（茶色）至深（藏青）分為7個(gè)類別，染色越淺說(shuō)明直鏈淀粉含量越低（見(jiàn)圖1）。

2.2 半粒糙米冷堿糊化法與國(guó)標(biāo)法的比較試驗(yàn)

為了驗(yàn)證半粒糙米冷堿糊化法的可靠性，選用直鏈淀粉含量不同的水稻品種，分別用本法和國(guó)標(biāo)法進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表2。本法每個(gè)樣品測(cè)10粒。對(duì)結(jié)果進(jìn)行顯著性差異分析，表明本法與國(guó)標(biāo)法差異不顯著，本法測(cè)得結(jié)果是可靠的。

2.3 半粒糙米直鏈淀粉含量代表性試驗(yàn)

將一粒糙米橫切成兩半，分別測(cè)直鏈淀粉含量，取10粒測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表3。結(jié)果表明，每粒糙米兩半粒的直鏈淀粉含量差異不顯著，即半粒糙米糊化后測(cè)出的直鏈淀粉含量能代表該糙米的直鏈淀粉含量。

2.4 發(fā)芽率試驗(yàn)

將蓉18A/R6096、75A/R28、75A/R3925的稻谷、糙米、1/2粒糙米各50粒，分別放在墊有2層濕濾紙的培養(yǎng)皿內(nèi)，放入28 ℃的培養(yǎng)箱，進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。結(jié)果表明，半粒糙米的發(fā)芽率與稻谷等同，發(fā)芽率基本不受影響（見(jiàn)表4）。

3 討論

對(duì)于水稻直鏈淀粉含量測(cè)試，早期世代的遺傳研究和育種選擇中，試驗(yàn)材料種子量少，多個(gè)組合中群體龐大，利用國(guó)標(biāo)法等實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠的方法無(wú)法進(jìn)行直鏈淀粉含量的測(cè)定。采用近紅外谷物分析儀法[10]進(jìn)行測(cè)定操作簡(jiǎn)便、速度快，但操作過(guò)程中材料用量大，不適用于種子量較少的早期世代材料直鏈淀粉含量的測(cè)定，測(cè)定數(shù)值較改良的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定法偏高。改良的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定法測(cè)定結(jié)果比較準(zhǔn)確，測(cè)定步驟繁瑣、時(shí)間長(zhǎng)，且操作中也需要一定材料用量。羅玉坤等對(duì)單粒稻米直鏈淀粉含量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明，單粒稻米直鏈淀粉含量測(cè)定方法具有簡(jiǎn)便易行、工作量小、樣品用量少等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于稻米直鏈淀粉的生理和遺傳方面的研究[8]。李銳等研究結(jié)果表明，單粒與群體，單粒精米與糙米直鏈淀粉含量的測(cè)定結(jié)果基本一致，測(cè)定單粒精米或糙米直鏈淀粉含量用于遺傳分析是可行的[11]。本試驗(yàn)提出的半粒糙米碘染比色法與前人研究相比，省略了分光光度計(jì)測(cè)定這一步，操作更加簡(jiǎn)單快捷，有利于雜交早世代大群體優(yōu)質(zhì)單粒的篩選，且可通過(guò)剩下帶胚半粒進(jìn)行下一代的繁種，使水稻食味品質(zhì)育種更加有目的性和針對(duì)性，加速了其育種進(jìn)程。近年來(lái)，通過(guò)該法，我們選育出了首屆中國(guó)十大優(yōu)質(zhì)秈稻金獎(jiǎng)品種“神農(nóng)優(yōu)228”[12]、優(yōu)質(zhì)早熟雜交水稻新組合“神9優(yōu)25”[13]、優(yōu)質(zhì)抗稻瘟病三系恢復(fù)系“Q恢25”[14]等一系列優(yōu)質(zhì)稻品種和親本。

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（責(zé)任編輯：丁志祥）