西北干旱區雜草稻品質性狀分析

陳 麗，王興盛，孫建昌，馬 靜

(寧夏農林科學院 農作物研究所，寧夏永寧 750105)

雜草稻(Weedy rice)在植物分類上，屬于禾本科(Poaceae)稻屬(Oryza)，拉丁學名為OryzasativaLinnaeus， 別稱野稻、雜稻、再生稻，農民稱之為大青棵。是近年在稻區田間廣泛傳播的一種雜草型水稻，它是伴隨栽培稻生長的似稻植株，與栽培稻相比，具有落粒、早生快發、分蘗強、種皮多呈紅色、早熟等特性[1-6]。雖然雜草稻在田間能夠自然生存與繁殖，對水稻生長發育和產量均造成了危害,但是從利用的角度考慮，雜草稻經過長期的自然選擇，其適應性和抗逆性強，是天然的優異基因種質庫[7]。研究表明，吉林省東部的延邊敦化地區和黑龍江省東北部的雜草稻抗旱、抗寒性和抗鹽堿性較好[4,8]。有研究認為，雜草稻種子抗凍和低溫發芽方面明顯比常規栽培稻強，雜草稻的休眠性較普通栽培稻品種長[9-10]。Gu等[11]也指出雜草稻是一個用于闡明種子休眠機制和提高收獲前發芽抗性的理想材料。因此，收集和鑒定雜草稻資源，并對其遺傳特性開展全面、深入的研究和發掘，以及拓寬水稻遺傳基礎，培育優質、多抗、廣適新品種具有重要的意義。前人有關雜草稻適應性和抗逆性方面研究已有較多報道，但針對雜草稻品質性狀分析還未見報道。為了全面了解西北干旱區雜草稻特征特性，掌握西北干旱區雜草稻的品質特性，進一步明確雜草稻與選育品種在品質上的異同性，本研究對收集鑒定的43份雜草稻的碾磨、外觀、蒸煮食味及營養等主要品質性狀進行分析，力求為篩選、發掘及利用雜草稻優異資源奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材 料

選取所收集的43份雜草稻資源，分別為‘2016WR-1’至‘2016WR-43’；地方品種對照2份，分別為‘小琥板稻’‘葉升白皮大稻’；選育品種對照2份，分別為‘寧粳41’‘寧粳43’。共計47份參試材料，均來源于寧夏稻區(表1)。

表1 試驗材料Table 1 Experiment materials

1.2 測定項目與方法

1.2.1 碾米品質 稻米出糙率、精米率，整精米率按照中華人民共和國國家標準GB/T 17891-2017[12]方法進行測定。

1.2.2 外觀品質 從樣品中隨機取出10 粒整精米，首尾緊密相連排成一直線測定粒長，兩側緊密并排測定粒寬。稻米堊白率、堊白度按照中華人民共和國國家標準GB/T 17891-2017[12]的方法進行測定，透明度用透明度測定儀直接測定。

1.2.3 蒸煮食味品質 整精米研磨后，過100目篩網。測定前，使各樣品含水量穩定在13.5%左右。直鏈淀粉質量分數和膠稠度按中華人民共和國國家標準GB/T17891-2017[12]的方法進行測定。堿消值按農業部部頒標準NY147-88的方法進行測定[13]。

1.2.4 營養品質 蛋白質采用Kjeldahl 蒸餾法,利用Kjeltec Auto Sampler system1035分析儀測定全氮質量分數后,乘以5.95(蛋白價)換算成蛋白質質量分數。利用Soxtherm automatic system (Gerhardt,Germany )測定粗脂肪質量分數。

1.3 統計分析

采用SAS 8.1統計軟件進行數據處理分析。

2 結果與分析

2.1 雜草稻的碾磨品質性狀

雜草稻的碾磨品質特性分析結果列于表2。參試雜草稻出糙率變異幅度為78.3%～83.9%，平均值為80.9%，出糙率在83%以上的材料2份，分別為‘2016WR-19’和‘2016WR-22’。精米率最大值為76.9%(2016WR-22)，最小為67.9%(‘2016WR-41’)，平均值為71.6%；多數材料的精米率在70%以上，占79.1%。精米率在76%以上的材料3份，分別為‘2016WR-21’(76.2%)、‘2016WR-20’(76.5%)、‘2016WR-22’(76.9%)。參試材料的整精米率在24.8%～69.8%，平均值為50.0%；精米率在60%以上的材料較少，為11份，占參試材料的25.6%；其中4份材料整精米率在69%以上，分別為‘2016WR-31’(69%)、‘2016WR-14’(69.2%)、‘2016WR-20’(69.2%)、‘2016WR-11’(69.8%)，整精米率高。從出糙率、精米率、整精米率的變異系數來看，整精米率的變異最大，變異系數達24.46%，精米率和出糙率的變異較小，變異系數分別為2.96%、1.53%。

由圖1可見，雜草稻的糙米率、精米率均低于 選育品種的糙米率和精米率，且整精米率顯著低于選育品種的整精米率。其中選育品種的出糙率、精米率和整精米率平均值分別為82.8%、76.7%、68.6%，雜草稻的出糙率值高出選育品種出糙率的品種僅有5份，占所有參試品種的10.6%；精米率值高出的品種達6.4%；精米率值高出的品種占參試品種8.5%。說明選育品種的 碾磨品質相對穩定[14]，而雜草稻表現為皮厚，耐碾性差，碾磨品質差。雜草稻碾磨品質與地方品種相似。

表2 雜草稻碾磨品質Table 2 Milling quality of weedy rice

圖1 雜草稻、地方品種和選育品種碾磨品質比較Fig.1 The comparison of milling quality about weedy rice,local varieties and breeding cultivars

參試43份材料中，2016WR-22、2016WR-20碾磨品質較好，與選育相似，可作為重點材料加以利用。

2.2 雜草稻外觀品質性狀

參試雜草稻外觀品質結果表明(表3)，雜草稻的堊白粒率在7.0%～95.0%之間，平均59.6%，變異幅度大，變異系數較大，為38.5%。堊白粒率在15%以下的材料僅3份，外觀較好，分別為‘2016WR-24’(7.0%)、‘2016WR-43’(13%)、‘2016WR-15’(15%)；其余材料堊白粒率均在20%以上，米粒外觀較差。雜草稻的堊白度在3.0%～52.2%之間，平均值為21.3%，變異系數大，為58.56%。堊白度在5%以下的材料4份，分別為‘2016WR-24’(3%)、‘2016WR-15’(3.5%)、‘2016WR-43’(4%)、‘2016WR-8’(4.8%)；堊白度小，米粒外觀好；堊白度15%以下的材料15份，占參試材料的34.9%。其余材料堊白度大，米粒外觀差。粒長和粒型(長/寬)變異較小，變異幅度分別為4.8%～6.1%、1.7%～2.4%。

表3 雜草稻外觀品質Table 3 Appearance quality of weedy rice

從圖2可見，雜草稻的堊白粒率、堊白度分別為59.63%、21.34%，均高于地方品種和選育品種的堊白粒率和堊白度，而選育品種表現最低，其堊白粒率、堊白度值分別為30.0%、5.1%；雜草稻和地方品種的粒長比選育品種略長，長寬比則介于選育品種闊卵形和偏長粒形之間。由此可知，雜草稻的外觀品質較差，主要表現在堊白粒率高，堊白度大，籽粒透明度級高。

總體來看，雜草稻的外觀品質差，其中‘2016WR-24’和‘2016WR-15’外觀品質表現較好。

2.3 雜草稻的蒸煮食味品質特性

表4列出了參試雜草稻的蒸煮食味品質。直鏈淀粉在16.0%～20.4%之間，變異系數為6.85%，變異最小，直鏈淀粉質量分數最高的材料分別為‘2016WR-11’和‘2016WR-32’，直鏈淀粉質量分數均達20.4%，最低的材料是‘2016WR-26’(16.0%)，平均值為18.5%；膠稠度范圍為32～70 mm，變幅幅度為38 mm，變異系數為19.36%。其中膠稠度在50 mm以上的材料有30份，占參試材料的63.8%；堿消值變異最大，變異系數達16.79%，堿消值在3.5～6.7之間；其中堿消值最大的材料是‘2016WR-30’，最小的材料為‘2016WR-37’。

表4 雜草稻蒸煮食味品質Table 4 Cooking and eating quality of weedy rice

圖2 雜草稻、地方品種和選育品種外觀品質比較Fig.2 The comparison of appearance quality about weedy rice,local varieties and breeding cultivars

對雜草稻、地方品種和選育品種的蒸煮食味品質進行比較(圖3)，結果表明，雜草稻加工的大米直連淀粉質量分數為18.48%，比地方品種和選育品種的直連淀粉質量分數平均高2%；膠稠度和堿消值與地方品種相似，但明顯低于選育品種，其中雜草稻的膠稠度值明顯低于選育品種的品種有42份，占所有參試品種89.4%，堿消值明顯低的品種有34份，占所有參試品種72.3%。表明雜草稻的蒸煮食味品質較差，相比地方品種和選育品種其口感較差。

2.4 雜草稻營養品質特性

雜草稻加工的大米蛋白質和粗脂肪質量分數 分析結果(表5)可見，參試43份雜草稻加工大米的蛋白質變異在5.4%～10.4%，蛋白質質量分數最低的材料是‘2016WR-21’，平均為8.3%，變異系數為12.48%。其中蛋白質質量分數在9.0%以上的有8份，質量分數最高的材料分別是‘2016WR-32’和‘2016WR-33’，均達10.4%；蛋白質質量分數在7.0%～9.0%之間的有31份 ，占參試材料的66%；小于7.0%的雜草稻有4份，分別是‘2016WR-17’、‘2016WR-19’、‘2016WR-20’和‘2016WR-21’，蛋白質質量分數分別為6.8%、6.6%、6.6%和5.4%。粗脂肪質量分數最大值為34.0 mg/g(‘2016WR-2’)，最小值為21.0 mg/g(‘2016WR-33’)，變異系數為9.96%，平均值為26.3%。

圖3 雜草稻、地方品種和選育品種蒸煮食味品質比較Fig.3 The comparison of cooking and eating quality about weedy rice,local varieties and breeding cultivars

表5 雜草稻營養品質Table 5 Nutritional quality of weedy rice

雜草稻加工的大米蛋白質和粗脂肪質量分數介于選育品種和地方品種之間(圖4)，其加工的大米蛋白質質量分數和粗脂肪質量分數均高于選育品種的蛋白質質量分數和粗脂肪質量分數，說明雜草稻的營養品質優于選育品種。

圖4 雜草稻、地方品種和選育品種營養品質比較Fig.4 The comparison of nutritional quality about weedy rice,local varieties and breeding cultivars

2.5 雜草稻品質性狀的相關性分析

對雜草稻品質性狀間的相關性進行分析 (表6),雜草稻碾磨品質的出糙率、精米率、整精米率三者之間呈現極顯著相關性。外觀品質中，粒形(長/寬)與出糙率(-0.658 8**)、精米率(-0.655 1**)均呈極顯著負相關，與整精米率(-0.361 1*)和堿消值(-0.363 3*)呈顯著負相關；而與蛋白質(0.513 9**)質量分數呈極顯著正相關；堊白粒率與堊白度呈極顯著正相關，相關系數為0.894 7**。食味蒸煮品質中，直連淀粉質量分數與堊白粒率呈極顯著正相關(0.427 0**)，膠稠度與直連淀粉質量分數呈極顯著負相關(-0.729 8**)，與堊白度呈顯著正相關(0.348 3*)。蛋白質質量分數與出糙率、精米率、整精米率均呈極顯著負相關，相關系數分別為-0.703 2**、-0.735 0**和-0.479 4**；蛋白質質量分數與膠稠度呈顯著負相關(-0.314 4*)。

表6 雜草稻品質性狀間的相關性分析Table 6 Correlation analysis between quality traits of weedy rice

注：“*”和“**”分別代表0.05、0.01的顯著水平。

Note:“*”and“**”mean significant at 0.05 and 0.01 levels,respectively.

3 結論與討論

本研究表明，西北干旱區雜草稻的整精米率、堊白度和堊白粒率的變異較大，變異系數均在20%以上；蛋白質、膠稠度和堿消值次之，變異系數為12%～20%；精米率、粒長、粒型(粒長/粒寬)、直鏈淀粉和粗脂肪變異較小；出糙率的變異系數最小，變異系數為1.53%。在調查的品質性狀中，外觀品質、碾米品質、蒸煮食味品質和營養品質中的整精米率、堊白度、堊白粒率、粒型(粒長/粒寬)、蛋白質、膠稠度和堿消值變異相對較大，均達到12%以上，說明雜草稻的品質性狀變異類型較多，遺傳基礎較寬。

雜草稻與栽培稻在品質性狀上有較大差異。碾磨品質方面，雜草稻與地方品種相似，雜草稻的出糙率、精米率和整精米率分別比選育品種低1.9%、5.1%、18.6%，碾磨品質明顯比選育品種差，尤其是整精米率。外觀品質方面，堊白粒率和堊白度均表現為雜草稻最大，其次地方品種，選育品種最小。雜草稻和地方品種的粒長比選育品種長[15]，長寬比則介于選育品種闊卵形和橢圓形之間。蒸煮食味品質方面，雜草稻加工的大米直鏈淀粉質量分數比普通大米高，膠稠度和堿消值均比普通大米小。營養品質方面，雜草稻加工的大米蛋白質質量分數和粗蛋白質量分數均高于選育品種的蛋白質質量分數和粗脂肪質量分數。總體來看，雜草稻的碾磨品質、外觀品質、食味蒸煮品質均顯著差于選育品種，表現為皮厚、碾磨品質差、堊白粒率高、口感較差等。主要原因可能是雜草稻的品質性狀是自然變異選擇的結果，而選育品種是根據人們的生活需求育種家們不斷進行人工變異定向選擇，不斷篩選出米率高、外觀好看、口感好、食味佳的品種的結果。

由雜草稻品質性狀間的相關性分析可知，雜草稻稻米碾磨品質、外觀品質、蒸煮食味品質、營養品質各指標間存在一定的相關性。其中，碾磨品質(出糙率、精米率、整精米率)與外觀品質[粒長、粒型(長/寬)]呈顯著或極顯著負相關性。前人研究表明[16-18]，隨著粳稻粒形變長，其產量呈下降趨勢，同時其出糙率和精米率呈降低趨勢，這與本研究結果類同。蒸煮食味品質中的膠稠度與營養品質蛋白質質量分數達顯著負相關；直鏈淀粉質量分數與膠稠度極顯著負相關；一般認為，直鏈淀粉質量分數越高，米飯較硬，易回生，口感差；而膠稠度越大，米飯口感越好；本研究結果也符合這一規律。蛋白質質量分數與其碾磨品質關系最為密切，碾磨品質越好，稻米的營養價值越低，該結論與李賢勇等[19]相一致。由于蛋白質質量分數高的大米口感差，故育種家在品種選育中選擇大米蛋白質質量分數較低的品種。由此可見，雜草稻品質間的相關性與選育品種類同；雜草稻加工的大米在碾磨品質、外觀品質、食味蒸煮品質上與選育品種有一定的差距，但營養品質較好。同時，本研究中篩選了一批雜草稻與選育品種品質相近的材料可供育種利用。

隨著生活水平的提高，人們對大米的需求也趨于多樣化，高直鏈淀粉、高蛋白質、高抗性淀粉等特性受到了重視[20]。雖然雜草稻的品質整體表現差，但其變異幅度大，變異豐富，遺傳基礎較寬。例如：營養品質方面，參試雜草稻稻米蛋白質質量分數最高值達10.4%，高出選育品種平均值的2.9%，蛋白質質量分數最低值為5.4%，低于選育品種平均值的2.1% ,針對高蛋白質含量材料，可以加工開發高營養價值稻米產品，而低蛋白質質量分數稻米，其食味、口感較好。參試雜草稻稻米的直鏈淀粉質量分數最高值達20.4%，高出地方品種和選育品種平均值的3.3%，根據直鏈淀粉質量分數高這一特性，可以結合實際需求進行有針對性開發利用。可見，雜草稻在品質方面具有較大潛在優勢，今后應加大對雜草稻品質方面研究和利用，從中發掘更多的優異品質來滿足人們對大米消費的個性化需求。