浙江省常規粳稻品質育種現狀及對策

陶國才，葉勝海，葉靖，常志遠，張銳劍，曹棟棟，阮關海，朱國富*

(1.嘉興市南湖區七星街道農業技術服務中心，浙江 嘉興 314005； 2.浙江省農業科學院 作物與核技術利用研究所，浙江 杭州 310021)

我國水稻育種經歷20世紀50年代矮化育種，70年代雜種優勢利用和90年代超高產育種等幾個階段[1-3]。一直以來，產量是衡量新品種的首要指標，品質育種不受重視。近年來，隨著我國經濟的發展和人民生活水平的提高，人們對稻米的品質要求也逐步提高，已從過去的“吃得飽”向“吃得好”轉變[4]。尤其是粳米幾乎全部是直接作為“口糧”消費，因此，粳稻的品質，尤其是食味品質非常重要。在高產的基礎上，改良粳稻品質[5]，有利于提高稻米的市場競爭力，增加農民收入。粳稻育種也從之前主要強調堊白、透明度等外觀品質轉向兼顧黏度、膠稠度、適口性等食味品質[6]。

浙江省尤其是浙北地區粳稻種植面積較大[7]，2016年以來種子管理部門加大了對品質育種的扶持力度，放寬了優質食用粳稻審定對產量要求的標準。目前浙江省在粳稻食味品質育種、食味鑒定方法、影響食味品質的栽培技術等方面的研究雖然已經比較成熟，但還有許多值得探討提升的地方。本文論述了浙江省粳稻品質育種的發展現狀，以及提高粳稻品質遇到的困難和解決思路。

1 粳稻品質育種發展概況

稻米品質育種源于日本等發達國家，我國水稻育種一直以來都以高產為首要目標，品質育種起步較晚，直到 20 世紀改革開放后，隨著生活水平提高，人們對優質粳米的需求擴大，育種家意識到我國食用稻米品質離國際優質稻米標準差距較大，才開始品質育種研究[8]。我國粳稻育種以東北三省、長江中下游的江、浙、滬、皖、鄂，以及長江上游的滇、黔等省為主。由于地理、氣候條件的優勢，東北三省選育的品種由于可以直接利用日本、韓國的優質親本，其育成品種的品質普遍較優。浙江省在國內也較早地開展了粳稻品質育種，研究人員克服了浙江生態條件不利優質稻米生產等因素，在20世紀90年代育成了產量較高、品質較優的粳稻品種秀水11、秀水63；21世紀初育成了品質較優的粳稻品種秀水110、嘉花1號、浙粳27；近年來隨著育種材料的不斷改進，粳稻優質稻米育種水平也在穩步提升，優質稻米品種嘉58、浙粳88、秀水134、浙粳59、浙粳99、中嘉8號等，在浙江糧食生產上發揮了重要作用，提升了浙江居民稻米的食味水平。

2 粳稻品質評價

隨著人們生活水平的不斷提高，對稻米品質要求也越來越高，現代檢測技術在稻米品質評價中的應用受到了全世界稻谷主產國的重視。為更精準的評價稻米品質，建立科學、合理的粳米品質評價體系，采用先進適宜的定量評價方法顯得尤為重要和迫切。

粳稻品質指粳稻米及相關產品滿足消費者或生產加工需求的各種特性，主要細化為糙米率、精米率、整精米率、粒型、堊白度、透明度、糊化溫度、膠稠度、直鏈淀粉含量和蛋白質含量等10項指標[9]。其中，外觀品質包含籽粒長度、寬度、長寬比、堊白和透明度等；碾磨品質包括糙米率、精米率和整精米率等；理化分析包括糊化溫度、膠稠度、直鏈淀粉含量和蛋白質含量等；食味評價包括香味、硬度、黏度和適口性等。為了更為準確地評定稻米品質，目前采用的是外觀品質、碾磨品質、理化分析與食味評定相結合的方法[10]。

食味品質是指消費者通過品嘗米飯，對米飯外觀、光澤、黏性、硬度和氣味等進行感官評判，其主要受直鏈淀粉含量、糊化溫度、膠稠度等稻米理化指標和蒸煮品質影響，但也不完全由理化指標和蒸煮品質決定[11-12]。浙江省主推的幾個粳稻品種如秀水134、浙粳99等稻米理化指標檢測都為部頒三級，浙粳88為四等，但這些品種的食味品質較好。而嘉58由于直鏈淀粉含量低為部頒六級，嘉禾 218 整精米率低為部頒等外，但嘉58作為軟香米、嘉禾218作為長粒粳受到歡迎。實踐表明，直鏈淀粉含量、糊化溫度、膠稠度相近的品種，它們的食味品質仍有較大差異，因此，食味評價中米飯的品嘗也是重要一環。

研究表明，大米的碾磨品質中的精米率等也會影響食味品質。Tsugita等[13]報道大米的表面積在米飯香味形成中起著重要作用，不同精米率的同一品種大米進行蒸煮米飯，米飯香味有著顯著性差異。劉英[11]發現同一品種稻米，整精米率越高，大米蒸煮過程中米湯中的干物質越少，米飯膨脹體積越大，米飯的黏彈性也越好，米飯的食用品質好。

粳稻米質品質評價是一個綜合性狀，除受品種自身因素影響外，還受環境條件、種植條件、加工條件和蒸煮條件等外部條件影響。

3 影響粳稻品質的因素

決定稻米品質的首要因素是品種[14]，不同的品種代表著不同的遺傳背景，遺傳因素在稻米品質形成中起著重要的作用。稻米的品質表現是一個綜合性狀，其除了受本身的遺傳特性決定外，決定稻米品質的第二重要因素就是環境條件，主要體現在地理生態和氣象條件兩方面對水稻生長的影響[15]。環境條件及栽培措施對稻米干物質如淀粉含量和蛋白質含量都有重要影響，尤其是影響稻米外觀品質的堊白性狀，其雖受遺傳調控，但極易受高溫影響[16-17]，因此粳稻品種本身的遺傳特性、環境條件及栽培技術措施三者互作形成了不同的粳米品質[18-19]。

浙江省現有的粳稻品種，就理化品質而言達到品質一等和二等的品種不多，以品質三等的品種居多。現階段浙江省內主推的粳稻品種中秀水12、秀水14、浙粳99理化品質均為三等，在新品種培育上對理化品質的提升還有較大空間。對2008—2018 年浙江省審定的41個常規粳稻品種的米質分析發現，理化品質年度間變幅較大，同一品種年度間變幅可達3個等級，如秀水 134 好的年份品質可達二等及以上，差的年份為四等或等外；對2008年以來審定的品種品質數據進行統計，沒有1個品種品質連續2年達到二等以上；但1年達到一等的有2個品種，航香18、秀水103；達到二等的有7個，寧88、浙粳41、秀水134、秀水321、秀水519、寧84和浙粳70；米質達到三等的有16個品種；其余品種米質均未達到過三等(表1)。

表1 2008—2018年浙江省審定常規粳稻 品種的米質表現

注：數據來源于國家水稻數據中心。

決定稻米品質的第三個重要因素是科學的栽培技術，良種良法配套才可以使稻米品質得到進一步提升。在栽培技術措施中，施肥時間以及種類尤為重要，孫楠等[20]發現在一定范圍內，隨著施氮量的增加，粳米的堊白率、堊白度和蛋白質上升，外觀品質和口感變差；而適當地降低施氮量則可以降低稻米蛋白質、脂肪酸等含量，提升稻米食味品質。

除上述因素外，優質稻米還取決于食用口感。居民的口味會影響對稻米的食味品質的評價。這要求育種者對當地居民的普遍口味需要有一定的了解，對不同年齡段的口味差異性也要有所把握。不僅如此，人們對稻米的要求也逐步多樣化，香味濃郁的稻米，營養含量高的稻米，脂肪含量少的稻米，高抗性淀粉的稻米(宜糖米)等等，都有一定的市場需求。

4 提高稻米品質的幾點思考

4.1 利用優質種質資源，改良稻米品質

品質改良離不開種質資源，選擇具有優良性狀的材料作為親本才能篩選出好的后代，培育新的優質品種[21]。航香 18[22]是浙江省農業科學院作物與核技術利用研究所利用優質香型品種航香10號為父本，經過連續多代的米質篩選鑒定，育成的晚粳稻品種。米質指標分別達到食用稻品種品質部頒四等和一等，米飯香味濃郁，食味佳，有彈性，冷飯不回生。據 2005年和2006年浙江省常規晚粳稻區試數據，2005年航香18米質四等，2006年一等，這說明稻米品質除了受到品種本身遺傳的影響外，與環境氣象因素息息相關。

堊白是評價稻米外觀品質的主要性狀，降低堊白，提高整精米率，改善食味品質是品質育種的一大難點。從遺傳角度而言，降低堊白粒率和堊白度的關鍵是選擇堊白粒率和堊白度低、配合力好的親本，通過雜交、復交和回交等多種方式增加優良基因的聚合，并且在不同世代提高對堊白性狀的選擇壓力。

在改良外觀品質的同時，食味品質的改良也同等重要。影響稻米食味品質的因素很多，但一般認為，稻米的直鏈淀粉和支鏈淀粉含量對品質影響最直接[23]。研究表明，直鏈淀粉只占胚乳淀粉 20%左右，支鏈淀粉占胚乳淀粉 80%左右，其分子結構又分為長鏈和短鏈類型。已有研究表明，直鏈淀粉和長鏈支鏈淀粉都會影響稻米食味品質，短鏈支鏈淀粉比率越高，糊化溫度就越低，崩解值、黏度和彈性也就越高，食味品質越好。蛋白質含量及醇溶蛋白在米粒中的分布也影響食味品質，蛋白質含量較低(以 6%～8%為宜)、醇溶蛋白低且分布均勻的品種食味品質好。因此，選用短鏈支鏈淀粉比率高、蛋白質含量低、特別是醇溶蛋白低且分布均勻的親本，對培育優良食味品種具有重要作用。

就粳稻加工和外觀品質而言，粒形是重要的決定因素。細長粒型稻米能夠提高稻米的外觀品質，但整精米率會降低[24-25]。長寬比低的水稻能夠提高整精米率，但往往堊白度較高[17]。因此，在粳稻外觀品質上對粒長和粒寬要做一些取舍，協調粒形、粒重和稻米品質間的關系，選擇最優組合以滿足消費者的不同需求。

4.2 培育適宜當地條件的品種

粳稻感光性強、種植區域性強，為了確保粳米品質，需針對當地的氣候條件，培育、選擇適合當地的優良粳稻品種，并確定粳稻品種合理的播種時間[26]。

水稻的生長過程對稻米品質具有重要影響[27]。水稻生長受光、溫的調節，要針對當地的氣候選擇適宜的品種。溫度低的地區選擇早熟品種，合理調整播種時間[28]。劉麗華等[29]通過利用AMMI模型分析水稻品質基因型與環境互作，篩選適合當地的氣候條件的水稻品種。這種方法也可以應用到生產實踐中，通過區域化、模塊化分析建立完善的適種品種，并在其基礎上進行品質育種，優化遺傳資源的配置。

浙江省屬亞熱帶季風氣候，季風顯著，四季分明，年氣溫適中，光照較多，雨量豐沛，雨熱季節變化同步，氣候資源配置多樣，氣象災害繁多。根據自然條件，5—11月份適宜水稻生長，其中7—8月份氣溫普遍較高，如水稻抽穗到成熟期遭遇高溫會導致米質變差，晚粳稻與連作晚稻抽穗期恰好避開這個時期，晚粳稻一般選擇抽穗期在9月初，成熟期在10月下旬的品種為宜，不同品種略有差異。這期間浙江省晝夜溫差大，溫度較低，有利于優良稻米品質的形成。

4.3 制定科學的田間管理措施

在品種遺傳改良和氣候適應性篩選的同時，應注意栽培措施的應用[21,30]。根據粳稻不同生長時期，制定相應的田間管理策略，為優質稻米生產打下基礎。秧苗期的水，分蘗期肥，孕穗期的肥水補充，都需要因地制宜，因時調控。例如施肥量，周瑞慶[31]發現在水稻的生育后期，增施氮肥可提高整精米率和蛋白質含量，降低堊白粒率和堊白面積，改善稻米的外觀及營養品質。瞿華香等[32]發現不同的肥水條件對加工品質有一定的影響。所以，必須摸索粳稻的施肥條件，優化施肥措施，科學施用肥料，以保證稻米的產量、理化品質、外觀品質以及加工品質得到提升。陳剛等[33]利用AMMI模型，模擬施肥輔助生產，提出了各階段最佳施肥期，這是目前應用于生產的田間管理與科學模型結合的例子。因此，科學的管理模式，利于水稻的保優栽培技術的集成，對水稻品質的提升具有積極的作用。

4.4 確定適宜的收獲方式和加工方法

稻谷含水量的多少會影響水稻貯藏，對稻谷品質有一定的影響[34]。過早收獲，稻谷成熟度不夠，青癟粒多，含水量高，千粒重低，會造成產量損失，同時也引起稻谷品質的下降[35]。當然也不能過晚收獲，太成熟可能引起谷粒脫落、吊穗等情況。綜合稻谷水分、成熟度、天氣情況合理選擇收獲期，是保證水稻品質的重要手段。另外，適宜的晾曬方式，可提高稻米保存周期。

稻米品質受稻谷含水率、加工方法和加工精度的影響。稻谷含水量過低，大米破碎度提高，整精米率低，蒸煮性差；而其加工精度同稻米食味也緊密相關，張敏等[36]通過測定11個品種的米飯風味物質，發現大米風味來源主要存在于米糠和胚中，加工程度高的大米，風味物質含量低，口感好。由此可見，不同加工方法的稻米對其食味品質有著一定影響，加工方法需要探索和優化。

4.5 選育適宜當地居民飲食習慣的品種

針對不同地區、不同人群選育品種是今后作物育種的趨勢[37]。浙江經濟發達，隨著居民生活水平的提高，食品類型豐富，人們每餐食用的米飯在減少，作為口糧的粳米，口感偏軟的米飯越來越受歡迎。因此，在品種培育上，選育直鏈淀粉含量13%左右、食味偏軟的粳稻品種符合當前人們的口味需求。

5 展望

目前，浙江省的粳稻育種手段多樣，有常規的雜交育種、花培育種、誘變育種、輻照育種和航天育種等手段。但就現在的技術水平而言，傳統的雜交育種和物理、化學誘變育種，隨機性大，育種效果不定，在品質育種的應用上效果不佳。從育種的效率和效果上，僅靠大田純表型選擇的方法已經難以滿足現代水稻產業的發展。

稻米品質不是單一基因控制的性狀，需要傳統模式與現代科學技術相結合，例如利用分子設計育種在基因水平上控制所有與重要農藝性狀有關的等位基因變異[38]，剖析其分子機理。目前國內外，已經克隆了一批稻米粒形與堊白，蒸煮與食味品質，儲藏蛋白、脂類等與營養成分合成與調控相關的基因[39]。通過分子標記聚合優良基因，篩選品質綜合性狀好的優質品種，是一種比較實用且有效的方法[40]，可大幅提高育種的效率。另外，近幾年發展起來的基因組編輯技術如CRISPR-Cas9等[41-42]可能會在一定程度上加速包括品質改良在內的作物遺傳改良。

近年來，浙江省各級農業推廣部門組織的“好稻米”“好味道”等評選活動，不僅是浙江省政府的農業導向，更是反映了浙江人民對優質稻米實際需求。浙江省品質育種尤其是粳稻育種有豐富歷史積淀，這為新優質、高產、多抗粳稻米品種的誕生提供了基礎，估計在最近的5～10年將有一批優質、高產、多抗的粳稻新品種育成。希望浙江的育種工作者早日育成更加優質的粳稻品種，用來服務浙江人民，更希望全國都可以嘗到浙江的優質稻米。