云南哈尼梯田紅米地方品種品質性狀分析

盧丙越，劉 帆，張 薇，孟衡玲，王田濤，雷 恩

（紅河學院 生物科學與農學學院，云南省高校滇南特色生物資源研究與利用重點實驗室，云南 蒙自 661199）

水稻是世界上最重要的糧食作物之一，全世界有一半以上的人口以大米為主食[1]。中國是世界上最大的水稻生產國，目前水稻播種面積已達3 000萬公頃[2]。云南省是水稻的起源中心之一，至今仍保留有大量的地方品種，其中哈尼梯田紅米是云南水稻地方品種的典型代表[3]。哈尼梯田位于云南南部，其核心區位于元陽縣（東經102°27′到 103°13′，北緯 22°49′到 23°19′），該地區的年平均日照1 670 h，平均氣溫在15.4 ℃左右，環境條件適宜水稻種植。哈尼族人居住在海拔1 400～2 000 m的山坡上，稻作歷史超過1 500年，豐富多樣的水稻品種在那里繁衍[4-5]。

隨著人們生活水平的提高，稻谷的品質越來越受到人們的關注。哈尼族自古以來就認為傳統紅米品種營養價值更高，食用紅米可使身體更加健康，最近的研究表明紅米在抗氧化能力和營養品質方面較白米更好[6-7]，元陽梯田紅米已被列為“云南六大名米”之一。本研究對哈尼梯田36份紅米地方品種的外觀品質、碾米品質和蒸煮食味品質進行測定，通過主成分和聚類分析對哈尼梯田紅米品質進行評價，為更好的開發和利用梯田紅米提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本研究所用紅米品種由元陽縣種子管理站提供，品種來源覆蓋紅米種植的主要鄉鎮，其中新街鎮10份、黃茅嶺鄉3份、上新城鄉5份、大坪鄉2份、黃草嶺鄉2份、勝村鄉1份、俄扎鄉2份、攀枝花鄉1份、牛角寨鎮3份，此外有7份材料采集地不詳，具體信息見表1。

表1 紅米品種編號、名稱和采集地Table 1 Code, name and collecting place of red-grained rice landraces

1.2 試驗方法

按照《水稻種質資源描述規范和數據標準》中規定的方法測定稻谷粒長、粒寬、長寬比、粒厚、千粒重、糙米率、精米率、整精米率、堊白粒率、堊白大小、堊白面積、堿硝值、膠稠度和直鏈淀粉含量等14個品質性狀[8]。

1.3 數據處理

利用 SPSS19.0軟件對不同品質性狀進行描述性統計、性狀間相關性和主成分分析。PAST3軟件用于各性狀箱式圖和主成分二維散點圖繪制，此外該軟件也用于構建基于歐式距離矩陣的品種UPGMA聚類圖。

2 結果與分析

2.1 哈尼梯田紅米品質性狀表現及相關性分析

哈尼梯田36份紅米地方品種的14個品質性狀統計及分布情況見表2和圖1。36個紅米品種的各品質性狀存在明顯差異，其中長寬比、精米率、整精米率、堊白粒率、堊白大小、堊白度、堿消值、膠稠度和直鏈淀粉含量的變異系數大于10%，且 3個堊白指標的變異幅度最大，表明哈尼梯田紅米品種間在外觀品種上差異較大；所有品種的長寬比介于2.13至3.41之間，說明哈尼梯田紅米米粒細長，以秈稻品種為主；除4號（本地紅谷）和 19號（紅谷糯）的為糯稻外，其余34個品種均為粘稻，且所有粘稻品種具有較高的直鏈淀粉含量（21.14%～33.29%）。

表2 各品質性狀描述性統計Table 2 Descriptive statistics of different quality traits

圖1 14個品質性狀分布圖Fig.1 Distribution plots of 14 quality traits

將本研究測得的糙米率、整精米率、堊白度、堿消值、膠稠度和直鏈淀粉含量與農業部秈稻品質等級質量要求進行比較（表3，表4）。糙米率達到一級的有12號（車染）、21號（甲谷）和29號（賣抽），達到二級的有 18號（紅谷）、11號（車努）、7號（車腳腳兒）、36號（月亮谷）、1號（安興谷）、31號（坡竹谷）、3號（薄竹谷）、22號（老粳紅米）和14號（大龍谷），達到三級的有15號（獨苗谷）、35號（尹谷）、6號（車福）、9號（車那）、2號（白腳老粳）、16號（高山紅谷）、10號（車你龍格）、20號（花谷）、17號（古填車）和26號（路面谷）；有18個品種的整精米率達到一級水平，達到二級和三級水平的各有 5個品種，表明哈尼梯田紅米在碾米品質方面整體表現較好。堊白度在一級水平的有27號（羅格）和28號（綠腳谷）兩個品種，達到二級水平的只有9號（車那），達到三級的有31號（坡竹谷）和3號（薄竹谷），表明哈尼梯田紅米缺少外觀品質優良的品種。除27號（羅格）外，所有品種的堿消值均達到優質米要求，此外膠稠度在優質米水平的也達到26個，哈尼梯田紅米的直鏈淀粉含量普遍較高，僅有12號（車染）勉強達到三級米要求。綜合分析表明堊白度和直鏈淀粉含量是影響哈尼梯田紅米品質的關鍵因素，降低堊白度和直鏈淀粉含量將是哈尼梯田紅米品質改良的重點方向。

表3 NY/T593—2013秈稻品種品質等級Table 3 NY/T593—2013 Quality grade of Indica varieties

表4 不同品種6個關鍵品質性狀統計Table 4 Six critical quality traits statistics of different landraces

由表 5可知，粒長–長寬比、粒長–千粒重、粒寬–粒厚、糙米率–精米率、糙米率–整精米率、精米率–整精米率、堊白粒率–堊白大小、堊白粒率–堊白度、堊白大小–堊白度等9對性狀間呈極顯著正相關，粒寬–長寬比和長寬比–粒厚 2對性狀間呈極顯著負相關，粒厚–千粒重、千粒重–膠稠度、糙米率和堿消值 3對性狀間呈顯著正相關。此外作為外觀品質評價主要指標的堊白粒率、堊白大小和堊白度與直鏈淀粉含量之間呈負相關關系，使哈尼梯田紅米品質改良變得更加復雜。

表5 不同品種品質性狀間相關性分析Table 5 Correlation analysis of quality traits between different landraces

2.2 主成分分析

由表6可知，主成分分析提取的前4個主成分累積貢獻率為 77.004%，表明這 4個主成分能夠解釋 77.004%的群體總變異。第 1主成分（PC1）可以解釋24.384%的總變異，其中堊白度和堊白大小具有較高的正系數，因此PC1可視為堊白因子，36號（月亮谷）、6號（車福）、14號（大龍谷）、13號（稱科）和11號（車努）對PC1正系數的貢獻最大，表現出較高的堊白度，而27號（羅格）對負系數的貢獻最大，堊白度最低（圖2）。PC2可解釋 21.203%的總變異，荷載較高的性狀為碾米品質的精米率、糙米率和整精米率，因此該因子為碾米品質因子，21號（甲谷）、10號（車你龍格）和18號（紅谷）對PC2的貢獻最大，表現出較好的碾米特性，而5號（廁所谷）和33號（水旱稻）的碾米品質最差（圖2）。PC3荷載較高的性狀有籽粒長寬比、粒寬和粒厚，這些性狀與籽粒形狀有關，因此PC3為粒型因子。PC4荷載較高的性狀為千粒重和粒長，且兩性狀均為正值，說明粒長較長的品種千粒重也較高，像5號（廁所谷）和23號（老母雞谷）的粒長分別為8.77 mm和8.41 mm，千粒重均在30 g以上。

表6 提取的前4個主成分的特征值、貢獻率及其特征向量Table 6 Eigen values, accumulated variance and correlations between original variables and the first four PCs representing variability

圖2 基于14個品質性狀的主成分分析Fig.2 Principal scatter plot of principal component analysis based on 14 quality traits

圖3 36份紅米地方品種聚類分析Fig.3 Cluster analysis of 36 red-grained rice landraces

2.3 聚類分析

利用 SPSS 19.0軟件將各品質性狀數據標準化后計算品種間的歐氏距離，采用非加權組平均法（UPGMA）對36份哈尼梯田紅米品種進行聚類分析，在歐氏距離7處，可將36份種質分為3類，第1類包含5號（廁所谷）、25號（六月谷）和33號（水旱稻），這些品種具有較差的碾米品質和較高的堊白性狀，品質較差；第2類為主要類群，包含31個品種，其中17號（古填車）和26號（路面谷）、1號（安興谷）和8號（車瑪歐正）、3號（薄竹谷）和 35號（尹谷）表現的各項品質性狀相接近，這些品種間可能具有相近的遺傳組成[9]；第3類包括4號（本地紅谷）和19號（紅谷糯）兩個糯稻品種。

3 結論與討論

通過對云南哈尼梯田 36份紅米品種外觀品質、碾米品質和蒸煮食味品質分析得出，哈尼梯田紅米品質差異明顯，變異系數介于 5.08%到90.47%之間。粒型相關性狀（粒長、粒寬、粒厚）變異幅度較小，這與哈尼梯田紅米主要為秈稻品種，谷粒細長有關[3]；除5號（廁所谷）、33號（水旱稻）和25號（六月谷）的碾米品質表現較差外，其余品種的碾米品質變異較小，且達到優質秈稻的品種數較多（圖1，表4）；本研究中堊白性狀（堊白度、堊白大小、堊白粒率）的變異幅度最大，變異系數均超過45%，此外蒸煮食味品質中的膠稠度和直鏈淀粉含量變異系數也在 20%以上，品種間差異明顯。性狀間相關性分析顯示粒長與千粒重呈極顯著正相關關系（r=0.600），表明粒長在梯田紅米產量構成中起到重要作用。按照NY/T593—2013《食用稻品種品質》中秈稻品種品質等級劃分要求，糙米率、整精米率、堊白度、堿消值、膠稠度和直鏈淀粉含量符合優質秈稻的品種數分別有 22、28、5、35、27（紅谷糯的膠稠度達到優質秈糯三級要求）和1個，可見堊白度和直鏈淀粉含量是制約哈尼梯田紅米品質的主要因素。主成分分析提取的前4個主成分可以解釋總變異的 77.004%，特別是第1主成分的貢獻率達到 24.384%，其中堊白度的正向荷載系數最大（0.817），而直鏈淀粉含量的負向荷載系數最大（-0.649），進一步說明堊白度和直鏈淀粉含量是影響哈尼梯田紅米品質的關鍵因素，而堊白度和直鏈淀粉含量相反的作用方向增加了梯田紅米品質改良的復雜性。

備注：本文的彩色圖表可從本刊官網（http://lyspkj.ijournal.cn/ch/index.axpx）、中國知網、萬方、維普、超星等數據庫下載獲取。