利用稻米淀粉特性進行食味品質輔助選擇

李旭 付立東 王宇 隋鑫 任海 呂小紅 馬暢 杜萌 毛艇

摘要：目前，稻米食味品質評價主要依靠人工品嘗，消耗樣品量大、耗時較長且易受主觀因素影響，其鑒定效率亟待優化。通過分析稻米淀粉特性對食味品質的影響，篩選出稻米食味品質的關鍵影響因子，科學評價利用稻米淀粉特性進行食味品質輔助選擇的應用效果。結果表明：淀粉特性中的直鏈淀粉含量、低谷黏度、最終黏度、崩解值及消減值是影響食味品質的關鍵因子，對上述指標分別賦分后加合獲得稻米淀粉特性綜合評分，與食味值的相關性達到0.001水平，相比于上述各單項指標，相關性顯著提高。綜合分析表明，利用稻米淀粉特性綜合評分所需樣品量極少（3 g精米粉），并具有快速、便捷及不易受人為因素影響的優勢，這為稻米食味品質的快速鑒定提供了技術支撐。

關鍵詞：水稻;食味品質;淀粉特性;輔助選擇

中圖分類號：S511.01 ??文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2022）07-0178-06

收稿日期：2021-07-02

基金項目：遼寧省自然科學基金指導計劃（編號：2019-ZD-0397）;國家重點研發計劃（編號：2017YFD0300700）;遼寧省博士科研啟動基金（編號：2020-BS-300）。

作者簡介：李 旭（1983—），女，遼寧盤錦人，碩士，副研究員，主要從事水稻栽培研究。E-mail：chinalixu1983@163.com。

通信作者：毛 艇，博士，副研究員，主要從事水稻遺傳育種研究。E-mail：chinamaoting1985@163.com。

稻米是世界2/3以上人口的口糧[1]，隨著稻米產業的調整升級，優質食味稻米的需求量逐年增加，是水稻遺傳改良的重點攻關方向[2]。傳統的食味品質測定主要依靠人工品嘗，受品嘗人員所在地域、年齡及性別等影響，且需要大量稻米樣品作為支撐，在收獲樣品量較少的育種早世代難以開展[3]。針對上述問題，前人進行過大量研究[4-5]，但多集中于理化指標與食味品質的相關性研究，而如何利用理化指標進行食味品質輔助選擇少見報道[6-7]。

有研究表明，直鏈淀粉含量是食味品質的主要影響因子[8-9]。一般認為，直鏈淀粉含量高，米飯黏性小、硬度大、蓬松干燥、適口性差，而適當降低直鏈淀粉含量對提高食味品質具有重要意義[10]。直鏈淀粉含量相近的品種，食味值仍表現出較大的分布范圍[11]，以反映淀粉在加熱膨脹過程中理化狀態變化的RVA特征譜，對區分直鏈淀粉含量相近品種的食味差異有較好的效果[12-13]。因此，本研究以遺傳背景較復雜的秈粳雜交重組自交系為材料，篩選與食味品質密切相關的稻米淀粉特性，提出用稻米淀粉特性進行食味品質輔助選擇的實施方案，以期為育種工作中的大量試驗材料，特別是收獲量較少早世代育種材料的食味快速鑒定提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與田間種植

試驗材料包含2套重組自交系群體（RILs 及RILs-1）及1套回交重組自交系群體（BILs）：RILs由鹽豐47（粳稻）雜交黃花占（秈稻）獲得（ n =144），RILs-1? （ n =101） 的父母本分別為鹽粳218（粳稻）、七山占（秈稻），BILs （ n =48） 由鹽粳218/七山占//鹽粳218獲得。于2020年在遼寧省鹽堿地利用研究所試驗田（122.03°E、41.07°N）開展試驗，隨機區組設計，3次重復，小區面積12 m2，2019年4月21日播種，5月26日移栽，全生育期施入N （15 kg/667 m2）、P 2O 5 （7 kg/667 m2） 和 K 2O （3 kg/667 m2），其他栽培管理和當地生產田相同。

1.2 稻米直鏈淀粉含量及RVA特性譜的測定

稻谷收獲后，室溫儲存3個月，分別碾磨成精米及米粉，參照Butardo等的研究[13-14]，進行直鏈淀粉含量及RVA譜特性的測定。RVA譜特征包括峰值黏度、低谷黏度及最終黏度3個初始測定值，用RUV作單位表示，進一步計算3項衍生值：崩解值（峰值黏度-低谷黏度）、回復值（最終黏度-低谷黏度）及消減值（最終黏度-峰值黏度）。

1.3 稻米食味品質的測定

食味品質由人工品嘗進行賦分，參照Lestari等的方法[15]進行，略作改動：品嘗小組由12個不同年齡、不同職業及不同性別具有鑒別食味能力的人員組成。評分標準劃分為氣味、外觀結構、適口性、滋味及冷飯質地5個指標，每個指標滿分20分，劃分為優良、較好、較差、特差4個等級，對應的分值分別為20、15、10、5分。最終，把各項指標所獲分值相加得到綜合的食味品質評分。

1.4 數據處理與圖表繪制

數據處理及圖表繪制分別利用GraphPad Prism ver. 5.0和Microsoft Office PowerPoint 2007進行。

2 結果與分析

2.1 稻米淀粉特性及食味值在RILs中的分布

圖1顯示，直鏈淀粉含量分布范圍為12.90%～23.30%，均值為17.60%;峰值黏度分布范圍為 1 712～3 727 RUV，均值為2 745 RUV;低谷黏度分布范圍為1 112～3235 RUV，均值為1 723 RUV;最終黏度分布范圍為1 942～5 308 RUV，均值為 3 040 RUV;崩解值分布范圍為191～2 036，均值為952; 回復值分布范圍為580～2 073， 均值為1 291;消減值分布范圍為-1 242～1 624，均值為292.5;食味值分布范圍為37.9～87.4，均值為66.95。整體來看，RILs稻米淀粉特性及食味值的分布范圍較廣，相較于親本均存在超親分布。

2.2 RILs中RVA特征譜與直鏈淀粉含量的相關性

圖2-a至圖2-f分別顯示了各項RVA特征譜與直鏈淀粉含量的相關性，其中，直鏈淀粉含量與低谷黏度、最終黏度及消減值達到顯著或極顯著正相關，與崩解值達到極顯著負相關;而與峰值黏度及回復值的相關性未達到顯著水平。進一步，筆者所在課題組以RILs中直鏈淀粉含量均值17.6%為分級標準，將RILs劃分為高直鏈淀粉含量（n=70）及低直鏈淀粉含量（n=74）2個組別，比較不同組別間RVA特征譜（與直鏈淀粉含量達到顯著相關的各項指標）的差異，由圖2-g至圖2-j可以看出，高直鏈淀粉含量組別具有較高的低谷黏度、最終黏度及消減值，并具有較低的崩解值。

2.3 RILs中稻米淀粉特性與食味值的相關性

圖3-a至圖3-g顯示了各項淀粉特性與食味值間的相關性，其中，直鏈淀粉含量與食味值呈極顯著負相關;RVA特性譜中低谷黏度、最終黏度及消減值與食味值呈極顯著負相關，而崩解值與食味值呈顯著正相關。進一步，筆者所在課題組以食味值60及70為分級標準，將RILs劃分為高 （食味值>70，n=48）、中（60<食味值≤70，n=53）及低 （食味值≤60，n=43）食味組，比較了直鏈淀粉含量、低谷黏度、最終黏度、崩解值及消減值在不同食味組的表現，整體來看（圖3-h至圖3-l），高食味組具有低直鏈淀粉含量、較小低谷黏度、低最終黏度、低消減值及高崩解值的特性。

2.4 利用稻米淀粉特性進行食味品質輔助選擇的分析

由以上分析可知，直鏈淀粉含量、低谷黏度、最終黏度、崩解值及消減值與人工品嘗所獲得食味值密切相關，筆者所在課題組參考食味值的賦分標準，將上述5項淀粉特性分布的25%、50%及75%作為界限，對應賦分為20、15、10及5（表1），5項淀粉特性加合獲得稻米淀粉特性綜合評分，代表淀粉特性對食味品質的綜合貢獻。由圖4-a可以看出，在RILs中，稻米淀粉特性綜合評分與食味值間的相關性達到0.001水平上的顯著正相關，相比于各單項淀粉特性，其代表性顯著增強。為進一步驗證稻米淀粉特性綜合評分在食味品質輔助選擇中的準確性及適用性，筆者所在課題組于另外的試驗材料RILs-1及BILs中，開展了淀粉特性綜合評分與食味值的相關性分析（圖4-b、圖4-c）。結果表明，稻米淀粉特性綜合評分與食味值間的相關性均達到0.001水平上的顯著正相關。

3 討論與結論

本研究發現，RVA特征譜中低谷黏度、最終黏度、崩解值及消減值與直鏈淀粉含量的相關性達到顯著或極顯著水平，不同直鏈淀粉含量分組間，上述指標差異亦達到顯著或極顯著水平。這與以往研究結論[8，10]基本相似，但相關系數較秈或粳亞種內的相關性略有降低[16]，這可能是在秈粳稻雜交后代，由于亞種血緣的混合，遺傳背景更為復雜[17]，影響因子更多造成的。所有淀粉特性中，直鏈淀粉含量、低谷黏度、最終黏度、崩解值及消減值與食味值密切相關，通過賦分加合，獲得了稻米淀粉特性綜合評分，與食味值的相關性達到0.001水平上顯著，與各單項指標相比，相關性顯著增強;筆者所在課題組進一步通過其他遺傳群體進行驗證，也得到了類似的結論。整體來看，淀粉特性綜合評分代表了淀粉特性對于食味值的綜合貢獻，且具有所需樣品量少、不易受人為因素影響的優點;但除了淀粉特性，食味品質還受蛋白質含量、微量元素等多因子影響[18-20]，因此，上述評價方法還需進一步優化，以期最準確地反映食味品質，筆者所在課題組將就以上問題繼續開展研究。

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