遼寧水稻新品系產量與米質的關系及高食味品系特征分析

孫麗麗 賈浩楊 李坤譯 張小鵬 程艷雙 孫嘉琳 張晶 徐海 程效義

（沈陽農業大學 水稻研究所/遼寧省北方粳稻遺傳育種重點實驗室/農業農村部東北水稻生物學與遺傳育種重點實驗室/北方超級粳稻育種教育部重點實驗室，沈陽 110866；第一作者：18302477794@163.com；*通訊作者：xuhai@syau.edu.cn；xychen0512@126.com）

水稻是世界上重要的糧食作物，我國的國情決定了水稻的育種目標在過去很長一段時期內以提高產量為主[1-2]。隨著經濟形勢的變化和居民消費水平的提高，市場上對優質稻米的需求越來越大，如何培育高產優質品種成為廣大育種者新的追求目標。關于水稻產量與品質的關系研究報道較多。有研究認為，水稻籽粒長寬比與糙米率和整精米率呈顯著負相關[3]，是決定水稻碾磨品質的主要因素[4]；直鏈淀粉含量與堊白度呈極顯著正相關[5]，可通過降低直鏈淀粉含量減少堊白度，改善稻米外觀品質；蛋白質含量增加，提高了水稻的營養品質，但降低了食用口感，使米飯的硬度增大、黏度低，降低食味值[6-8]；食味值隨著直鏈淀粉含量的增加而降低，并呈曲線下降[9-11]。稻米產量與品質均是品種遺傳特性和環境條件綜合作用的結果[12]，試驗材料和環境條件的改變會導致不同的試驗結論。近幾年，遼寧稻區先后育成了許多水稻新品系，但對這些新品系產量、米質的差異及其相互關系并不十分清楚，尤其對高食味值品系可能具有的典型特征并無統一認識。本研究以參加遼寧省聯合品比試驗的89個水稻新品系為試材，通過比較產量結構、穗部性狀與米質性狀的差異，分析性狀間的相關性，明確高食味值品系具有的典型特征，可為培育優質高產高效的水稻新品種提供理論依據。

1 材料與方法

以遼寧省各育種單位新選育的參加聯合品比試驗的89個水稻新品系為試材，其中，沈陽農業大學水稻研究所23個，沈陽農業大學農學院12個，遼寧省鹽堿地利用研究所21個，遼寧省水稻研究所10個，鐵嶺市農業科學院5個，遼寧東亞種業有限公司2個，大石橋市陽光種業有限公司3個，丹東農業科學院2個，沈陽市裕賡種業有限公司4個，天津天隆科技有限公司2個，沈陽市北星水稻研究所2個，開原市示范繁殖農場1個，個人參試材料2個。于2018年種植在沈陽農業大學遼中卡力瑪水稻試驗站，每個小區面積21.6 m2，行距30.0 cm，株距13.2 cm，隨機區組排列，3次重復。采用大棚基質旱育苗方式育苗，4月27日播種，5月25日插秧，10月5日收獲。田間管理與當地生產田一致。成熟后，每個小區取5株稻株風干后于室內考種，調查產量結構和穗部性狀，其余材料按小區脫粒測產，室內放置3個月后測定品質指標。采用日本YAMAMOTO公司生產的FC2K型糙米機測定糙米率，用日本YAMAMOTO公司生產的VP-32型精米機測定精米率，用日本SHIZUOKA公司生產的ES-1000大米外觀品質判別儀測定稻米外觀品質，用日本靜岡制機株式會社生產的QS-4000型高精度近紅外線食味分析儀測定稻米營養品質，用STA1型米飯食味計測定米飯的外觀、硬度、粘度、平衡度和食味值，用澳大利亞Newport Scientific儀器公司生產的RVA-4型快速黏度分析儀測量RVA譜特征值。用Excel 2016軟件進行數據統計分析與繪制圖表。

2 結果與分析

2.1 產量結構和穗部性狀表現

由表1可見，參試新品系有效穗數、每穗粒數、二次枝梗結實率、穗型指數變異系數較大，分別為20.55%、15.54%、15.56%和24.14%。而穗長、一次枝梗數、一次枝梗結實率和產量的變異系數相對較小，分別為6.87%、9.16%、4.04%和6.58%。新品系的叢有效穗數在7.6~25.4穗之間，每穗粒數在104.4~265.4粒之間；結實率在64.21%~95.51%之間，平均為83.16%；千粒重在20.65~30.50 g之間，平均為26.06 g；產量在490.73~688.03 kg/667 m2之間，平均612.24 kg/667 m2。

表1 遼寧89個水稻新品系產量結構與穗部性狀表現

2.2 米質性狀表現

從表2可見，參試材料的整精米率平均為58.85%，80%的品系達到國家優質稻谷標準，其中符合國標2級的有39個，符合國標3級的有32個；堊白度達國家優質稻谷標準的有61%，其中符合國標1級的有5個，符合國標2級的有23個，符合國標3級的有26個；直鏈淀粉含量指標符合國家優質米標準的達到66%。綜合品質指標符合國標2級優質米的新品系有10個，符合國標3級優質米的新品系有17個。米質性狀中變異系數大的是堊白度和堊白粒率，分別達64.52%和59.22%；米飯食味值評分在37~83分之間，平均值為58.93分，變異系數15.29%。RVA譜特征值中崩解值的變異幅度最大，在576~1 788 cP之間，變異系數28.08%。

表2 遼寧89個水稻新品系米質性狀表現

2.3 產量結構、穗部性狀與稻米品質的關系

表3顯示，穗長與糙米率、精米率呈顯著負相關，與堊白度、堊白粒率呈極顯著負相關，與長寬比呈顯著正相關，即稻穗越長的品系，粒型越長，堊白越少，糙米率和精米率越低。一次枝梗結實率與整精米率和精米率呈顯著或極顯著正相關，即一次枝梗結實率越高的品系，整精米率和精米率越高。二次枝梗結實率與長寬比呈顯著正相關，即粒型越偏長的品系，二次枝梗結實率越高。蛋白質含量與一次枝梗數、著粒密度、每穗粒數呈顯著正相關，與穗型指數呈極顯著負相關，即一次枝梗數和每穗粒數越多、著粒越密、籽粒偏向穗軸下部分布的品系，蛋白質含量相對較高。產量與米飯的外觀、平衡度、食味值呈顯著正相關，與硬度呈顯著負相關，即產量越高的品系，米飯的外觀、平衡度越好，硬度偏軟，食味越好。

表3 遼寧89個水稻新品系產量結構、穗部性狀間與稻米品質的相關性

2.4 產量結構、穗部性狀與RVA特征值之間的關系

從表4可見，稻米淀粉RVA譜特征值中的穗型指數與峰值黏度呈極顯著負相關，即籽粒越偏向穗軸下部分布的品系，峰值黏度越大。二次枝梗結實率與最終黏度呈顯著正相關，即二次枝梗結實率越高，最終黏度越高。千粒重與消減值呈極顯著負相關，即千粒重越大的品系，消減值越小。大多數產量結構和穗部性狀與RVA譜特征值之間的相關性未達顯著水平。

表4 遼寧89個水稻新品系產量結構、穗部性狀與RVA特征值之間的相關性

2.5 蒸煮品質與營養品質間的關系

從表5可見，蛋白質含量與米飯外觀、黏度、平衡度、食味值呈極顯著負相關，與硬度呈極顯著正相關。即這些新品系中，蛋白質含量越高的品系，米飯外觀越差，硬度高、黏度低、平衡度差，食味值隨之下降。蒸煮食味品質與直鏈淀粉含量的相關性未達顯著水平。

表5 遼寧89個水稻新品系蒸煮食味品質與營養品質間的關系

2.6 營養品質與RVA特征值之間的關系

從表6可見，蛋白質含量與熱漿黏度、峰值時間、最終黏度存在顯著至極顯著的正相關，與崩解值呈極顯著負相關，即蛋白質含量越高的品系，熱漿黏度和最終黏度越大，達到峰值的時間越長，崩解值越小。直鏈淀粉含量與熱漿黏度、最終黏度、峰值時間存在顯著和極顯著的正相關，與崩解值、糊化溫度存在極顯著負相關，即直鏈淀粉含量越高的品系，熱漿黏度、最終黏度越大、峰值時間越長，糊化溫度越低，崩解值越小。

表6 遼寧89個水稻新品系營養品質與RVA特征值之間的關系

2.7 蒸煮品質與RVA特征值之間的關系

從表7可見，消減值與米飯外觀、黏度、平衡度、食味值呈極顯著負相關，與硬度呈極顯著正相關，即消減值越低的品系，米飯的外觀越好，硬度越差，黏度大，平衡度好，食味值越高。其他RVA譜特征值與蒸煮食味品質的相關性均未達顯著水平，可見，消減值是今后選育高食味品種的重要參考指標。

表7 遼寧89個水稻新品系蒸煮品質與RVA特征值之間的關系

2.8 高食味值類型品系的特征

將89個水稻新品系按照蒸煮食味評分值高低劃分為低食味組（食味值＜55，共28個品系）、中食味組（食味值55~65，共40個品系）、高食味組（食味值≥65，共21個品系）。屬于高食味組的品系有鐵1811、遼810、沈稻100、TL225、沈星稻28、遼825、鹽粳129、G305、沈稻330、沈稻61、沈稻897、沈稻65、開734、陽光17、遼812、遼819、鹽粳46、DDSC-1、鹽粳120、鹽粳239和鐵1708。由表8可知，低食味組與高食味組間差異顯著的性狀是粒型、蛋白質含量、消減值，即與低食味組相比，高食味組的粒型長、蛋白質含量和消減值低。

表8 遼寧89個水稻新品系高食味值類型特征比較

從表7可知，食味值與消減值呈極顯著負相關，消減值越小食味越好，這與趙國珍等[13]研究結果一致。消減值是RVA特征值中的最終黏度和峰值黏度的差值，表示淀粉糊逐漸冷卻時，淀粉分子的回生或重排，特別是直鏈淀粉分子之間發生一些重聚合所帶來的黏度增加值。以RVA特征值中的消減值為自變量（X）、稻米食味值為因變量（Y）做回歸分析（圖1），發現兩者呈二次曲線關系，二次回歸方程Y=-0.0002X2+0.4011X-140.13，一次項為正數，二次項為負數，方程成立，并對上述方程進行F檢驗，F=15.54、P=0.00016、決定系數R2=0.2155，說明食味值與消減值回歸關系達到極顯著水平，但擬合優度稍低。利用回歸方程計算此二次曲線食味值Y的極值，當消減值為1 005.5 cP時，食味值最大。

圖1 遼寧89個水稻新品系消減值和蒸煮食味值分布圖

3 討論與結論

3.1 討論

過去為解決溫飽問題，育種目標追求高產，選育出的水稻品種產量高，但米質相對較差。本研究結果表明，產量越高的品系，米飯的外觀、平衡度越好，硬度偏軟，食味越好。說明提高產量與改善米質并不矛盾，完全有可能選育出產量與米質兼顧的品種。本研究發現，稻穗越長的品系，粒型越長、堊白越少、糙米率和精米率越低；粒型越長的品系，二次枝梗結實率越高；一次枝梗數和穗粒數越多、著粒越密、籽粒越偏向穗軸下部分布的品系，蛋白質含量越高；籽粒越偏向穗軸下部分布的品系，稻米淀粉RVA譜特征值中的峰值黏度越大；千粒重越大的品系，消減值越小。這些結論與前人的研究結果有異有同[14-20]。遼寧稻區主栽的水稻品種70%為直立穗型，其典型特征是穗子短、粒型圓、千粒重小、每穗粒數多、著粒密、籽粒偏向穗軸下部分布，這樣的特征顯然不利于品質改良[21-24]。今后應盡可能選擇穗子和粒型偏長、千粒重大、著粒稀、每穗粒數稍少、籽粒偏向穗軸上部分布的株系。

本研究發現，蛋白質含量越高的品系，米飯外觀越差，硬度高、黏度低、平衡度差，食味值低。可見，若想提高稻米食味，要盡可能降低蛋白質含量。有研究指出，消減值對食味影響最大，可作為改善米質的參考指標[25]。本研究得出，消減值越低的品系，米飯的外觀越好，硬度偏軟、黏度大、平衡度好，食味值越高。稻米產量和品質均是多基因控制的數量性狀，既受自身遺傳基因的控制[26]，又受外界環境變化的影響[27-29]，今后應開展多年多點試驗，深入闡明產量與米質的形成機理，為選育高產優質高效的水稻新品種提供理論參考。

3.2 結論

遼寧稻區近年來選育的89個水稻新品系中，平均產量為612.24 kg/667 m2，符合國標2級優質米和3級優質米標準的新品系分別有10個和17個，優質率并不高。本研究表明，高食味值品系的典型特征是粒型較長、蛋白質含量和消減值較低。當消減值在1 005.5 cP左右時，食味表現最好。育種者在后代材料中應選擇粒型較長、蛋白質含量較低、消減值在1 005.5 cP左右的品系，有利于提高稻米食味品質。