2012—2017年河南省參試粳稻品種品質特性分析

夏彥莉，王玲燕，殷春淵，竇士樹，閆春霞，閆政敏

(新鄉市農業科學院，河南 新鄉 453002)

稻米品質優化已經成為水稻育種一個十分重要的課題。稻米品質的優劣直接影響產品的市場價值和經濟效益，優質稻谷生產既能滿足人民生活需要，又能提高農戶收入，符合鄉村振興發展方向。

目前，我國在超高產育種上依然保持世界領先[1]，但在水稻的理化品質、食味品質、功能性稻米的研究及其產業化方面我國則剛剛起步[2-3]，而日本、泰國、印度等國家已走在了前列。稻米品質是一個涉及多項指標的綜合概念[4-6]。近幾年，關于河南稻區稻米品質性質的研究也有報道，胡珍珍等[7]對135份粳稻種質資源在河南省沿黃稻區的品質性狀進行分類研究；劉秋員等[8]對豫南地區的12份粳稻品種的品質進行了差異研究；汪浩等[9]以12個適于單季種植的雜交秈稻為材料，對豫南地區頭季和再生季水稻產量與品質進行了差異分析；張梅霞等[10]對河南省2010—2012年20個粳稻新品種的11個性狀進行研究。這些研究從不同區域、不同方面、不同尺度解析了河南粳稻稻米品質指標的特征特性，但關于近幾年河南稻區新育成粳稻品種品質特征特性進行系統的研究歸類劃分尚未見報道。

本研究擬通過對近年來參加省、國家區試試驗的河南稻區粳稻品種進行研究，對豫南稻區和沿黃稻區稻米各個品質指標、相關特性進行系統分析，明確不同區域稻米品質特性的差異及其影響因子，以期為河南稻區粳稻育種和稻米品質改良提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 數據來源

數據收集來源于2012—2017年河南省粳稻品種區域試驗報告中豫南組、沿黃組試驗總結。連續6 a共有130個參試品系，其中豫南組62個品系，沿黃組68個品系。各個區組每年參試數量見表1。

表1 2012—2017年河南粳稻區試品種數量Table 1 The number of trial varieties of japonica rice in Henan Province from 2012 to 2017

1.2 品質測定項目和方法

樣品經農業農村部食品質量監督檢驗測試中心(武漢)檢測。檢測項目分別是加工品質指標：糙米率、精米率和整精米率；外觀品質指標：粒長、長寬比、透明度、堊白度和堊白粒率；蒸煮食味品質指標：直鏈淀粉含量、膠稠度、堿消值。同一品種連續測定2 a品質數據，按平均值進行分析。

1.3 數據處理

采用Microsoft Excel 2016軟件處理數據和繪制圖表。使用DPS v9.50數據處理系統進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 品質總體概況

將豫南稻組和沿黃稻組2組河南省區試試驗品種(系)的主要品質特征指標的均值列于表2。2012—2017年河南稻區參加區試的所有粳稻品種(系)的出糙率平均值為83.89%，精米率平均值為74.04%，整精米率平均值為65.77%，堊白粒率平均值為37.23%，堊白度平均值為6.85%，直鏈淀粉平均值為15.56%，膠稠度平均值為72.48 mm，粒長平均值為5.24 mm，粒型長寬比平均值為1.94，透明度平均值為1.71級，堿消值平均值為6.45級。綜上，河南省豫南稻區和沿黃稻區糙米率、直鏈淀粉和膠稠度平均值達到優質Ⅰ級標準，透明度平均值達到優質Ⅱ級標準，整精米率和堿消值平均值達到優質Ⅲ級標準。但是堊白度平均值偏高，其最大差異率也最大，表現極不穩定，說明堊白度是制約河南稻區粳稻稻米品質提升的主要因素。堊白度受環境因素影響較大，在種植過程中，通過調整栽培條件，可以降低堊白度，提高稻米品質。

表2 2012—2017年粳稻品質特征Table 2 Quality characteristics of japonica rice from 2012 to 2017

由表2可知，2組6 a間不同參試品種(系)之間稻米加工品質指標差異以出糙率最小，總變異系數1.92%，最大差異率9.85%，變幅80.20%～88.10%；精米率總變異系數3.00%，最大差異率25.16%，變幅62.00%～77.60%；整精米率總變異系數13.04%，最大差異率59.41%，變幅47.30%～75.40%。從變異系數看，不同類型粳稻品種的加工品質各指標中出糙率的變化相對較穩定，變異較小，以整精米率變異最大。沿黃組整體比豫南組低。

外觀品質指標2組差異均以堊白度最大，總變異系數79.13%，最大差異率達3 637.5%，變幅0.80%～29.90%；豫南組以粒型長寬比變異系數最小16.24%，但最大差異率卻達125.63%，沿黃組以粒長變異系數最小4.13%，最大差異率23.91%。從蒸煮食味品質指標看，2組不同參試品種(系)之間表現一致，均以膠稠度變異系數最大，堿消值次之，直鏈淀粉最小。

稻米的品質性狀不僅受多基因控制，也深受環境條件的影響。豫南地區高溫高濕；沿黃稻區主要集中在黃河流域以北，兩地在環境條件上溫度和濕度的差異較大，了解不同區域稻米品質特征，充分利用地域優勢生態條件，對水稻品種進行改良和優化，實現產量與品質的雙保證。

2.2 品質性狀的相關性

為了明確稻米品質性狀間的相互關系，分別對2組所參試品種(系)稻米品質性狀做了相關分析(表3)。在豫南粳稻區試組，出糙率與精米率、整精米率呈極顯著正相關，與堿消值呈顯著正相關，與粒型長寬比呈極顯著負相關；精米率與整精米率、堿消值呈極顯著正相關，與膠稠度呈顯著正相關，與堊白粒率、堊白度呈極顯著負相關；整精米率與堿消值呈極顯著正相關，與粒型長寬比、透明度呈顯著負相關；堊白粒率與堊白度、透明度呈極顯著正相關；堊白度與粒長、粒型長寬比呈顯著負相關；直鏈淀粉與粒長、粒型長寬比呈極顯著正相關，與膠稠度呈極顯著負相關；粒長與粒型長寬比、透明度呈極顯著正相關，與堿消值呈極顯著負相關；粒型長寬比與透明度呈極顯著正相關，與堿消值呈極顯著負相關；透明度與堿消值呈極顯著負相關。

表3 主要品質性狀間的相關性Table 3 Correlation between major quality traits

在沿黃粳稻區試組，出糙率與精米率、堊白粒率、堊白度呈極顯著正相關，與堿消值呈顯著正相關，與膠稠度呈極顯著負相關，與粒長、粒型長寬比呈顯著負相關；精米率與整精米率、堿消值呈極顯著正相關，與直鏈淀粉含量呈極顯著負相關，與透明度呈顯著負相關；整精米率與堿消值呈極顯著正相關；堊白粒率與堊白度、透明度呈極顯著正相關，與膠稠度、粒型長寬比呈極顯著負相關；堊白度與堿消值呈顯著正相關；直鏈淀粉含量與膠稠度呈極顯著負相關，與粒型長寬比、堿消值呈顯著負相關；膠稠度與粒型長寬比呈顯著正相關，與堿消值呈顯著負相關；粒長與粒型長寬比呈極顯著正相關；粒型長寬比與透明度呈顯著負相關；透明度與堿消值呈極顯著負相關。

通過以上分析，在豫南、沿黃2地種植的稻米品質性狀之間有一定的相關性，但表現比較復雜，在粳稻品質改良過程中，為降低所研究的數據空間的維數，簡化品質指標，進一步做主成分分析。

2.3 品質性狀的主成分分析

根據各主成分的特征根和相應載合的絕對值和符號，豫南組前4個主成分的特征值均大于1.0，累計方差貢獻率82.62%(表4)。沿黃組前5個主成分的特征值大于1.0，累計方差貢獻率82.69%。綜上，這些主成分可以代表各品質性狀進行分析。

表4 品質性狀的主成分分析Table 4 Principal component analysis of quality traits

豫南組第一主成分貢獻率為31.98%，以粒型長寬比和粒長的載荷最高，可稱為粒型因子。粒型長寬比、粒長與第一主成分呈正相關性，由此向量得到的綜合指標如果較大，則表現出粒型的提高，同時表現出堿消值和整精米率的降低。當第一主成分較大時，有利于外觀品質的改良。第二主成分貢獻率為24.28%，以堊白粒率和堊白度相應載合的絕對值最大，可稱為堊白度因子。其中，精米率和整精米率對第二主成分有正向作用，隨著堊白粒率對第二主成分的作用增強而降低，由此向量得到的綜合指標如果較大，則表現出堊白粒率、堊白度提高，精米率和整精米率降低，因此，當第二主成分較大時，需要降低堊白粒率和堊白度的影響。第三主成分貢獻率為14.51%，以出糙率的載荷最高，可稱為出糙率因子或碾米因子。出糙率對第三主成分呈正相關性，直鏈淀粉、整精米率對第三主成分的貢獻稍低，說明隨著出糙率貢獻的增加，直鏈淀粉、整精米率對第三主成分的作用隨之增加。因此，加大第三主成分有利于碾米品質的提高。第四主成分貢獻率為11.86%，以直鏈淀粉含量和透明度的載荷最高，可稱為直鏈淀粉因子。如果第四主成分較大，則表現出隨著膠稠度、透明度的增加，直鏈淀粉、堿消值含量會隨之降低。因此，加大第四主成分時，有利于蒸煮食味品質的改良。

由上可知，豫南稻區第一、二主成分因子表現為稻米的外觀品質，第三主成分表現為稻米的加工品質，第四主成分表現為稻米的蒸煮食味品質。在進行優質粳稻育種時，應注意第一、三主成分適當加大，第二、四主成分適當減少。

沿黃組第一主成分貢獻率為28.06%，以出糙率的載荷最高，可稱為出糙率因子。其次是堊白粒率、堊白度，三者與第一主成分呈正相關性，由此向量得到的綜合指標如果較大，則表現為出糙率參數的提高，同時會表現出膠稠度、粒型長寬比的降低。因此，此成分較大時，有利于碾米品質的改良。第二主成分貢獻率為20.68%，以透明度相應載荷的絕對值最大，可稱為透明度因子。其次是堿消值、精米率，其中堿消值、精米率對第二主成分有正向作用，隨著透明度對第二主成分作用的增加而降低。因此，當第二主成分值較大時，有利于堿消值的提高。第三主成分貢獻率為14.16%，以粒長的載荷最高，可稱為粒型因子。與堊白度、透明度呈正相關，此主成分大的品種堊白米率和堊白度有偏高的趨勢。第四主成分貢獻率為10.57%，以膠稠度的載荷最高，可稱為膠稠度因子。與直鏈淀粉含量、堿消值呈負相關作用，此成分大的品種蒸煮食味品質之間需要相互協調。第五主成分貢獻率為9.21%，以整精米率的載荷最高，可稱為整精米率因子。如果以第五主成分較大，則表現出整精米率的增加，對其他性狀的負向影響較小。

綜上，沿黃稻區第一、五主成分因子表現為稻米的加工品質，第二、三主成分因子表現為稻米的外觀品質，第四主成分因子表現為蒸煮食味品質。在進行育種時，應對第一、三、四和五主成分適當加大，第二主成分適當減少。

綜上，豫南組稻米品質主要受外觀品質粒型、粒長、堊白粒率、堊白度的影響，其次受加工品質出糙率的影響。沿黃組稻米品質主要受加工品質出糙率的影響，其次受外觀品質透明度的影響。

2.4 品質性狀的聚類分析

采用歐氏距離法，根據11個品質性狀對所有參試粳稻品種(系)進行聚類(圖1)。第一大類包括豫南組的中粳6號1個種質資源。該品種整精米率、膠稠度、堿消值偏低，堊白度、堊白粒率偏高，但出糙率較高。第二大類包括豫南組的中種粳1508、春優215、8優126、Ⅲ優415等19個種質資源，沿黃稻組的福稻018、杜粳166、新豐996、菡稻6號等8個種質資源。該類種質資源最大特點堊白度相對較高，其他品質表現較好。該類稻米外觀品質相對較差，營養品質較好。第三大類包括豫南組的徐農02824、豫農粳12、春優284、甬優2640等24個種質資源，沿黃組的信粳1787、苑豐136、新稻58、新粳128等40個種質資源。該類種質資源加工品質出糙率、蒸煮食味品質膠稠度較高，外觀品質堊白度、透明度值相對較低，粒長較長。該類稻米加工品質好，外觀品質優良，具有較高的商品價值，可以挖掘利用。

圖1 參試粳稻品種(系)的聚類分析Fig.1 Cluster analysis of japonica rice varieties (lines) tested

3 結論與討論

河南省作為全國重要商品糧生產基地，培育綜合性狀優良的品種是順應水稻產業供給側結構性改革的需求，是大力發展河南農業主要的驅動力。本試驗對6年間河南2稻區稻米品質指標測定的數據進行分析研究。結果表明，河南稻區粳稻品種糙米率、膠稠度、整精米率、堿消值、堊白粒率、堊白度平均值均較高，但各品質指標品種間差異較大。變異分析表明，堊白度、堊白粒率、透明度、粒型長寬比、粒長、整精米率、膠稠度、堿消值、直鏈淀粉含量、精米率、出糙率的變異系數依次減小，堊白度除與透明度、堿消值呈正相關外，與其他品質性狀均呈負相關。李廣賢等[11]對2010—2018年我國黃淮稻區審定水稻品種品質進行研究分析，除堊白粒率和堊白度表現較差外，其他品質性狀均表現相對較好。胡珍珍等[7]對135份粳稻種質資源品質性狀進行分析，加工品質性狀以整精米率最高，外觀品質性狀以堊白度最高，蒸煮食味品質以堿消值最大。稻米品質的優劣是品種遺傳特性和環境條件綜合作用的結果，所以，在選育新品種的過程中，首先可以選取堊白度低的粳稻種質資源。一般來講，在豫南稻區，選擇細長的粒形堊白程度低，外觀品質好；對于沿黃稻區，宜選擇長寬比小，籽粒相對較小，粒厚較大，堊白度較低的品種品質較好。

稻米品質性狀是許多因素相互影響、相互結合的一個綜合表現。通過主成分分析，在育種過程中可以選出對品質改良貢獻較大的主要因子，有針對性地進行選擇育種。主成分分析研究表明，豫南稻組參試材料的11個品質性狀濃縮得到4個主成分，即粒型因子、堊白度因子、碾米因子、直鏈淀粉因子，累計方差貢獻率達到82.62%。沿黃稻組濃縮得到5個主成分，即出糙率因子、透明度因子、堊白度因子、膠稠度因子、整精米率因子，累計貢獻率達到82.69%。在此基礎上，進行聚類分析，將參試粳稻品種(系)分成3類，第1類品質相對較差，第2類外觀品質較差，營養品質較好，第3類屬于優質稻米種質資源且品種數量較多，說明優質類群是品種選育的大方向。

綜上所述，同一品種在豫南稻區和沿黃稻區參加試驗，其研究結果存在一定的差異，稻米品質性狀之間既有區別又相互聯系，這說明，品種的生態適應性在優質稻育種中也起一定的作用，選擇對生態環境條件適應性好的品種有可能生產出優質的稻米。本研究不僅為優良稻米種質資源發掘和培育提供理論基礎和技術支撐，同時為育種家根據目標性狀判定親本的利用價值提供了科學的理論依據。