香軟型復壯水稻品種農藝和品質性狀及其基因位點差異的分析

中圖分類號：S511.032 文獻標志碼：A 文章編號：1002-1302（2025）10-0059-07

云南省稻種資源豐富，稻米飲食文化多樣香軟米是云南的特色優質稻米，具有較高的商業和市場價值[2]，香軟米的研究和品種選育工作起步較早，育成了一批香軟型常規燦稻品種。其中，滇屯502（滇僑20號 × 豪皮）在1993年通過云南省農作物品種審定，是常年推廣種植面積最大的品種，為地方經濟作出了重要貢獻[3]。通常情況下，常規水稻屬基因型一致，所以可以連年留種，但經過多年種植將不可避免地發生混雜和種性退化的現象，其主要表現為生長不整齊、抗性變弱、米質變差、產量下降等[4]。香軟米品種滇屯502品種自推廣種植已經有30余年，長期使用種植使其種性退化嚴重，抗性及品質下降等，制約了軟香米產業的發展。

近年來，筆者所在課題組完成了對香稻品種滇屯502香味性狀遺傳分析，明確其香味性狀受單隱性基因badh2控制[5]。在此基礎上，緊緊圍繞滇屯502 香軟米的典型特征特性進行復壯工作[6-7]，復壯出香軟米新品種滇屯506，但復壯品種滇屯506與原品種滇屯502在主要形態和基因位點的差異尚不清楚。為此，本研究比較分析滇屯502及其復壯品種滇屯506在主要農藝性狀、抗病性、食味品質、基因型位點的變化，以期為地方特色優質稻品種復壯研究提供參考。

1材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為3個粘稻品種滇屯502、滇屯506和9311。其中，滇屯502是云南優質米生產的主要香軟型水稻品種，而滇屯506是通過對滇屯502進行復壯而培育的新品種，9311是常規研究材料。所有材料均由云南農業大學稻作研究所提供。

1.2試驗種植

試驗于2019—2020年連續2年在云南省4個不同釉稻區種植，分別是文山州廣南縣、德宏州芒市、西雙版納州勐海縣、紅河州元陽縣。試驗田地勢平坦，肥力均勻，排灌方便。采用隨機區組排列，3次重復，小區面積為 13.2m² ，種植株行距以及田間管理措施與當地大田生產一致。

1.3 測定指標及方法

1.3.1主要農藝性狀調查考查了主要農藝和經濟性狀，包括全生育期（d）、田間株高（cm）、穗長（cm）、有效穗數（萬穗/ 667m² ）、穗粒數（粒/穗）、穗實粒數（粒/穗）結實率（ （% ）產量（ ）等。

1.3.2田間抗病性調查田間抗病性考查了水稻主要蟲病害，包括葉瘟、穗頸瘟、紋枯病、白葉枯病和稻飛虱危害等，在水稻生育期調查全試驗區田間病害發生情況，全區沒有病斑和病株出現記為無病害發生，出現病斑和病株的記為有病害發生。

1.3.3抗病性鑒定在云南省農作物品種抗性鑒定站進行鑒定，依照NY/T2646—2014《水稻品種試驗稻瘟病抗性鑒定與評價技術規程》，采用田間病圃法和溫室人工接種鑒定。

1.3.4稻米碾米品質分析依照NY/T593—2013《食用稻品種品質》標準進行分析。

1.3.5稻米蒸煮食味品質分析稱取樣品精米150g ，放入電飯煲中，淘洗后浸泡 20min ，按照米水質量比 1：1.2 蒸煮，煮熟后保溫 30min 。讓10位品嘗人員對品系米飯品嘗，按照米飯的氣味（20分）外觀結構（20分）適口性（30分）滋味（25分）、冷飯質地（5分）5個評價指標逐項打分，最后對各參評人員的綜合評分進行平均，作為各品系的食味值。

1.3.6稻米RVA特征值分析采用澳大利亞NewportScientific公司生產的3-D型黏度速測儀測定RVA特征值。取樣品 3g ，蒸餾水 25mL 利用快速黏度分析儀測定米粉糊化特性。測定過程中具體參數保持 2.5min 。攪拌器在起始 10s 內轉速為 960r/min ，以后保持在 160r/min ，讀數時間間隔4s 。按照美國谷物化學家協會規程（1995-61-02）和RACI標準方法，用TWC3配套TCW軟件對數據進行初步處理，并導出峰值黏度（PKV）、谷值黏度（HPV）、崩解值（BDV，最高黏度-熱漿黏度）、最終黏度（CPV）、消減值（SBV，冷膠黏度-最高黏度）、回復值（CSV，冷膠黏度-熱漿黏度）、糊化時間、糊化溫度等數據。黏滯性值用厘泊（cP）作單位表示。

1.3.7香味物質成分分析采用氣相離子遷移譜（GC-IMS）分析稻米香味物質成分含量。稱取糙米 5g 放入 20mL 頂空瓶中 80^qC 孵育樣品 15min 。采用MXT-WAX毛細管柱（ 30m×0.53mm× 1μm ，RESTEK，USA），載氣為高純氮氣（純度大于

99.99% ），柱溫 60^°C ，漂移管溫度 45°C ，漂移氣流速恒定為 150mL/min ，掃描模式為正離子模式。載氣流速程序： 0～2min 時 2mL/min，10min 時升至10mL/min ， 20min 時升至 100mL/min ，保持20min 。

1.3.8基因位點測定基因位點測定包括功能基因位點分析與單倍型分析。功能基因分析依據文獻結果，對主要功能基因進行擴增，擴增的功能基因包括軟米基因 Wx 、香味基因badh2及其他功能基因[8-9]。單倍型分析依據文獻介紹的基因型以及具體的表型驗證數據，選取基因內部及上下游 100kb 區域內特異的一組多態性標記對樣品是否含有某種抗性基因進行判斷，單倍型分析的基因為褐飛虱抗性基因 Bph（s） 、稻瘟病抗性基因 Pi（s） 、白葉枯病抗性基因Xa（s）[10-13] 。

2 結果與分析

2.1主要農藝性狀及相關基因位點的變化

主要農藝性狀分析結果（表1）表明，復壯品種滇屯506產量明顯提高。通過多年多點試驗，與種性退化品種滇屯502相比，復壯品種滇屯506的全生育期、株高、穗長、穗粒數變化不大，但單位面積有效穗數、結實率和單位面積產量都顯著提高，差異達到顯著及以上水平。對于生育期、株型、品質、產量、抗逆性相關的42個功能基因位點檢測結果（表2）顯示，滇屯506多了2個基因GW2和TAC1，其他40個基因在2個品種間沒有差異，進一步證明滇屯 506 與滇屯502 在株葉形態上[14-16]很相似。

2.2主要病害抗性水平及基因位點的變化

在不同生態環境條件下種植，復壯品種滇屯506沒有發生稻瘟病，而發生了白葉枯病、紋枯病和稻飛虱危害（表3）。在海拔 300～1450m 的4個稻區，滇屯506都沒有出現葉瘟和穗頸瘟，在芒市出現了白葉枯病、紋枯病和稻飛虱危害，在廣南出現了紋枯病，在元陽和勐海發生了稻飛虱危害；滇屯502在芒市出現了葉瘟、穗頸瘟、白葉枯病、紋枯病和稻飛虱危害，在勐海出現了葉瘟、穗頸瘟和稻飛虱危害，在廣南出現了穗頸瘟、紋枯病和稻飛虱危害，在元陽出現了稻飛虱危害。

通過抗病性鑒定得到2個品種的病害危害級數（表4），其中，滇屯506的稻瘟病為3級，屬抗病水平，白葉枯病為7級，屬感病水平，紋枯病為9級，屬高感病水平；滇屯502的稻瘟病為9級，屬高感病水平，白葉枯病為3級，屬抗病水平，紋枯病為5級，屬中抗水平。

對稻瘟病、白葉枯病和稻飛虱的21個抗性基因位點檢測，結果（表5）表明，復壯品種滇屯506多了一個稻瘟病抗性基因 Pi5 。在檢測的10個稻瘟病抗性基因 （PiI，Pi2，Pi5，Pi9，Pia，Pid2，Pid3，Pigm Pikh、Pita）中，滇屯502攜帶抗性基因 Pid3 ，而滇屯506攜帶抗性基因Pid3和 Pi5 ；在所檢測的6個稻飛虱抗性基因（Bph14、Bph15、Bph18、Bph26、Bph6、Bph9）和5個白葉枯病抗性基因 （Xa5、Xa7、XaI3 、$X a 2 I 、X a 2 3 中，2個品種都沒有攜帶抗性基因。

2.3稻米碾米和食味品質變化

碾米品質分析結果（表6）表明，滇屯506和滇屯502在糙米率、精米率、粒型大小、堿消值、膠稠度和直鏈淀粉含量等主要碾米品質性狀的變化不大，滇屯506和滇屯502稻米直鏈淀粉含量分別為12.4% 和 13.0% ，屬于低直鏈淀粉含量品種。這一結果與 W_x 位點檢測結論一致，2個品種都具有665bp 和 382bp 這2條特征帶（圖1），都含有低直鏈淀粉基因 Wx^hp ，屬于軟米品種。

稻米蒸煮食味品質分析結果表明，在米飯的氣味、外觀結構、適口性、滋味、冷飯質地等蒸煮品質上，滇屯506略好于滇屯502，但2個品種的差異不顯著（表7）。進一步進行稻米RVA特征值分析，相較于滇屯502，滇屯506峰值黏度和崩解值顯著增高，而消減值和回復值顯著下降（表8），表明滇屯506米飯具有較好的食味性。

2.4香味基因及香氣物質成分分析

通過香味基因badh2特異引物分析，滇屯506具有大小約 580bp 和 250bp 的特征帶（圖2），其大小與滇屯502的一致，該位點為隱性純合badh2/badh2基因型，結果表明滇屯506攜帶香味基因badh2。

通過氣相離子遷移譜技術檢測，在滇屯506和滇屯502稻米中都檢測到103種揮發性成分，分別為醛類28種、醇類24種、酮類14種、酯類12種、酸類5種、呋喃類3種、萜類3種、醚類2種和其他類1種，未知成分11種。2個品種中都檢測出17種水稻關鍵香味物質成分：苯甲醛、癸醛、（E）-2庚烯醛、壬醛、辛醛、庚醛、已醛、丙醛、2-庚酮、2-丁酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、2-乙酰基-1-吡咯啉、1-辛醇-3-醇、丁醇、正庚醇、1-已醇和2-戊基呋喃等。相比之下，滇屯506稻米的2-丁酮、辛醛、2-戊基呋喃、6-甲基-5-庚烯-2-酮和庚醛相對含量較高，比滇屯502分別高 39.58% ！

8.60% （2號 26.32% .14.06% 和 6.11% ；但滇屯506的關鍵香味物質成分2－乙酰基-1－吡咯啉為0.07% ，略低于滇屯502的相對含量（表9）。

3討論

3.1復壯品種的稻瘟病抗性和產量得到提高

由于長期生產應用，香軟米品種滇屯502出現了嚴重種性退化，稻瘟病抗性為感病級水平，產量下降明顯[。針對此困境，筆者開展了滇屯502的復壯研究工作，復壯出新品種滇屯506，并對該品種進行多年多點田間試驗以及病害抗性鑒定。觀察到滇屯506田間稻瘟病抗性明顯提高，抗性鑒定為抗性級水平，攜帶稻瘟病抗性基因Pid3和Pi5，其中基因Pi5是滇屯502中所缺乏的，該結果與前人的研究報道一致，攜帶基因 Pi5 的水稻品種稻瘟病抗性強[17]。也正是因為復壯品種滇屯506攜帶稻瘟病抗性基因，生產應用中不發生葉瘟和穗頸瘟危害，提高了有效穗數和結實率，而獲得高產，較滇屯502的產量提高了 22.6% 。總體上，復壯品種滇屯506在稻瘟病抗性水平和產量上都獲得明顯提高。但同時也觀察到復壯品種滇屯506存在白葉枯病、紋枯病和稻飛虱危害，尤其是稻飛虱發生嚴重的年份產量減產嚴重，這一結論與病害抗性鑒定和抗性基因位點檢測結果一致，原因是該品種沒有攜帶稻飛虱和白葉枯病抗性基因，所以容易發生病蟲危害。

3.2復壯品種稻米品質不下降

品質不下降是評價優質稻米品種復壯工作是否成功的重要指標。種性退化品種滇屯502最重要的品質特征是具有香軟特性，所以在前期的復壯過程中一直圍繞這些典型特征來開展[。本研究比較分析了滇屯506和滇屯502稻米的香味、碾米和蒸煮食味品質以及RVA特征值，發現復壯品種滇屯506依然保持了滇屯502稻米香和軟的優良特性，這一結論與基因位點鑒定結果一致，該復壯品種攜帶低直鏈淀粉基因 Wx^hp ，具有軟米特性，同時攜帶了香味基因badh2，具有香味性狀，稻米香氣特征化合物2-乙酰基-1-吡咯啉含量豐富。

4結論

本研究對滇屯502及其復壯品種滇屯506的抗性、產量、品質進行比較分析，發現復壯品種滇屯506攜帶了稻瘟病抗性基因Pid3和Pi5，田間不發生稻瘟病危害且獲得高產，同時該復壯品種攜帶軟米基因 W_X^hp 與香味基因badh2，保留了香軟米特性。總體而言，復壯品種滇屯506的抗性和產量水平得到提高，稻米品質沒有下降，是開展香軟型優質稻米品種復壯成功的例子。

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