抽穗开花期温度对北方粳稻产量构成因素与食味品质的影响

2016-01-27蒋洪波马秀芳吕桂兰唐志强李小婉辽宁省水稻研究所辽宁沈阳110101

安徽农业科学 2015年18期

蒋洪波，马秀芳，吕军，沈枫，吕桂兰，唐志强，李小婉　(辽宁省水稻研究所，辽宁沈阳 110101)

蒋洪波，马秀芳，吕军，沈枫，吕桂兰，唐志强，李小婉(辽宁省水稻研究所，辽宁沈阳 110101)

摘要[目的]探索北方粳稻产量构成因素及食味品质受抽穗开花期温度变化的影响。[方法]以11个北方粳稻品种为试材，研究了产量构成因素和食味品质在不同温度条件间的差异，并分析各温度条件下食味品质与产量构成因素的相关性。[结果]温度对产量构成因素的影响存在基因型差异；低温条件下对食味品质与常温条件下差异显著；常温处理稻米的食味品质与结实率显著相关，低温处理食味品质与结实率和单株产量均显著相关，高温处理食味品质与千粒重显著相关。[结论]在不同温度环境下可以选择相应的产量因子以实现食味品质和产量共同提高。

关键词北方粳稻；抽穗开花期；温度；产量构成因素；食味品质；影响

稻米是我国60%以上人口的主食[1]。随着我国经济社会的发展和人们生活质量的提高，消费者对稻米品质提出了更高的要求，北方粳米作为优质稻米的主力军越来越受到市场的青睐。影响稻米品质的因素很多，播种、移栽、生长环境、大田管理、收获时间、加工储藏每一个过程均可对稻米的品质产生影响[2-3]。莫惠栋分析表明温度是对稻米品质影响比较大的环境因素，抽穗至成熟期阶段温度过高会使灌浆时间过短，子粒饱满度受到影响；温度过低会使垩白增加，蛋白含量降低，从而使水稻品质降低[2]。刘博等研究表明始穗期至成熟期积温对水稻的产量性状和品质性状的影响较大[4]；从齐穗开始到齐穗后20 d左右是温度对稻米品质影响的关键时期，对稻米品质的形成具有决定作用，其余时期的影响则较弱[5-7]。宋广树等研究了不同生育时期低温处理对水稻品质的影响，认为对稻米品质影响最大的时期是灌浆期，其次是抽穗期[8]。

现今国内对稻米品质的评价主要从加工、外观、食味和营养等几个方面进行[9-10]。其中食味品质是体现稻米口感好坏的最重要的指标，是影响消费者对稻米喜好的最大因素，也必将成为稻米品质改良的最终目标。食味品质为数量性状[11-12]，遗传机理较为复杂，也一直受到研究者的重视，有关的报道亦较多[13-18]，但绝大多数研究均是以直链淀粉含量、糊化温度和胶稠度等指标为参考依据[17-23]，仅从几个方面得出的结论鉴定稻米食味品质，结果难免会产生偏差，目前评价稻米的食味品质优劣主要有测定品质相关理化性状和人工直接品尝2种方法[23-25]，然而这2种方法存在前者不直观、后者不准确的缺点，且费时费力。米饭食味计(STA1A，佐竹公司)能快速测定米饭的外观、硬度、粘度、平衡及综合食味值，为米饭食味的测定提供了快捷、稳定的方法，目前也有研究者利用STA1A进行食味品质测定[13-14]。水稻产量构成因素和品质性状存在一定程度的相关性[26-27]。该试验以优质食味水稻品种为试材，研究了始穗后不同温度处理对食味品质与水稻产量构成因素的影响和相关性，以期为在选育优质食味水稻品种过程中选择适应气候变化的相关性状提供依据。

1材料与方法

1.1试验材料

1.1.1试验样品。供试样品11个，其中杂交粳稻组合2个(辽优2106、辽优5218)，常规粳稻品种(系)9个，分别为辽粳9、辽粳371、辽星1、盐丰47、宁粳35、越光、秋田小町、辽433、C14。

1.1.2试验仪器。米饭食味计(STA1A，佐竹公司)，米饭硬度黏度计(RHS1A，佐竹公司)。

1.2试验设计

1.2.1灌浆期温度处理。试验于2011年在辽宁省水稻研究所试验地进行。4月18日播种，5月21日移栽，田间管理同生产田。7月30 日在试验田内每个材料选长势一致的稻株各取27穴，分别带土移栽到直径30 cm的塑料桶中，每桶各3穴。试验分高温、低温和常温对照3个处理，3次重复，在各品种的始穗期分别随机抽取3桶进行高温和低温处理。高温处理在温湿可控的玻璃温室内进行，温度为(38±0.2)℃，每天8 h，连续20 d；低温处理在温光可控的人工气候室内进行，温度为(15±0.2)℃，低温处理每天8 h，光照每天14 h，连续20 d；常温对照与温度处理的水肥等管理保持一致，10月4日收获进行室内考种和性状测定。

1.2.2米饭食味测定。称取精米30 g，放入不锈钢罐中，用流水冲洗，直到洗米水不混浊为止，然后沥尽余水，再加水至总重70.5 g，米水质量比为1∶1.35，浸泡30 min后加盖。将不锈钢罐放入沸腾的电饭锅内蒸煮30 min，保温10 min。取冷却至室温的米饭8.0 g装入专用不锈钢试样圆环内，再用压饭器压成饭饼作为测定饭样。将测定饭样放到测定槽中插入米饭食味计测定外观、硬度、粘度、平衡、食味。每试材测定3个饭样，每个饭样的正反面各测1次(计2次)。然后应用米饭硬度黏度计测定供试样品的硬度、黏度、平衡性和弹性。

1.3测定项目室内考种指标包括穗数、穗长、成粒数、秕粒数、千粒重、单株产量等。食味测定指标包括外观、硬度、粘度、平衡、弹性、食味等。

1.4数据处理数据采用Excel进行录入和整理，采用SPSS17.0进行数据分析。

2结果与分析

2.1产量构成因素对温度的响应特征

2.1.1千粒重。从图1可以看出，抽穗开花期高温和低温处理对千粒重的影响存在品种间基因型差异。高温影响辽优5218的干物质积累，千粒重随温度升高而下降；而辽优2006、C14、辽星1和辽粳9正好相反，高温对干物质积累有利，千粒重增加，低温处理对辽粳9无影响；其余品种则均在常温下千粒重最高，高温和低温处理下千粒重均会下降。其中2个生育期较长的品种辽433和越光降幅最为明显。

2.1.2结实率。由图2可知，除辽433外，其余品种的结实率在高温和低温处理下与对照相比均会降低，低温处理下越光的结实率降幅最大，达29.2%，高温处理下辽优2006结实率降幅最大，达19.4%。而无论高温和低温处理，辽粳9的结实率降幅均为最小，仅为3.5%和1.1%。

2.1.3单株产量。从图3可以发现，除辽433和越光外，高温和低温处理对其余品种的单株产量均有影响。其中宁粳35的单株产量降幅最大，高温处理下降幅为68.7%，低温处理为58.1%；辽优5218降幅最小，高、低温处理下降幅分别为12.6%和12.2%，辽粳9次之；辽433和越光的生育期较长，越光在高温处理下的单株产量最高，常温和低温处理下的产量依次降低，而辽433则与之相反，高温处理下的单株产量最低，常温和低温处理下的产量依次升高。

2.2食味品质对灌浆期温度的响应特征由表1～2可知，与高温相比，低温对稻米食味品质的影响更大，低温处理与常温对照间的外观、硬度、粘度、平衡性和食味值的差异均达到显著程度。除辽433和辽优5218外，所有品种外观、粘度、平衡性和食味值变化均为对照>高温>低温，且对照和低温处理间的差异达到显著水平。辽433低温处理下的外观、粘度、平衡性和食味值均高于高温处理的相应值；盐丰47高温处理下的外观、平衡性和食味值最大，而辽优5218高温处理和对照平衡性均值相等。除此之外，其余针对米饭的硬度，辽优5218高温处理和对照值相等，低于低温处理；辽优2006和辽星1高温和低温处理值相等，大于对照；盐丰47低温处理和对照值相等，大于高温处理；辽433高温>低温>对照；其余品种均遵循低温>高温>对照的规律。

表1　不同温度处理对食味品质的影响

表2　不同温度处理间食味品质差异显著性

注：同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。

2.3产量构成因素与食味品质的相关性分析由表3～5可知，在3种温度条件下，米饭外观、粘度、平衡性和食味值彼此之间均呈极显著正相关，米饭的硬度与外观、粘度、平衡性和食味值呈极显著负相关。不同温度处理下，食味品质与产量构成因素之间的相关性有所不同。常温条件下，米饭外观、硬度、平衡性和食味值均与结实率呈显著相关；低温条件下，米饭外观、硬度、粘度、平衡性和食味值均与结实率呈显著相关，外观、硬度、平衡性和食味值均与单株产量呈显著相关；而高温条件下，米饭外观、硬度、粘度、平衡性和食味值均与千粒重呈显著相关。

表3　常温下产量构成因素与食味品质的相关性

注：*表示在 0.05 水平(双侧)上显著相关。**表示在0.01 水平(双侧)上显著相关。

表4　低温处理产量构成因素与食味品质的相关性

注：*表示在 0.05 水平(双侧)上显著相关。**表示在0.01 水平(双侧)上显著相关。

表5　高温处理产量构成因素与食味品质的相关性

注：*表示在 0.05 水平(双侧)上显著相关。**表示在0.01 水平(双侧)上显著相关。

3结论与讨论

由于全球气候变暖[28]，近年来极端天气事件频发，对农业的影响越来越大[29]，温度反常现象势必会对水稻的生长、产量和品质的形成以及品种的适宜种植区域等产生重要的影响，如何评价其影响以及在育种上应采取怎样的应对措施，已经成为北方优质稻米品种选育的重要课题。

水稻在抽穗期很容易遇到高温和低温等极端天气，该试验通过对11个优质水稻品种在抽穗开花期进行高温和低温处理，研究温度变化对北方粳稻食味品质的影响，以及食味品质与产量构成因素之间的关系。结果表明，温度对产量构成因素的影响存在品种间基因型差异；与高温相比，低温对食味品质的影响更大，与常温下的稻米食味品质之间的差异达到显著水平；常温下稻米的食味品质与结实率显著相关，在低温处理下除粘度和单株产量不相关外，食味品质与结实率和单株产量均显著相关，高温处理下食味品质与千粒重显著相关。因此，在低温环境中结实率和产量较高的品种能较好地保持产量和品质的统一，而在高温环境中千粒重较大的品种稻米则有可能获得较好的品质。

参考文献

[1] 贺梅，张文忠，宋冬明，等.不同储藏温度及储藏时间对稻米品质的影响[J].沈阳农业大学学报，2007，38(4)：472-477.

[2] 莫惠栋.我国稻米品质的改良[J].中国农业科学，1993，26(4)：8-14.

[3] 王丹英，章秀福，朱智伟，等.食用稻米品质性状间的相关性分析[J].作物学报，2005，31(8)：1086-1091.

[4] 刘博，韩勇，李建国，等.环境因子对水稻品质形成的影响[J].北方水稻，2009，39(3)：10-12.

[5] 程方民，丁元树，朱碧岩.稻米直链淀粉含量的形成及其与灌浆结实期温度的关系[J].生态学报，2000，20(1)：646-652.

[6] 张桂莲，张顺堂，王力，等.抽穗结实期不同时段高温对稻米品质的影响[J].中国农业科学，2013，46(14)：2869-2879.

[7] 龚金龙，张洪程，胡雅杰，等.灌浆结实期温度对水稻产量和品质形成的影响[J].生态学杂志，2013，32(2)：482-491.

[8] 宋广树，孙忠富，王夏，等.不同生育时期低温处理对水稻品质的影响 [J].中国农学通报，2011，27(18)：174-179.

[9] 中国农业年鉴编辑委员会.中国农业年鉴[M].北京：农业出版社，1992.

[10] 祁亢，李玉福，朱建华，等.关于发展水稻优质米生产的意见及制定优质米标准的研究[J].辽宁农业科学，1985(5)：47-49.

[11] POONI H S，KUMAR I，KHUSH G S.Genetic control of amylase content in diallel set of rice crosses[J].Heredity，1993，71：603-613.

[12] SHI C H，ZHU J，ZANG R C，et al.Genetic and heterosis analysis for cooking quality traits of indica rice in different environments[J].Theor Appl Genet，1997，94(1/2)：294-300.

[13] 夏明，于亚辉，郑英杰，等.北方粳稻米饭食味与品质性状的相关性分析[J].现代农业科技，2012(9)：372-373.

[14] 张三元，张俊国，杨春刚，等.不同生长环境对稻米食味品质的影响[J].吉林农业科学，2008，33(6)：1-4，24.

[15] 于洪兰，王伯伦，王术，等.不同类型水稻品种的产量与食味品质的关系比较[J].作物杂志，2009(1)：46-49.

[16] HE P，LI S G，QIAN Q，et al.Genetic analysis of rice grain quality[J].Theoretical and Applied Genetics，1999，98：502-508.

[17] 刘宜柏，黄英金.稻米食味品质的相关性研究[J].江西农业大学学报，1989，11(4)：1-5.

[18] BRIONE V P.Changes in physic chemical properties of starch of developing rice grain [J].Cereal Chem，1968，45：351-357.

[19] NORMITA C.Effect of temperature during grain development on stability of cooking quality components in rice[J]．Japanese Journal of Breeding，1989，39：292-306.

[20] LIN C J，LI C Y，LIN S K，et al.Influence of high temperature during grain filling on the accumulation of storage proteins and grain quality in rice(OryzasativaL.)[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，2010，58：10545-10552.

[21] 朱碧岩，黎杰强，程方民，等.稻米直链淀粉含量形成动态及结实期温度的影响[J].华南师范大学学报：自然科学版，2001(1)：94-98.

[22] 郑先哲，赵学笃，陈立.稻谷干燥温度对稻米食味品质影响规律的研究[J].农业工程学报，2000，16(4)：126-128.

[23] 曹萍，吕文彦，裴忠友.提高蒸煮与食味品质鉴定准确性，优化稻米品质[J].辽宁农业科学，2002(5)：33-35.

[24]中华人民共和国农业部.NY20-1986优质食用稻米[S].北京：中国标准出版社，1986.

[25]中华人民共和国农业部.NY147-1986米质测定方法[S].北京：中国标准出版社，1988.

[26]胡梅桦，周佳民，孙丁贺，等．湖南省水稻新品种产量构成因子与稻米品质性状的相关性研究[J].安徽农业科学，2007，35(6)：11780-11781.

[27]王贵江，刘宝海.栽培密度对水稻产量及食味品质影响的相关性研究[J].黑龙江农业科学，2004(6)：5-7.

[28] WATSON R T.Climate change[R].IPCC.Third，Assessment.Repor.Geneva：IPCC，2001：184.

[29] LOBEL D B，ASNER G P.Climate and management contributions to recent trends in U.S.agricultural yields[J].Science，2003，299(14)：1032-1033.

收稿日期2015-05-08

作者简介蒋洪波(1979- )，男，安徽颍上人，助理研究员，硕士，从事水稻分子育种研究。

基金项目辽宁省自然科学基金项目(2014027017)。