水稻蛋白质含量的世代遗传

郭慧，李树杏，杨占烈，甘雨，向关伦，潘建慧，郝留根

（1.贵州省水稻研究所，贵州贵阳550006；2.中南大学研究生院隆平分院，湖南长沙410125）

水稻蛋白质含量的世代遗传

郭慧1，2，李树杏1，杨占烈1，甘雨1，向关伦1，潘建慧1，郝留根1

（1.贵州省水稻研究所，贵州贵阳550006；2.中南大学研究生院隆平分院，湖南长沙410125）

为了研究贵州地方水稻高蛋白材料在其杂交后代中蛋白质含量的遗传规律，试验选用惠水金包银和兴义红冬谷2份高蛋白材料作为杂交亲本，与生产上应用的水稻材料进行杂交，构建了一个包括195个个体的遗传群体，对F2群体的每个个体都进行了稻谷和糙米蛋白质含量的测定，之后对F3和F4的一些小群体进行了蛋白质含量的跟踪测定。结果表明，其杂交后代没有出现超亲优势，大部分后代材料的蛋白质含量都表现为介于2个亲本之间；其直链淀粉与蛋白质含量之间没有明显的相关关系。

水稻；蛋白含量；种质资源；遗传

蛋白质是一切生命的物质基础，是人类生存不能缺少的营养成分之一。人类生存所需的蛋白质约有70%来源于植物，而农作物提供的蛋白质就占到其中的1/2[1]。在三大农作物当中，玉米蛋白质含量最高，约为14%，小麦次之，约为12%，水稻最低，约为8%[2]。虽然稻米蛋白含量低于玉米和小麦，但它的可利用率远比玉米、小麦高。有研究认为，如果能够把精米的蛋白质含量提高2百分点达到10%左右，其营养价值就会远超玉米和小麦[3]。稻米蛋白质在溶解性、能量吸收和生物价等方面都有很好的性能，氨基酸组成适当，赖氨酸、苏氨酸等几种必需氨基酸含量较高[4]，而蛋白质的质量主要是以氨基酸的含量来衡量[5]。近年来，随着我国经济的快速发展，人民生活水平不断提高，对食物品质要求越来越高。因此，国内水稻育种家也不再把高产作为育种的唯一目标，而是把提高水稻产量和品质放在同等重要的位置。因而，水稻高蛋白种质的筛选、鉴定、创新是开展高蛋白性状表型、生理、生化、分子机制研究以及开展水稻高蛋白育种的前提条件。对现有种质资源、特别是地方种质资源开展高蛋白种质鉴定和筛选工作至关重要。

贵州目前已经收集了近6 000份具有地方特色的水稻种质资源，经过以往研究，发现了一批高蛋白、高赖氨酸含量的特色地方品种，蛋白质和赖氨酸含量分别高达15.99%和0.72%，比一般品种都高出近100%。开展地方资源高蛋白水稻种质的遗传研究及材料创新，可为选育高产、高蛋白质优质水稻新品种提供资源材料，同时，对于提高稻米营养价值、培育功能稻米、开发优质营养食品、改善膳食结构、延长产业链等方面都有着非常重要的意义。

1 材料和方法

1.1 试验材料

通过对《贵州省稻种资源性状鉴定研究结果汇编》中的6 000多份贵州省稻种资源逐一查找，从中找到15份高蛋白资源，部分亲本糙米蛋白质、直链淀粉含量较高，蛋白质含量最高达到13.323 4%（图1）。2012年在贵阳种植，由于都是地方材料，部分材料严重感光、株高偏高、后期出现严重倒伏等，存在繁种困难。最终筛选出蛋白质含量分别为13.323 4%和12.520 6%的惠水金包银和兴义红冬谷2份地方材料作为高蛋白杂交亲本，选择低蛋白水稻材料（育种中间材料）以及优良水稻育种材料（大粒香和红米）与之杂交，构建遗传群体。

1.2 试验方法

2012年在贵阳进行杂交，2013年1月在海南三亚种植杂种F1，2013年5月在贵阳种植F2，通过单株、单穗收种，构建了一个包括195个个体的遗传群体，2014年2月在海南选择部分材料种植F3。试验对F2群体的每个个体都用InfratecTM1241近红外谷物分析仪进行了稻谷和糙米蛋白质含量的测定。之后分别对F3和F4的一些小群体进行了蛋白质含量的跟踪测定。

1.3 数据处理

试验数据管理和统计分析采用Excel分析处理完成。

2 结果与分析

2.1 F2群体蛋白质含量分析

通过对F2群体的195个个体的稻谷和糙米进行蛋白质含量逐一测定，结果显示，F2群体中单株蛋白质含量没有超过高值亲本，基本上都介于双亲之间，稻谷蛋白质含量最小的是7.688 3%，最大值12.288 1%，其中，蛋白质含量达到10%以上的材料有41份，介于9%～10%的有119份，9%以下的仅有30份；糙米蛋白质含量最小值为7.364 3%，最大值为10.474 6%，10%以上的只有12份，介于9%～10%的有46份，介于8%～9%的有97份，8%以下的有24份（糙米共有179份材料，有部分材料损失）。从F2分离世代个体分析来看，蛋白质含量没有明显的规律可循（图2）。

蛋白质、直链淀粉都和稻米的品质有着直接的关系，不论是蛋白质含量高还是直链淀粉高都会在一定程度上影响稻米的品质，特别是食味口感。因此，本试验同时也进行了直链淀粉含量的跟踪测定，F2群体糙米直链淀粉的含量为19.577 0%～23.906 2%（图3）。分析结果同时也显示，糙米的蛋白质含量和直链淀粉含量间没有明显的相关关系。

2.2 F3，F4小群体蛋白质含量分析

继续跟踪检测F3，F4世代群体的蛋白质含量以及直链淀粉含量的变化，从几个杂交中分别选择了1个F3(金麻粘/兴义红冬谷），1个F4（红香/惠水金包银）世代小群体，分析F3，F4世代蛋白质和直链淀粉含量的变化（图4，5）。在不同的杂交组中，F3，F4世代的蛋白质含量基本没有太大的变化，还是介于其双亲之间，没有出现超亲分离，但是在这些杂交后代中发现了几个产量、抗性以及米质均表现优良的株系，其可以作为育种的基础材料利用。

3 结论与讨论

蛋白质和淀粉是稻米的主要成分，含量分别为8%～11%和76%～78%[6-7]。因此，稻米的蛋白质和淀粉含量及组分是衡量稻米品质的主要指标，也是影响稻米营养品质的重要因素。稻米蛋白质易被人体消化吸收，是公认的优质植物蛋白。据统计，我国以稻米为主食的人群中摄入的总蛋白质含量中稻米蛋白质占41%～46%[8]，因此，稻米蛋白质的含量和组分影响着以稻米为主食的人群的饮食健康和饮食质量。蛋白含量超过9%的稻米品种，其食味往往较差[6]，因此，大部分研究者认为，稻米蛋白质含量与蒸煮食味品质之间呈负相关。但也有一些研究者认为，稻米蛋白质含量与蒸煮食味品质之间的关系不能用简单的相关性来衡量[9-10]；稻米蛋白质含量与蒸煮食味品质之间没有明显的相关性[11]，蛋白质含量对蒸煮食味品质的影响因稻米品种而异[12]。另外，有学者研究认为，蛋白质高含量对低含量为显性性状[13]，另一些学者则恰好相反，认为蛋白质低含量对高含量为显性性状[14]。

本试验结果表明，水稻高蛋白材料与低蛋白材料杂交，在其杂交后代中很难出现超高亲分离，后代中蛋白质的含量一般都介于双亲之间，也有部分后代材料会出现低于低亲的现象。祁祖白等[15]研究认为，籼粳杂交种F2种子蛋白质含量多偏向大值，但无显著优势，与本研究结果相似。本研究结果还表明，蛋白质含量和直链淀粉含量间没有直接的相关关系。水稻籽粒蛋白质含量是个复杂的性状，不仅受自身基因的调控，也受到种植当年气候、环境、特别是氮肥使用量等外界因素的影响，因而，在试验的过程中很难做到试验条件的一致性，这也给本试验结果带来一定的影响。

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Study on Generation Genetic of Protein Content of Rice

GUOHui1，2，LI Shuxing1，YANGZhanlie1，GANYu1，XIANGGuanlun1，PANJianhui1，HAOLiugen1
（1.Guizhou Rice Research Institute，Guiyang550006，China；2.Longping Branch of Graduate School，Central South University，Changsha 410125，China）

To explore the heritability of hybrids rice of the high protein content material in Guizhou local,the test selected"Huishui Jinbaoyin"and"Xingyi Hongdonggu"as a hybrid parents of high protein material,and hybridization with the application materials in production,and constructed a genetic group contented 195 individuals.Each individual F2was tested for the protein content of rice and brown rice,and tested some small groups of F3and F4.The result showed that the hybrids was no heterobeltiosis,the protein content of most of the descendants was between two parents,and no significant correlation between protein content and amylose.

rice;protein content;germplasm resource;inheritance

S511

A

1002-2481（2016）11-1589-03

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.11.03

2016-06-27

国家重点研发计划项目（2016YFD0101100）；贵州省水稻产业技术体系建设项目（GZCYTX2016-0601）；贵州省科学技术基金项目（黔科合J字[2012]2248）；贵州省农业科学院自主创新科研项目（黔农科院自主创新科研专项字（2014）19号）

郭慧（1977-），男，内蒙古乌兰察布人，副研究员，主要从事水稻杂种优势利用与组合选育研究工作。