寒地早粳稻种质资源品质性状研究

李 猛,郭晓红,周 健,胡 月,姜红芳,吕艳东,苏晓月,栗祎琳

(黑龙江八一农垦大学农学院,大庆163319)

水稻是我国重要的粮食作物,稻米产量居世界第一[1-2]。随着国际贸易的增多和人民生活水平的提高,人们对稻米品质提出了更高的要求,稻米品质的相关研究已成为目前稻作研究的热点[3]。寒地水稻在我国水稻生产中占有重要地位,是我国主要的高品质的商品米来源[4]。因此,对寒地水稻种质资源品质性状进行综合分析研究,筛选和发掘具有优良品质性状的种质资源,对促进优质育种工作具有重要的科学和实践意义。

寒地早粳稻区种植水稻品种多,种质资源丰富。因此,掌握种质资源品质性状间的相关性及环境条件对品质性状的影响是优质稻米选育的基础。苗白更等[5]以162个粳稻品种为材料,对其品质性状进行相关和聚类分析研究,结果表明各品质性状间差异较大,变异丰富。张子军等[6]研究表明,稻米品质性状间具有显著的相关性,精米率与糙米率间呈极显著正相关,直链淀粉含量与蛋白质含量呈极显著负相关。本研究在前人研究基础上,对217份水稻种质资源品质性状进行相关分析及聚类分析,以期明确寒地早粳稻种质资源品质性状之间的相关关系及各品质性状特性,旨在为该地区高品质育种提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为由黑龙江八一农垦大学水稻中心保存的217份粳稻品种(系)(表1)。

表1 217份粳稻品种(系)Table 1 217 japonica varieties(series)

1.2 方法

1.2.1 试验设计

试验于2016年在黑龙江八一农垦大学校内试验田进行种植。试验田地力均匀,土地平整,灌溉管理科学方便。采用随机试验设计,各小区种植5行,每行单本插,行距30 cm,穴距12.5 cm,3次重复。4月15日大棚内播种旱育苗,5月24日移栽插秧。施肥与田间管理按照常规栽培方式进行。

1.2.2 稻米品质测定项目与方法

碾磨品质的测定：稻米试样称重记W0,用FC-2K型实验砻谷机(YAMAMOTO,离心式)加工成糙米,糙米称重记为W1,计算糙米率：糙米率=W1∕W0×100%;用日本公司生产的VP-32型实验碾米机加工精米。从W1中称取一定量的糙米W2精碾,除去糠粉并称重记为W3,精米粒称重记为W4。按下列公式计算其精米率和整精米率：

外观品质的测定：用日本静冈机械株式会社生产的ES-1000便携式品质分析仪测定垩白粒率、垩白度等。

营养品质的测定：用德国BRUKER公司生产的VECTOR22∕N型近红外光谱仪测定该品种糙米的直链淀粉含量、蛋白质含量。

食味品质的测定：用日本佐竹公司(SATAKE)生产的米饭食味计(STA1A)进行食味评分的测定。

1.2.3 数据分析

所有数据使用Excel 2003进行初步处理后,采用DPS 7.05数据处理系统进行统计分析。按照离差平方和法对217份水稻种质资源品质性状进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1 寒地早粳稻种质资源品质性状差异性分析

水稻种质各品质性状显示(表2),垩白度变异系数最大,为87.35%,其次为垩白粒率,为76.53%;说明供试种质间外观品质差异较大。糙米率变异系数最小,仅为2.91%,整精米率为12.51%;说明种质间整精米率有较大差异。其余品质性状变异系数均小于10%,说明水稻种质间各品质性状差异较显著,具有丰富的遗传多样性。

表2 寒地水稻种质品质性状差异性分析Table 2 Analysis on the quality traits of rice germplasm in cold rice

2.2 寒地早粳稻种质资源品质性状相关分析

寒地水稻种质品质性状间相关分析表明(表3),糙米率与精米率、整精米率之间均呈显著正相关。糙米率与精米率、整精米率与外观品质垩白度和垩白粒率均呈显著负相关;说明选育低研磨品质的品种可能会得到较好的外观品质。糙米率与食味评分呈极显著正相关,与蛋白质含量呈显著负相关;说明糙米率高的品种食味评分相对较好,同时蛋白质含量会随之下降。精米率与粒宽呈显著正相关,说明适当增加粒宽会提高精米率。整精米率与蛋白质含量呈极显著负相关;说明整精米率高蛋白质含量会随之下降。粒宽与垩白度和垩白粒率呈极显著负相关,与蛋白质含量呈显著负相关;说明适当的减少粒宽会提升外观品质,同时提高蛋白质含量。在选育外观品质佳的新品种时,应多考虑长粒型品种。垩白度和垩白粒率呈极显著正相关。直链淀粉含量与蛋白质含量呈极显著负相关,说明直链淀粉含量含量增加蛋白质含量随之减少。蛋白质含量与食味评分呈极显著负相关;说明蛋白质含量高的品种食味评分相对较低。其余各性状间均无显著相关性。

表3 寒地水稻种质资源品质性状相关分析Table 3 Analysis of quality traits of rice germplasm in cold rice

2.3 寒地早粳稻种质资源品质性状聚类分析

根据离差平方和法对217份水稻种质资源品质性状进行聚类分析,取遗传距离为230,将供试种质分为5个类群(图1,表5)。Ⅰ类群共包括40个种质资源,占供试种质的18.4%。该类群整精米率最低,仅为52.65%,蛋白质含量最高,为9.79%,同时食味评分最低,为65.74;此类群研磨品质较差,但营养品质较好。Ⅱ类群共包括55个种质资源,占供试种质的25.3%。该类群精米率及整精米率均为最高,分别为72.80%和68.16%,垩白度和垩白粒率最低,分别为2.90%和5.25%;说明该类群研磨品质最佳,外观品质较好。Ⅲ类群共包括50个种质资源,占供试种质的 23%。该类群糙米率最高,为81.21%,食味评分最高,为74.77;此类群综合食味品质较好。Ⅳ类群共包括49个种质资源,占供试种质的22.5%。该类群粒长最高,为4.64 cm,粒宽最低,为2.82 cm;说明此类群粒型偏长。Ⅴ类群共包括23个种质资源,占供试种质的10.5%。该类群垩白度、垩白粒率及直链淀粉含量最高,分别为16.09%、27.08%和17.64%;说明此类群外观品质较差,但食味品质较好。

表5 5类种质各品质性状平均值Table 5 The average quality traits of five types of germplasm

图1 寒地水稻种质品质性状聚类分析Fig.1 Clustering analysis of quality traits of rice germplasm in cold ground

3 结论与讨论

通过对217份寒地早粳稻品质性状的分析与评价,垩白度和垩白粒率变异程度最大,变异系数达到83.35%和76.53%。糙米率变异系数最小,仅为2.91%;可见对寒地早粳稻影响最大的是外观品质。研究认为,减少垩白率能提高稻米的外观品质,因此在选育优质新品种应注重降低稻米垩白[7]。本研究表明,糙米率与精米率、整精米率之间均呈显著正相关,垩白度和垩白粒率呈极显著正相关。此结论与张子军等[8]研究成果一致。糙米率与精米率、整精米率与外观品质垩白度和垩白粒率均呈显著负相关。研究认为高垩白稻米由于灌浆充实度差,垩白部位硬度低,在碾磨加工过程中容易出现断碎粒,从而降低了出米率,从而对寒地早粳稻的研磨品质造成影响[9]。精米率与粒宽呈显著正相关,粒宽与垩白度和垩白粒率呈极显著负相关,与蛋白质含量呈显著负相关。这与张悦等[10]及潘国庆等[11]研究结果相似。边嘉宾等[12]研究认为,直链淀粉含量与食味值呈极显著的负相关关系,蛋白质含量与直链淀粉含量呈不显著的负相关关系,与食味值呈显著负相关关系。本研究表明,直链淀粉含量与蛋白质含量呈极显著负相关,蛋白质含量与食味评分呈极显著负相关。由于本研究中食味评分是由食味仪给出,与人的品尝不同,而食味仪评分是建立在蛋白质含量与食味评分呈负相关的基础上给出的,因此与前人研究结论有所出入。

水稻种质聚类分析已有相关研究,本研究在前人基础上将217份寒地早粳稻品质性状进行聚类分析,共分为5个类群,旨在为高品质水稻品种选育上提供理论基础。Ⅰ类群蛋白质含量最高;Ⅱ类群加工品质最好,垩白度、垩白粒率最低;Ⅲ类群综合品质性状最优,食味评分最高;Ⅳ类群粒型偏长;Ⅴ类群垩白度、垩白粒率最高,外观品质最差。