不同类型籼粳杂交稻产量和品质性状差异及其与灌浆结实期气候因素间的相关性

2018-10-10郑雷鸣张洪程魏海燕廖桉桦蔡仕博

作物学报 2018年10期

徐栋朱盈周磊韩超郑雷鸣张洪程魏海燕,* 王珏廖桉桦蔡仕博

徐栋1朱盈1周磊1韩超1郑雷鸣1张洪程1魏海燕1,*王珏2廖桉桦3蔡仕博3

1扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室 / 扬州大学农业部长江流域稻作技术创新中心/ 粮食作物现代产业技术协同创新中心, 江苏扬州 225009;2宁波市海曙区洞桥镇政府, 浙江宁波 315000;3宁波市鄞州区气象局, 浙江宁波 315100

为找出不同类型籼粳杂交稻在品质表现上存在差距的原因, 以18个早熟晚粳籼粳杂交稻品种(品系)为材料, 从中筛选出产量与蒸煮食味品质具有代表性的3种类型(A类高产优质型, B类高产不优质型, C类低产不优质型)。2年中A类和B类的平均产量分别较C类高22.66%和22.26%, 其高产的原因主要是具有较高的单位面积穗数和每穗粒数。A类的糙米率和整精米率分别比B和C类高1.9%~2.5%和13.9%~22.7%。与A类相比, B类和C类的垩白率和垩白度分别高43.3%~47.5%和64.5%~71.4%。B和 C类的平均直链淀粉含量较A类分别高31.7%、33.0%。A类平均胶稠度较B和C类分别高4.0%、4.5%, A类品种的峰值粘黏度和崩解值最高, 消减值最低, 蛋白质含量3种类型无显著性差异。相关性分析表明, 灌浆结实期温度与加工品质、外观品质、蒸煮食味品质呈负相关。籼粳杂交稻优质的获得, 除品种遗传因素外, 可通过合理的播期或栽培管理调节, 使水稻灌浆结实期处于相对较低的温度下则有利于其稻米外观品质和蒸煮食味品质的同步提高或改良。

籼粳杂交稻; 产量; 品质差异

利用籼粳亚种间的巨大的杂种优势一直被认为是进一步提高水稻产量的有效途径[1-2]。近年来, 籼粳杂交稻的育种工作取得了突破性进展, 一批高产优质的新品种(组合)如甬优[3]、浙优[4]、春优[5]等系列品种相继出现并推广应用, 带来了巨大的社会和经济效益[6-7]。籼粳稻杂交稻具有植株高大[8]、茎粗抗倒[9]、根系发达[10]、穗大粒多[11]等生物学特点。其中, 每穗粒数多、总颖花量大, 是籼粳杂交稻高产的主要原因之一。此外, 籼粳杂交稻生育后期的叶面积指数和干物质积累量显著高于常规粳稻和杂交籼稻[12], Wei等[13]研究发现, 与籼型杂交稻和常规粳稻相比, 籼粳杂交稻不仅高产, 其总的氮磷钾营养元素积累量也高。

与常规稻品种相比, 籼粳杂交稻虽然具有10%~20%的增产潜力[14], 但米质相对较差, 这在很大程度上制约了籼粳杂交稻的大面积推广应用。陈波等[15]研究表明, 籼粳杂交稻的加工品质显著低于常规粳稻和杂交粳稻, 外观品质略优于常规粳稻和杂交粳稻, 蛋白质含量和直链淀粉含量均为籼粳杂交稻最高。而曾研华等[16]研究灌浆结实期不同时段低温对籼粳杂交稻稻米品质的影响, 认为花后前期低温对稻米加工品质影响最大, 而花后中、后期低温对外观品质、蒸煮食味品质和营养品质影响最大。邢志鹏等[17]认为在稻麦两熟制条件下, 籼粳杂交稻的食味值低于常规粳稻但略高于杂交籼稻。综上研究, 前人主要针对籼粳杂交稻与其他类型水稻之间的品质比较研究或不同栽培措施对其品质的影响, 很少有对同一类籼粳杂交稻中不同品种之间产量与品质比较研究。为找出不同类型籼粳杂交稻在品质表现上存在差距的原因, 本研究选取长江中下游地区广泛种植的18个早熟晚粳籼粳杂交水稻为材料, 根据其产量与食味值的差异, 筛选出3种类型6个品种, 将其分为A类相对优质高产(产量>10.5 t hm–2且食味值在70分左右)、B类高产不优质(产量>10.5 t hm–2且食味值在50分左右)和C类相对低产不优质(产量< 9 t hm–2且食味值在50分左右)三类, 系统地比较各类型籼粳杂交稻产量及其构成因素、品质指标的差异, 以期为籼粳杂交稻的优质高产栽培与育种提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试供材料

选用早熟晚粳类型籼粳杂交稻嘉优中科1218、嘉优中科2号、甬优15、甬优1526、甬优1538、甬优1540、甬优25、甬优28、甬优4543、甬优5301、甬优5356、甬优5552、甬优7816、甬优7826、甬优7850、甬优7851、甬优7872、甬优8050, 共18个品种, 研究籼粳杂交稻产量与一般品质的差异, 筛选出具有代表性的3种类型籼粳杂交稻, 分别为A类优质高产品种甬优1540、甬优1526; B类高产不优质品种甬优7850、甬优4543; C类低产不优质品种甬优5356、甬优7826, 共6个品种。

1.2 试验设计

试验于2015—2016年在扬州大学校外基地浙江省宁波市鄞州区洞桥镇百梁桥村进行(北纬 29°46, 东经121°24), 该地土壤类型为黄化青紫泥田, pH 5.51, 含有机质38.38 g kg–1、全氮0.14%、碱解氮82.15 mg kg–1、速效磷20.08 mg kg–1、速效钾78.37 mg kg–1、水溶性盐总量0.12 g kg–1。5月29日浸种, 6月16日移栽, 密度为27.8万穴 hm–2(12 cm×30 cm), 双本栽插。小区面积为25 m2, 重复3次, 小区间作埂隔离, 并用塑料薄膜覆盖埂体, 保证单独排灌, 氮肥施用量为270 kg hm–2, 氮肥按基蘖肥∶穗肥=7∶3施用。毯苗机插秧苗基肥∶分蘖肥∶穗肥= 3.5∶3.5∶3.0。分蘖肥于移栽后7 d施用, 穗肥于倒四叶期施用。氮(纯N)∶磷(P5O2)∶钾(K2O)比例为2∶1∶2, 磷肥一次性基施, 钾肥分别于耕翻前、拔节期等量施入。水分管理及病虫草害防治等相关的栽培措施均按照高产栽培要求实施。

1.3 测定内容与方法

1.3.1 产量及其构成因素成熟期调查每小区100穴, 计算有效穗数, 取10穴调查每穗粒数、结实率和测定千粒重, 推测理论产量, 成熟后每小区实收测产。

1.3.2 稻米品质将水稻收获脱粒, 晒干, 室内贮藏3个月后, 用NP-4350型风选机等风量风选, 参照中华人民共和国国家标准《GB/T17891-1999优质稻谷》测定糙米率、精米率、整精米率、垩白粒率、垩白大小、垩白度和胶稠度等。

采用澳大利亚NewportScientific仪器公司生产的Super3型RVA 快速黏度分析仪测定淀粉谱黏滞特性, 用配套软件TWC分析。按照AACC 规程(1995-61-02)和RACI标准方法, 当米粉的含水量为12.00%时, 样品量为3.00 g, 蒸馏水为25.00 g。在搅拌测定过程中, 罐内温度于为50°C保持1 min, 以11.84°C min–1的速度上升到95°C (3.75 min)并保持2.5 min, 再以11.84°C min–1的速度下降到50°C并保持1.4 min。搅拌器在起始10 s内转动速度为960转 min–1, 之后保持在160转 min–1。RVA谱特征值用峰值黏度(peak viscosity)、热浆黏度(trough viscosity)、最终黏度(final viscosity)、崩解值(breakdown, 峰值黏度－热浆黏度)、消减值(setback, 最终黏度－峰值黏度)等特征值来表示。

用凯氏定氮法测定蛋白质含量, 称取80目粉样1.00 g于凯氏管中加入0.20 g CuSO4及2.00 g K2SO4, 置消煮炉, 420°C消煮1.5 h至淡蓝色透明。放置0.5 h 至常温, 用凯氏定氮仪进行滴定并计算出蛋白质含量, 大米换算系数为5.95[18]。

利用碘比色法进行直链淀粉含量测定, 称量待测米粉60目样品0.100 g, 置100 mL容量瓶中。加入1.0 mL 95%乙醇和9.0 mL 1.00 mol L–1的氢氧化钠溶液, 将容量瓶置沸水中煮10 min后取出, 冷却至室温后加蒸馏水定容。吸取5.0 mL样品溶液, 加入已盛有半瓶蒸馏水的100 mL容量瓶中, 再加入1.0 mL 1.00 mol L–1的乙酸溶液, 使样品酸化, 加入1.50 mL碘液, 充分摇匀, 用蒸馏水定容, 静置20 min。用5 mL的0.09 mol L–1的氢氧化钠溶液代替样品, 配制空白溶液。用空白溶液于分光光度计波长620 nm处调节零点并测出有色样品的吸光度值。根据已知直链淀粉含量的标准样品而作出的标准曲线计算样品的直链淀粉含量。

在差示扫描量热仪(differential scanning calorimetry, DSC, 型号DSC 200 F3)上测定淀粉热力学特征, 用配套的分析软件分析。称取干燥的精米米粉样品5 mg左右, 加10 mL左右的去离子水(样品∶水=1∶2), 以铝制样品盘密封后于冰箱(4°C)过夜平衡, 在测试前取出回温1 h, 放入差示扫描量热仪中测定, 以空盘为参考样品, 升温速率为10.0°C min−1, 温度范围为20~120°C, 得到试样的DSC热效应曲线, 其特征参数包括淀粉糊化时需要的热焓的变化、起始温度(o)、峰值温度(P)、终止温度(c), 热焓值(Δgel), 将分析样品于4°C保存7 d后进行淀粉的回生特性分析。将样品铝盒以10°C min−1由20°C升至100°C以密封空白铝盒作参照, 记录和计算相应参数。回生值(%R)为回生淀粉的热焓值(Δret)和原淀粉的热焓值(Δgel)之比。

采用米饭食味计(STA1A, 日本佐竹公司)测定米饭的外观、硬度、黏度、平衡值的评分和综合评分值。

灌浆结实期间的日最高温度、最低温度、平均温度和日照时数等资料取自浙江省宁波市鄞州区气象局。

两年试验的重复性较好, 品种间各指标值变化趋势一致, 因此, 本文分析了2015、2016两年的产量及其结构, 2016年的品质数据。使用 Microsoft Excel 2013处理数据和绘制图表, SPSS 16.0软件进行其他统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同类型籼粳杂交稻产量与品质的差异

籼粳杂交稻在产量、整精米率、垩白率、垩白大小、垩白度、直链淀粉含量和食味值方面均有显著差异, 其中以产量和食味值差异最大, 变异系数在15%以上, 根据以上品种产量和品质的差异, 通过聚类分析的方法筛选出高产优质、高产不优质和低产不优质3种代表性的籼粳杂交稻, 以研究其产量、品质各项指标的具体差异(表1)。

2.2 不同类型籼粳杂交稻品种主要生育期及灌浆结实期的温光差异

优质类型籼粳杂交稻的总生育期比不优质类型长5 d, 在灌浆结实期的温光差异方面, 优质类型籼粳杂交稻的日平均温度和积温分别比不优质类型低4.4%和8.2%, 降雨量优质类型籼粳杂交稻比不优质类型多5.4%, 在日照时数方面, 优质类型籼粳杂交稻比不优质类型少18.7% (表2)。

表1 不同类型籼粳杂交稻产量与品质的差异

BR: brown rice rate; HMR: head milled rice rate; L/W: ratio of length/width of kernel; CR: chalkiness rate; CD: chalkiness degree; AC: amylose content; PC: protein content; GC: gel consistency.

表2 不同类型籼粳杂交稻品种主要生育期及灌浆结实期的温光差异

类型A: 高产优质, 类型B: 高产不优质, 类型C: 低产不优质。

Type A: good quality with high yield; Type B: bad quality with high yield; Type C: bad quality and low yield.

2.3 不同品种产量及构成因素的差异

不同类型籼粳杂交稻平均产量 2 年均表现为A>B>C (表3), 但A类与B类无显著差异。2015、2016 年, A类平均产量较C类分别高 22.54%、22.78%, B类平均产量较C 类分别高22.43%、22.10%, 差异极显著。产量构成因素中, A类与B类无显著差异, 但两者均高于C类。

2.4 不同类型籼粳杂交稻蒸煮食味值的差异

不同类型籼粳杂交稻的食味值呈A>C>B (表4), A类的平均食味值比B类和C类分别高 37.6%、27.5%, 差异显著。不同类型的籼粳杂交稻的外观、黏度、平衡度均呈A>C>B, 且A类要显著高于B类和C类, 差异极显著。硬度呈B>C>A, B类和C类要显著高于A类。B类和C类在食味值、外观、硬度、黏度和平衡值方面均无显著性差异。

表3 不同类型籼粳杂交稻品种产量以及构成因素的差异

不同类型品种同列数据后不同大、小写字母分别表示0.01和0.05差异显著水平。类型A: 高产优质, 类型B: 高产不优质, 类型C: 低产不优质。

Values for different cultivar within a column followed by different letters are significantly different at the 0.01 (capital) and 0.05 (small) probability levels. Type A: good quality with high yield; Type B: bad quality with high yield; Type C: bad quality and low yield.

表4 不同类型籼粳杂交稻蒸煮食味值的差异

不同类型品种同列数据后不同大、小写字母分别表示0.01和0.05差异显著水平。类型A: 高产优质, 类型B: 高产不优质, 类型C: 低产不优质。

Values for different cultivars within a column followed by different letters are significantly different at the 0.01 (capital) and 0.05 (small) probability levels. Type A: good quality with high yield; Type B: bad quality with high yield; Type C: bad quality and low yield.

2.5 不同类型籼粳杂交稻加工品质和外观品质的差异

糙米率、整精米率均表现为A>B>C (表5), 其中A类显著高于B类和C类。A类的糙米率平均值较B类和C类分别高1.9%、2.5%, 差异显著。A类的平均整精米率较B类和C类分别高13.9%、22.7%, 呈显著差异。而B类和C类之间在糙米率和整精米率没有显著差异。表明A类籼粳杂交稻在加工品质方面优于B类和C类。A类籼粳杂交稻的长宽比显著小于B类和C类, 垩白率和垩白度均呈A

表5 不同类型籼粳杂交稻加工品质和外观品质的差异

不同类型品种同列数据后不同大、小写字母分别表示0.01和0.05差异显著水平。类型A: 高产优质; 类型B: 高产不优质; 类型C: 低产不优质。

2.6 不同类型籼粳杂交稻蒸煮食味与营养品质的差异

直链淀粉和胶稠度是评价稻米蒸煮和食味品质的重要指标, 不同类型的籼粳杂交稻直链淀粉的平均值呈 AB>C, A类显著高于B类和C类。A 类平均胶稠度较B类和C类分别高4.0%、4.5%。

表6 不同类型籼粳杂交稻蒸煮食味与营养品质的差异

不同类型品种同列数据后不同大、小写字母分别表示0.01和0.05差异显著水平。类型A: 高产优质; 类型B: 高产不优质; 类型C: 低产不优质。

2.7 不同类型籼粳杂交稻RVA谱特征值的差异

峰值黏度、热浆黏度、崩解值和最终黏度均呈A>B>C, 消减值呈A

表7 不同类型籼粳杂交稻RVA谱特征值的差异

不同类型品种同列数据后不同大、小写字母分别表示0.01和0.05差异显著水平。类型A: 高产优质; 类型B: 高产不优质; 类型C: 低产不优质。

2.8 不同类型籼粳杂交稻热力学特性的差异

胶凝热焓值呈A>C>B (表8), A类的胶凝热焓值比B类、C类分别高47.6%、37.9%, 差异显著。回生热焓值和回生值都呈B>C>A, A类的回生热焓值较B类和C类分别低37.9%、34.6%, 回生值较B类和C类分别低57.87%、51.37%。起始温度、峰值温度和终止温度均呈B>C>A趋势。A类要显著低于B类和C类。

2.9 不同类型籼粳杂交稻温光粒形与加工品质和外观品质的相关性

由表9可知, 籼粳杂交稻长宽比、垩白率、垩白度与日照时数和日均温度呈正相关, 糙米率和整精米率与日照时数和日均温度呈显著负相关。长宽比与加工品质呈负相关, 与外观品质呈正相关。

表8 不同类型籼粳杂交稻热力学特性的差异

不同类型品种同列数据后不同大、小写字母分别表示0.01和0.05差异显著水平。类型A: 高产优质; 类型B: 高产不优质; 类型C: 低产不优质。

o: onset temperature;p: peak of gelatinization temperature;c: conclusion temperature;Dgel: gelatinization enthalpy;Dret: retrogradation enthalpy; %R:%R =100% *Dret/Dgel; Values for different cultivars within a column followed by different letters are significantly different at the 0.01 (capital) and 0.05 (small) probability levels. Type A: good quality with high yield; Type B: bad quality with high yield; Type C: bad quality and low yield.

表9 不同类型籼粳杂交稻温光粒形与加工品质和外观品质的相关系数

*和**分别表示达到0.05和0.01显著水平。

*and**indicate significant difference at=0.05 and=0.01, respectively. SH: sunshine hours; MDT: mean daily temperature; AT: accumulated temperature; GP: growth period; BR: brown rice rate; HMR: head milled rice rate; CR: chalkiness rate; CD: chalkiness degree; L/W: ratio of length/width of kernel.

2.10 不同类型籼粳杂交稻食味值与温光之间的相关性分析

籼粳杂交稻的DSC中起始温度、峰值温度、终止温度、回生热焓值、消减值和直链淀粉含量与日均温度呈显著正相关(表10), 而峰值黏度、崩解值、胶稠度和食味值与日均温度呈显著负相关。胶稠度和食味值与生育期呈显著正相关, 而直链淀粉含量与生育期呈显著负相关。

表10 不同类型籼粳杂交稻食味值与温光之间的相关系数

*和**分别表示达到0.05和0.01显著水平。

*and**indicate significant difference at=0.05 and=0.01, respectively. SH: sunshine hours; MDT: mean daily temperature; AT: accumulated temperature; GP: growth period; GC: gel consistency; AC: amylose content; PC: protein content; PV: peak viscosity; TV: trough viscosity; BD: breakdown; FV: final viscosity; SB: setback.

3 讨论

3.1 关于籼粳杂交稻品质的差异

与其他类型相比, 一般认为籼粳杂交稻高产的原因是穗大粒多, 群体颖花量大[11], 本研究发现, 同为籼粳杂交稻, 与低产品种相比, 高产品种也具有单位面积穗数和每穗粒数多的特性, 这与前人的研究结果相一致[19]。前人对于籼粳杂交稻的研究, 往往关注产量而忽视品质, 同时由于籼粳杂交稻的育种起步晚, 已有品种数量少, 所以在国家标准GB/T17891-1999《优质稻谷》[20]中, 并没有涉及对优质籼粳杂交稻的评价指标。而常规的籼稻和粳稻的优质稻米评价指标并不能完全适用于籼粳杂交稻品种, 如籼粳杂交稻的整精米率在籼稻优质米的评价体系中均为三级以上的优质米, 而在粳稻优质米的评价指标中只有部分达到优质米标准。随着现代育种技术的发展和育成的籼粳杂交稻品种数量的增加, 有必要针对这一新类型的品种制定适宜的品质评价指标, 以促进籼粳交杂交稻优质和高产的协同发展。根据本研究的结果, 籼粳杂交稻变异较大的品质指标有整精米率、垩白率、垩白大小、垩白度和直链淀粉含量。因此, 相应的籼粳杂交稻优质标准需主要针对这些指标, 以区分和筛选不同品质类型的品种。

3.2 关于不同类型籼粳杂交稻品质差异的探讨

稻米加工品质与粒型密切相关[21]。杨联松等[22]和罗玉坤等[23]研究发现谷粒形状中粒长、长宽比与加工品质均呈负相关, 加工品质差往往伴随着米粒长、长宽比大, 本研究结果与其一致, 籼粳杂交稻中细长的稻谷在加工时易产生碎米, 降低了加工品质。除粒型外, 稻米的加工品质还受灌浆结实期的温度影响, 霍中洋等[24]研究发现, 整精米率与灌浆结实期的日平均温度呈负相关, 灌浆温度较低则籽粒充实度较好, 米粒的耐磨性增强, 灌浆结实期的温度较高不利于籽粒充实, 会降低稻米加工品质。但过低的灌浆结实期温度也会降低稻米的加工品质, 曹云英等[25]研究发现过低温度不能安全齐穗或导致不能正常灌浆充实, 影响同化产物的积累和运转, 使稻谷的“青米率”增加, 进而影响水稻碾米品质。在本研究中, 稻米的加工品质与灌浆结实期的平均温度和积温呈显著负相关, 可能是由于试验地的温光能满足籼粳杂交稻的正常生长, 而在适宜温度范围内, 适度的低温有利于加工品质的提升。

一般认为垩白与水稻灌浆结实期的温度有关[26],有研究发现[27]在一定的范围内, 提高灌浆结实期日均温度使胚乳灌浆前期周缘物质积累过快, 导致灌浆中期对胚心、腹部的运输距离加长、充实度下降, 垩白面积和垩白率增加。曾研华等[16]发现甬优538和甬优17两个籼粳杂交稻, 花后低温降低籽粒灌浆速率, 延长灌浆期而使籽粒充实变好, 质地紧密, 降低垩白形成, 降低了垩白度。本研究中, 优质类籼粳杂交稻, 也具有抽穗结实迟、灌浆结实期温度较低、外观品质好的特性, 与上述结果一致。虽然灌浆结实期较低温有利于降低垩白粒率和垩白度, 但温度过低亦会导致垩白增大, 淀粉体发育异常, 胚乳细胞和组织充实不良, 籽粒外观异常[28-29]。因此筛选和培育对环境因素反应迟钝的优质基因型籼粳杂交稻品种是减少垩白形成, 提高稻米的外观品质的手段之一[26,30]。

关于粒形对外观品质的影响, 罗玉坤等[23]研究发现稻米的粒型与其垩白率、垩白大小、垩白度呈显著负相关, 细长稻米有利于改善外观品质, 而徐正进等[21]研究发现稻米粒长与垩白大小和垩白度呈极显著正相关, 稻谷粒型不是决定稻米外观品质的主要因素。本研究发现, 外观较优的籼粳杂交稻长宽比要小, 而且粒长与外观品质呈负相关, 与前人的研究结果并不完全一致。这可能是由于本研究所选的籼粳杂交稻品种均为细长型, 相对较短的粒长有利于缩小籽粒库容量, 增加充实度, 从而减少垩白[31]。本试验中, 籼粳杂交稻稻米长宽比与降雨量、日照时数和日均温度均呈极显著相关, 一般而言, 影响稻米的长宽比的直接遗传效应主要是直接加性效应以及直接加性×环境互作效应[32], 受一定的环境影响, 但由于是受多基因控制的数量遗传 , 所以受环境的影响较大[33]。虽然差异显著, 变异系数却较小, 属于稳定型。

直链淀粉含量、胶稠度、蛋白质含量、淀粉的RVA谱和热力学特性等均是评价稻米蒸煮食味品质的重要指标。本试验中优质籼粳杂交稻具有直链淀粉含量低, 胶稠度长、峰值黏度高、崩解值大, 起始温度、峰值温度、终止温度低的特点。诸多研究表明[34-35], 除品种因素外, 直链淀粉含量受灌浆结实期温度影响大, 因温度影响同一品种直链淀粉含量可相差6.00%~8.21%。张桂莲等[36]研究发现抽穗结实期相对较高温使直链淀粉含量增加, 程方民等[37]研究提出, 多数品种的直链淀粉含量与结实期温度呈二次曲线关系, 高直链淀粉含量品种一般在较高温度下直链淀粉含量可达最大, 低直链淀粉含量品种的表现则相反。本试验结果表明籼粳杂交稻的直链淀粉含量与灌浆结实期温度呈显著正相关, 可能是籼粳杂交稻品种本身的直链淀粉含量较高导致的[38]。而籼粳杂交稻的胶稠度与直链淀粉含量紧密联系[39], 优质籼粳杂交稻的直链淀粉含量较低, 流胶长度长, 胶稠度软, 其流动性和延展性好[40]。本研究中淀粉的糊化特性和热力学特性与米粉中直链淀粉含量密切相关。前人研究[41]发现直链淀粉增加会使淀粉结构排列更紧密, 不易被破坏, 淀粉的流变性变差, 硬度增加, 影响淀粉粒的晶体结构, 进而影响米粉的糊化特性。余世峰等[42]研究发现, 直链淀粉对热力学特性中的峰值温度、终止温度及糊化焓变有重要影响, 直链淀粉显著影响大米米粉的峰值温度和终止温度, 高直链淀粉含量的大米米粉的峰值温度和终止温度均高于中、低直链淀粉含量的大米, Zhu等[43]研究发现籼粳杂交稻热力学特性中的起始温度、峰值温度随着直链淀粉含量的升高而升高。此外, 稻米中支链淀粉对稻米的糊化特性也有很大影响, Han等[44]发现支链淀粉的链长部分与其糊化特性与热力学特性有关, 因此, 可将支链淀粉的结构特征与糊化指标结合起来, 得到特定的理想基因型淀粉, 从而达到对稻米品质改良的作用[45], 值得深入研究。不同类型籼粳杂交稻的蛋白质含量无显著差异, 这可能是由于在同等条件下, 各类籼粳杂交稻均具有较强的氮肥吸收能力[12,46], 并向籽粒输送, 合成蛋白质, 其具体原因有待进一步研究。此外, 籼粳杂交稻的直链淀粉含量、蛋白质含量、淀粉热力学特性的起始温度、峰值温度、终止温度和回生热焓值与灌浆结实期的温度和积温均呈显著正相关, 而胶稠度、峰值黏度和崩解值与灌浆结实期的温度和积温呈显著负相关关系。由此说明, 籼粳杂交稻优质的获得, 除去自身的品种因素外, 还能通过合理的生育期调节, 通过灌浆结实期适度的低温来改善外观品质的同时还能提高蒸煮食味品质。

4 结论

籼粳杂交稻品种(品系)之间有着产量与品质的差异, 同为籼粳杂交稻, 与低产品种相比, 高产品种具有单位面积穗数和每穗粒数多的特性, 优质籼粳杂交稻不仅食味值较高, 直链淀粉含量低, 胶稠度高, 而且还具有较好的加工品质和外观品质, 其米粒长宽比较短, 但蛋白质含量无显著差异。除自身的品种因素外, 还能通过合理的生育期调节及灌浆结实期适度的低温来改善籼粳杂交稻外观品质和蒸煮食味品质。

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Differences in Yield and Grain Quality among Various Types of/Hybrid Rice and Correlation between Quality and Climatic Factors during Grain Filling Period

XU Dong1, ZHU Ying1, ZHOU Lei1, HAN Chao1, ZHENG Lei-Ming1, ZHANG Hong-Cheng1, WEI Hai-Yan1,*, WANG Jue2, LIAO An-Hua3, and CAI Shi-Bo3

1Jiangsu Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology / Innovation Center of Rice Cultivation Technology in Yangtze Valley, Ministry of Agriculture / Co-Innovation Center for Modern Production Technology of Grain Crops, Yangzhou University, Yangzhou 225009, Jiangsu, China;2Dongqiao Town Hall, Haishu District, Ningbo, Zhejiang Province, Ningbo 315157, Zhejiang, China;3Meteorology Bureau of Yinzhou, Ningbo 315100, Zhejiang, China

In order to find out the reasons for quality performance difference in differenthybrid rice varieties, a field experiment was conducted with 18 early maturing latehybrid rice varieties (lines), among them three representative types ofhybrid rice (including Type A: good quality with high yield; Type B: bad quality with high yield; Type C: bad quality and low yield) were screened according to them yield, cooking and eating quality. The variation in the yield and quality of different types ofhybrid rice was studied. The average yields of A and B were 22.66% and 22.26% higher than there of C respectively, due to more panicles per unit area and large number of spikelets per panicle of A and B. The rates of brown rice and head milled rice of A were 1.9% to 2.5% and 13.9% to 22.7% higher than those of B and C respectively. Compared with A, the average chalky rate and chalkiness of B and C were 43.3% to 47.5% and 64.5% to 71.4% higher. The average amylose contents were 31.7% and 33% higher in B and C than in A, and the average gel consistency was 4.0% and 4.5% longer in A than in B and C respectively. Type A had the highest peak viscosity, breakdown, and the lowest setback. There was no significant differences in protein content among three types ofhybrid rice. The temperature during the grain filling period was negatively correlated with the processing quality, appearance quality, the cooking and eating quality ofhybrid rice. Therefore, in addition to genetic factors, through reasonable sowing date or cultivation management regulation, we can get relatively low temperature at grain filling stage of rice, which is conducive to the synchronous improvement in appearance quality and cooking and eating quality.

hybrid rice; yield; difference of quality

2017-12-20;

2018-07-20;

2018-07-30.

10.3724/SP.J.1006.2018.01548

魏海燕, E-mail: wei_hanyan@163.com

E-mail: 913124964@qq.com

本研究由国家重点研发计划项目(2016YFD0300503, 2017YFD0301205), 国家自然科学基金项目(23701350), 国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-01-27), 江苏省重点研发计划项目(BE2016344), 江苏省农业科技自主创新基金项目(CX[15]1002)和扬州大学拔尖人才计划和江苏省农业三新工程项目(SXGC[2017]294)资助。

This study was supported by the Grants from the National Key Research Program (2016YFD0300503, 2017YFD0301205), the National Natural Science Foundation of China (31701350),the China Agriculture Research System (CARS-01-27), the Key Research Program of Jiangsu Province (BE2016344), the Major Independent Innovation Project in Jiangsu Province (CX(15)1002), the Program for Scientific Elitists of Yangzhou University, and the Three New Agricultural Engineering Fund of Jiangsu Province (SXGC[2017]294).

URL: http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20180727.1806.010.html