浙江省常规粳稻品质育种现状及对策

陶国才，叶胜海，叶靖，常志远，张锐剑，曹栋栋，阮关海，朱国富*

(1.嘉兴市南湖区七星街道农业技术服务中心，浙江 嘉兴 314005； 2.浙江省农业科学院 作物与核技术利用研究所，浙江 杭州 310021)

我国水稻育种经历20世纪50年代矮化育种，70年代杂种优势利用和90年代超高产育种等几个阶段[1-3]。一直以来，产量是衡量新品种的首要指标，品质育种不受重视。近年来，随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，人们对稻米的品质要求也逐步提高，已从过去的“吃得饱”向“吃得好”转变[4]。尤其是粳米几乎全部是直接作为“口粮”消费，因此，粳稻的品质，尤其是食味品质非常重要。在高产的基础上，改良粳稻品质[5]，有利于提高稻米的市场竞争力，增加农民收入。粳稻育种也从之前主要强调垩白、透明度等外观品质转向兼顾黏度、胶稠度、适口性等食味品质[6]。

浙江省尤其是浙北地区粳稻种植面积较大[7]，2016年以来种子管理部门加大了对品质育种的扶持力度，放宽了优质食用粳稻审定对产量要求的标准。目前浙江省在粳稻食味品质育种、食味鉴定方法、影响食味品质的栽培技术等方面的研究虽然已经比较成熟，但还有许多值得探讨提升的地方。本文论述了浙江省粳稻品质育种的发展现状，以及提高粳稻品质遇到的困难和解决思路。

1 粳稻品质育种发展概况

稻米品质育种源于日本等发达国家，我国水稻育种一直以来都以高产为首要目标，品质育种起步较晚，直到 20 世纪改革开放后，随着生活水平提高，人们对优质粳米的需求扩大，育种家意识到我国食用稻米品质离国际优质稻米标准差距较大，才开始品质育种研究[8]。我国粳稻育种以东北三省、长江中下游的江、浙、沪、皖、鄂，以及长江上游的滇、黔等省为主。由于地理、气候条件的优势，东北三省选育的品种由于可以直接利用日本、韩国的优质亲本，其育成品种的品质普遍较优。浙江省在国内也较早地开展了粳稻品质育种，研究人员克服了浙江生态条件不利优质稻米生产等因素，在20世纪90年代育成了产量较高、品质较优的粳稻品种秀水11、秀水63；21世纪初育成了品质较优的粳稻品种秀水110、嘉花1号、浙粳27；近年来随着育种材料的不断改进，粳稻优质稻米育种水平也在稳步提升，优质稻米品种嘉58、浙粳88、秀水134、浙粳59、浙粳99、中嘉8号等，在浙江粮食生产上发挥了重要作用，提升了浙江居民稻米的食味水平。

2 粳稻品质评价

随着人们生活水平的不断提高，对稻米品质要求也越来越高，现代检测技术在稻米品质评价中的应用受到了全世界稻谷主产国的重视。为更精准的评价稻米品质，建立科学、合理的粳米品质评价体系，采用先进适宜的定量评价方法显得尤为重要和迫切。

粳稻品质指粳稻米及相关产品满足消费者或生产加工需求的各种特性，主要细化为糙米率、精米率、整精米率、粒型、垩白度、透明度、糊化温度、胶稠度、直链淀粉含量和蛋白质含量等10项指标[9]。其中，外观品质包含籽粒长度、宽度、长宽比、垩白和透明度等；碾磨品质包括糙米率、精米率和整精米率等；理化分析包括糊化温度、胶稠度、直链淀粉含量和蛋白质含量等；食味评价包括香味、硬度、黏度和适口性等。为了更为准确地评定稻米品质，目前采用的是外观品质、碾磨品质、理化分析与食味评定相结合的方法[10]。

食味品质是指消费者通过品尝米饭，对米饭外观、光泽、黏性、硬度和气味等进行感官评判，其主要受直链淀粉含量、糊化温度、胶稠度等稻米理化指标和蒸煮品质影响，但也不完全由理化指标和蒸煮品质决定[11-12]。浙江省主推的几个粳稻品种如秀水134、浙粳99等稻米理化指标检测都为部颁三级，浙粳88为四等，但这些品种的食味品质较好。而嘉58由于直链淀粉含量低为部颁六级，嘉禾 218 整精米率低为部颁等外，但嘉58作为软香米、嘉禾218作为长粒粳受到欢迎。实践表明，直链淀粉含量、糊化温度、胶稠度相近的品种，它们的食味品质仍有较大差异，因此，食味评价中米饭的品尝也是重要一环。

研究表明，大米的碾磨品质中的精米率等也会影响食味品质。Tsugita等[13]报道大米的表面积在米饭香味形成中起着重要作用，不同精米率的同一品种大米进行蒸煮米饭，米饭香味有着显著性差异。刘英[11]发现同一品种稻米，整精米率越高，大米蒸煮过程中米汤中的干物质越少，米饭膨胀体积越大，米饭的黏弹性也越好，米饭的食用品质好。

粳稻米质品质评价是一个综合性状，除受品种自身因素影响外，还受环境条件、种植条件、加工条件和蒸煮条件等外部条件影响。

3 影响粳稻品质的因素

决定稻米品质的首要因素是品种[14]，不同的品种代表着不同的遗传背景，遗传因素在稻米品质形成中起着重要的作用。稻米的品质表现是一个综合性状，其除了受本身的遗传特性决定外，决定稻米品质的第二重要因素就是环境条件，主要体现在地理生态和气象条件两方面对水稻生长的影响[15]。环境条件及栽培措施对稻米干物质如淀粉含量和蛋白质含量都有重要影响，尤其是影响稻米外观品质的垩白性状，其虽受遗传调控，但极易受高温影响[16-17]，因此粳稻品种本身的遗传特性、环境条件及栽培技术措施三者互作形成了不同的粳米品质[18-19]。

浙江省现有的粳稻品种，就理化品质而言达到品质一等和二等的品种不多，以品质三等的品种居多。现阶段浙江省内主推的粳稻品种中秀水12、秀水14、浙粳99理化品质均为三等，在新品种培育上对理化品质的提升还有较大空间。对2008—2018 年浙江省审定的41个常规粳稻品种的米质分析发现，理化品质年度间变幅较大，同一品种年度间变幅可达3个等级，如秀水 134 好的年份品质可达二等及以上，差的年份为四等或等外；对2008年以来审定的品种品质数据进行统计，没有1个品种品质连续2年达到二等以上；但1年达到一等的有2个品种，航香18、秀水103；达到二等的有7个，宁88、浙粳41、秀水134、秀水321、秀水519、宁84和浙粳70；米质达到三等的有16个品种；其余品种米质均未达到过三等(表1)。

表1 2008—2018年浙江省审定常规粳稻 品种的米质表现

注：数据来源于国家水稻数据中心。

决定稻米品质的第三个重要因素是科学的栽培技术，良种良法配套才可以使稻米品质得到进一步提升。在栽培技术措施中，施肥时间以及种类尤为重要，孙楠等[20]发现在一定范围内，随着施氮量的增加，粳米的垩白率、垩白度和蛋白质上升，外观品质和口感变差；而适当地降低施氮量则可以降低稻米蛋白质、脂肪酸等含量，提升稻米食味品质。

除上述因素外，优质稻米还取决于食用口感。居民的口味会影响对稻米的食味品质的评价。这要求育种者对当地居民的普遍口味需要有一定的了解，对不同年龄段的口味差异性也要有所把握。不仅如此，人们对稻米的要求也逐步多样化，香味浓郁的稻米，营养含量高的稻米，脂肪含量少的稻米，高抗性淀粉的稻米(宜糖米)等等，都有一定的市场需求。

4 提高稻米品质的几点思考

4.1 利用优质种质资源，改良稻米品质

品质改良离不开种质资源，选择具有优良性状的材料作为亲本才能筛选出好的后代，培育新的优质品种[21]。航香 18[22]是浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所利用优质香型品种航香10号为父本，经过连续多代的米质筛选鉴定，育成的晚粳稻品种。米质指标分别达到食用稻品种品质部颁四等和一等，米饭香味浓郁，食味佳，有弹性，冷饭不回生。据 2005年和2006年浙江省常规晚粳稻区试数据，2005年航香18米质四等，2006年一等，这说明稻米品质除了受到品种本身遗传的影响外，与环境气象因素息息相关。

垩白是评价稻米外观品质的主要性状，降低垩白，提高整精米率，改善食味品质是品质育种的一大难点。从遗传角度而言，降低垩白粒率和垩白度的关键是选择垩白粒率和垩白度低、配合力好的亲本，通过杂交、复交和回交等多种方式增加优良基因的聚合，并且在不同世代提高对垩白性状的选择压力。

在改良外观品质的同时，食味品质的改良也同等重要。影响稻米食味品质的因素很多，但一般认为，稻米的直链淀粉和支链淀粉含量对品质影响最直接[23]。研究表明，直链淀粉只占胚乳淀粉 20%左右，支链淀粉占胚乳淀粉 80%左右，其分子结构又分为长链和短链类型。已有研究表明，直链淀粉和长链支链淀粉都会影响稻米食味品质，短链支链淀粉比率越高，糊化温度就越低，崩解值、黏度和弹性也就越高，食味品质越好。蛋白质含量及醇溶蛋白在米粒中的分布也影响食味品质，蛋白质含量较低(以 6%～8%为宜)、醇溶蛋白低且分布均匀的品种食味品质好。因此，选用短链支链淀粉比率高、蛋白质含量低、特别是醇溶蛋白低且分布均匀的亲本，对培育优良食味品种具有重要作用。

就粳稻加工和外观品质而言，粒形是重要的决定因素。细长粒型稻米能够提高稻米的外观品质，但整精米率会降低[24-25]。长宽比低的水稻能够提高整精米率，但往往垩白度较高[17]。因此，在粳稻外观品质上对粒长和粒宽要做一些取舍，协调粒形、粒重和稻米品质间的关系，选择最优组合以满足消费者的不同需求。

4.2 培育适宜当地条件的品种

粳稻感光性强、种植区域性强，为了确保粳米品质，需针对当地的气候条件，培育、选择适合当地的优良粳稻品种，并确定粳稻品种合理的播种时间[26]。

水稻的生长过程对稻米品质具有重要影响[27]。水稻生长受光、温的调节，要针对当地的气候选择适宜的品种。温度低的地区选择早熟品种，合理调整播种时间[28]。刘丽华等[29]通过利用AMMI模型分析水稻品质基因型与环境互作，筛选适合当地的气候条件的水稻品种。这种方法也可以应用到生产实践中，通过区域化、模块化分析建立完善的适种品种，并在其基础上进行品质育种，优化遗传资源的配置。

浙江省属亚热带季风气候，季风显著，四季分明，年气温适中，光照较多，雨量丰沛，雨热季节变化同步，气候资源配置多样，气象灾害繁多。根据自然条件，5—11月份适宜水稻生长，其中7—8月份气温普遍较高，如水稻抽穗到成熟期遭遇高温会导致米质变差，晚粳稻与连作晚稻抽穗期恰好避开这个时期，晚粳稻一般选择抽穗期在9月初，成熟期在10月下旬的品种为宜，不同品种略有差异。这期间浙江省昼夜温差大，温度较低，有利于优良稻米品质的形成。

4.3 制定科学的田间管理措施

在品种遗传改良和气候适应性筛选的同时，应注意栽培措施的应用[21,30]。根据粳稻不同生长时期，制定相应的田间管理策略，为优质稻米生产打下基础。秧苗期的水，分蘖期肥，孕穗期的肥水补充，都需要因地制宜，因时调控。例如施肥量，周瑞庆[31]发现在水稻的生育后期，增施氮肥可提高整精米率和蛋白质含量，降低垩白粒率和垩白面积，改善稻米的外观及营养品质。瞿华香等[32]发现不同的肥水条件对加工品质有一定的影响。所以，必须摸索粳稻的施肥条件，优化施肥措施，科学施用肥料，以保证稻米的产量、理化品质、外观品质以及加工品质得到提升。陈刚等[33]利用AMMI模型，模拟施肥辅助生产，提出了各阶段最佳施肥期，这是目前应用于生产的田间管理与科学模型结合的例子。因此，科学的管理模式，利于水稻的保优栽培技术的集成，对水稻品质的提升具有积极的作用。

4.4 确定适宜的收获方式和加工方法

稻谷含水量的多少会影响水稻贮藏，对稻谷品质有一定的影响[34]。过早收获，稻谷成熟度不够，青瘪粒多，含水量高，千粒重低，会造成产量损失，同时也引起稻谷品质的下降[35]。当然也不能过晚收获，太成熟可能引起谷粒脱落、吊穗等情况。综合稻谷水分、成熟度、天气情况合理选择收获期，是保证水稻品质的重要手段。另外，适宜的晾晒方式，可提高稻米保存周期。

稻米品质受稻谷含水率、加工方法和加工精度的影响。稻谷含水量过低，大米破碎度提高，整精米率低，蒸煮性差；而其加工精度同稻米食味也紧密相关，张敏等[36]通过测定11个品种的米饭风味物质，发现大米风味来源主要存在于米糠和胚中，加工程度高的大米，风味物质含量低，口感好。由此可见，不同加工方法的稻米对其食味品质有着一定影响，加工方法需要探索和优化。

4.5 选育适宜当地居民饮食习惯的品种

针对不同地区、不同人群选育品种是今后作物育种的趋势[37]。浙江经济发达，随着居民生活水平的提高，食品类型丰富，人们每餐食用的米饭在减少，作为口粮的粳米，口感偏软的米饭越来越受欢迎。因此，在品种培育上，选育直链淀粉含量13%左右、食味偏软的粳稻品种符合当前人们的口味需求。

5 展望

目前，浙江省的粳稻育种手段多样，有常规的杂交育种、花培育种、诱变育种、辐照育种和航天育种等手段。但就现在的技术水平而言，传统的杂交育种和物理、化学诱变育种，随机性大，育种效果不定，在品质育种的应用上效果不佳。从育种的效率和效果上，仅靠大田纯表型选择的方法已经难以满足现代水稻产业的发展。

稻米品质不是单一基因控制的性状，需要传统模式与现代科学技术相结合，例如利用分子设计育种在基因水平上控制所有与重要农艺性状有关的等位基因变异[38]，剖析其分子机理。目前国内外，已经克隆了一批稻米粒形与垩白，蒸煮与食味品质，储藏蛋白、脂类等与营养成分合成与调控相关的基因[39]。通过分子标记聚合优良基因，筛选品质综合性状好的优质品种，是一种比较实用且有效的方法[40]，可大幅提高育种的效率。另外，近几年发展起来的基因组编辑技术如CRISPR-Cas9等[41-42]可能会在一定程度上加速包括品质改良在内的作物遗传改良。

近年来，浙江省各级农业推广部门组织的“好稻米”“好味道”等评选活动，不仅是浙江省政府的农业导向，更是反映了浙江人民对优质稻米实际需求。浙江省品质育种尤其是粳稻育种有丰富历史积淀，这为新优质、高产、多抗粳稻米品种的诞生提供了基础，估计在最近的5～10年将有一批优质、高产、多抗的粳稻新品种育成。希望浙江的育种工作者早日育成更加优质的粳稻品种，用来服务浙江人民，更希望全国都可以尝到浙江的优质稻米。