长三角地区优质食味粳稻与普通食味粳稻的抗倒力差异分析

闫 影，李 刚，顾麦云，杜继平，张丽霞,胡泽军，曹黎明，吴书俊*

(1上海市农业科学院作物育种栽培研究所，上海 201403，2上海市农业技术推广服务中心，上海 201103，3上海自在青西农业发展有限公司，上海 201717)

随着我国居民生活水平的不断提高，人们对稻米品质尤其是蒸煮食味品质的要求越来越高。粳米由于其柔软的口感及黏性，受到越来越多消费者的青睐，优质粳米的市场需求量与日俱增。食味品质是稻米品质的核心，为了满足市场需求，国内的育种家已将改良稻米食味品质作为主要攻关目标，已先后育成‘稻花香2号’‘南粳46’‘南粳5055’‘沪软1212’等一系列优质食味品种。然而在目前的生产实践中，大多优质食味粳稻品种的抗倒性不佳，在生育后期容易发生倾斜或倒伏，在造成收割困难的同时，又影响产量和稻米品质。因此，研究优质食味粳稻与普通食味粳稻间抗倒力的差异及其原因，对今后改良优质食味粳稻品种抗倒性具有重要的指导意义。

目前，常用的评价稻米蒸煮食味品质的方法主要有感官评价法、理化指标评价法和仪器分析法[1]。感官评价法是在食用米饭过程中，用香气、颜色、光泽、米粒完整性、黏性、硬度、弹性和综合口感等作为米饭食味品质的评价指标，是目前最重要、最根本的方法。稻米的蒸煮食味品质主要与其理化特性有关，如直链淀粉含量(amylose content，AC)、胶稠度(gel consistency，GC)、碱消值(alkali spreading value,ASV)、蛋白质含量(protein content，PC)和RVA谱特征值等。理化指标评价法是通过测定稻米的上述指标，综合评价稻米食味。稻米中的AC与米饭的光泽度、黏性、硬度和口感等感官鉴定值密切相关，与食味品质呈极显著负相关[2-3]。GC是稻米胚乳中AC以及直链淀粉和支链淀粉分子综合作用的结果，与食味品质呈极显著正相关[4]。PC也对稻米食味有影响，PC较低的品种，米饭食味较好[5-6]。RVA谱指稻米淀粉匀浆在加热、持续高温和冷却过程中黏度随之变化而形成的曲线，根据曲线可以获得8个黏度相关特征值。研究表明，食味较好的水稻品种崩解值(breakdown，BDV)较大，消减值(setback，SBV)较小，且多为负数[7-8]。除上述两种评价方法外，近年来食味品质研究多采用近红外非近红外评价装置，如佐竹STA1B型米饭食味计。有研究显示，该方法测定的食味值与人工品尝综合值呈极显著正相关[9]。

倒伏历来是限制水稻产量和品质的重要因素之一。在植株未倒伏的情况下如何评价其抗倒性并没有统一的标准。经过前人的研究和总结，应用于实践的评价方法有倒伏指数、倾斜角度法、茎秆系数、抗折力矩和仪器测定等[10]。其中，倒伏指数作为植株的一个综合评价指标，目前应用最普遍，是衡量作物抗倒伏性的重要参数。导致水稻植株倒伏的因素有很多，包括品种的基因型、栽培方式和环境因素等。有研究报道，水稻植株的倒伏与其株高、茎粗、壁厚、基部节间长度、根系、穗部性状等密切相关，还与形成茎秆强度的物质有关，如半纤维素、纤维素、木质素，同时与茎秆内贮存的化学物质有关，如可溶性糖、钾元素、硅元素等[11]。

本研究选择适于长三角地区种植推广的粳稻品种(系)42个，通过测定各品种的食味品质相关指标，明确食味品质优劣的材料，并测定42个品种(系)的倒伏指数和影响植株倒伏的相关性状指标，选出影响倒伏的代表性状，利用这些代表性状分析优质食味品种(系)与普通食味品种(系)间的抗倒性差异，为后续相关研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 水稻材料

随机选择适于长三角地区种植推广的常规粳稻品种(系)42个，分别为‘沪粳144’‘沪迟60’‘WDR35’‘沪香12-210’‘沪旱35号’‘沪香粳151’‘沪粳137’‘沪香软386’‘金农香粳1267’‘沪44’‘沪香软22’‘沪香12-258’‘沪香粳106’‘S13-15’‘沪软13-299’‘沪软1212’‘松香粳1018’‘沪香软450’‘沪香12-268’‘银香38’‘武4193’‘软玉1号’‘软米333’‘武3414’‘武香粳19’‘武6114’‘武运粳30号’‘武3338’‘武运粳31号’‘武运粳19号’‘武运粳29号’‘嘉晚123’‘嘉58’‘嘉64’‘丙11-107’‘秀水134’‘秀水114’‘秀水121’‘扬粳50226’‘苏12-383’‘常农粳5号’‘南粳46’。各品种(系)于2017年夏季种植于上海市农业科学院庄行综合试验站，常规水肥管理。

1.2 稻米食味品质理化指标与RVA谱特征值的测定

利用波通瑞华仪器(北京)有限公司的快速粘度仪(RVA-Ezi)，根据国家标准GBT 24852—2010《大米及米粉糊化特性测定 快速粘度仪法》测定稻米米粉糊化特性，并生成相关特征值，利用配套的软件TCW3对数据进行分析。具体测定流程为：开启电源，预热30 min，称取样品3 g(含水量12%)，蒸馏水25 mL。测定时罐内温度变化：50 ℃保持1 min，以12 ℃min上升到95 ℃(3.75 min)，95 ℃保持2.5 min，以12℃min下降到50 ℃(3.75 min)，50 ℃保持1.4 min。搅拌器在起始10 s内转速为960 rmin，之后保持在160 rmin。RVA谱特征值主要有8个，糊化温度(pasting temperature，PaT)是试样加热后，黏度开始增大的温度；峰值黏度(peak viscosity，PKV)是规定条件下，加热使试样开始糊化至冷却前达到的最大黏度值；峰值时间(peak time，PeT)是规定条件下，试样开始加热至达到峰值黏度的时间；最终黏度(final viscosity，CPV)是规定条件下，测试结束时的试样黏度值；保持黏度(holding strength，HPV)是规定条件下，试样达到峰值黏度后，在冷却期间的最小黏度值；BDV是峰值黏度与保持黏度的差值；SBV是最终黏度与峰值黏度的差值；回复值(consistence，CSV)是最终黏度与保持黏度的差值。黏度单位采用“Rapid Visco Units”，即RVU表示。

1.3 米饭蒸煮食味评价

本研究采用人工品尝和仪器测定两种方法评价供试品种的蒸煮食味品质。人工品尝方法参照张春红等[12]对稻米食味品质的评价方法，产生人工品尝值。仪器法是利用日本佐竹公司研发的STA1B型米饭食味计对米饭食味值进行测定，食味值为每个样品重复测定3次，取平均值。

1.4 倒伏指数和影响倒伏相关指标的测定

在齐穗后15—20 d选10株粳稻的主茎进行相关指标的测定，取平均值。

倒伏指数参照崛内久满等[13]的方法，即倒伏指数=弯曲力矩抗折断能力×100，其中弯曲力矩=地上部长度×地上部重量，节间抗折断能力是在支点距离为5cm的节间中部悬砝码，茎秆折断时所施加的力。倒伏指数越低，植株抗倒能力越强。

株高：从泥土部分到穗顶部长度。茎粗：用游标卡尺测量倒2伸长节间中部最大直径和最小直径，取平均值。壁厚：用游标卡尺测量倒2伸长节间中部最厚部位和最薄部位，取平均值。

分别测量倒1至倒5伸长节间长度。茎秆纤维素含量采用酸碱消煮法测定。茎秆硅元素含量采用原子吸收分光光度计火焰光度法测定。

1.5 数据分析

利用SPSS 18.0和Excel 2003软件对试验数据进行分析。

表1 供试粳稻品种(系)的食味评价

2 结果与分析

2.1 供试品种蒸煮食味品质评价

通过人工品尝和仪器测定，获得各粳稻品种(系)的人工品尝值和食味测定值(表1)。将42个品种(系)分别按照人工品尝值和食味测定值降序排列，选取前13个品种(系)作为优质食味组，分别是‘武4193’‘银香38’‘软米333’‘松香粳1018’‘沪香软22’‘南粳46’‘沪44’‘沪香软450’‘沪软1212’‘嘉晚123’‘软玉1号’‘沪香软386’‘武运粳29号’；选取后13个品种(系)作为普通食味组，分别是‘武3414’‘沪粳144’‘武运粳19号’‘秀水114’‘沪香12-210’‘沪粳137’‘常农粳5号’‘武3338’‘秀水134’‘嘉64’‘沪香12-258’‘沪迟60’‘沪香12-268’。

2.2 优质食味组和普通食味组品种(系)各食味相关指标数据分析

由表2可见，优质食味组粳稻品种(系)的AC明显低于普通食味组，GC明显高于普通食味组；PaT和PeT均小于普通食味组，说明优质食味稻米较普通粳米易糊化，且更快达到PKV。优质食味组粳稻品种(系)的PKV高于普通食味组，HPV和CPV均低于普通食味组。BDV是PKV和HPV的差值，反应的是淀粉粒的破坏程度；SBV是CPV和PKV的差值，反应的是回生程度。优质食味组粳稻品种(系)的BDV明显高于普通食味组，而SBV明显低于普通食味组，表明在持续高温和冷却过程中，优质食味稻米较普通粳米淀粉粒破裂更完全，且冷后不易回生。通过各指标数据的中位数和均值比较可以看出，两组各项数据分布较对称，无明显偏分布。

表2 供试粳稻品种(系)食味相关指标的的变幅、均值和中位数

Table 2 Variation range，mean value and median of index related to taste of testedJaponicarice varieties(lines)

为了进一步验证优质食味组和普通食味组所选粳稻品种(系)的合理性，将两组共26个粳稻品种(系)影响食味的相关指标分别与人工品尝值和食味测定值进行相关性分析。由表3可知，人工品尝值和食味测定值呈极显著正相关，说明本研究采用的食味评价方法真实、准确。同时各项指标与人工品尝值和食味测定值的相关性趋势均一致，并且对食味品质影响较大的指标AC、GC、BDV和SBV与两个食味评价值均达到极显著相关。相关性分析表明：优质食味组和普通食味组粳稻品种(系)选择较合理，可以将两组分别作为食味品质优劣的代表进行后续抗倒性分析。

表3 26个粳稻品种(系)的人工品尝值和食味测定值与食味指标的相关性

注：*表示显著水平，**表示极显著水平

2.3 倒伏指数与抗倒相关性状的相关性

为了明确本研究中哪些所测性状对植株的抗倒性影响较大，将42个粳稻品种(系)的各性状数据与倒伏指数进行相关性分析。结果表明：株高和倒3伸长节间长度与倒伏指数呈极显著正相关，即株高较矮且倒3伸长节间长度较短的材料抗倒性较好。硅含量与倒伏指数呈显著负相关，壁厚和倒1伸长节间长度与倒伏指数呈极显著负相关，即茎秆硅含量较多、壁较厚且倒1伸长节间长度较长的材料抗倒性较好。因此，茎秆中硅含量、株高、茎秆壁厚、倒1伸长节间长度和倒3伸长节间长度可以作为影响植株抗倒性的代表性状，用于后续分析。

2.4 优质食味粳稻品种(系)与普通食味粳稻品种(系)的抗倒性差异

为了探究优质食味粳稻品种(系)与普通食味粳稻品种(系)的抗倒性差异，将两组粳稻品种(系)的倒伏指数进行均值比较。结果表明：优质食味组粳稻的倒伏指数显著高于普通食味组，意味着其抗倒性较普通食味粳稻差，这与田间观测现象吻合。

进一步将两组粳稻品种(系)影响植株抗倒性的代表性状，即茎秆中硅含量、株高、茎秆壁厚、倒1伸长节间长度和倒3伸长节间长度分别进行均值比较。结果显示，优质食味组较普通食味粳稻品种(系)茎秆中硅含量较少、株高偏高、茎秆壁较薄、倒1伸长节间长度较短、倒3伸长节间长度较长，其中株高差异达到了极显著水平。基于2.3节的结果，该分析结果进一步证明了长三角地区部分优良食味粳稻抗倒性不及普通食味粳稻这一现象。

3 讨论

目前，评价水稻抗倒性常用的方法为倒伏指数和仪器测量。仪器测量因其便捷的特点使用越来越普遍，测量方法为在距离地面20cm茎秆处，将仪器垂直茎秆按压至茎秆与地面成45°夹角，仪器显示的最大压力值即植株的抗倒力[11]。但该方法有两个缺陷：第一，由于仪器较小，无法对整株进行测量，只能选取部分分蘖进行测量，然后以测量值除以茎蘖数得出单茎平均抗倒力，往往因选择不同分蘖得出结果差异较大；第二，在田间实际测量时，空间较小，压力值受周围水稻植株或风力的影响，测量值难以保证准确性。本研究采用倒伏指数评价水稻抗倒力，虽然测量步骤繁琐，但优势在于它是客观反映作物倒伏性能的综合性评价。

相关性分析表明， 5个倒伏相关指标与倒伏指数呈显著或极显著相关。其中倒伏指数与株高的相关系数达到0.788，呈极显著正相关，表明株高是影响植株倒伏的重要因素，这与前人研究结果吻合[14-15]。水稻茎秆结构的指标中，壁厚和倒1伸长节间长度与倒伏指数呈极显著负相关，倒3伸长节间长度与倒伏指数呈显著正相关，表明茎秆壁较厚且基部节间稍长的材料抗倒性较好。通常认为基部节间短的水稻品种不易倒伏[16]，也有报道认为水稻穗茎节细长的品种由于降低了重心而更抗倒伏[17]，因此，基部节间长度应该结合水稻株高、穗重、茎粗等性状综合分析抗倒能力。

水稻茎秆的理化组分与抗倒伏能力有关。本研究表明，茎秆中硅元素含量较多的品种(系)抗倒伏能力较强。有研究报道，水稻是喜硅植物，硅质可提高水稻茎秆的强度[18]，并且在中氮水平下将氮素后移，明显降低了植株的倒伏风险[19]。因此，今后在优质食味粳稻的栽培方面应注意施用硅肥，以及调节氮肥的施用量和施用时间。

目前，分析部分优质食味粳稻与普通食味粳稻抗倒性差异的文献未见报道。本研究首次用科学方法分析了长三角地区优质食味粳稻品种较普通食味粳稻品种易倒伏的现象，并通过相关性分析得出水稻的抗倒伏能力与株高、茎秆壁厚、茎秆中硅含量及基部节间长度有关。本研究为今后开展相关研究提供了理论依据，并为改良优质食味粳稻抗倒性的研究奠定了基础。