河南沿黄地区高产优良食味粳稻品种(系)筛选及其特征特性

2022-04-01殷春渊王书玉刘贺梅孙建权胡秀明王和乐田芳慧马朝阳张金霞刘经纬张瑞平王蕊李习军张栩

江苏农业科学 2022年5期

殷春渊王书玉刘贺梅孙建权胡秀明王和乐田芳慧马朝阳张金霞刘经纬张瑞平王蕊李习军张栩

摘要：为筛选优良食味米品种，提高河南省优质粳稻品种种植力度，以32个常规粳稻品种（系）为试验材料，在不同氮肥水平下根据其产量、外观品质和食味值聚类分析筛选出了5种类型，选用其中产量性状突出、品质性状相对优良的高产高食味值低垩白、高产高食味值高垩白、中产低食味值低垩白3种类型，对不同类型水稻产量、品质性状间的差异进行研究。结果表明，3种类型水稻产量表现为高产高食味值低垩白>高产高食味值高垩白>中产低食味值低垩白，且高产类型极显著高于中产类型，平均比中产类型分别高21.49%和19.82%。加工品质各指标不同类型间差异不显著，整精米率最高达71.96%。透明度、垩白粒率和垩白度不同类型粳稻间差异达显著或极显著水平，且不同基因型间变异系数较大，中产低食味值低垩白类型和高产高食味值低垩白类型的垩白粒率和垩白度依次比高产高食味值高垩白类型低68.31%、69.23%和55.45%、47.28%。食味值表现为高产高食味值低垩白、高产高食味值高垩白类型分别比中产低食味值低垩白类型高2.81%、1.01%，差异达显著或极显著水平，其他食味品质性状类型间差异不显著。筛选出的3种类型的优质粳稻品种（系）的特征特性主要表现为产量在8.15～13.09 t/hm2，食味值基本上在80分以上，中产低食味值低垩白类型垩白粒率、垩白度平均分别为5.67%和1.64%;高产高食味值低垩白和高产高食味值高垩白类型的水稻基因型可作为优质食味米选育重要的种质资源，中产低食味值低垩白类型水稻基因型有利于提高稻米的商品流通价值。

关键词：沿黄地区;粳稻;产量;优良食味;品种（品系）筛选

中图分类号： S511.2+20.4文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2022）05-0060-08

收稿日期：2021-06-13

基金项目：河南省现代农业产业技术体系项目（编号：S2012-04-G01）;河南省科技攻关计划（编号：212102110290）;国家重点研发计划（编号：2018YFD0200200）。

作者简介：殷春渊（1978—），女，河南汝南人，博士，副研究员，主要从事水稻栽培生理研究。E-mail：yinyuan923@126.com。

通信作者：王书玉，研究员，主要从事水稻育种与高产栽培研究。E-mail：hnxxnkysds@126.com。

水稻是我国重要的粮食作物之一，全国约有60%以上的人口以稻米为主食[1]。近年来，随着社会经济的迅速发展，人们的生活水平和饮食结构发生了改变，对稻米优良口感的追求不断提升。国内对稻米的需求正由“量”向“质”转变，水稻生产目标正从高产向高产优质双向目标转型[2-3]，发展优质稻既能满足人们生活需要，又能提高农户收入，符合产业发展方向。

当前，我国优质大米需求向好，发展速度很快，但仍存在稻米品质与市场需求不相适应的问题，长期缺乏外观品质好、适口性佳的优质稻米成为制约水稻发展的关键问题[4]。从水稻种植看，近几年我国优质稻种植面积持续增长，但普通品种的稻谷种植比例依然偏高，每年仍需大量进口来稳定市场。从大米加工和销售看，市场上充斥的依然是普通大米，优质大米比例偏低。如有机大米产量占比只有1%多点，远不能满足人们对美好生活的需要。稻米品质已经成为我国水稻优质丰产高效发展的核心问题之一，直接关系到稻米消费市场的提升和水稻产业的可持续发展。然而决定稻米品质的关键是品种，好大米一定是好品种种出来的[5]。因此，培育和筛选高产优质的水稻新品种成为当前育种工作的重要目标之一。

河南省水稻生产可分为南方和北方两大稻区，习惯划分为“南籼北粳”。河南沿黄稻区是北方重要的优质米产区，随着种植制度的改变，该区粳稻种植面积不足13.3万hm2，筛选适合该区种植的高产优质粳稻新品种成为进一步坚持和扩大河南省粳稻生产急需解决的关键问题。前人关于稻米品质的研究较多[6-10]，以产量和品质性状筛选出了一些高产优质的水稻品种[11]，但由于筛选条件单一，很难在不同的栽培环境下保持原有的品质特性，有些品种尽管在高产的同时也能达到二级或三级米标准，然而在市場上，其适口性较差，高产好看好吃的稻米缺乏，难以获得消费者认可。氮肥是水稻生长最关键也是最敏感的营养元素，关于氮肥对稻米品质的影响研究[12-19]较多，结果不一。为筛选不同施氮量下产量适中、品质相对优良的水稻基因型，本研究以生产上主推品种和近年来河南省新乡市农业科学院育成的优质米品系共32个粳稻品种（系）为材料，设置了4种施氮水平，根据不同氮素水平下的产量、稻米食味和稻米外观品质等多指标性状进行聚类分析，共筛选出了5种粳稻类型，选用产量性状突出、品质优良的高产高食味值低垩白（高产好吃好看）、高产高食味值高垩白（高产好吃相对好看）和中产低食味值低垩白（中产相对好吃好看）3种类型进行研究，系统阐明3种类型粳稻品种（系）产量和各品质性状的特征特性及其之间的差异，旨在为河南省高产好吃好看粳稻新品种选育及优质品种推广种植提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

以近几年通过审定的9个优质粳稻新品种和23个外观品质相对优良新品系为试验材料，品种（系）名称详见表1。

1.2 试验设计

试验于2020年在河南省新乡市农业科学院试验研发基地（113.52°E、35.18°N）进行，土质为中壤土，地力中等、平衡，前茬为小麦。土壤pH值为814，有机质含量 6.52%、水解氮含量56.73 mg/kg、速效磷含量53.2 mg/kg、速效钾含量169.74 mg/kg。水稻灌浆期（8月底至10月中上旬）月平均气温维持在16.5～23.9 ℃，月平均光照时数为120～200 h。

试验设4个氮肥水平，即0、180、225、270 kg/hm2（分别用N0、N1、N2、N3表示），采用裂区试验设计，以施氮水平为主区（面积192 m2），品种为副区（面积6 m2），重复2次，小区间用包膜的泥田埂隔离防串水串肥。试验于5月6日育秧，6月12日插秧，栽插密度22.2万穴/hm2（行株距为30 cm×15 cm），每穴2～3苗栽插。氮肥施用量为基肥 ∶分蘖肥 ∶穗肥=2.5 ∶2.5 ∶5.0，基肥于整地时施入，分蘖肥于移栽后7 d施入，穗肥于倒4、倒2叶露尖时2次等量施入，磷肥（P2O5）和钾肥（KCl）各 120 kg/hm2 作基肥一次性施入。水分管理及病虫害防治等相关栽培措施均按照高产栽培要求进行。

1.3 测定内容和方法

1.3.1 产量及其构成因素

成熟期每小区调查3行每行10穴的有效穗数，取具有平均有效穗数的穴数5穴，以备理论产量的测定。成熟期每小区收取50穴，脱粒、晒干称质量，以测定实际产量。

1.3.2 稻米加工品質测定

水稻收获后保存2个月，待稻米品质稳定后，用JDMZ100砻谷机（北京东孚久恒仪器技术有限公司）测定稻米的糙米率、精米率和整精米率，称取150 g稻谷放入砻谷机内出糙，称取糙米质量，然后把糙米再次倒入砻谷机内出精，称取精米质量，最后把精米中的碎米剔除称取整精米的质量。用以下公式计算糙米率、精米率和整精米率。

糙米率=糙米质量/稻谷质量×100%;

精米率=精米质量/稻谷质量×100%;

整精米率=整精米质量/稻谷质量×100%。

1.3.3 稻米外观品质的测定

用SC-E稻米外观品质检测仪（杭州万深检测科技有限公司）测定稻米的外观品质。称取30 g整精米待测样品，把待测样品用网状筛子均匀平铺好，然后平移到SC-E平板上，合上仪器进行扫描，用SC-E配套的电脑软件分析稻米的垩白粒率、垩白度及透明度。

1.3.4 稻米食味品质的测定

用JSWL 200米粒食味计（北京东孚久恒仪器技术有限公司）测定稻米的食味品质。先把整精米装入测定杯中，体积为250 mL;把杯中米倒入测量盒测定稻米直链淀粉含量、蛋白质含量和食味值，每个样品重复测定3次取平均值。

1.4 数据处理与分析

使用DPS数据处理系统（第3版）进行统计分析，Excel 2007软件进行数据计算和图表制作。

2 结果与分析

2.1 产量和品质性状在不同氮肥处理下的差异

从表2可以看出，随着施氮量的增加水稻产量呈先增加后降低的趋势，施氮处理与不施氮处理差异达极显著水平。食味值、垩白粒率和垩白度基本表现为随着施氮量的增加而降低，即不施氮处理稻米的食味值较高，但外观品质较差，随着施氮量的增加，稻米的外观品质有所提高。从处理间的差异可以看出，食味值处理间差异达显著或极显著水平，垩白粒率和垩白度处理间差异不显著。从不同性状的变异系数可以看出，不同品种的食味值在同一氮肥水平下的变异均较小，平均为2.60%，最大值与最小值相差较小;垩白粒率和垩白度品种间的变异系数较大，平均分别为86.41%和93.80%，最大值与最小值之间的变幅较大，其最大变幅为4742;产量变异系数居中，不同处理变异幅度为11.62%～17.12%。由此说明不同基因型水稻在不同氮肥处理下产量、品质均存在较大差异，其中外观品质不同基因型间差异较大。

2.2 不同品种（系）产量和品质性状在不同氮肥处理下的聚类分析

以水稻产量、稻米食味值、垩白粒率和垩白度为指标，采用卡方距离和离差平方和法对32个水稻基因型在不同氮肥水平下进行聚类分析（图1）。从聚类分析结果可以看出，32个水稻基因型在每种氮肥水平下总体可分为5大类型，即高产高食味值低垩白、高产高食味值高垩白、中产低食味值低垩白、低产低食味值低垩白、低产低食味值高垩白。在以上5种类型中筛选出适合生产实际、市场需求并且具有一定生产应用前景的高产高食味值低垩白、高产高食味值高垩白、中产低食味值低垩白3种类型，再从3种类型中筛选出在4种氮肥水平下同属于一类的水稻基因型。最终筛选出了高产高食味值低垩白类型水稻基因型有9个（品种代号为2、4、6、8、9、10、23、25、31），高产高食味值高垩白类型水稻基因型有3个（品种代号为14、26、27），中产低食味值低垩白类型水稻基因型有7个（品种代号为5、21、22、24、28、29、32）。对每个筛选类型的水稻基因型的产量及其构成、稻米品质进行深入分析，以明确不同类型水稻基因型产量、食味和外观品质的特征特性，为高产优质稻育种提供参考。

2.3 不同类型粳稻品种产量及其构成因素差异

由表3可知，3种类型水稻产量表现为高产高食味值低垩白>高产高食味值高垩白>中产低食味值低垩白，且高产类型极显著高于中产类型，平均比中产类型分别高21.46%和19.82%。着粒密度、穗数和千粒质量高产类型与中产类型差异不显著，但基本上均高于中产类型。穗粒数表现为高产类型高于中产类型，平均比中产类型高15.32%和24.85%（达显著水平）。结实率表现为高产高食味值高垩白类型与其他2种类型差异达极显著水平，平均分别比高产高食味值低垩白类型和中产低食味值低垩白类型低8.02%和7.93%。

2.4 不同类型粳稻品种加工和外观品质的差异

从表4可以看出，水稻加工品质的糙米率、精米率和整精米率3种类型间差异不显著，变异系数较小，其中糙米率表现为高产类型高于中产类型，精米率和整精米率则表现为中产类型高于高产类型。稻米长宽比表现为中产类型高于高产类型，差异不显著。透明度等级表现为中产低食味值低垩白<高产高食味值低垩白<高产高食味值高垩白，个别类型间差异达显著水平，即低垩白类型稻米较高垩白类型稻米晶莹剔透，从变异系数来看品种间差异较大，最大变异系数达65.47%。垩白粒率、垩白度3种类型水稻间的差异基本上达显著或极显著水平，表现为低垩白类型极显著低于高垩白类型，其中中产低食味值低垩白类型和高产高食味值低垩白类型的垩白粒率分别比高产高食味值高垩白类型低68.31%、55.45%，垩白度分别低69.23%、4728%。这说明，3种类型水稻不存在加工品质的差异，高产好吃的大米有时外观品质较差，中产不太适口的大米则外观晶莹剔透，外观品质较好，也具有一定的商品流通价值。一般高产高食味值低垩白的水稻品种是理想的育种目标。

2.5 不同类型粳稻品种食味品质的差异

从表5可以看出，高产高食味值类型的粳稻食味值显著或极显著高于中产低食味值类型的食味值，其中高产高食味值低垩白、高产高食味值高垩白类型分别比中产低食味值低垩白类型的稻米食味值高2.81%、1.01%。蛋白质、水分和直链淀粉含量3种粳稻类型间差异不显著。从品种间变异系数可以看出，食味值变异较小，直链淀粉含量品种间变异较大，3种类型水稻进行比较基本表现为高产高食味值低垩白类型各品质性状的变异系数较小，說明该类型水稻基因型普遍具有食味佳的特性。

3 讨论与结论

水稻高产稳产永远是水稻生产的主题[20]。但是，近年来随着人们物质生活水平的提高，逐渐由“吃饱”向“吃好”转变，市场对中高端大米的消费需求旺盛，尤其是对优质食味稻米的需求迫切，稻米品质逐渐受到人们的重视[21-22]。然而，由于稻米品质与市场需求存在较大的差距，优质食味稻米的需求旺盛但供给严重不足。因此培育和筛选产量适中、外观品质好、食味佳的水稻品种是当前水稻育种的重要目标，也是满足当下社会需求的紧要任务[23]。

稻米品质主要包括加工品质、外观品质、食味品质和营养品质等[24]，不同消费者对稻米品质有不同的要求，稻米经营者则注重从外观、气味、口感等方面进行评价;对广大民众而言，食味品质是否优良，具体反映在好不好吃;而对于水稻育种科技人员则要兼顾高产好吃又好看[25-26]。群体不同对不同类型的稻米需求不同。鉴于此，本研究是以氮素调控为研究手段，通过设置不同浓度的氮素水平，在每种氮素水平下均以产量、稻米食味值、垩白粒率和垩白度为变量进行聚类分析，对河南沿黄32个主推品种和优质米品系进行筛选，共筛选出了5种不同的水稻类型，选用生产实用性强、市场前景大的高产高食味值低垩白（高产好吃好看）、高产高食味值高垩白（高产好吃相对好看）和中产低食味值低垩白（中产相对好吃好看）3种类型的水稻基因型，这种筛选类型与前人优质品种筛选分类结果[27]基本相同。

本研究表明，2种高产类型产量比低产类型分别高21.49%和19.82%，产量结构以穗粒数和结实率类型间差异较大;加工品质的糙米率、精米率和整精米率3种类型间差异不显著，说明筛选的3种优质米类型均具有较高的加工品质，糙米率平均达80%以上，精米率平均达70%以上，整精米率达65%以上。在稻米外观品质方面，低垩白类型垩白粒率和垩白度显著低于高产高垩白类型，平均比高垩白类型低68.31%、55.45%和69.23%、4728%。食味值在3种类型间差异达显著或极显著水平。这说明，高产高食味值高垩白和中产低食味值低垩白水稻基因型相对于高产高食味值低垩白水稻基因型个别性状略差，但高产高食味值高垩白水稻类型对于优质食味米育种具有重要的利用价值，可作为重要的种质材料;中产低食味值低垩白水稻基因型有利于提高稻米的商品流通价值，也具有一定的市场应用前景;高产高食味值低垩白水稻基因型是优质稻育种的终极目标。本研究主要从水稻产量、外观和食味品质进行筛选研究，筛选出的相对优质的水稻品种（系）可供生产上应用。未来，我们不仅要解决吃得饱和吃得好的问题，而且还要为后代的健康营养着想，去深度研究稻米各品质性状之间的关系。关于3种类型粳稻在不同氮素水平下不同氨基酸含量、不同蛋白质含量等营养指标的测定有待于进一步研究。

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