长江下游地区味优高产协同粳稻的品种特性

2024-03-08朱天赐马天封柯健朱铁忠何海兵尤翠翠吴晨阳王冠军武立权

中国农业科学 2024年4期

朱天赐，马天封，柯健，朱铁忠，何海兵，尤翠翠，吴晨阳，王冠军，武立权

长江下游地区味优高产协同粳稻的品种特性

1安徽农业大学农学院，合肥 230036；2庐江县农业技术推广中心，安徽庐江 231500；3颍上县农业绿色发展推进中心，安徽阜阳 236200

【目的】探明长江下游地区味优高产协同粳稻品种共性农艺与生理特征，为实现区域稻米产量和品质协同提升提供理论依据和技术支撑。【方法】于2018年和2022年，分别采用14个和13个常规粳稻品种开展品种筛选试验，系统比较不同品种的产量及构成、食味品质及质构特性，以及生物量、茎鞘非结构性碳水化合物（NSC）、群体光合势（LAD）等农艺与生理指标的差异。【结果】品种间的食味值和产量具有较大变幅，为此，按食味值和产量进行聚类，将不同水稻品种分为味中低产（ML）、味中高产（MH）和味优高产（GH）3种类型。GH类型品种2年的平均食味值和产量分别为68.5和10.2 t·hm-2，较MH和ML综合提高食味值6.8%、产量14.6%。从产量和品质性状的表现来看，与MH和ML相比，GH类型品种表现最高的结实率和口感得分。从生物量积累的过程来看，GH类型品种增加了灌浆初期的干物质积累比例，表现最高的抽穗-抽穗后15 d的干物质积累。进一步分析此阶段干物质积累成因发现，GH类型品种在稳定增加LAD的同时，显著增加了茎鞘中NSC的转运率。相关性分析表明，水稻结实率与口感得分、抽穗-抽穗后15 d的干物质积累和LAD及NSC转运率均呈极显著正相关关系。【结论】在保持较高的抽穗-抽穗后15 d LAD（100.4 m2·m-2·d）的同时，进一步提高灌浆期茎鞘NSC的转运率（79.9%）促进灌浆启动，增加抽穗-抽穗后15 d干物质积累（3.6 t·hm-2），提高水稻结实率（95.4%）和口感（9.6），是该区域味优高产协同水稻品种的共性特征。此外，研发以提高灌浆期NSC转运量和抽穗期植株茎鞘NSC积累为目标的水肥管理技术，有望进一步发挥上述味优高产协同品种的产量和食味品质潜力。

长江下游地区；粳稻；味优高产；结实率；茎鞘非结构性碳水化合物转运

0 引言

【研究意义】水稻是中国主要的粮食作物之一，约60%的人口以稻米为主食[1]。统计数据显示，我国水稻产量必须至少以每年0.52%的速度递增才能满足人口增长的粮食需求（https://www.fao.org）。与此同时，随着生活水平的提高，人们对主食稻米的食味品质需求日益攀升。在全面建设小康社会的新时期，持续提高稻米产量的同时，同步提升食味品质，已成为新时期稻作技术革新的主要目标。【前人研究进展】与籼稻相比，粳稻具有直链淀粉低、适口性好、稳产性高等优势[2-4]。随着南方稻区“籼改粳”的持续推进，尤其以江苏、安徽为代表的长江下游稻区粳稻面积迅速扩张[5]。然而，由于灌浆期高温高湿等不利条件，长江下游稻区稻米品质与北方稻区相差甚远[6-8]，目前，本区域稻米优质率仅为30%左右，远低于东北地区（约70%）[9]。为此，前人围绕味优高产协同开展了大量品种筛选工作，鉴选了如南粳46、宁香粳9号、沪软1212等系列品种[10-11]。但值得注意的是，不同研究所鉴选的品种并不一致，这可能与其供试品种选择有关[9]，在当前品种审定“井喷式”的发展背景下，相关结果的实际运用价值十分有限。【本研究切入点】研究品种的味优高产协同共性农艺与生理特征是解决上述问题的关键。但现有关于品种共性的研究，主要关注于高产和优良食味的评价指标体系构建[4, 12-13]。朱大伟等[14]提出，高食味粳稻品种应具备较好的外观，同时直链淀粉含量低（13%）、消减值小（-250 cP），米饭黏度高（-1 200 g）。朱盈等[15]认为，优良食味高产粳稻除了兼具上述米质特性以外，还应保持较高的每穗粒数（140粒）和有效穗数（310·m-2）。但上述指标体系较为繁复，各指标的内在关系亦不明确，目前，关于高产和优良食味协同的共性农艺与生理特征还未有系统报道。【拟解决的关键问题】本研究拟选择安徽长江下游典型粳稻种植区开展品种筛选工作，按照品种产量和食味值进行聚类，系统比较不同类型粳稻的产量及构成、食味品质及质构特性，以及灌浆结实期的光合和碳水化合物转运等差异，明确味优高产协同粳稻品种共性农艺与生理特征，以期为实现区域稻米产量和品质协同提升提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地点及材料

试验于2018年和2022年在安徽农业大学郭河试验基地（31°48′N，117°23′E）进行。试验地土壤为砂壤土，移栽前，2018年0—20 cm土壤主要理化参数为全氮2.40 g·kg-1、有机质21.09 g·kg-1、有效磷13.33 mg·kg-1、速效钾119.41 mg·kg-1、pH 5.70；2022年为全氮2.11 g·kg-1、有机质30.26 g·kg-1、有效磷23.06 mg·kg-1、速效钾197.42 mg·kg-1、pH 5.11。水稻生长季节试验地的平均温度和降雨量见图1。

2018年参试品种14个，2022年参试品种13个，具体如表1所示。以上品种均来自于前期筛选和区域常规种植品种，生育期140—155 d，生态安全性好、综合抗性优良。

2年的品种及种植环境（土壤、气候）均存在较大差异，为后续进行水稻产量和食味值分类的年际间验证提供了较好的基础。

图1 2018年和2022年水稻生长季气象数据

表1 供试品种信息

1.2 试验设计

大田试验，随机区组设计，每个品种设置3次重复，单个小区面积5 m×10 m。所有处理施氮量为270 kg·hm-2，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[16]。磷肥（P2O5）和钾肥（K2O）的用量分别为90和180 kg·hm-2，均一次性基施。

5月1日播种，硬盘旱育秧，6月1日机插，移栽行株距为25 cm×16 cm，每穴3—4苗，2年一致。采用干湿交替水分管理，分蘖期保持2—3 cm田面水层，够苗期排水晒田，之后干湿交替灌溉，在抽穗扬花期建立5 cm水层，于成熟前1周排水、自然落干。强化病虫草防治，其他管理同当地高产。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 叶面积指数和生物量于抽穗前15 d、抽穗期和抽穗后15 d，每小区普查60穴，根据平均茎蘖数，各小区取代表性植株6穴，将样品分为茎鞘、叶、穗，用直尺测定水稻叶片的长、宽，计算叶面积指数（leaf area index，LAI）和光合势（leaf area duration，LAD）[3]。之后所有样品105 ℃杀青30 min，80 ℃烘干至恒重，测定各部分干物质重。

1.3.2 茎鞘中非结构性碳水化合物（nonstructural carbohydrates，NSC）含量分蘖期每小区选取长势一致的150株水稻将主茎挂牌，于抽穗前15 d、抽穗期和抽穗后15 d每小区取30个挂牌标记的主茎将茎鞘、叶片以及穗（抽穗期和抽穗后15 d）分开，105 ℃杀青30 min，80 ℃恒温烘干称重。将茎鞘干样磨碎过100目筛。参照Yoshida等[17]方法测定茎鞘中NSC含量。

NSC转运率（%）=（NSCHS-NSC15DAH）/NSCHS× 100%。

式中，NSC转运率表示抽穗至抽穗后15 d的NSC转运率，NSCHS表示抽穗期的单茎NSC含量，NSC15DAH表示抽穗后15 d的单茎NSC含量。

1.3.3 产量及构成于成熟期，各小区取代表性植株6穴考种，测定穗粒数、结实率、千粒重，计算理论产量[18]。

1.3.4 米饭质构特性及食味值称取30 g整精米于不锈钢罐中，盖好洗米盖后用流水冲洗至洗米水不浑浊为止。然后按照水米质量比为1.35﹕1，加入清水并浸泡30 min，随后用滤纸将不锈钢罐封口，使用食味计配套的电饭锅蒸煮40 min，待米饭煮熟后焖饭10 min，再放置于室温1.5 h恒定米饭温度[19]。使用硬度黏度仪（RHS1A，日本佐竹公司）测定硬度、黏度、平衡度和弹性。使用米饭食味计（STA1A，日本佐竹公司）测定米饭外观、口感和食味值，每个处理3次重复[20]。

1.4 数据处理与分析

应用Microsoft Excel 2016进行数据输入、整理，使用R语言（4.2.3）进行数据分析，采用LSD法（least significant difference test）进行样本平均数的显著性检验，采用R语言的ggplot2包进行绘图[21]。

2 结果

2.1 不同品种的产量及食味值

2018年和2022年品种的产量分别为7.1—11.3和7.3—11.4 t·hm-2，标准差均＞1，变异系数为15%左右（表2）。2018年和2022年品种的食味值分别为62.8—68.9和60.2—70.1，标准差均＞2。表明不同品种的产量和食味值具有较大波动。

表2 不同水稻品种的产量及食味值

2.2 不同类型品种的产量和食味值

将水稻产量和食味值进行标准化处理，采用欧几里得距离法分别对2年水稻产量和食味值进行聚类（图2）。在=1.55水平处，将不同水稻品种分为味中低产（medium taste and low yield，ML）、味中高产（medium taste and high yield，MH）和味优高产（good taste and high yield，GH）3种类型（图2）。其中，2018年味中低产、味中高产和味优高产类型品种分别有5、6和3个，对应的2022年3种类型品种分别有3、2和8个。

2022年，味中高产类型品种的食味值和产量分别为63.4—65.0和9.4—10.5 t·hm-2，与味中低产类型相比，显著提高了水稻产量，但食味值无显著差异（图3）。味优高产类型品种的食味值和产量分别为67.3—70.1和9.5—11.4 t·hm-2，较味中高产类型品种在无明显差异的产量表现下，显著提高了食味值。2018年各类型品种的表型规律与2022年一致。考虑到年份与品种类型的互作对水稻食味值和产量无显著影响，本研究主要以2022年的数据开展后续分析。

图2 不同水稻品种的产量和食味值聚类图

不同小写字母表示同一年份间产量或食味值差异显著（＜0.05）。**表示在＜0.01水平差异显著，*表示在＜0.05水平差异显著，ns表示差异不显著。下同

Different lowercase letters on the columns indicate significant differences at＜0.05 probability level in yield or taste value in the same year. ** means significant difference at＜0.01 level, * means significant difference at＜0.05 level, ns means no significant difference. The same as below

图3 不同类型品种的产量和食味值

Fig. 3 Yield and taste value of different types of rice cultivars

2.3 不同类型品种的产量和食味品质构成

除有效穗数和千粒重外，不同类型品种的每穗粒数、总颖花量和结实率具有显著差异（表3）。与味中低产类型品种相比，味中高产和味优高产类型品种显著增加了每穗粒数、总颖花量和结实率。此外，较味中高产类型品种，味优高产类型品种进一步增加了结实率。味优高产类型品种的结实率为95.4%，分别较味中高产和味中低产类型品种提高3.9%和8.2%。

不同类型品种的外观和口感具有显著差异（表4）。与结实率表现规律一致，味优高产类型品种表现最好的口感。与味中高产和味中低产类型品种相比，味优高产类型品种显著增加口感4.1%—9.3%。相关性表明，结实率与稻米口感存在极显著正相关关系（图4）。

表3 不同类型品种的产量构成

ML：味中低产；MH：味中高产；GH：味优高产。数据后的小写字母表示不同类型品种在0.05水平差异显著。下同

ML: medium taste and low yield; MH: medium taste and high yield; GH: good taste and high yield. Values followed by different lowercase letters within a column represent significant differences at the 0.05 probability level among the different types of rice cultivars. The same as below

表4 不同类型品种的食味品质及质构特性

图4 结实率与口感的相关性分析

2.4 不同类型品种的干物质积累

不同类型品种的总干物质积累存在显著差异（表5）。味优高产和味中高产类型品种的成熟期干物质积累分别为15.4和16.0 t·hm-2，均显著高于味中低产类型品种，这主要与其显著高的抽穗-成熟期干物质积累有关。值得注意的是，尽管味优高产和味中高产类型品种的总生物量无明显差异，但二者在水稻抽穗后的干物质积累模式具有明显不同。与味中高产类型品种相比，味优高产类型品种显著增加了水稻抽穗-抽穗后15 d的阶段干物质积累，但降低了抽穗后15 d-成熟期的阶段干物质积累。相关性分析表明，抽穗-抽穗后15 d的阶段干物质积累与结实率呈极显著正相关（图5）。

图5 水稻抽穗-抽穗后15 d阶段干物质积累与结实率的相关分析

2.5 不同类型品种的抽穗-抽穗后15 d干物质生产特性

不同类型品种的抽穗-抽穗后15 d的叶面积指数（LAI）、群体光合势（LAD）、茎鞘非结构性碳水化合物（NSC）含量及转运均有显著差异（图6）。与味中低产类型品种相比，味优高产和味中高产类型品种不同程度增加了抽穗-抽穗后15 d LAD和茎鞘NSC转运率。与味中高产类型品种相比，味优高产类型品种显著增加了抽穗-抽穗后15 d的NSC转运率，二者抽穗-抽穗后15 d光合势无显著差异。进一步分析发现，味优高产类型品种表现最高的抽穗-抽穗后15 d NSC转运率主要与保持稳定高的抽穗期茎鞘NSC含量，同时促进此阶段NSC转运有关。相关性分析表明，抽穗-抽穗后15 d的群体光合势和茎鞘NSC转运率均与结实率呈极显著正相关关系（图7）。

表5 不同类型品种的干物质积累

图6 不同类型品种的抽穗-抽穗后15 d干物质生产特性

3 讨论

3.1 长江下游地区味优高产协同粳稻品种共性农艺特征

本研究中，不同粳稻品种的食味值和产量存在较大波动。按照产量和食味值进行聚类，可将品种分为味中低产、味中高产、味优高产3种类型，对应的2年食味和产量均值分别为64.0和7.6 t·hm-2、64.3和10.2 t·hm-2、68.5和10.2 t·hm-2，上述指标参数与朱盈等[15]在本地区的研究结果基本一致。本研究筛选到味优高产协同粳稻品种11个，这些品种较味中高产类型品种提高食味值6.5%，较味中低产类型品种提高食味值7.0%和产量34.2%，相关品种的推广应用可为区域稻米产业竞争力提升和国家粮食安全提供一定支撑。

本研究表明，稻米食味值主要受口感限制，与其外观，以及硬度、黏度、平衡度和弹性等质构特性并无明显关系。本研究参试品种的外观为8.91—9.58、硬度为5.93—6.36、黏度为0.51—0.58、平衡度为0.08—0.10、弹性为0.76—0.78，近似或略优于朱盈等[15]和卫平洋等[20]在本地区报道的味优粳稻相关参数。此外，当前研究中各品种的直链淀粉含量为15.4%—16.7%，蛋白质含量为5.7%—6.7%（未发表数据），均符合国标优质稻谷标准《GB/T17891-2017优质稻谷》。上述表明，供试品种稻米食味值仅受口感限制，可能与其整体较优的食味参数有关。从产量构成因子的角度来看，本研究中味优高产类型品种主要是表现了显著高的结实率。因而，本研究认为提高结实率（95.4%）、增加口感（9.6）是本区域味优高产协同粳稻品种共性农艺特征，该指标参数适宜于国标优质粳稻的评价。

图7 水稻抽穗-抽穗后15 d光合势和NSC转运率与结实率的相关分析

水稻穗上部先开花的强势籽粒和穗下部后开花的弱势籽粒在结实率和食味值上均具有显著差异，整体表现强势粒优于弱势粒[21-22]。蒋晶晶等[23]认为，与强势粒相比，弱势籽粒由于糊化温度高、胶稠度、黏度低，导致口感变劣。Dong等[24]研究在本地区粳稻的早期研究结果与之基本一致。表明本研究中高结实率的品种表现较高的食味品质可能与促进弱势粒灌浆、增加整穗籽粒均衡性，进而提高整穗籽粒口感有关。笔者前期通过疏单茎的方式促进弱势籽粒灌浆，同步提高了水稻结实率和稻米品质[22]。因而，本研究认为提高品种的结实率是实现长江下游地区粳稻味优高产协同的关键。

3.2 长江下游地区味优高产协同粳稻品种共性生理特性

水稻结实率与灌浆结实期长势密切相关[25]。本研究中，与低产类型品种相比，高产类型品种增加了水稻抽穗—成熟期干物质积累，因而对应增加了水稻结实率。此外，与味中高产类型品种相比，味优高产类型品种由于显著增加了水稻抽穗-抽穗后15 d的阶段干物质积累，进一步增加了结实率。谢光辉等[26]和杨建昌[27]认为，籽粒灌浆启动时间是制约结实率提高的主要原因，籽粒灌浆启动愈迟，其充实饱满所需时间愈长，结实潜力也随之愈低。表明促进弱势粒的灌浆启动提前，是进一步提高水稻结实率的切实有效方法[28]。因此，本研究中味优高产品种较味中高产类型品种表现更高的结实率可能与其灌浆前段较快的干物质积累，促进弱势粒灌浆启动提前、灌浆进程加快有关。那么，如何促进水稻抽穗-抽穗后15 d的碳水化合物供应能力，显得至关重要。

众所周知，籽粒灌浆期间的碳水化合物供应主要来源于叶片的光合产物和积累在茎鞘中的非结构性碳水化合物（NSC）[29-30]。在本研究中，高产类型品种较低产类型品种协同增加了抽穗-抽穗后15 d的LAI和NSC转运率，提高了对应阶段的干物质积累，增加水稻结实率。然而，在高产水平下，味优品种较味中类型品种进一步提高结实率的原因主要与其更高的NSC转运率有关。这可能是由于增加灌浆期茎鞘NSC转运显著提高水稻籽粒，尤其是弱势粒库强，促进灌浆启动提前[31-32]。Pan等[33]和Zheng等[34]均研究证实，水稻抽穗期茎鞘NSC转运率可以增加籽粒胚乳细胞大小和数量、增加籽粒淀粉—蔗糖代谢相关酶活性，增加水稻结实率。上述表明，在保持较高的抽穗-抽穗后15 d LAD的同时，进一步促进灌浆期茎鞘NSC的转运率，增加水稻灌浆前段干物质积累，是味优高产品种重要的共性生理特性。

3.3 长江下游地区味优高产协同粳稻品种配套栽培技术探讨

本研究味优高产协同粳稻品种较高的NSC转运率主要与其显著高的NSC转运量有关。因此，提高灌浆期NSC的转运量是进一步提高该类品种结实率、产量和食味品质的主攻方向。前人研究证实，水稻灌浆期NSC转运量受此时期植株氮浓度、土壤水分条件等因子负向调节，如低氮、适度干旱促进转运[35-36]。但这些方式对保持叶片持绿性、高群体LAD等均有一定的不利影响。为此，可以通过灌浆初期合理的干湿交替水分管理配合抽穗后1周左右的叶面肥喷施等方式，或可在促进茎鞘NSC转运的同时增加叶片光合性能，但相关技术参数需要进一步研究和验证。此外，过高的茎鞘NSC转运也可能会带来植株早衰和倒伏风险，关于品种的NSC转运阈值也有待进一步明确。

与此同时，提高抽穗期植株茎鞘NSC的积累进而增加茎鞘和籽粒间的NSC浓度差，也有望提高NSC的转运量[37]。已有研究指出，水稻抽穗期茎鞘NSC积累受抽穗前15 d-抽穗期的植株叶片光合性能和茎鞘蔗糖-淀粉相关酶活性共同影响，与此阶段的植株氮素浓度密切相关[38]。但遗憾的是，目前，以倒四叶施用氮肥为主的穗期氮素管理方式不利于水稻抽穗期茎鞘NSC积累，NSC积累量显著低于穗期不施氮肥[38-39]。因此，以提高抽穗期茎鞘NSC为主要目的的水稻穗期氮素管理方式需要进一步优化。

4 结论

长江下游地区粳稻产量和食味值的协同性具有明显的品种差异。味优高产协同粳稻品种应具有如下共性特征：抽穗-抽穗后15 d LAD 100.4 m2·m-2·d、灌浆期茎鞘NSC的转运率79.9%、抽穗-抽穗后15 d干物质积累3.6 t·hm-2、结实率95.4%、口感9.6，食味值和产量分别可达67.3—70.1和9.0—11.4 t·hm-2。

[1] Peng S B, Tang Q Y, Zou Y B. Current status and challenges of rice production in China. Plant Production Science, 2009, 12(1): 3-8.

[2] JIANG L L, WU L, WANG Y, XU Q, XU Z J, CHEN W F. Research progress on the divergence and genetic basis of agronomic traits inandrice. The Crop Journal, 2022, 10: 924-931.

[3] 张洪程, 张军, 龚金龙, 常勇, 李敏, 高辉, 戴其根, 霍中洋, 许轲, 魏海燕. “籼改粳”的生产优势及其形成机理. 中国农业科学, 2013, 46(4): 686-704.doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.04.004.

ZHANG H C, ZHANG J, GONG J L, CHANG Y, LI M, GAO H, DAI Q G, HUO Z Y, XU K, WEI H Y. The productive advantages and formation mechanisms of “rice torice”. Scientia Agricultura Sinica, 2013, 46(4): 686-704.doi:10.3864/j.issn.0578- 1752.2013.04.004. (in Chinese)

[4] 赵春芳, 岳红亮, 黄双杰, 周丽慧, 赵凌, 张亚东, 陈涛, 朱镇, 赵庆勇, 姚姝, 梁文化, 路凯, 王才林. 南粳系列水稻品种的食味品质与稻米理化特性. 中国农业科学, 2019, 52(5): 909-920.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2019.05.012.

ZHAO C F, YUE H L, HUANG S J, ZHOU L H, ZHAO L, ZHANG Y D, CHEN T, ZHU Z, ZHAO Q Y, YAO S, LIANG W H, LU K, WANG C L. Eating quality and physicochemical properties in Nanjing rice varieties. Scientia Agricultura Sinica, 2019, 52(5): 909-920. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2019.05.012. (in Chinese)

[5] Zhu Y, Xu D, Chen X Y, Ma Z T, Ma H Z, Zhang M Y, Liu G D, Wei H Y, Zhang H C. Quality characteristics of semi-glutinousrice cultivated in the middle and lower reaches of the Yangtze River in China. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2022, 102(9): 3712-3723.

[6] Wei H H, Meng T Y, Li C, Xu K, Huo Z Y, Wei H Y, Guo B W, Zhang H C, Dai Q G. Comparisons of grain yield and nutrient accumulation and translocation in high-yielding/hybrids, indica hybrids, andconventional varieties. Field Crops Research, 2017, 204: 101-109.

[7] 徐正进, 韩勇, 邵国军, 张学军, 全成哲, 潘国君, 闫平, 陈温福. 东北三省水稻品质性状比较研究. 中国水稻科学, 2010, 24(5): 531-534.

XU Z J, HAN Y, SHAO G J, ZHANG X J, QUAN C Z, PAN G J, YAN P, CHEN W F. Comparison of rice quality characters in northeast region of China. Chinese Journal of Rice Science, 2010, 24(5): 531-534. (in Chinese)

[8] 陈培峰, 董明辉, 谢裕林, 朱勇良, 黄萌, 乔中英. 氮肥运筹对机插优质食味粳稻苏香粳100产量和品质的影响. 安徽农业科学, 2018, 46(35): 131-134, 179.

CHEN P F, DONG M H, XIE Y L, ZHU Y L, HUANG M, QIAO Z Y.Effects of nitrogen management on yield and quality of high qualityrice Suxiangjing 100. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2018, 46(35): 131-134, 179. (in Chinese)

[9] 张卫星, 马晨怡, 袁玉伟, 张伟贵, 胡贤巧, 陈铭学, 朱智伟. 我国水稻三大优势产区稻米品质现状及区域差异. 中国稻米, 2021, 27(5): 12-18.

ZHANG W X, MA C Y, YUAN Y W, ZHANG W G, HU X Q, CHEN M X, ZHU Z W. Current situation and regional difference of rice grain quality in three rice-production superiority areas of China. China Rice, 2021, 27(5): 12-18. (in Chinese)

[10] 张庆, 胡雅杰, 郭保卫, 张洪程, 徐玉峰, 徐晓杰, 朱邦辉, 徐洁芬, 钮中一, 凃荣文. 氮素穗肥施用时期对软米粳稻产量和品质的影响. 扬州大学学报(农业与生命科学版), 2021, 42(5): 72-77.

ZHANG Q, HU Y J, GUO B W, ZHANG H C, XU Y F, XU X J, ZHU B H, XU J F, NIU Z Y, TU R W. Effect of ear nitrogen fertilizer application periods on yield and quality of softrice. Journal of Yangzhou University (Agricultural and Life Science Edition), 2021, 42(5): 72-77. (in Chinese)

[11] 朱大伟, 王力, 郭保卫, 张洪程, 戴其根, 霍中洋, 许轲, 魏海燕. 氮肥运筹对钵苗机插水稻干物质积累和产量及各器官氮素积累的影响. 江苏农业科学, 2015, 43(3): 46-49.

ZHU D W, WANG L, GUO B W, ZHANG H C, DAI Q G, HUO Z Y, XU K, WEI H Y. Effects of nitrogen application on dry matter accumulation, yield and nitrogen accumulation in various organs of rice transplanted by pot seedling machine.Jiangsu Agricultural Sciences, 2015, 43(3): 46-49. (in Chinese)

[12] 马会珍, 陈心怡, 王志杰, 朱盈, 蒋伟勤, 任高磊, 马中涛, 魏海燕, 张洪程, 刘国栋. 中国部分优质粳稻外观及蒸煮食味品质特征比较. 中国农业科学, 2021, 54(7): 1338-1353.doi: 10.3864/j.issn. 0578-1752.2021.07.003.

MA H Z, CHEN X Y, WANG Z J, ZHU Y, JIANG W Q, REN G L, MA Z T, WEI H Y, ZHANG H C, LIU G D. Analysis on appearance and cooking taste quality characteristics of some high qualityrice in China. Scientia Agricultura Sinica, 2021, 54(7): 1338-1353. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.07.003. (in Chinese)

[13] Chen H, Chen D, He L H, Wang T, Lu H, Yang F, Deng F, Chen Y, Tao Y F, Li M, Li G Y, Ren W J. Correlation of taste values with chemical compositions and Rapid Visco Analyser profiles of 36 indica rice (L.) varieties. Food Chemistry, 2021, 349: 129176.

[14] 朱大伟, 章林平, 陈铭学, 方长云, 于永红, 郑小龙, 邵雅芳. 中国优质稻品种品质及食味感官评分值的特征. 中国农业科学, 2022, 55(7): 1271-1283. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2022.07.002.

ZHU D W, ZHANG L P, CHEN M X, FANG C Y, YU Y H, ZHENG X L, SHAO Y F. Characteristics of high-quality rice varieties and taste sensory evaluation values in China.Scientia Agricultura Sinica, 2022, 55(7): 1271-1283. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2022.07.002. (in Chinese)

[15] 朱盈, 徐栋, 胡蕾, 花辰, 陈志峰, 张振振, 周年兵, 刘国栋, 张洪程, 魏海燕. 江淮优良食味高产中熟常规粳稻品种的特征. 作物学报, 2019, 45(4): 578-588.

ZHU Y, XU D, HU L, HUA C, CHEN Z F, ZHANG Z Z, ZHOU N B, LIU G D, ZHANG H C, WEI H Y.Characteristics of medium- maturity conventionalrice with good taste and high yield in Jianghuai area. Acta Agronomica Sinica, 2019, 45(4): 578-588. (in Chinese)

[16] Jiang Q, Du Y L, Tian X Y, Wang Q S, Xiong R H, Xu G C, Yan C A, Ding Y F. Effect of panicle nitrogen on grain filling characteristics of high-yielding rice cultivars. European Journal of Agronomy, 2016, 74: 185-192.

[17] Yoshida S, Forno D, Cock J. Laboratory Manual for Physiological Studies of Rice. Manila Philippines: The International Rice Research Institute, 1976.

[18] Yang S, Zhu Y, Zhang R, Liu G D, Wei H Y, Zhang H C, Zhang H P. Mid-stage nitrogen application timing regulates yield formation, quality traits and 2-acetyl-1-pyrroline biosynthesis of fragrant rice. Field Crops Research, 2022, 287: 108667.

[19] SHI S J, WANG E T, LI C X, CAI M L, CHENG B, CAO C G, JIANG Y. Use of protein content, amylose content, and RVA parameters to evaluate the taste quality of rice. Frontiers in Nutrition, 2022, 8: 758547.

[20] 卫平洋, 裘实, 唐健, 肖丹丹, 朱盈, 刘国栋, 邢志鹏, 胡雅杰, 郭保卫, 高尚勤, 魏海燕, 张洪程. 安徽沿淮地区优质高产常规粳稻品种筛选及特征特性. 作物学报, 2020, 46(4): 571-585.

WEI P Y, QIU S, TANG J, XIAO D D, ZHU Y, LIU G D, XING Z P, HU Y J, GUO B W, GAO S Q, WEI H Y, ZHANG H C. Screening and characterization of high-quality and high-yieldrice varieties in Yanhuai region of Anhui province. Acta Agronomica Sinica, 2020, 46(4): 571-585. (in Chinese)

[21] Ge J L, Chen X, Zhang X B, Dai Q G, Wei H H. Comparisons of rice taste and starch physicochemical properties in superior and inferior grains of rice with different taste value. Food Research International, 2023, 169: 112886.

[22] 唐益平, 李向峰, 王辉, 胡王琴, 任楚婷, 黄亚茹, 徐鹏, 尤翠翠, 柯健, 何海兵, 武立权. 茎鞘非结构性碳水化合物对大穗型粳稻强、弱势粒灌浆与品质的影响. 华北农学报, 2021, 36(5): 107-117.

TANG Y P, LI X F, WANG H, HU W Q, REN C T, HUANG Y R, XU P, YOU C C, KE J, HE H B, WU L Q. Effect of non-structural carbohydrate in stem and sheath on grain filling and quality of superior and inferior spikelets in large-paniclerice. Acta Agriculturae Boreali-Sinica, 2021, 36(5): 107-117. (in Chinese)

[23] 蒋晶晶, 周天阳, 韦陈华, 邬佳宁, 张耗, 刘立军, 王志琴, 顾骏飞, 杨建昌. 不同栽培措施对超级稻强、弱势粒品质的影响. 中国农业科学, 2022, 55(5): 874-889.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2022.05. 004.

JIANG J J, ZHOU T Y, WEI C H, WU J N, ZHANG H, LIU L J, WANG Z Q, GU J F, YANG J C. Effects of crop management practices on grain quality of superior and inferior spikelets of super rice. Scientia Agricultura Sinica, 2022, 55(5): 874-889.doi:10. 3864/j.issn.0578-1752.2022.05.004. (in Chinese)

[24] Dong M H, Sang D Z, Wang P, Wang X M, Yang J C. Changes in cooking and nutrition qualities of grains at different positions in a rice panicle under different nitrogen levels. Rice Science, 2007, 14(2): 141-148.

[25] HU Y X, LIN Y, XIA Y Q, XU X M, WANG Z T, CUI X R, HAN L, LI J Y, ZHANG R T, DING Y F, CHEN L. Overexpression of OsSnRK1a through a green tissue-specific promoter improves rice yield by accelerating sheath-to-panicle transport of nonstructural carbohydrates and increasing leaf photosynthesis. Plant Physiology and Biochemistry, 2023, 203: 108048.

[26] 谢光辉, 杨建昌, 王志琴, 朱庆森. 水稻籽粒灌浆特性及其与籽粒生理活性的关系. 作物学报, 2001, 27(5): 557-565.

XIE G H, YANG J C, WANG Z Q, ZHU Q S. Grain filling characteristics of rice and their relationships to physiological activities of grains. Acta Agronomica Sinica, 2001, 27(5): 557-565. (in Chinese)

[27] 杨建昌. 水稻弱势粒灌浆机理与调控途径. 作物学报, 2010, 36(12): 2011-2019.

YANG J C. Mechanism and regulation in the filling of inferior spikelets of rice. Acta Agronomica Sinica, 2010, 36(12): 2011-2019. (in Chinese)

[28] You C C, Chen L, He H B, Wu L Q, Wang S H, Ding Y F, Ma C X. iTRAQ-based proteome profile analysis of superior and inferior Spikelets at early grain filling stage inRice. BMC Plant Biology, 2017, 17(1): 100.

[29] Deng F, Wang L, Mei X F, Li S X, Pu S L, Ren W J. Polyaspartate urea and nitrogen management affect nonstructural carbohydrates and yield of rice. Crop Science, 2016, 56(6): 3272-3285.

[30] 张国, 崔克辉. 水稻茎鞘非结构性碳水化合物积累与转运研究进展. 植物生理学报, 2020, 56(6): 1127-1136.

ZHANG G, CUI K H. Research advances on accumulation and translocation of stem non-structural carbohydrates in rice. Plant Physiology Journal, 2020, 56(6): 1127-1136. (in Chinese)

[31] Jiang Z R, Chen Q L, Chen L, Liu D, Yang H Y, Xu C S, Hong J Z, Li J Q, Ding Y F, Sakr S, Liu Z H, Jiang Y, Li G H. Sink strength promoting remobilization of non-structural carbohydrates by activating sugar signaling in rice stem during grain filling. International Journal of Molecular Sciences, 2022, 23(9): 4864.

[32] Yoshinaga S, Takai T, Arai-Sanoh Y, Ishimaru T, Kondo M. Varietal differences in sink production and grain-filling ability in recently developed high-yielding rice (L.) varieties in Japan. Field Crops Research, 2013, 150: 74-82.

[33] Pan J F, Cui K H, Wei D, Huang J L, Xiang J, Nie L X. Relationships of non-structural carbohydrates accumulation and translocation with yield formation in rice recombinant inbred lines under two nitrogen levels. Physiologia Plantarum, 2011, 141(4): 321-331.

[34] Zheng Y M, Ding Y F, Liu Z H, Wang S H. Effects of panicle nitrogen fertilization on non-structural carbohydrate and grain filling in indica rice. Agricultural Sciences in China, 2010, 9(11): 1630-1640.

[35] Chu G A, Chen S, Xu C M, Wang D Y, Zhang X F. Agronomic and physiological performance of indica/hybrid rice cultivar under low nitrogen conditions. Field Crops Research, 2019, 243: 107625.

[36] Zhang H, Li H W, Yuan L M, Wang Z Q, Yang J C, Zhang J H. Post-anthesis alternate wetting and moderate soil drying enhances activities of key enzymes in sucrose-to-starch conversion in inferior spikelets of rice. Journal of Experimental Botany, 2012, 63(1): 215-227.

[37] Xu H F, Wang Z X, Xiao F, Yang L, Li G H, Ding Y F, Paul M J, Li W W, Liu Z H. Dynamics of dry matter accumulation in internodes indicates source and sink relations during grain-filling stage ofrice. Field Crops Research, 2021, 263: 108009.

[38] Fu J, Huang Z H, Wang Z Q, Yang J C, Zhang J H. Pre-anthesis non-structural carbohydrate reserve in the stem enhances the sink strength of inferior spikelets during grain filling of rice. Field Crops Research, 2011, 123(2): 170-182.

[39] Li G H, Hu Q Q, Shi Y G, Cui K H, Nie L X, Huang J L, Peng S B. Low nitrogen application enhances starch-metabolizing enzyme activity and improves accumulation and translocation of non- structural carbohydrates in rice stems. Frontiers in Plant Science, 2018, 9: 1128.

Characteristics of Good Taste and High Yield TypeRice in the Lower Reaches of the Yangtze River

1College of Agronomy,Anhui Agriculture University, Hefei 230036;2Lujiang County Agricultural Technology Extension Center, Lujiang 231500, Anhui;3Yingshang Agricultural Green Development Promotion Center, Fuyang 236200, Anhui

【Objective】In order to explore the common agronomic and physiological characteristics of good taste and high yield typerice in the lower reaches of the Yangtze River, the study could provide theoretical basis and technical support for realizing synergistic improvement of rice yield and quality in this region. 【Method】The cultivar screening tests were conducted in 2018 and 2022 using 14 and 13 conventionalrice cultivars, respectively, to systematically compare the yield and composition, taste quality and textural characteristics, as well as agronomic and physiological indicators such as biomass, stem non-structural carbohydrates (NSC), and leaf area duration (LAD) among the different cultivars.【Result】The taste value and yield varied across the different cultivars, so through clustering by taste value and yield, they can be further divided into three types: medium taste and low yield (ML), medium taste and high yield (MH), good taste and high yield (GH). The average taste value and yield of GH in two years were 68.5 and 10.2 t·hm-2, respectively, which were 6.8% higher in taste value and 14.6% higher in yield than MH and ML. In terms of performance for yield and quality traits, GH showed the highest grain filling percentage and taste scores compared to MH and ML. In terms of the dry matter accumulation, GH increased the proportion of dry matter accumulation at the early stage of grain filling stage, and showed the highest dry matter accumulation from heading stage to 15 days after heading stage. Further analysis of the causes of dry matter accumulation at this stage revealed that GH significantly increased the NSC remobilization rate while steadily increasing LAD. Correlation analyses showed highly significant positive correlations between grain filling percentage and taste, dry matter accumulation and LAD from heading stage to 15 days after heading stage, and NSC remobilization rate.【Conclusion】 While maintaining a high LAD from heading stage to 15 days after heading stage (100.4 m2·m-2·d), further increasing NSC remobilization rate during grain filling stage (79.9%) to promote the initiation of grain filling, increasing the dry matter accumulation from heading stage to 15 days after heading stage (3.6 t·hm-2), then improving the grain filling percentage (95.4%), and taste (9.6), which are the common characteristics of good taste and high yield typerice in this region. In addition, the development of water and fertilizer management techniques targeting the enhancement of NSC remobilization at the grain filling stage and NSC accumulation at heading stage is expected to further exploit the yield and taste quality potential of the above good taste and high yield typerice.

lower reaches of the Yangtze River;rice; good taste and high yield; grain filling percentage; stem non-structural carbohydrates