2012—2017年河南省参试粳稻品种品质特性分析

夏彦莉，王玲燕，殷春渊，窦士树，闫春霞，闫政敏

(新乡市农业科学院，河南 新乡 453002)

稻米品质优化已经成为水稻育种一个十分重要的课题。稻米品质的优劣直接影响产品的市场价值和经济效益，优质稻谷生产既能满足人民生活需要，又能提高农户收入，符合乡村振兴发展方向。

目前，我国在超高产育种上依然保持世界领先[1]，但在水稻的理化品质、食味品质、功能性稻米的研究及其产业化方面我国则刚刚起步[2-3]，而日本、泰国、印度等国家已走在了前列。稻米品质是一个涉及多项指标的综合概念[4-6]。近几年，关于河南稻区稻米品质性质的研究也有报道，胡珍珍等[7]对135份粳稻种质资源在河南省沿黄稻区的品质性状进行分类研究；刘秋员等[8]对豫南地区的12份粳稻品种的品质进行了差异研究；汪浩等[9]以12个适于单季种植的杂交籼稻为材料，对豫南地区头季和再生季水稻产量与品质进行了差异分析；张梅霞等[10]对河南省2010—2012年20个粳稻新品种的11个性状进行研究。这些研究从不同区域、不同方面、不同尺度解析了河南粳稻稻米品质指标的特征特性，但关于近几年河南稻区新育成粳稻品种品质特征特性进行系统的研究归类划分尚未见报道。

本研究拟通过对近年来参加省、国家区试试验的河南稻区粳稻品种进行研究，对豫南稻区和沿黄稻区稻米各个品质指标、相关特性进行系统分析，明确不同区域稻米品质特性的差异及其影响因子，以期为河南稻区粳稻育种和稻米品质改良提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 数据来源

数据收集来源于2012—2017年河南省粳稻品种区域试验报告中豫南组、沿黄组试验总结。连续6 a共有130个参试品系，其中豫南组62个品系，沿黄组68个品系。各个区组每年参试数量见表1。

表1 2012—2017年河南粳稻区试品种数量Table 1 The number of trial varieties of japonica rice in Henan Province from 2012 to 2017

1.2 品质测定项目和方法

样品经农业农村部食品质量监督检验测试中心(武汉)检测。检测项目分别是加工品质指标：糙米率、精米率和整精米率；外观品质指标：粒长、长宽比、透明度、垩白度和垩白粒率；蒸煮食味品质指标：直链淀粉含量、胶稠度、碱消值。同一品种连续测定2 a品质数据，按平均值进行分析。

1.3 数据处理

采用Microsoft Excel 2016软件处理数据和绘制图表。使用DPS v9.50数据处理系统进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 品质总体概况

将豫南稻组和沿黄稻组2组河南省区试试验品种(系)的主要品质特征指标的均值列于表2。2012—2017年河南稻区参加区试的所有粳稻品种(系)的出糙率平均值为83.89%，精米率平均值为74.04%，整精米率平均值为65.77%，垩白粒率平均值为37.23%，垩白度平均值为6.85%，直链淀粉平均值为15.56%，胶稠度平均值为72.48 mm，粒长平均值为5.24 mm，粒型长宽比平均值为1.94，透明度平均值为1.71级，碱消值平均值为6.45级。综上，河南省豫南稻区和沿黄稻区糙米率、直链淀粉和胶稠度平均值达到优质Ⅰ级标准，透明度平均值达到优质Ⅱ级标准，整精米率和碱消值平均值达到优质Ⅲ级标准。但是垩白度平均值偏高，其最大差异率也最大，表现极不稳定，说明垩白度是制约河南稻区粳稻稻米品质提升的主要因素。垩白度受环境因素影响较大，在种植过程中，通过调整栽培条件，可以降低垩白度，提高稻米品质。

表2 2012—2017年粳稻品质特征Table 2 Quality characteristics of japonica rice from 2012 to 2017

由表2可知，2组6 a间不同参试品种(系)之间稻米加工品质指标差异以出糙率最小，总变异系数1.92%，最大差异率9.85%，变幅80.20%～88.10%；精米率总变异系数3.00%，最大差异率25.16%，变幅62.00%～77.60%；整精米率总变异系数13.04%，最大差异率59.41%，变幅47.30%～75.40%。从变异系数看，不同类型粳稻品种的加工品质各指标中出糙率的变化相对较稳定，变异较小，以整精米率变异最大。沿黄组整体比豫南组低。

外观品质指标2组差异均以垩白度最大，总变异系数79.13%，最大差异率达3 637.5%，变幅0.80%～29.90%；豫南组以粒型长宽比变异系数最小16.24%，但最大差异率却达125.63%，沿黄组以粒长变异系数最小4.13%，最大差异率23.91%。从蒸煮食味品质指标看，2组不同参试品种(系)之间表现一致，均以胶稠度变异系数最大，碱消值次之，直链淀粉最小。

稻米的品质性状不仅受多基因控制，也深受环境条件的影响。豫南地区高温高湿；沿黄稻区主要集中在黄河流域以北，两地在环境条件上温度和湿度的差异较大，了解不同区域稻米品质特征，充分利用地域优势生态条件，对水稻品种进行改良和优化，实现产量与品质的双保证。

2.2 品质性状的相关性

为了明确稻米品质性状间的相互关系，分别对2组所参试品种(系)稻米品质性状做了相关分析(表3)。在豫南粳稻区试组，出糙率与精米率、整精米率呈极显著正相关，与碱消值呈显著正相关，与粒型长宽比呈极显著负相关；精米率与整精米率、碱消值呈极显著正相关，与胶稠度呈显著正相关，与垩白粒率、垩白度呈极显著负相关；整精米率与碱消值呈极显著正相关，与粒型长宽比、透明度呈显著负相关；垩白粒率与垩白度、透明度呈极显著正相关；垩白度与粒长、粒型长宽比呈显著负相关；直链淀粉与粒长、粒型长宽比呈极显著正相关，与胶稠度呈极显著负相关；粒长与粒型长宽比、透明度呈极显著正相关，与碱消值呈极显著负相关；粒型长宽比与透明度呈极显著正相关，与碱消值呈极显著负相关；透明度与碱消值呈极显著负相关。

表3 主要品质性状间的相关性Table 3 Correlation between major quality traits

在沿黄粳稻区试组，出糙率与精米率、垩白粒率、垩白度呈极显著正相关，与碱消值呈显著正相关，与胶稠度呈极显著负相关，与粒长、粒型长宽比呈显著负相关；精米率与整精米率、碱消值呈极显著正相关，与直链淀粉含量呈极显著负相关，与透明度呈显著负相关；整精米率与碱消值呈极显著正相关；垩白粒率与垩白度、透明度呈极显著正相关，与胶稠度、粒型长宽比呈极显著负相关；垩白度与碱消值呈显著正相关；直链淀粉含量与胶稠度呈极显著负相关，与粒型长宽比、碱消值呈显著负相关；胶稠度与粒型长宽比呈显著正相关，与碱消值呈显著负相关；粒长与粒型长宽比呈极显著正相关；粒型长宽比与透明度呈显著负相关；透明度与碱消值呈极显著负相关。

通过以上分析，在豫南、沿黄2地种植的稻米品质性状之间有一定的相关性，但表现比较复杂，在粳稻品质改良过程中，为降低所研究的数据空间的维数，简化品质指标，进一步做主成分分析。

2.3 品质性状的主成分分析

根据各主成分的特征根和相应载合的绝对值和符号，豫南组前4个主成分的特征值均大于1.0，累计方差贡献率82.62%(表4)。沿黄组前5个主成分的特征值大于1.0，累计方差贡献率82.69%。综上，这些主成分可以代表各品质性状进行分析。

表4 品质性状的主成分分析Table 4 Principal component analysis of quality traits

豫南组第一主成分贡献率为31.98%，以粒型长宽比和粒长的载荷最高，可称为粒型因子。粒型长宽比、粒长与第一主成分呈正相关性，由此向量得到的综合指标如果较大，则表现出粒型的提高，同时表现出碱消值和整精米率的降低。当第一主成分较大时，有利于外观品质的改良。第二主成分贡献率为24.28%，以垩白粒率和垩白度相应载合的绝对值最大，可称为垩白度因子。其中，精米率和整精米率对第二主成分有正向作用，随着垩白粒率对第二主成分的作用增强而降低，由此向量得到的综合指标如果较大，则表现出垩白粒率、垩白度提高，精米率和整精米率降低，因此，当第二主成分较大时，需要降低垩白粒率和垩白度的影响。第三主成分贡献率为14.51%，以出糙率的载荷最高，可称为出糙率因子或碾米因子。出糙率对第三主成分呈正相关性，直链淀粉、整精米率对第三主成分的贡献稍低，说明随着出糙率贡献的增加，直链淀粉、整精米率对第三主成分的作用随之增加。因此，加大第三主成分有利于碾米品质的提高。第四主成分贡献率为11.86%，以直链淀粉含量和透明度的载荷最高，可称为直链淀粉因子。如果第四主成分较大，则表现出随着胶稠度、透明度的增加，直链淀粉、碱消值含量会随之降低。因此，加大第四主成分时，有利于蒸煮食味品质的改良。

由上可知，豫南稻区第一、二主成分因子表现为稻米的外观品质，第三主成分表现为稻米的加工品质，第四主成分表现为稻米的蒸煮食味品质。在进行优质粳稻育种时，应注意第一、三主成分适当加大，第二、四主成分适当减少。

沿黄组第一主成分贡献率为28.06%，以出糙率的载荷最高，可称为出糙率因子。其次是垩白粒率、垩白度，三者与第一主成分呈正相关性，由此向量得到的综合指标如果较大，则表现为出糙率参数的提高，同时会表现出胶稠度、粒型长宽比的降低。因此，此成分较大时，有利于碾米品质的改良。第二主成分贡献率为20.68%，以透明度相应载荷的绝对值最大，可称为透明度因子。其次是碱消值、精米率，其中碱消值、精米率对第二主成分有正向作用，随着透明度对第二主成分作用的增加而降低。因此，当第二主成分值较大时，有利于碱消值的提高。第三主成分贡献率为14.16%，以粒长的载荷最高，可称为粒型因子。与垩白度、透明度呈正相关，此主成分大的品种垩白米率和垩白度有偏高的趋势。第四主成分贡献率为10.57%，以胶稠度的载荷最高，可称为胶稠度因子。与直链淀粉含量、碱消值呈负相关作用，此成分大的品种蒸煮食味品质之间需要相互协调。第五主成分贡献率为9.21%，以整精米率的载荷最高，可称为整精米率因子。如果以第五主成分较大，则表现出整精米率的增加，对其他性状的负向影响较小。

综上，沿黄稻区第一、五主成分因子表现为稻米的加工品质，第二、三主成分因子表现为稻米的外观品质，第四主成分因子表现为蒸煮食味品质。在进行育种时，应对第一、三、四和五主成分适当加大，第二主成分适当减少。

综上，豫南组稻米品质主要受外观品质粒型、粒长、垩白粒率、垩白度的影响，其次受加工品质出糙率的影响。沿黄组稻米品质主要受加工品质出糙率的影响，其次受外观品质透明度的影响。

2.4 品质性状的聚类分析

采用欧氏距离法，根据11个品质性状对所有参试粳稻品种(系)进行聚类(图1)。第一大类包括豫南组的中粳6号1个种质资源。该品种整精米率、胶稠度、碱消值偏低，垩白度、垩白粒率偏高，但出糙率较高。第二大类包括豫南组的中种粳1508、春优215、8优126、Ⅲ优415等19个种质资源，沿黄稻组的福稻018、杜粳166、新丰996、菡稻6号等8个种质资源。该类种质资源最大特点垩白度相对较高，其他品质表现较好。该类稻米外观品质相对较差，营养品质较好。第三大类包括豫南组的徐农02824、豫农粳12、春优284、甬优2640等24个种质资源，沿黄组的信粳1787、苑丰136、新稻58、新粳128等40个种质资源。该类种质资源加工品质出糙率、蒸煮食味品质胶稠度较高，外观品质垩白度、透明度值相对较低，粒长较长。该类稻米加工品质好，外观品质优良，具有较高的商品价值，可以挖掘利用。

图1 参试粳稻品种(系)的聚类分析Fig.1 Cluster analysis of japonica rice varieties (lines) tested

3 结论与讨论

河南省作为全国重要商品粮生产基地，培育综合性状优良的品种是顺应水稻产业供给侧结构性改革的需求，是大力发展河南农业主要的驱动力。本试验对6年间河南2稻区稻米品质指标测定的数据进行分析研究。结果表明，河南稻区粳稻品种糙米率、胶稠度、整精米率、碱消值、垩白粒率、垩白度平均值均较高，但各品质指标品种间差异较大。变异分析表明，垩白度、垩白粒率、透明度、粒型长宽比、粒长、整精米率、胶稠度、碱消值、直链淀粉含量、精米率、出糙率的变异系数依次减小，垩白度除与透明度、碱消值呈正相关外，与其他品质性状均呈负相关。李广贤等[11]对2010—2018年我国黄淮稻区审定水稻品种品质进行研究分析，除垩白粒率和垩白度表现较差外，其他品质性状均表现相对较好。胡珍珍等[7]对135份粳稻种质资源品质性状进行分析，加工品质性状以整精米率最高，外观品质性状以垩白度最高，蒸煮食味品质以碱消值最大。稻米品质的优劣是品种遗传特性和环境条件综合作用的结果，所以，在选育新品种的过程中，首先可以选取垩白度低的粳稻种质资源。一般来讲，在豫南稻区，选择细长的粒形垩白程度低，外观品质好；对于沿黄稻区，宜选择长宽比小，籽粒相对较小，粒厚较大，垩白度较低的品种品质较好。

稻米品质性状是许多因素相互影响、相互结合的一个综合表现。通过主成分分析，在育种过程中可以选出对品质改良贡献较大的主要因子，有针对性地进行选择育种。主成分分析研究表明，豫南稻组参试材料的11个品质性状浓缩得到4个主成分，即粒型因子、垩白度因子、碾米因子、直链淀粉因子，累计方差贡献率达到82.62%。沿黄稻组浓缩得到5个主成分，即出糙率因子、透明度因子、垩白度因子、胶稠度因子、整精米率因子，累计贡献率达到82.69%。在此基础上，进行聚类分析，将参试粳稻品种(系)分成3类，第1类品质相对较差，第2类外观品质较差，营养品质较好，第3类属于优质稻米种质资源且品种数量较多，说明优质类群是品种选育的大方向。

综上所述，同一品种在豫南稻区和沿黄稻区参加试验，其研究结果存在一定的差异，稻米品质性状之间既有区别又相互联系，这说明，品种的生态适应性在优质稻育种中也起一定的作用，选择对生态环境条件适应性好的品种有可能生产出优质的稻米。本研究不仅为优良稻米种质资源发掘和培育提供理论基础和技术支撑，同时为育种家根据目标性状判定亲本的利用价值提供了科学的理论依据。