雜交秈稻與常規秈稻食味品質的比較分析

　　摘　要：為明晰稻米理化指標和食味相關基因 Wx 對雜交秈稻與常規秈稻食味品質的影響，本研究對 163 份秈稻種質的品質理化指標、食味品質、基因 Wx 分別進行了檢測分析和評價。結果表明，雜交秈稻和常規秈稻的米飯口感與堊白粒率、堊白度、直鏈淀粉含量均呈極顯著負相關，與長寬比呈正相關，且雜交秈稻的正相關達到極顯著水平;Wxb Wxb 型秈稻比 Wxa Wxa 、 Wxa Wxb 型秈稻的直鏈淀粉含量、堊白度、堊白粒率均較低，米飯的口感評分也較高。在直鏈淀粉含量為 15% ～ 22% 的秈稻種質中，常規秈稻種質的口感評分都在中等以上，而雜交秈稻種質中存在一定比例口感評分為差的組合，說明在雜交秈稻中直鏈淀粉含量不是導致稻米口感較差的唯一影響因素。

　　本文源自楊帆; 胡文彬; 周政; 劉燁; 趙正洪， 雜交水稻 發表時間：2021-05-27 16:41《雜交水稻》雜志，于1986年經國家新聞出版總署批準正式創刊，CN:43-1137/S，本刊在國內外有廣泛的覆蓋面，題材新穎，信息量大、時效性強的特點，其中主要欄目有：、新組合、簡訊 、國外動態等。

　　關鍵詞：雜交秈稻;常規秈稻;食味品質;Wx 基因

　　水稻是中國最主要的糧食作物之一，全國約有 60% 的人口以稻米為主食 [1]。提高水稻產量，實現糧食自足，是中國水稻科研工作者的首要任務;經過 30 多 a 的努力，中國水稻單產和總產均取得重大突破[2-3]，且總產量已穩定在2億t以上[4]。隨著人們生活水平的提升，消費者已不再停留于 “量”的滿足，而是對“質”提出了新的要求，因此，優質稻品種的培育成為中國目前水稻育種的主要方向 [5-7]。稻米品質主要包括外觀品質、碾磨品質、營養品質、蒸煮與食味品質，其中蒸煮與食味品質顯著影響人們對稻米的接受程度。稻米品質受遺傳、環境、栽培技術等多因素影響 [8]，其中遺傳是影響稻米品質的主要因素 [9-10]。目前普遍認為水稻蒸煮與食味品質主要由胚乳基因控制，其評價指標主要由淀粉理化性質決定 [9]，而 Wx 基因是控制水稻直鏈淀粉含量的主效基因，對稻米的食味品質有著至關重要的影響 [11-13]。雜交秈稻是中國南方地區推廣種植的主要水稻類型，培育優良食味品質雜交秈稻組合是水稻育種工作的重要目標之一 [14]。稻米食味品質是數量性狀，遺傳機理復雜 [15];與常規秈稻相比較，雜交秈稻的父母本遺傳信息的差異增加了子代食味品質的不確定性，因而使得優良食味雜交秈稻組合的培育更為困難 [16]。

　　目前對稻米食味品質的評價主要采用如下幾種方法 [8,17]：一是通過測定稻米理化性狀從而間接反映米飯的食味品質;二是通過人工感官品嘗直接評價米飯食味品質;三是通過食味計等儀器直接測定米飯的食味值。上述 3 種方式各有優劣，但是人工品嘗的方式能夠直接反映米飯的食味。闡明優良食味品質雜交秈稻種質的特征，能為優質食味雜交秈稻組合的選育提供參考。周治寶等 [18] 對秈稻米飯食味品質與其品質性狀進行了相關性分析，發現粒寬、堊白粒率、堊白度均與其食味值呈極顯著負相關;長寬比、堿消值與其食味值呈極顯著正相關。但該研究未區分雜交秈稻與常規秈稻，其樣本數也較少，雜交稻組合作為食用部分的稻米是 F2 代，是一個分離群體，與常規秈稻有較大差異。王丹英等 [19] 的研究也表明品質性狀之間的相關性在雜交秈稻與常規秈稻中存在差異。為此，本研究對 163 份秈稻種質材料的主要品質性狀與食味品質進行了相關性分析，以便比較雜交秈稻與常規秈稻主要品質性狀和 Wx 基因對食味品質的影響及差異，解析優良食味品質雜交秈稻的主要特征，明確雜交秈稻食味品質的影響因素。

　　1　材料與方法

　　1.1　供試材料

　　本研究供試材料為 163 份秈稻種質材料，其中，雜交秈稻組合 102 份，常規秈稻種質 61 份。常規秈稻種質包括食味較好的茉莉香占、南優占、美特占等，食味較差的五豐 B、豐富占 1 號等，以及一些目前廣泛應用的品種材料，如 R9311、華占 R 等;雜交秈稻的父本為由常見的一些秈稻材料雜交后育成的恢復系，如新恢 03/ 齊華占、粵奇絲苗 /R1128 等，母本為目前新選育的一些不育系，如來自湖南雜交水稻中心的 N111S、江西地區的晶泰 A 等。本研究所選種質材料來源廣泛，主要的秈稻種植地都有所涉及，如來自廣西地區的桂 362、廣東地區的南優占等。

　　1.2　田間試驗方法

　　田間試驗于 2019 年 6—11 月在湖南省水稻研究所長沙縣高橋實驗基地進行，該地區屬于亞熱帶季風氣候，年平均溫 16.8 ～ 17.3 ℃，年積溫為 5 457℃，年降水量為 1 361.6 mm。6 月 13 日播種，7 月 7 日移栽，栽插規格為 20 cm×20 cm，每穴插 2 ～ 3 本， 底 肥 施 復 合 肥 375 kg/hm2 ，尿素 150 kg/hm2 ，移栽時追施尿素 150 kg/hm2 ，其他栽培管理均按照常規栽培要求實施。試驗小區大小為 5 m×3 m，小區間間隔 40 cm，每個種質材料重復 3 次。待稻谷成熟 90% 后手動脫粒，除去雜質、空癟粒，自然曬干后保存。

　　1.3 Wx 基因型的測定

　　在水稻分蘗期收取葉片，采用 CTAB 法 [20] 提取水稻葉片全基因組 DNA。利用 PCR-Acc Ⅰ 分子標記檢測方法 [21]，檢測 Wx 基因座第 1 內含子 +1 位的 G/T 變異，可以區分 Wxa 和 Wxb ，上下游引物為 5′-GCTTCACTTCTCTGCTTGTG-3′ 和 5′-ATGATTTAACGAGAGTTGAA-3′，PCR 程序為 94 ℃預變性 5 min;94 ℃變性 30 s，55 ℃ 退火 40 s，72 ℃復性 40 s，共 30 個循環;72 ℃ 延伸 10 min，12 ℃保存。擴增產物經過瓊脂糖凝膠電泳，EB 染色后在紫外燈下可檢測出一條 460 bp 的 DNA 帶。 在 0.5 mL 離 心 管 中， 加 入 10 μL PCR 擴增產物、1.5 μL 10× 酶解緩沖液， 5 U Acc Ⅰ酶，用無菌的 ddH2O 將總體積補足至15 μL，混合均勻后在 37 ℃保溫 1 h，在 2% 瓊脂糖凝膠上電泳檢測，, 若 PCR 反應產物中存在 Acc Ⅰ酶解位點，則 460 bp 的 DNA 片段被切成 403 和 57 bp 的 2 條帶，在瓊脂糖凝膠上，可區分 460 bp 與 403 bp 的 DNA 遷移距離。除上述用于區分 Wxa /Wxb 的標記外，還使用了倪暉 [22] 所在實驗室設計的其他幾種分子標記，來鑒定所選材料中是否含有 Wxmv、Wxin 、Wxmq 基因型的植株。所用試劑均購自北京聚合美生物科技有限公司。

　　1.4　米質性狀的測定

　　參 考《GB/T 17891—2017》， 使 用 SC-E 型種子外觀自動考種儀(大米)測定供試材料的堊白、粒型等外觀品質。直鏈淀粉含量、堿消值的測定按照《NY/T 83—2017 米質測定方法》進行。米飯食味品質的測定：稱取篩選過的精米 30 g，加入直徑 65 mm、高 40 mm 的圓形鋁盒中，淘洗 3 次，以米水比為 1 ∶(1.2 ～ 1.3)放入電飯煲中，蒸煮 40 min; 停止加熱后，再燜 10 min，以常規秈稻品種玉針香和雜交秈稻組合天優華占的米飯為 對 照， 讓 3 名 專 業 人 員 根 據《GB/T 15682— 2008 糧油檢驗稻谷、大米蒸煮食用品質感官評價方法》操作流程，從米飯的氣味、外觀結構、適口性、滋味、冷飯質地等 5 個方面進行鑒定，將米飯食味品質分為蒸煮外觀和口感 2 個指標來打分，根據評分結果將材料的口感與蒸煮外觀分為優、良、中、差 4 個等級。

　　1.5　數據分析

　　使用 Microsoft Excel 2013 和 SPSS 20 統計分析軟件進行試驗數據的處理和統計分析。

　　2　結果與分析

　　2.1　雜交秈稻和常規秈稻種質間的品質性狀差異

　　對常規秈稻和雜交秈稻種質的外觀品質、直鏈淀粉含量、堿消值進行測定的結果如表 1 所示。由表 1 可以看出，本研究所用種質材料中，常規秈稻外觀品質、直鏈淀粉含量、堿消值的變異系數均大于雜交秈稻的變異系數。并且，均以堊白度的變異系數為最大，分別為 133.86% 和 108.53%;以長寬比的變異系數為最小，分別為 8.43% 和 6.98%。

　　2.2　雜交秈稻和常規秈稻的食味品質與其他主要米質指標的關系

　　對雜交秈稻和常規秈稻的食味評分與其他米質性狀指標進行相關分析(表 2)，結果表明，堊白粒率、堊白度分別與米飯的蒸煮外觀、口感呈負相關，雜交秈稻與常規秈稻的表現一致，除常規秈稻的堊白度在蒸煮外觀上不顯著外，其余均達到顯著或極顯著水平;長寬比與米飯的蒸煮外觀、口感均呈正相關，雜交秈稻與常規秈稻的表現一致，但在雜交秈稻中的相關更密切，其長寬比與蒸煮外觀、口感的相關均達到極顯著水平;直鏈淀粉含量與米飯的蒸煮外觀、口感均呈負相關，除雜交秈稻的直鏈淀粉含量與蒸煮外觀未達顯著水平外，其余均達到顯著或極顯著水平;堿消值與米飯的蒸煮外觀、口感的相關不密切，各相關系數均未達到顯著水平。

　　2.3　直鏈淀粉含量對雜交秈稻和常規秈稻食味品質的影響

　　從圖 1 可以看出，本研究供試雜交秈稻與常規秈稻種質材料的直鏈淀粉含量在 14% ～ 29% 之間，直鏈淀粉含量大于 23% 的種質口感評分等級全部為差，中等及以上的 3 個口感等級評分在直鏈淀粉含量上未看出明顯差異，這 3 個口感評分等級的種質直鏈淀粉含量主要分布為 15% ～ 22%，將該范圍內種質的直鏈淀粉含量與其米飯口感做相關性分析，其相關系數為 -0.033，未達到顯著水平。在測定的常規秈稻種質材料中，口感評分等級為差的種質直鏈淀粉含量都大于 23%，而在雜交秈稻種質中，其直鏈淀粉含量在 14% ～ 29% 之間的都有口感評分等級為差的種質，主要分別在 18% 和 25% 附近。與常規秈稻不同，在直鏈淀粉含量為 15% ～ 22% 的雜交秈稻中同樣有口感評分等級為差的材料，占這個直鏈淀粉含量范圍內雜交秈稻材料的 37.33%。

　　2.4　堿消值對雜交秈稻和常規秈稻食味品質的影響

　　堿消值是稻米品質的一項重要指標，可以通過測定堿消值來判斷稻米的糊化溫度，堿消值越高糊化溫度越低。本研究通過測定供試雜交秈稻與常規秈稻種質材料 6 粒完整整精米的堿消值，計算平均值作為一個種質材料的堿消值。由表 3 可知，在常規秈稻種質中，相同種質測定的單粒稻米堿消值之間變異幅度不超過 2，單粒間堿消值大小相近，如豐粵華占的單粒堿消值全部為 6;而在雜交秈稻種質中，部分組合的堿消值單粒之間變異幅度很大，如雜交秈稻組合五鄉 A/ 農香 39，它的單粒間堿消值差異最大達到了 5，以五鄉 A 為母本的其他 4 個雜交組合也同樣出現單粒間堿消值差異很大的現象;而父本相同，但母本為潢達 A 和華盛 A 的 10 個雜交秈稻組合則單粒間堿消值差異不大，且堿消值都在 5 以上。這表明親本是影響雜交組合子代堿消值大小和變異幅度的主要因素。堿消值大小受基因的調控 [23]，在部分雜交秈稻材料中單粒間堿消值變異幅度大，可能是由于父母本所攜帶的遺傳信息差異較大， F2 籽粒出現了性狀分離，導致單粒間的堿消值變異幅度大;而常規稻秈種質材料子代的遺傳信息全部純合，同一品種籽粒之間的基因型相同，籽粒中不會出現單粒間堿消值差異很大的現象，但常規秈稻同一品種單粒間也存在小的差異，可能是基因型外其他因素造成的。

　　為探索雜交秈稻 F2 籽粒中堿消值的分離現象是否會影響稻米食味品質，將雜交秈稻種質按照單粒間堿消值差異是否大于 2 分為 2 份，將它們的口感進行方差分析，發現無顯著性差異，分別將它們的堿消值與食味品質做相關性分析，發現堿消值與蒸煮外觀、口感的相關性都不顯著，表明雜交秈稻中堿消值不是影響食味品質的主要因素。

　　2.5 Wx 基因的基因型對秈稻食味品質的影響

　　測定所有材料的 Wx 基因的基因型，如表 4 所示，有 25 個材料為 Wxa Wxa 型，全部來自常規秈稻;112 個種質材料為 Wxb Wxb 型，占種質的 68.7%，36 個材料來自常規秈稻，76 個材料來自雜交秈稻;有 26 個材料為 Wxa Wxb 型，全部來自雜交秈稻，無 Wxmv、Wxin 、Wxmq 等基因型的材料。

　　由圖 2 可知，在 Wxb Wxb 型的 112 個樣品中，蒸煮外觀評分的 4 個等級中差、中、良、優分別占 23.21%、19.64%、25.89%、31.25%，口感評分的 4 個等級中差、中、良、優分別占 25.45%、29.09%、29.09%、16.36%; 在 Wxa Wxb 型 的 26 個材料中，蒸煮外觀評分的 4 個等級中差、中、良、優分別占 Wxa Wxb 型材料的 42.31%、30.77%、 19.23%、7.69%，口感評分全部為差;在 Wxa Wxa 型的 25 個材料中，蒸煮外觀評分的 4 個等級中差、中、良、優分別占20.00%、32.00%、40.00%、8.00%，口感評分和 Wxa Wxb 型材料一樣全部為差。

　　采用 T 檢驗檢測供試材料 Wx 基因的 Wxa 和 Wxb 對蒸煮外觀和口感的影響，蒸煮外觀和口感的 4 個評分等級中差、中、良、優分用 1、2、3、 4 來表示，結果如表 5 所示。Wxa Wxb 型材料與 Wxa Wxa 、Wxb Wxb 型材料之間在蒸煮外觀上有顯著差異，Wxa Wxa 和 Wxb Wxb 型材料之間的蒸煮外觀差異不顯著，Wxb Wxb 型材料與 Wxa Wxa 、Wxa Wxb 型材料之間在口感上呈顯著性差異，Wxa Wxa 與 Wxa Wxb 型材料的口感無顯著差異。Wx 基因與堊白之間存在一定的相關性，Wxb Wxb 和 Wxa Wxa 、 Wxa Wxb 型材料之間在堊白粒率和堊白度上均呈顯著性差異，3 種基因型 Wxa Wxa 、Wxa Wxb 、Wxb Wxb 的堊白粒率均值分別為 17.35%、14.67%、5.70%，堊白度均值分別為 4.37%、4.24%、1.34%。Wx 基因還是控制直鏈淀粉含量的主效基因，Wxa Wxa 和 Wxa Wxb 型秈稻材料直鏈淀粉含量顯著高于 Wxb Wxb 型秈稻材料。

　　本研究的秈稻種質材料中基因型為 Wxa Wxb 、 Wxa Wxa 的材料口感評分等級全部為差(圖 2)。分析 Wxb Wxb 型材料的口感與蒸煮外觀評分(圖 3)，常規秈稻的 Wxb Wxb 型材料中，口感評分等級都在中等及以上，其中優、良口感評分等級占常規秈稻 Wxb Wxb 型材料的 77.78%，蒸煮外觀優、良評分等級的占 69.44%;雜交秈稻的 Wxb Wxb 型材料中，存在口感評分為差的材料，占 38.16%，優、 良 評 分 等 級 占 雜 交 秈 稻 Wxb Wxb 型材料的 30.26%，蒸煮外觀優、良評分等級占 Wxb Wxb 型材料的 51.29%。 對 Wxb Wxb 型的雜交秈稻和常規秈稻材料口感評分做 T 檢驗，P<0.01，呈極顯著差異，對它們的蒸煮外觀評分做 T 檢驗， P<0.05，呈顯著差異。在同樣為 Wxb Wxb 型的材料中，常規秈稻的口感評分和蒸煮外觀評分顯著高于雜交秈稻。

　　3　討論

　　3.1　常規秈稻與雜交秈稻的主要米質性狀對食味品質的影響

　　堊白是由于水稻籽粒灌漿不充分而引起光線散射形成的 [24]，水稻堊白部位硬度較低，容易斷裂，會導致整精米率降低，蒸煮后飯粒裂紋多和食味品質降低 [25-27]，本研究中發現秈稻中堊白度較低、堊白粒率小的材料有著較好的口感與蒸煮外觀評分，與前人研究相同 [18]。長寬比與蒸煮外觀、口感呈正相關，但僅在雜交秈稻中相關達到極顯著水平;就外觀品質而言，選擇長寬比大、堊白度小的雜交秈稻材料可以顯著改善稻米口感與蒸煮外觀。

　　通常認為高直鏈淀粉含量的稻米米質較硬，口感較差 [28]，這與本研究得出的結論相似，直鏈淀粉含量高于 23% 的材料口感評分等級全部為差。本研究的結果顯示，高直鏈淀粉含量的稻米口感評分均低，但直鏈淀粉含量為 15% ～ 22% 時，秈稻的口感評分與直鏈淀粉含量無顯著相關性。同時還發現直鏈淀粉含量與口感的相關性在常規秈稻中更為緊密，雜交秈稻直鏈淀粉含量與口感的相關系數為 -0.389，而常規秈稻中達到了 -0.856，在直鏈淀粉含量為 15% ～ 22% 時，常規秈稻材料均有著較好的口感，其口感評分等級全部在中等及以上;而雜交秈稻中口感評分等級為差的材料卻占了 37.33%，與常規秈稻的口感評分差異顯著。在優質秈稻育種過程中，可以將直鏈淀粉含量作為重要選育標準，高直鏈淀粉含量的秈稻材料中很難擁有優良的食味品質，可以有效篩除育種過程中口感較差的材料，而雜交秈稻在直鏈淀粉含量為 15% ～ 22% 時，仍然存在食味評分差的材料，表明在雜交秈稻中直鏈淀粉含量不是導致稻米口感較差的唯一影響因素，還需要綜合其他因素來篩除食味品質差的品種材料。

　　本研究使用的大部分材料堿消值較高(堿消值≥ 6)即低糊化溫度，占所有材料的 60% 以上，堿消值與秈稻的口感及蒸煮外觀無顯著相關性。在堿消值較低(1 ～ 3)、中等(3 ～ 6)、較高(6 以上)的材料中都有等級為優的口感評分;而且在單粒堿消值差異大于 2 的雜交秈稻材料中，同樣有口感評分等級為優的材料，雜交秈稻 F2 籽粒堿消值分離與未分離的材料之間口感評分無顯著性差異。這表明在雜交秈稻材料中堿消值大小與單粒堿消值分離與否并不是稻米口感的決定性因素。

　　3.2 Wx 基因對常規秈稻與雜交秈稻食味品質的影響

　　Wx 基因是控制水稻直鏈淀粉含量的主效基因 [9,11-12]，不同基因型的直鏈淀粉含量和稻米口感差異非常大。本研究的雜交秈稻組合中基因型以 Wxb Wxb 型的材料為主，這也表明了目前雜交秈稻的育種人員傾向于選擇 Wxb Wxb 型的材料作為親本。通過對測定的基因型與蒸煮外觀和口感的分析得知，Wxb Wxb 型材料的口感顯著優于 Wxa Wxb 和 Wxa Wxa 型材料，當秈稻材料中帶有 Wxa 基因時，口感較差，如在以 N111S 為母本的 8 個雜交 組合中，其中 7 個基因型為 Wxb Wxb 的組合口感評分等級都在良等及以上，而基因型為 Wxa Wxb 的組合口感評分等級為差，本研究所用的秈稻材料中帶有 Wxa 基因的材料其口感評分等級全部為差;Wxa Wxb 型秈稻其蒸煮外觀顯著低于 Wxb Wxb 和 Wxa Wxa 型秈稻，基因型為 Wxb Wxb 的秈稻材料蒸煮外觀等級評分為優的比例大于 Wxa Wxa 型秈稻。在育種過程中選擇基因型為 Wxb Wxb 的材料更有利于食味品質的提高。當基因型為 Wxb Wxb 時，雜交秈稻與常規秈稻的口感評分呈極顯著性差異，蒸煮外觀評分呈顯著性差異，Wxb Wxb 型雜交秈稻中三分之一以上的材料口感評分為差，常規秈稻口感評分都在中等及以上，表明 Wx 基因的基因型對秈稻食味品質的影響在雜交秈稻與常規秈稻之間存在差異。

　　4　結論

　　水稻的食味品質是數量遺傳性狀 [15]，影響因素眾多，很難用一兩個指標來判別食味品質的好壞，雜交稻由于親本的遺傳信息不可避免的存在差異，與常規稻相比，其食味品質的形成更為復雜。本研究發現優良食味品質雜交秈稻比常規秈稻需要考慮更多的影響因素，直鏈淀粉含量為 15% ～ 22% 和 Wxb Wxb 型的常規秈稻都有著中等及以上的口感評分，而雜交秈稻中則有一定比例口感為差的材料。稻米的品質指標與食味品質的相關性在雜交秈稻與常規秈稻中差異不大，堊白粒率、堊白度、直鏈淀粉含量(14% ～ 29%)均與秈稻口感呈極顯著負相關，長寬比僅與雜交秈稻口感、蒸煮外觀評分呈極顯著相關。綜上所述，在優質雜交秈稻的育種過程中，應選配低堊白度、較低直鏈淀粉含量(15% ～ 22%)、長寬比大、具有 Wxb Wxb 基因型的雜交組合。