不同地域水稻的RVA譜特征值及其與蛋白質(zhì)含量的關(guān)系

李先喆，徐慶國，劉紅梅

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖南 長沙 410128)

不同地域水稻的RVA譜特征值及其與蛋白質(zhì)含量的關(guān)系

李先喆，徐慶國*，劉紅梅

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖南 長沙 410128)

摘 要：以分別種植在湖南長沙和廣東惠州的湘直粳、齊豐占、玉香油占等 46個(gè)不同遺傳背景的水稻品種(系)為研究對(duì)象，通過測定其淀粉黏滯譜(RVA譜)特征值，分析RVA譜各特征值之間的關(guān)系及其與蛋白質(zhì)含量的關(guān)系。結(jié)果表明：長沙和惠州2個(gè)點(diǎn)的稻米R(shí)VA譜特征值差異均達(dá)到極顯著水平，不同地域稻米R(shí)VA譜各特征值變異系數(shù)大小依次為消減值、崩解值、回復(fù)值、最終黏度、峰值黏度、最低黏度、峰值時(shí)間、糊化溫度，其中長沙點(diǎn)的消減值變異系數(shù)為137.7%，惠州點(diǎn)的為71.3%，崩解值分別為48.3%和63.1%；長沙點(diǎn)稻米最終黏度與回復(fù)值的相關(guān)系數(shù)最大，達(dá)0.952，惠州點(diǎn)的最終黏度與最低黏度相關(guān)系數(shù)最大，達(dá)0.908；長沙和惠州2個(gè)點(diǎn)供試水稻的稻米蛋白質(zhì)含量與其峰值黏度、崩解值均呈極顯著負(fù)相關(guān)，與消減值呈顯著或極顯著正相關(guān)，因此，可將稻米的峰值黏度、崩解值、消減值作為稻米改良食味品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)的輔助評(píng)價(jià)參考指標(biāo)，用 RVA譜特征值測定方法取代以往需要同時(shí)測定稻米直鏈淀粉含量與蛋白質(zhì)含量的稻米食味品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)的評(píng)價(jià)方法，從而提高稻米食味與營養(yǎng)品質(zhì)育種的成效。

關(guān) 鍵 詞：水稻；淀粉黏滯譜；特征值；蛋白質(zhì)含量；相關(guān)性

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稻米食味品質(zhì)作為水稻品質(zhì)改良的主要方向之一，其優(yōu)劣直接影響著稻米的商品價(jià)值。稻米淀粉黏滯譜(rapid viscosity analyzer profile，RVA譜)是米粉勻漿在加熱–高溫–冷卻過程中黏滯性發(fā)生一系列變化形成的曲線，其中，峰值黏度、崩解值、消減值、回復(fù)值等與稻米的蒸煮食味品質(zhì)密切相關(guān)，可作為評(píng)價(jià)稻米食味品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)[1–4]。稻米R(shí)VA譜特性主要受水稻遺傳背景控制，同時(shí)還受其基因型與環(huán)境互作效應(yīng)的影響[5–6]。國內(nèi)外有關(guān)環(huán)境和栽培措施對(duì)稻米 RVA譜特征值影響的研究，主要集中于不同栽培地點(diǎn)、氮肥施量、栽插密度、播期、海拔高度等方面[5,7–13]；對(duì)稻米R(shí)VA譜特征值與其品質(zhì)關(guān)系的研究則主要集中于其與稻米碾磨品質(zhì)、外觀品質(zhì)及食味品質(zhì)等方面[1–4]。但以往有關(guān)不同遺傳背景與栽培地稻米 RVA譜差異及其與蛋白質(zhì)的關(guān)系研究則較少[5,14–15]。為此，本研究以46個(gè)不同遺傳背景的水稻品種(系)為試材，分別種植于湖南長沙和廣東惠州，分析其RVA譜特征及其與蛋白質(zhì)含量的關(guān)系，旨在為水稻優(yōu)良食味品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)的育種和栽培研究提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

46個(gè)水稻品種(系)：湘直粳、齊豐占、玉香油占、竹稻4號(hào)、湘農(nóng)大紫葉稻、湘農(nóng)白秈6號(hào)、湘農(nóng)晚秈7號(hào)、21H雜優(yōu)7號(hào)、洞藏紅米、湘晚秈17號(hào)、黑秈、浙733、湘農(nóng)晚秈13號(hào)、晚優(yōu)12、紫粳糯、湘早33選16、湘晚秈6號(hào)、湘農(nóng)白秈18號(hào)、佳福占、湘農(nóng)香20號(hào)、湘晚13選21、早恢22、T98B、R402化誘24號(hào)、9311、TO974、R402組選27號(hào)、R139、黑秈29、R402、湘晚6選31、湘晚12選32、湘晚秈12號(hào)、玉香選34、玉珍香、星2號(hào)、湘晚秈13號(hào)、創(chuàng)宇5號(hào)、豐華黏、創(chuàng)香5號(hào)、農(nóng)香18、紅寶石3號(hào)、湘早秈33號(hào)、湘早33選44、R云育90、湘早秈13號(hào)。該46個(gè)水稻品種(系)均由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻科學(xué)研究所提供。

1.2 田間試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于 2013年晚季進(jìn)行。試驗(yàn)地點(diǎn)為湖南長沙縣黃興鎮(zhèn)榮河村和廣東惠州市惠城區(qū)小金口街道九龍村。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)水稻品種(系)小區(qū)單本種植5行，每行10株，共50株。栽植規(guī)格為13.3 cm×20.0 cm。按照當(dāng)?shù)卮筇镌耘嗄Ｊ竭M(jìn)行栽培管理。各水稻品種(系)成熟時(shí)先去雜保純，然后分別按不同品種(系)收獲并曬干種子，貯藏3個(gè)月后進(jìn)行RVA譜特征值和蛋白質(zhì)含量的測定。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 稻米R(shí)VA譜特征值的測定方法

RVA譜特征值采用澳大利亞Newport Scientific儀器公司生產(chǎn)的Super–4型快速黏度分析儀，按照GB/T24852—2010[16]測定，淀粉黏滯性以RVU(rapid viscosity units)為單位，1 RVU=12 cp。其主要參數(shù)有峰值黏度(peak viscosity, PV)，最低黏度(trough viscosity, TV)，崩解值(breakdown, BD)，最終黏度(final viscosity，F(xiàn)V)，峰值時(shí)間(peak time, PT)，糊化溫度(pasting temperature, PaT)，消減值(setback，SB)和回復(fù)值(consistency, CSV)。其中，BD=PV–TV，SB=FV–PV，CSV=FV–TV。每個(gè)試樣重復(fù)測定3次，結(jié)果取平均值。

1.3.2 蛋白質(zhì)含量的測定方法

稱取0.5 g米粉樣品，按凱氏定氮法進(jìn)行消化，將消化液定容至100 mL，然后取10 mL轉(zhuǎn)移到離心管，離心，用FOSS凱氏定氮儀測定各樣品的蛋白質(zhì)含量。每個(gè)試樣重復(fù)測定2次，結(jié)果取平均值。

1.4 數(shù)據(jù)分析與處理

供試水稻的 RVA譜特征值及蛋白質(zhì)含量等試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用軟件Excel 2010、DPS–V7.05及SPSS進(jìn)行處理與統(tǒng)計(jì)方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試水稻的RVA譜特征值差異

由表1可見，長沙點(diǎn)的供試水稻最高黏度、最低黏度、崩解值及最終黏度的平均值均大于惠州點(diǎn)的?；葜蔹c(diǎn)的供試水稻的最高黏度、最低黏度、崩解值、最終黏度、峰值時(shí)間、糊化溫度的變異系數(shù)均大于長沙點(diǎn)的，表現(xiàn)出中國地理的南高北低的特點(diǎn)，而其消減值、回復(fù)值的變異系數(shù)大小的地理差異則表現(xiàn)相反，呈現(xiàn)南低北高的特點(diǎn)，其中，長沙點(diǎn)的供試水稻的消減值變異系數(shù)為137.7%，最大值為2 724 cp，最小值為－769 cp，變幅極差為3 493 cp；惠州點(diǎn)的供試水稻的消減值變異系數(shù)為71.3%，最大值為2 668 cp，最小值為－1 354 cp，變幅極差為4 022 cp。長沙與惠州2個(gè)點(diǎn)供試水稻的糊化溫度與峰值時(shí)間的RVA譜特征值的變異系數(shù)均較小。

表1 供試水稻的RVA譜特征值變異特征Table 1 Difference of RVA profile characteristics ofthe testrice cultivars

2.2 供試水稻的RVA譜特征值方差分析

由表 2可見，長沙和惠州 2個(gè)點(diǎn)的供試水稻RVA譜各特征值平均值的差異均分別達(dá)到了極顯著水平。在長沙點(diǎn)均表現(xiàn)出高峰值黏度、高崩解值，低消減值和低回復(fù)值的品種有湘晚秈 12號(hào)、玉香選34、玉珍香、星2號(hào)、湘晚秈13號(hào)等，在惠州點(diǎn)表現(xiàn)出高峰值黏度、高崩解值，低消減值和低回復(fù)值的品種有星2號(hào)、創(chuàng)宇5號(hào)、創(chuàng)香5號(hào)、農(nóng)香18等水稻品種，其中，星2號(hào)在長沙、惠州2個(gè)點(diǎn)均表現(xiàn)出高峰值黏度、高崩解值，低消減值和低回復(fù)值，即食味品質(zhì)優(yōu)異，是稻米食味品質(zhì)適應(yīng)性廣的優(yōu)質(zhì)水稻品種。

表 2 供試水稻的RVA特征值方差分析結(jié)果(n=46)Table 2 Anova (F value) of RVA profile characteristics of different rice cultivars (n=46)

2.3 供試水稻RVA譜各特征值的相關(guān)性分析結(jié)果

由表3可見，長沙點(diǎn)供試水稻的峰值黏度與崩解值的相關(guān)性達(dá)極顯著水平(r=0.828)，分別與消減值和峰值時(shí)間呈極顯著和顯著負(fù)相關(guān)。最低黏度與崩解值呈顯著負(fù)相關(guān)，而與最終黏度、消減值、峰值時(shí)間及回復(fù)值分別呈極顯著正相關(guān)。崩解值與最終黏度、消減值、峰值時(shí)間及回復(fù)值分別呈極顯著負(fù)相關(guān)，其中與消減值的相關(guān)系數(shù)為－0.839。最終黏度與消減值、峰值時(shí)間、糊化溫度、回復(fù)值均分別呈極顯著正相關(guān)，其中，與消減值和回復(fù)值的相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.828和0.952。消減值與峰值時(shí)間、回復(fù)值和糊化溫度分別呈極顯著或顯著正相關(guān)。峰值時(shí)間與糊化溫度、回復(fù)值分別呈極顯著正相關(guān)；糊化溫度與回復(fù)值呈極顯著正相關(guān)。

惠州點(diǎn)供試水稻的 RVA譜各特征值間的相關(guān)性與長沙點(diǎn)的略有差異。峰值黏度與最低黏度、崩解值、最終黏度分別呈極顯著正相關(guān)，與消減值呈顯著負(fù)相關(guān)。最低黏度與最終黏度、消減值、糊化溫度及回復(fù)值分別呈極顯著正相關(guān)，與峰值時(shí)間呈顯著正相關(guān)，其中，與最終黏度、回復(fù)值的相關(guān)系數(shù)分別達(dá)0.908和0.770。崩解值與消減值、峰值時(shí)間分別呈顯著負(fù)相關(guān)。最終黏度與消減值、峰值時(shí)間、糊化溫度及回復(fù)值均分別呈極顯著正相關(guān)，其中，與回復(fù)值的相關(guān)系數(shù)達(dá)0.967。消減值與峰值時(shí)間、糊化溫度及回復(fù)值均分別呈極顯著正相關(guān)。峰值時(shí)間與糊化溫度、回復(fù)值均分別呈極顯著正相關(guān)；糊化溫度與回復(fù)值呈極顯著正相關(guān)。

表3 供試水稻RVA譜各特征值間的相關(guān)系數(shù)Table 3 Correlation coefficient(n=46) of RVA profile characteristics in different rice cultivars

2.4 供試水稻RVA譜特征值與蛋白質(zhì)含量的關(guān)系

由表4可見，長沙點(diǎn)供試水稻蛋白質(zhì)的含量與峰值黏度、崩解值分別呈極顯著負(fù)相關(guān)，與消減值、峰值時(shí)間分別呈極顯著正相關(guān)，與糊化溫度呈顯著正相關(guān)?；葜蔹c(diǎn)的供試水稻蛋白質(zhì)含量與峰值黏度、崩解值分別呈極顯著負(fù)相關(guān)，與消減值呈顯著正相關(guān)，與RVA譜其他特征值的相關(guān)性均未達(dá)顯著水平。

表4 供試水稻的RVA譜特征值與蛋白質(zhì)含量的相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation coefficient between RVA profile characteristics and protein content of the testrice cultivars

3 討論

由于測定稻米 RVA譜特征值的方法簡單、方便、快捷，已經(jīng)成為稻米食味品質(zhì)檢測的輔助方法，其中的一些 RVA譜特征值已經(jīng)作為評(píng)價(jià)稻米食味品質(zhì)的重要指標(biāo)。前人研究[6,17]表明，稻米R(shí)VA譜特征值主要受其遺傳基因控制，不同基因型水稻品種的RVA譜特征值差異顯著。稻米R(shí)VA譜參數(shù)還受到環(huán)境因素的影響。李敏等[12]研究結(jié)果顯示，不同生育類型水稻品種的稻米R(shí)VA譜差異顯著，且其峰值黏度、崩解值隨著生育期的延長而逐漸下降，其回復(fù)值、消減值和糊化溫度隨著生育期的延長而逐漸升高；其最低黏度和最終黏度表現(xiàn)為先升后降。本研究結(jié)果表明，供試水稻在長沙、惠州2個(gè)點(diǎn)的 RVA譜各特征值的差異均分別達(dá)到極顯著水平，且 RVA譜特征值的變異系數(shù)均以消減值的最大，這與謝黎虹等[5]、朱振華等[7]、沈新平等[17]的研究結(jié)果一致，說明稻米R(shí)VA譜特征值既受不同水稻品種遺傳基因控制，還受地域環(huán)境的影響，同時(shí)也表明消減值受品種遺傳基因的影響較大，具有較大的新品種遺傳改良潛力。

本研究結(jié)果表明，不同供試水稻品種(系)在長沙、惠州2個(gè)點(diǎn)的RVA譜各特征值之間分別存在顯著或極顯著的相關(guān)性，其中，2個(gè)點(diǎn)水稻品種(系)的峰值黏度與崩解值均分別呈極顯著正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為0.828、0.817)；2個(gè)點(diǎn)稻米的最低黏度與最終黏度、消減值和回復(fù)值均分別呈極顯著正相關(guān)；2個(gè)點(diǎn)的稻米的崩解值與消減值、回復(fù)值均分別呈極顯著負(fù)相關(guān)；最終黏度與消減值、回復(fù)值均分別呈極顯著正相關(guān)；消減值與回復(fù)值也表現(xiàn)為極顯著正相關(guān)。但是，長沙點(diǎn)供試水稻的峰值黏度與最低黏度的相關(guān)性未達(dá)到顯著水平，而惠州點(diǎn)的供試水稻峰值黏度與最低黏度呈極顯著正相關(guān)。此外，長沙、惠州2個(gè)點(diǎn)供試水稻的最低黏度與崩解值，崩解值分別與最終黏度、回復(fù)值間的相關(guān)性也存在差異，這可能與不同地點(diǎn)的生態(tài)條件不同、水稻不同品種的直鏈淀粉含量差異[3]、稻米R(shí)VA譜的特征值的穩(wěn)定性差異等因素有關(guān)[18]。

陳書強(qiáng)等[15]研究指出，稻米的蛋白質(zhì)含量與峰值黏度、最低黏度、崩解值分別呈極顯著負(fù)相關(guān)，與消減值呈極顯著正相關(guān)，并提出提高稻米球蛋白含量可協(xié)同提高稻米的食味品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)。本研究通過分析不同地點(diǎn)水稻的 RVA譜特征值與蛋白質(zhì)含量的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，在長沙、惠州2個(gè)地點(diǎn)的稻米蛋白質(zhì)含量與峰值黏度、崩解值均分別呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為－0.542、－0.619、－0.496、－0.624，與消減值表現(xiàn)為顯著或極顯著正相關(guān)，據(jù)此認(rèn)為，可將峰值黏度、崩解值、消減值作為改良稻米食味品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)的重要參考指標(biāo)，并且有可能提高水稻食味品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)的育種效率。稻米蒸煮的高溫糊化過程中，其淀粉羥基與蛋白質(zhì)的相互作用可能因蛋白質(zhì)的變化而消失，削弱了多相體系中的抗剪切能力，其糊粉液穩(wěn)定性降低，使淀粉粒易破裂，因而可造成米粉的峰值黏度與崩解值下降[19]，這就不難解釋本研究中的蛋白質(zhì)含量與峰值黏度等RVA譜特征值指標(biāo)的相互關(guān)系，因此，采用 RVA譜特征值測定方法評(píng)價(jià)稻米食味品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)，可取代過去需要同時(shí)測定稻米直鏈淀粉含量與蛋白質(zhì)含量的稻米食味品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)的評(píng)價(jià)方法，從而提高稻米食味與營養(yǎng)品質(zhì)育種的成效。以往的研究初步探明了稻米中各蛋白質(zhì)組分與稻米品質(zhì)的關(guān)系[20]，而在今后的研究中，除了探究稻米蛋白質(zhì)含量對(duì)稻米食味品質(zhì)的影響外，還應(yīng)充分考慮稻米在蒸煮過程中的吸水性及稻米蛋白質(zhì)與稻米其他化學(xué)成分的互作效應(yīng)。

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責(zé)任編輯：尹小紅

英文編輯：梁 和

中圖分類號(hào)：S511.01

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1007-1032(2016)01-0001-05

收稿日期：2015–07–10 修回日期：2015–12–20

基金項(xiàng)目：國家教育部“創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃”項(xiàng)目(IRT1239)；湖南省研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目(CX2012B278)；湖南省教育廳項(xiàng)目(KC2011B023)；湖南省科學(xué)技術(shù)廳省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2015NK3013)

作者簡介：李先喆：李先(1989—)，男，湖南懷化人，碩士研究生，主要從事水稻遺傳育種研究，253738768@qq.com；*通信作者，徐慶國，教授，主要從事作物遺傳育種與種子學(xué)教學(xué)科研工作, huxu0309@aliyun.com

Rice RVA profile characteristics in different regions and their relationship with protein content

Li Xianzhe，Xu Qingguo*，Liu Hongmei
( College of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha 410128，China)

Abstract:46 rice cultivars (lines), such as Xiangzhijing, Qifengzhan, Yuxiangyouzhan, which from Changsha and Huizhou were used as materials to test the rapid viscosity analyzer (RVA) profile characteristics and their relationship with protein content. The results were as follows: the differences of RVA profile characteristics between different rice cultivars (lines) were highly significant in Changsha and Huizhou. The order of variation coefficient of RVA profile characteristics of the rice varieties in the two areas were setback, breakdown, consistency, final viscosity, peak viscosity, trough viscosity, peak time, pasting temperature. Variation coefficients of setback and breakdown were 137.7% and 48.3% in Changsha, 71.3% and 63.1% in Huizhou. The correlation coefficient between the final viscosity and the consistency of the rice in Changsha was 0.952, the final viscosity and the trough viscosity coefficient of Huizhou was 0.908. The protein content of rice in Changsha and Huizhou had a highly significant negative correlation with the peak viscosity and breakdown, and a significantly positive or highly significant positive correlation with setback. Thus, The peak viscosity, breakdown, setback can be used as the reference index of improving eating quality and nutritional quality of rice. The efficiency of evaluating rice eating and nutrition quality can be improved by replacing determinations of amylose and protein contents with determination of RVA value.

Keywords:rice; rapid viscosity analyzer profile; characteristics; protein content; correlation