利用稻米淀粉特性進(jìn)行食味品質(zhì)輔助選擇

李旭 付立東 王宇 隋鑫 任海 呂小紅 馬暢 杜萌 毛艇

摘要：目前，稻米食味品質(zhì)評價(jià)主要依靠人工品嘗，消耗樣品量大、耗時(shí)較長且易受主觀因素影響，其鑒定效率亟待優(yōu)化。通過分析稻米淀粉特性對食味品質(zhì)的影響，篩選出稻米食味品質(zhì)的關(guān)鍵影響因子，科學(xué)評價(jià)利用稻米淀粉特性進(jìn)行食味品質(zhì)輔助選擇的應(yīng)用效果。結(jié)果表明：淀粉特性中的直鏈淀粉含量、低谷黏度、最終黏度、崩解值及消減值是影響食味品質(zhì)的關(guān)鍵因子，對上述指標(biāo)分別賦分后加合獲得稻米淀粉特性綜合評分，與食味值的相關(guān)性達(dá)到0.001水平，相比于上述各單項(xiàng)指標(biāo)，相關(guān)性顯著提高。綜合分析表明，利用稻米淀粉特性綜合評分所需樣品量極少（3 g精米粉），并具有快速、便捷及不易受人為因素影響的優(yōu)勢，這為稻米食味品質(zhì)的快速鑒定提供了技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：水稻;食味品質(zhì);淀粉特性;輔助選擇

中圖分類號：S511.01 ??文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2022）07-0178-06

收稿日期：2021-07-02

基金項(xiàng)目：遼寧省自然科學(xué)基金指導(dǎo)計(jì)劃（編號：2019-ZD-0397）;國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（編號：2017YFD0300700）;遼寧省博士科研啟動基金（編號：2020-BS-300）。

作者簡介：李 旭（1983—），女，遼寧盤錦人，碩士，副研究員，主要從事水稻栽培研究。E-mail：chinalixu1983@163.com。

通信作者：毛 艇，博士，副研究員，主要從事水稻遺傳育種研究。E-mail：chinamaoting1985@163.com。

稻米是世界2/3以上人口的口糧[1]，隨著稻米產(chǎn)業(yè)的調(diào)整升級，優(yōu)質(zhì)食味稻米的需求量逐年增加，是水稻遺傳改良的重點(diǎn)攻關(guān)方向[2]。傳統(tǒng)的食味品質(zhì)測定主要依靠人工品嘗，受品嘗人員所在地域、年齡及性別等影響，且需要大量稻米樣品作為支撐，在收獲樣品量較少的育種早世代難以開展[3]。針對上述問題，前人進(jìn)行過大量研究[4-5]，但多集中于理化指標(biāo)與食味品質(zhì)的相關(guān)性研究，而如何利用理化指標(biāo)進(jìn)行食味品質(zhì)輔助選擇少見報(bào)道[6-7]。

有研究表明，直鏈淀粉含量是食味品質(zhì)的主要影響因子[8-9]。一般認(rèn)為，直鏈淀粉含量高，米飯黏性小、硬度大、蓬松干燥、適口性差，而適當(dāng)降低直鏈淀粉含量對提高食味品質(zhì)具有重要意義[10]。直鏈淀粉含量相近的品種，食味值仍表現(xiàn)出較大的分布范圍[11]，以反映淀粉在加熱膨脹過程中理化狀態(tài)變化的RVA特征譜，對區(qū)分直鏈淀粉含量相近品種的食味差異有較好的效果[12-13]。因此，本研究以遺傳背景較復(fù)雜的秈粳雜交重組自交系為材料，篩選與食味品質(zhì)密切相關(guān)的稻米淀粉特性，提出用稻米淀粉特性進(jìn)行食味品質(zhì)輔助選擇的實(shí)施方案，以期為育種工作中的大量試驗(yàn)材料，特別是收獲量較少早世代育種材料的食味快速鑒定提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與田間種植

試驗(yàn)材料包含2套重組自交系群體（RILs 及RILs-1）及1套回交重組自交系群體（BILs）：RILs由鹽豐47（粳稻）雜交黃花占（秈稻）獲得（ n =144），RILs-1? （ n =101） 的父母本分別為鹽粳218（粳稻）、七山占（秈稻），BILs （ n =48） 由鹽粳218/七山占//鹽粳218獲得。于2020年在遼寧省鹽堿地利用研究所試驗(yàn)田（122.03°E、41.07°N）開展試驗(yàn)，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)面積12 m2，2019年4月21日播種，5月26日移栽，全生育期施入N （15 kg/667 m2）、P 2O 5 （7 kg/667 m2） 和 K 2O （3 kg/667 m2），其他栽培管理和當(dāng)?shù)厣a(chǎn)田相同。

1.2 稻米直鏈淀粉含量及RVA特性譜的測定

稻谷收獲后，室溫儲存3個(gè)月，分別碾磨成精米及米粉，參照Butardo等的研究[13-14]，進(jìn)行直鏈淀粉含量及RVA譜特性的測定。RVA譜特征包括峰值黏度、低谷黏度及最終黏度3個(gè)初始測定值，用RUV作單位表示，進(jìn)一步計(jì)算3項(xiàng)衍生值：崩解值（峰值黏度-低谷黏度）、回復(fù)值（最終黏度-低谷黏度）及消減值（最終黏度-峰值黏度）。

1.3 稻米食味品質(zhì)的測定

食味品質(zhì)由人工品嘗進(jìn)行賦分，參照Lestari等的方法[15]進(jìn)行，略作改動：品嘗小組由12個(gè)不同年齡、不同職業(yè)及不同性別具有鑒別食味能力的人員組成。評分標(biāo)準(zhǔn)劃分為氣味、外觀結(jié)構(gòu)、適口性、滋味及冷飯質(zhì)地5個(gè)指標(biāo)，每個(gè)指標(biāo)滿分20分，劃分為優(yōu)良、較好、較差、特差4個(gè)等級，對應(yīng)的分值分別為20、15、10、5分。最終，把各項(xiàng)指標(biāo)所獲分值相加得到綜合的食味品質(zhì)評分。

1.4 數(shù)據(jù)處理與圖表繪制

數(shù)據(jù)處理及圖表繪制分別利用GraphPad Prism ver. 5.0和Microsoft Office PowerPoint 2007進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 稻米淀粉特性及食味值在RILs中的分布

圖1顯示，直鏈淀粉含量分布范圍為12.90%～23.30%，均值為17.60%;峰值黏度分布范圍為 1 712～3 727 RUV，均值為2 745 RUV;低谷黏度分布范圍為1 112～3235 RUV，均值為1 723 RUV;最終黏度分布范圍為1 942～5 308 RUV，均值為 3 040 RUV;崩解值分布范圍為191～2 036，均值為952; 回復(fù)值分布范圍為580～2 073， 均值為1 291;消減值分布范圍為-1 242～1 624，均值為292.5;食味值分布范圍為37.9～87.4，均值為66.95。整體來看，RILs稻米淀粉特性及食味值的分布范圍較廣，相較于親本均存在超親分布。

2.2 RILs中RVA特征譜與直鏈淀粉含量的相關(guān)性

圖2-a至圖2-f分別顯示了各項(xiàng)RVA特征譜與直鏈淀粉含量的相關(guān)性，其中，直鏈淀粉含量與低谷黏度、最終黏度及消減值達(dá)到顯著或極顯著正相關(guān)，與崩解值達(dá)到極顯著負(fù)相關(guān);而與峰值黏度及回復(fù)值的相關(guān)性未達(dá)到顯著水平。進(jìn)一步，筆者所在課題組以RILs中直鏈淀粉含量均值17.6%為分級標(biāo)準(zhǔn)，將RILs劃分為高直鏈淀粉含量（n=70）及低直鏈淀粉含量（n=74）2個(gè)組別，比較不同組別間RVA特征譜（與直鏈淀粉含量達(dá)到顯著相關(guān)的各項(xiàng)指標(biāo)）的差異，由圖2-g至圖2-j可以看出，高直鏈淀粉含量組別具有較高的低谷黏度、最終黏度及消減值，并具有較低的崩解值。

2.3 RILs中稻米淀粉特性與食味值的相關(guān)性

圖3-a至圖3-g顯示了各項(xiàng)淀粉特性與食味值間的相關(guān)性，其中，直鏈淀粉含量與食味值呈極顯著負(fù)相關(guān);RVA特性譜中低谷黏度、最終黏度及消減值與食味值呈極顯著負(fù)相關(guān)，而崩解值與食味值呈顯著正相關(guān)。進(jìn)一步，筆者所在課題組以食味值60及70為分級標(biāo)準(zhǔn)，將RILs劃分為高 （食味值>70，n=48）、中（60<食味值≤70，n=53）及低 （食味值≤60，n=43）食味組，比較了直鏈淀粉含量、低谷黏度、最終黏度、崩解值及消減值在不同食味組的表現(xiàn)，整體來看（圖3-h至圖3-l），高食味組具有低直鏈淀粉含量、較小低谷黏度、低最終黏度、低消減值及高崩解值的特性。

2.4 利用稻米淀粉特性進(jìn)行食味品質(zhì)輔助選擇的分析

由以上分析可知，直鏈淀粉含量、低谷黏度、最終黏度、崩解值及消減值與人工品嘗所獲得食味值密切相關(guān)，筆者所在課題組參考食味值的賦分標(biāo)準(zhǔn)，將上述5項(xiàng)淀粉特性分布的25%、50%及75%作為界限，對應(yīng)賦分為20、15、10及5（表1），5項(xiàng)淀粉特性加合獲得稻米淀粉特性綜合評分，代表淀粉特性對食味品質(zhì)的綜合貢獻(xiàn)。由圖4-a可以看出，在RILs中，稻米淀粉特性綜合評分與食味值間的相關(guān)性達(dá)到0.001水平上的顯著正相關(guān)，相比于各單項(xiàng)淀粉特性，其代表性顯著增強(qiáng)。為進(jìn)一步驗(yàn)證稻米淀粉特性綜合評分在食味品質(zhì)輔助選擇中的準(zhǔn)確性及適用性，筆者所在課題組于另外的試驗(yàn)材料RILs-1及BILs中，開展了淀粉特性綜合評分與食味值的相關(guān)性分析（圖4-b、圖4-c）。結(jié)果表明，稻米淀粉特性綜合評分與食味值間的相關(guān)性均達(dá)到0.001水平上的顯著正相關(guān)。

3 討論與結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)，RVA特征譜中低谷黏度、最終黏度、崩解值及消減值與直鏈淀粉含量的相關(guān)性達(dá)到顯著或極顯著水平，不同直鏈淀粉含量分組間，上述指標(biāo)差異亦達(dá)到顯著或極顯著水平。這與以往研究結(jié)論[8，10]基本相似，但相關(guān)系數(shù)較秈或粳亞種內(nèi)的相關(guān)性略有降低[16]，這可能是在秈粳稻雜交后代，由于亞種血緣的混合，遺傳背景更為復(fù)雜[17]，影響因子更多造成的。所有淀粉特性中，直鏈淀粉含量、低谷黏度、最終黏度、崩解值及消減值與食味值密切相關(guān)，通過賦分加合，獲得了稻米淀粉特性綜合評分，與食味值的相關(guān)性達(dá)到0.001水平上顯著，與各單項(xiàng)指標(biāo)相比，相關(guān)性顯著增強(qiáng);筆者所在課題組進(jìn)一步通過其他遺傳群體進(jìn)行驗(yàn)證，也得到了類似的結(jié)論。整體來看，淀粉特性綜合評分代表了淀粉特性對于食味值的綜合貢獻(xiàn)，且具有所需樣品量少、不易受人為因素影響的優(yōu)點(diǎn);但除了淀粉特性，食味品質(zhì)還受蛋白質(zhì)含量、微量元素等多因子影響[18-20]，因此，上述評價(jià)方法還需進(jìn)一步優(yōu)化，以期最準(zhǔn)確地反映食味品質(zhì)，筆者所在課題組將就以上問題繼續(xù)開展研究。

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