播种期对杂交稻组合稻米直链淀粉和蛋白质及氨基酸含量的影响

李祖胜，徐庆国，刘红梅

(1岳阳市农业科学研究所，湖南岳阳414000;2湖南农业大学农学院，长沙410128)

中国是世界上最大的稻米生产国与消费国。稻米提供了人们所需能量和蛋白质［1］。有研究表明，稻米中的直链淀粉含量对稻米蒸食味品质具有重要影响，稻米蛋白质含量及其氨基酸组成则是稻米营养品质的主要因素。20世纪70年代以来，中国杂交水稻育种栽培科技工作者主要注重杂交稻产量，而对直链淀粉含量、蛋白质含量及其氨基酸组成等米质性状的研究不够重视，致使目前杂交水稻总体稻米品质普遍比常规水稻品种低［2～8］。2007年以来，笔者对不同播期下的杂交稻组合稻未直链淀粉含量、蛋白质含量及其氨基酸组成的影响进行研究，旨在为杂交稻组合米质性状的改良及其杂交稻优质栽培技术提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试20个杂交中稻组合如下:汕优63;新香优63;岳优9113;金优198;Ⅱ优明86;威优46;Ⅱ优725;两优倍九;金优117;培两优慈4;川香优2号;红莲优6号;Ⅱ优58;丝优63;培两优288;Ⅱ优838;陆两优106;Ⅱ优084;德两优1号;富优1号。选用了上述组合的9个播期收获的种子共计180份稻谷材料作为直链淀粉含量、蛋白质含量及其氨基酸含量分析的样品。

1.2 田间试验

将以上20个杂交稻组合分别按9个播种期在湖南省沅江市原种场播种。播种期为2007年4月20日到5月30日，每个杂交稻组合每5 d为一播期。20个杂交稻组合的9个播期的180份材料统一按照当地水稻种植方法种植同一块大田，每期均按常规方法浸种、催芽、播种，湿润秧田育秧，5叶1心左右移栽，密度20 cm×20 cm，每个小区10行×10列插单本100株。每个播期小区按随机区组排列，重复3次。田间管理与当地大田生产相同。

1.3 米质分析方法

在正常成熟期，按杂交稻组合和播期分别单独收获其稻谷样品，单收、单晒、单藏。同一杂交稻组合同一播期的稻谷样品混合取样作为直链淀粉含量、蛋白质含量及其氨基酸含量分析的稻谷样品。对收集的180个稻谷样品预先统一在同一环境中储存3个月，再出糙后分别加工成精米，用粉碎机粉碎成米粉样品。稻米直链淀粉含量与蛋白质含量分析方法参照中华人民共和国农业部颁布的《优质食用稻米》标准(NY147—88)进行。稻米各种氨基酸含量分析采用Waters－2695高效液相色谱仪，按AccQ.Tag柱前衍生反相高效液相色谱法进行。稻米直链淀粉含量、蛋白质含量及其氨基酸含量分析工作均在湖南农业大学内作物生理与分子生物学省部共建重点实验室完成。

1.3 数据处理

采用SAS统计软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 不同播种期下杂交稻组合的稻米直链淀粉含量变化

由表1可知，采用的20个杂交稻组合的9个不同播期的直链淀粉含量平均值变幅为15.0%～24.8%，变幅极差为9.1%，表明不同杂交稻组合的直链淀粉含量组合间差异明显。其中，培两优慈4、两优培九和金优198(Ⅱ优725)等4个杂交稻组合的平均直链淀粉含量依次为前3位，分别为24.8%、20.4%和20.1%(20.1%);川香优2号的平均直链淀粉含量最低，为15.7%。样品中稻米平均直链淀粉含量均为中等或低直链淀粉含量类型，没有高直链淀粉含量类型，均基本符合国家优质籼稻稻谷一、二、三级优质米标准，表明所有杂交稻组合的直链淀粉含量米质性状较好。

从表1还可以看出，采用的20个杂交稻组合的9个不同播期的直链淀粉含量变异系数变幅为2.8% ～21.7%，其变幅极差高达18.9%，表明不同杂交稻组合直链淀粉含量受播种期的影响存在显著的组合间差异。其中，同一杂交稻组合9个不同播种期的直链淀粉含量变异系数最大的5个杂交稻组合从大到小依次为川香优2号、陆两优106、威优46、红莲优6号、Ⅱ优明86，其变幅极差也相对较大;而同一杂交稻组合9个不同播种期的直链淀粉含量变异系数最小的5个杂交稻组合从小到大依次为金优198、新香优63、丝优63、Ⅱ优58、籼优63，其变幅极差也相对较小。表明川香优2号、陆两优106、威优46、红莲优6号和Ⅱ优明86等5个不同杂交稻组合的直链淀粉含量较易受播种期不同的影响，即其直链淀粉含量易受不同生长发育温光气候因素的影响，其稻米直链淀粉含量的稳定性较差;而金优198、新香优63、丝优63、Ⅱ优58和籼优63等5个不同杂交稻组合的直链淀粉含量不易受播种期不同的影响，即其直链淀粉含量不易受不同生长发育温光气候因素的影响，其稻米直链淀粉含量的稳定性较好。

表1 不同播期下各杂交中稻组合的直链淀粉与蛋白质含量变化情况

2.2 不同播种期下杂交稻组合的稻米蛋白质含量变化

从表1可以看出，采用的20个杂交稻组合的9个不同播期的蛋白质含量平均值变幅为7.3%～8.6%，变幅极差为1.3%，表明不同杂交稻组合的蛋白质含量组合间差异不明显。其中，籼优63、丝优63(德两优1号)和Ⅱ优725(Ⅱ优084)等5个杂交稻组合的平均蛋白质含量依次为前3位，分别为8.6%、8.2%(8.2%)和 8.1%(8.1%);岳优 9113的平均蛋白质含量最低，为7.3%。并且，本研究中采用的20个杂交稻组合的9个不同播期的平均蛋白质含量均低于9%，表明所有杂交稻组合的蛋白质含量均较低。

从表1中还可以看出，采用的20个杂交稻组合的9个不同播期的蛋白质含量变异系数变幅为4.3%～11.6%，其变幅极差高达7.3%，表明不同杂交稻组合蛋白质含量受播种期的影响存在显著的组合间差异。其中，同一杂交稻组合9个不同播种期的蛋白质含量变异系数最大的5个杂交稻组合从大到小依次为金优117、金优198、丝优63、籼优63、陆两优106，其变幅极差也相对较大;而同一杂交稻组合9个不同播种期的蛋白质含量变异系数最小的5个杂交稻组合从小到大依次为德两优1号、培两优慈4、Ⅱ优725、川香优2号、新香优63，其变幅极差也相对较小。表明金优117、金优198、丝优63、籼优63和陆两优106等5个不同杂交稻组合的蛋白质含量较易受播种期不同的影响，即其蛋白质含量易受不同生长发育温光气候因素的影响，其稻米蛋白质含量的稳定性较差;而德两优1号、培两优慈4、Ⅱ优725、川香优2号和新香优63等5个不同杂交稻组合的蛋白质含量不易受播种期不同的影响，即其蛋白质含量不易受不同生长发育温光气候因素的影响，其稻米蛋白质含量的稳定性较好。

2.3 不同播种期下杂交稻汕优63各种氨基酸含量的变化

由表2可知，本试验采用的杂交稻组合汕优63的9个不同播期的各种氨基酸绝对含量的平均值变幅为2.08～13.88 mg/g，变幅极差为11.80 mg/g，其中，绝对含量的平均值最大的5种氨基酸从大到小依次为谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸、亮氨酸、缬氨酸，其变幅极差也相对较大;而绝对含量的平均值最小的5种氨基酸从小到大依次为蛋氨酸、胱氨酸、组氨酸、赖氨酸、丝氨酸，其变幅极差也相对较小。表明同一杂交稻组合的不同氨基酸绝对含量存在明显的差异。

表2 不同播期下杂交稻汕优63氨基酸含量的变化

表2中的必需AA/总AA为赖氨酸、苏氨酸、胱氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸和苯丙氨酸等8种必需氨基酸含量之和与所有分析氨基酸含量之和的比值。

从表2还可以看出，各种氨基酸绝对含量的变异系数变幅为14.3% ～45.7%，其变幅极差高达31.4%，表明同一杂交稻组合的各种氨基酸绝对含量受播种期的影响存在显著的氨基酸间差异。其中，变异系数最大的5个氨基酸从大到小依次为胱氨酸、酪氨酸、丝氨酸、缬氨酸、谷氨酸，其变幅极差也相对较大;绝对含量变异系最小的5个氨基酸从小到大依次为蛋氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、天冬氨酸、甘氨酸，其变幅极差也相对较小。表明胱氨酸、酪氨酸、丝氨酸、缬氨酸和谷氨酸等5种氨基酸的绝对含量较易受播种期不同的影响，即该5种氨基酸的绝对含量易受不同生长发育温光气候因素的影响，其稻米该5种氨基酸的绝对含量的稳定性较差;而蛋氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、天冬氨酸和甘氨酸等5种氨基酸的绝对含量不易受播种期不同的影响，即该5种氨基酸的绝对含量不易受不同生长发育温光气候因素的影响，其稻米该5种氨基酸的绝对含量的稳定性较好。

表2数据表明，各种氨基酸相对含量的平均值变幅为2.41～16.09 mg/g，变幅极差为13.68 mg/g，其中，平均值最大的5种氨基酸从大到小依次为谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸、亮氨酸、缬氨酸，其变幅极差也相对较大;相对含量的平均值最小的5种氨基酸从小到大依次为蛋氨酸、胱氨酸、组氨酸、赖氨酸、丝氨酸，其变幅极差也相对较小。表明同一杂交稻组合的不同氨基酸相对含量存在明显的差异。并且，各种氨基酸相对含量的平均值变幅极差比其绝对含量的变幅极差大。但是，各种氨基酸相对含量的平均值大小排序与其绝对含量的平均值大小排序相一致。

表2结果还表明，各种氨基酸相对含量的变异系数变幅为 13.1% ～43.1%，其变幅极差高达30.0%，表明同一杂交稻组合的各种氨基酸相对含量受播种期的影响存在显著的氨基酸间差异。其中，变异系数最大的5个氨基酸从大到小依次为胱氨酸、酪氨酸、丝氨酸、缬氨酸、谷氨酸，其变幅极差也相对较大;变异系数最小的5个氨基酸从小到大依次为蛋氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、天冬氨酸、甘氨酸，其变幅极差也相对较小。表明胱氨酸、酪氨酸、丝氨酸、缬氨酸和谷氨酸等5种氨基酸的相对含量与其绝对含量一样，较易受播种期不同的影响，即该5种氨基酸的相对含量易受不同生长发育温光气候因素的影响，其稻米该5种氨基酸的相对含量的稳定性较差;而蛋氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、天冬氨酸和甘氨酸等5种氨基酸的相对含量与其绝对含量一样，不易受播种期不同的影响，即该5种氨基酸的绝对含量不易受不同生长发育温光气候因素的影响，其稻米该5种氨基酸的相对含量的稳定性较好。

3 结论与讨论

稻米直链淀粉含量与蛋白质含量及其氨基酸含量的主要影响因素是其遗传背景，但也受各种生长发育环境生态条件的影响［5～10］。本试验研究结果表明，杂交稻组合的直链淀粉含量组合间差异明显，而杂交稻组合的蛋白质含量组合间差异不明显。表明播期对杂交稻组合的直链淀粉含量的影响较大，而对杂交稻组合的蛋白质含量的影响较小。因此，应从中等直链淀粉含量的杂交稻不育系与恢复系品种，从而选育出稻米蒸煮食味品质较好的中等直链淀粉含量的杂交稻组合。本研究结果还表明，杂交稻组合直链淀粉含量与蛋白质含量受播种期的影响较大，因此，不仅要根据不同杂交稻组合的生长发育遗传特性与当地环境生态条件，合理安排其播种期，使其正常生长发育，提高其产量，也可改良其稻米直链淀粉含量与蛋白质含量，从而获得较好的稻米蒸煮食味品质和营养品质。

以往的研究表明，稻米蛋白质的第一和第二限制性氨基酸分别为赖氨酸与苏氨酸，杂交稻品种(组合)存在明显的稻米蛋白质氨基酸组成的品种(组合)间遗传差异，稻米蛋白质的各种氨基酸组成是决定稻米营养品质的重要因素［8～10］。本试验研究结果表明，同一杂交稻组合的不同氨基酸绝对含量与相对含量存在明显的差异，杂交稻组合汕优63的9个播期的8种必需氨基酸之和的绝对含量的平均值为35.75 mg/g，但其变幅极差高达18.48%;而其相对含量的平均值为41.43 mg/g，但其变幅极差高达21.99%。表明相同杂交稻组合稻米的必需氨基酸绝对含量之和与必需氨基酸相对含量之和受不同播种期的影响较大。并且，同一杂交稻组合的各种氨基酸的绝对含量与相对含量受播种期的影响存在显著的氨基酸间差异。因此，合理调节杂交稻组合的播种期，不但可改善其蛋白质含量，还可改善其蛋白质各种氨基酸的组成，从而调控其稻米营养品质。

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