播期与地点对不同生态类型粳稻淀粉RVA谱特性的影响

赵庆勇， 张亚东， 朱 镇， 陈 涛， 周丽慧， 姚 姝， 于 新， 王才林

(江苏省农业科学院粮食作物研究所，江苏省优质水稻工程技术研究中心，国家水稻改良中心南京分中心，江苏 南京210014)

稻米淀粉RVA谱是指一定量的米粉浆在加热和冷却过程中，米粉匀浆的黏滞性发生一系列变化形成的特征曲线，模拟了稻米蒸煮过程，因此，淀粉RVA谱特征值与稻米蒸煮食味品质密切相关，可作为评价蒸煮食味品质优劣的重要指标［1-5］。研究结果表明淀粉RVA谱特性主要由遗传基因控制，且不同基因型水稻品种间存在明显差异［6-9］;但RVA谱特征值不仅受到遗传因素影响，还和水稻生长期的环境条件及栽培方式等有关［10-17］。目前有关品种、生态条件、氮肥、密度、播期、种植方式等对稻米RVA谱的影响研究报道较多，但对不同地点和播期及其互作对不同品种RVA特征谱影响的研究还鲜见报道。因此，为揭示江苏省不同类型品种稻米RVA谱的生态变异特征及变化规律，本研究以江苏省不同生态类型的5个水稻品种为材料，在江苏省不同纬度稻作区设置不同的播种期，研究稻米淀粉RVA谱的变化特征，以期为江苏省水稻优质生产及食味品质改良提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选用代表江苏省4个生态类型的5个粳稻品种，包括中熟中粳连粳4号、迟熟中粳淮稻10号、早熟晚粳扬粳4038和南粳44及中熟晚粳南粳46。

1.2 试验方法

试验于2008年在江苏省徐淮地区连云港农科所、淮安农科所、扬州里下河地区农科所和苏州太湖地区农科所4个试点同时进行，4个试点纬度分别为34.5°、33.5°、32.4°和31.4°。每个试点设置5 月10日、5月20日、5月30日、6月9日、6月19日、6月29日和7月9日7个播期，各试点统一采用裂区试验设计，播期为主区，品种为裂区，2次重复，每小区6行×6列共36穴，株行距为20 cm×20 cm。按照统一要求进行田间管理。

成熟后收获小区种子，种子风干后在常温下贮藏3个月。稻米淀粉粘滞性谱在江苏省优质水稻工程技术研究中心统一测定，采用澳大利亚Newport Scientific仪器公司生产的3-D型粘度速测仪(RVA仪)测定，用TCW(Thermal cycle for windows)配套软件进行分析。根据AACC操作规程［1］，含水量为12.0%时，精米粉的样品量为3.0 g，加蒸馏水25.0 ml。50℃下保持1 min;以恒速升到95℃(3.8 min)，保持12.5 min;再以恒速下降到50℃(3.8 min)，保持12.5 min。搅拌器在起始10 s转动速度为960 r/min，之后保持在160 r/min。稻米RVA谱特性用峰值黏度(Peak viscosity，PKV)、热浆黏度(Hot paste viscosity，HPV)、冷胶黏度(Cool paste viscosity，CPV)、崩解值(Breakdown viscosity，BDV，峰值黏度与热浆黏度之差)、消减值(Setback viscosity，SBV，冷胶黏度与峰值黏度之差)、回复值(Consistence viscosity，CSV，冷胶黏度与热浆黏度之差)、峰值时间(Peak time，PeT)和糊化温度(Pasting temperature，PaT)表示。黏滞性值单位用cp表示。

按莫惠栋介绍的方法［18］利用 Microsoft Excel 2003按固定模型对数据进行方差分析，用SSR法进行平均值的差异显著性测验。

2 结果与分析

2.1 不同处理稻米淀粉RVA谱特性的方差分析

将4个地点、7个播期、5个品种的8个淀粉RVA谱特征值按裂区试验设计进行方差分析，结果(表1)表明，对于主效，在淀粉RVA谱8个特征值(峰值黏度、热浆黏度、崩解值、冷胶黏度、回复值、消减值、峰值时间、糊化温度)中，除峰值时间在地点间差异未达到显著水平外，其他特征值在地点、播期和品种间的差异均达到显著或极显著水平。互作效应对RVA谱特征值的影响均达极显著水平。说明淀粉RVA谱特性受地点、播期、品种及其互作的共同影响。从各指标值(均方值)来看，除糊化温度地点间的变异大于品种间的变异外，其余性状均以品种间的变异最大，说明稻米淀粉RVA谱特征值受品种的影响最大。

表1 稻米淀粉RVA谱特征值的方差分析Table 1 Analysis of variance for rice starch RVA profile characteristic values

2.2 不同地点对淀粉RVA特性的影响

对不同地点8个淀粉RVA特征值的多重比较结果(表2)表明，不同生态条件间淀粉RVA谱特性差异明显，但随纬度的变化趋势不明显。其中，峰值黏度、热浆黏度和崩解值等特征值由大到小均依次为淮安点＞苏州点＞连云港点＞扬州点。冷胶黏度和回复值呈现北高南低的趋势，连云港点和淮安点显著高于扬州点和苏州点。消减值随纬度的升高呈增加趋势，其中苏州点的消减值显著低于其他3个地点。而糊化温度随纬度的升高呈减小趋势，但4个点的差异较小。峰值时间在4个地点的差异也较小。

表2 稻米淀粉RVA特征值在地点间的多重比较Table 2 Comparison of rice starch RVA profile characteristic values at different sites

2.3 不同播期对淀粉RVA特性的影响

以各品种在不同纬度地点的同一播期下的平均值，分析播期主效间的差异性及变化趋势。结果(表3)表明，峰值黏度、热浆黏度、冷胶黏度和峰值时间4个特征值随播期的推迟呈减小趋势，其中均以5月20日播种特征值最高，但前3期播种特征值差异不显著。而消减值和回复值随播期的推迟呈增加趋势，其中消减值的变化较大，5月10日播种为-54.08 cp，而7月9日播种则高达163.45 cp。崩解值随播期的推迟呈先升后降的趋势，其中6月9日播种处理的崩解值最高为1 255.18 cp。糊化温度随播期的推迟则表现为先降后升的趋势，6月9日播种处理的糊化温度最低，为72.75℃。可见，同一品种在适宜播期范围内尽早播种能有效改善稻米的RVA谱特征值。

表3 稻米淀粉RVA特征值在播期间的多重比较Table 3 Com parison of starch RVA profile characteristic values of rice varieties sowed at different dates

2.4 不同品种间淀粉RVA特性的比较

由表4可知，不同品种的RVA特征值差异显著，其中南粳46的峰值粘度和崩解值最高，而冷胶黏度、消减值、糊化温度和回复值最低。南粳44的热浆粘度、冷胶黏度、消减值和峰值时间均最高。连粳4号的糊化温度最高，峰值粘度、热浆粘度、崩解值和冷胶黏度也较高，但消减值和峰值时间较低。淮稻10号的峰值黏度和热浆黏度最小，崩解值较小，消减值较大。扬粳4038的回复值最高，消减值较高，峰值黏度和崩解值处于中间水平。由于RVA特征值中崩解值、消减值和回复值与稻米食味品质关系密切［1，19］，一般认为峰值黏度大、崩解值大、回复值小、消减值小的品种蒸煮食味较好。从本试验结果看，南粳46的峰值黏度和崩解值最高，而消减值和回复值最低，其RVA谱特性最优，蒸煮食味品质最好。连粳4号的峰值黏度和崩解值较高，消减值和回复值较低，其RVA谱特性也较好。

表4 稻米淀粉RVA特征值在品种间的多重比较Table 4 Comparison of starch RVA profile characteristic values of different rice varieties

2.5 不同地点RVA谱随播期的变化特征

表1表明8个RVA特征值均存在极显著的地点与播期互作效应。通过对不同地点RVA谱特征值随播期的变化分析，发现稻米RVA谱特征值在不同地点随播期的变化特征基本一致(表5)。4个地点的峰值黏度、热浆黏度、最终黏度和峰值时间随播期的推迟均呈下降趋势，而消减值和回复值随播期的推迟呈升高趋势。除苏州点的崩解值随播期的变化不明显外，其它3个地点的崩解值随播期的推迟均呈下降趋势。4个地点的糊化温度变化差异比较大，其中苏州点随播期的推迟呈下降趋势，但变化不显著，扬州点随播期的变化趋势不明显，连云港点和淮安点随播期的推迟呈升高趋势。

从稻米RVA谱特征值在不同地点随播期变化的大小来看，不同地点不同性状的变异程度不同，峰值黏度、热浆黏度、崩解值、最终黏度和消减值均以淮安点变异系数最大，说明这几个性状在淮安点受播期的影响最大。糊化温度和回复值以连云港点的变异系数最大，受播期的影响较大。不同RVA谱特征值随播期的变异大小不同，在4个不同地点间，8个RVA谱特征值随播期的变化均以消减值的变异系数最大，峰值时间的变异系数最小，说明消减值受播期的影响最大，而峰值时间受播期的影响最小。

表5 播期对不同地点RVA谱特征值的影响Table 5 Effect of sow ing date on rice starch RVA profile characteristic values in different sites

2.6 不同品种稻米RVA谱特征值在不同地点随播期的变化

不同类型品种稻米RVA谱特征值在不同地点因播期差异导致的变化强度不同(表6)，连粳4号的峰值黏度、热浆黏度、最终黏度、峰值时间等在连云港的变异系数较小，崩解值、消减值在淮安点的变异系数较小。表明中熟中粳连粳4号在苏北种植时，RVA谱特征值受播期的影响相对较小。淮稻10号的RVA谱特征值在淮安点的变异系数相对较大，受播期影响较大，南移种植时变异系数变小，受播期影响较小。扬粳4038表现为不同RVA谱特征值在不同地点的变化不同，其中热浆黏度、最终黏度、消减值和回复值的变异表现为南高北低，扬州点和苏州点的变异系数高于连云港点和淮安点。南粳44的RVA谱特征值表现为淮安点的变异系数较高，苏州点的变异系数较小。南粳46的RVA谱特征值的变异也表现为南高北低的特点，扬州点和苏州点的变异系数高于连云港点和淮安点，说明北移种植时，受播期的影响相对较小。

表6 不同品种稻米RVA谱特征值在不同地点因播期的变异系数Table 6 Variation coefficients of starch RVA profile characteristic values of different rice varieties at different sites along with sow ing date

3 讨论

食味品质改良是稻米品质育种的主要方向之一，而稻米RVA谱由于测定相对比较简单，已作为评价稻米蒸煮食味品质的重要指标之一。稻米淀粉RVA谱是反映淀粉在加热-高温-冷却过程的糊化曲线，不仅有8个重要参数，而且由于稻米成分复杂，包括淀粉、蛋白质和脂肪等，淀粉中又有直链和支链淀粉，其大小和分子量等均与糊化有关，因此RVA谱特征值表现复杂。已有研究结果表明稻米淀粉RVA谱既受品种遗传的控制，又受环境因素的影响［6-8］。虽然温度、氮肥、密度、播期等环境因素对稻米淀粉RVA谱的影响已有一些报道［10-17］，但由于稻米品质形成十分复杂，研究结果不尽相同。从本试验结果来看，不同品种对稻米淀粉RVA谱的影响达极显著水平，播期和地点及互作对稻米RVA谱的影响虽然也达到极显著水平，但与品种因素相比，影响相对较小。这与包劲松等［6-7］和李欣等［8］的研究结果相同，再次证明RVA谱特征值主要由遗传基因控制，但同时也受环境的影响。

关于播期对稻米RVA谱的影响，前人已做了较多的研究。袁继超等［12］在攀西地区不同海拔的分期播种试验结果表明，最高黏度与播种期之间呈二次函数关系，但崩解值随播种期的推迟而降低，消减值则随播种期的推迟而升高。姚义等［20］研究认为不同播期条件下的不同类型稻米淀粉RVA谱特性值存在显著差异，主要表现为随播期的推迟，各类型品种的峰值黏度、热浆黏度、崩解值、最终黏度和回复值呈显著减小的趋势，消减值则呈显著增加的趋势，峰值黏度时间和起始糊化温度则作微小的变化，但无明显的增减趋势。沈新平等［21］在江苏省5个不同纬度点，设置了5个播期处理，研究两系杂交中籼稻两优培九的稻米RVA谱变化特征，结果表明两优培九RVA谱随播期的推迟呈变劣的趋势，以早播栽培为佳。本研究结果表明，随播期的推迟，峰值黏度、热浆黏度、最终黏度和峰值时间4个特征值呈减小趋势，而消减值和回复值呈增加趋势，崩解值呈先升后降的趋势，糊化温度表现为先降后升的趋势，这与姚义等［20］和沈新平等［21］的研究结果较为一致。可见，播期对不同生态类型稻米RVA谱的影响趋势基本一致，结果均表明在适宜范围内早播有利于改善稻米的食味品质。

关于不同地点稻米淀粉RVA谱的变化特征，前人也做了较多的研究。朱振华等［11］通过研究不同生态条件对中国云南和韩国粳稻淀粉RVA谱特性的影响，发现海拔高度对不同品种的不同RVA谱特征值影响不同。邓飞等［14］通过研究生态条件及栽培方式对稻米RVA谱特性的影响，发现不同生态条件、栽培方式及两者互作效应均对稻米淀粉RVA谱特征值有极显著影响，海拔高度与峰值黏度、回复值和糊化温度呈显著负相关;沈新平等［21］对两优培九在江苏5个不同纬度点稻米RVA谱变化的研究结果表明，该品种最佳的稻米RVA谱在纬度点32.4°N及以南地区，北移种植导致RVA谱品质下降，即峰值黏度下降，消减值、糊化温度增加。陈峰等［22］通过研究异地种植对不同品种RVA谱的影响，发现同一品系，在海南种植的稻米RVA谱特征值多数比在扬州种植的要高，并且同一杂交组合的不同基因型后代对异地种植的反应也不同。可见前人对生态条件对稻米RVA谱的影响研究，结果也不尽相同。本研究通过研究4个不同纬度点RVA谱的变化特征，发现不同地点间淀粉RVA谱特征值差异显著，但随纬度的变化趋势不明显。其中，峰值黏度、热浆黏度和崩解值等特征值由大到小均依次为淮安点＞苏州点＞连云港点＞扬州点。最终黏度和回复值呈现北高南低的趋势，连云港点和淮安点显著高于扬州点和苏州点。消减值随纬度的升高呈增加趋势，其中苏州点的消减值显著低于其他3个地点。糊化温度和峰值时间在不同纬度间变化较小。结合前人研究结果可知，不同生态地点间的差异反映的主要是不同土壤特性和气候生态条件的不同。由于灌浆结实期日均温度和日照时数是影响稻米品质的主要生态因子，而不同纬度地点间的温度和光照不同，对不同生育类型的品种影响不同，并最终导致不同地点间淀粉RVA谱特征值的差异。

在本研究中发现，品种、播期和地点对稻米RVA谱特征均有显著影响，但影响较为复杂，而且3个一级互作和1个二级互作对RVA谱特征也具有显著影响，这也从一个方面说明在优质栽培中因地因种的重要性。RVA特征值地点与播期间的互作效应分析结果表明，RVA谱特征值在不同地点随播期的变化趋势基本一致，均以早播为佳。但从不同地点随播期变化的大小来看，不同地点不同性状的变异程度不同，分析结果表明RVA谱特征值的变异系数大多表现为北高南低的趋势，说明RVA谱特征值在江苏省北部地区受播期的影响较大，可能是由于灌浆期间的温光等气候环境因素差异所引起的。进一步分析发现，8个RVA谱特征值以消减值的变异系数最大，受播期的影响最大，峰值时间的变异系数最小，受播期的影响最小。而叶全宝等［15］和金正勋等［23］的研究结果均表明，消减值的变异系数最大，其次是崩解值、峰值黏度，这与本研究的结果略有差异，可能与其研究所选的材料和所进行的处理不同有关。

一般认为峰值黏度大、崩解值大、回复值小、消减值小的稻米蒸煮食味较好，具有这种特性的米饭，冷热均较软而黏。通过进一步对不同品种的RVA谱值的比较，发现不同品种的RVA谱值表现不同，5个品种中以南粳46的峰值黏度和崩解值最高，而消减值和回复值最低，其RVA谱特性最优，蒸煮食味品质最好，这与生产实际相符，南粳46被誉为江苏省“最好吃的大米”［24］。分析原因，认为主要是与南粳46的直链淀粉含量有关。南粳46的直链淀粉含量在10%左右，属于低直链淀粉含量水稻品种，米饭晶莹剔透，口感柔软滑润，富有弹性，冷后不硬，食味品质极佳。隋炯明等［2］、贾良等［3］和李刚等［4］的研究结果也表明，稻米RVA谱特征值与直链淀粉含量呈显著相关，其中直链淀粉含量与峰值黏度和崩解值呈极显著负相关，与回复值、消减值呈极显著正相关。因此，在育种工作中，我们可以利用RVA谱值辅助选择改良水稻品种的蒸煮食味品质，提高优良食味水稻新品种的选择效率。

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