彩色稻籽粒蛋白质含量在单株间的变异及分布

邵源梅，李少明，李华慧，黄 平，郭咏梅*

(1.云南省农业科学院粮食作物研究所，云南 昆明 650205；2.云南农业大学，云南 昆明 650201)

【研究意义】水稻籽粒干重的90 %以上是由淀粉和蛋白质组成[1]，蛋白质为稻米第2大组分，其中80 %的蛋白质存在于胚乳中，水稻籽粒中的蛋白质大部分以贮藏性蛋白的形式存在，它是种子发芽时所需的氮素来源；同时，贮藏性蛋白与稻米营养价值、消化性、食味品质密切相关。水稻籽粒中蛋白质含量不高，一般在8 %左右，但溶解性、生物价和能量吸收均高于其它作物，氨基酸组成较平衡，赖氨酸含量较高，容易被人体消化吸收[2]。水稻胚中的蛋白质含量最高，变异范围为16.8 %～24.1 %，蛋白质含量变异范围糙米为5.1 %～15.4 %，精米为4.5 %～14.3 %[3]。【前人研究进展】水稻种子蛋白质含量是典型的数量性状[4]，容易受环境条件的影响。许多学者从不同基因型、不同穗位和环境因子影响等方面，对水稻籽粒蛋白质含量进行了研究，结果表明，不同品种、粒位和环境间稻米蛋白质含量均存在较大的变异[5-11]，对同一品种不同单株蛋白质含量的研究未见报道，关于水稻籽粒蛋白质含量的分布研究也不多[12]。【本研究切入点】本研究选用的试验材料“云彩3号”是采用彩色稻选育技术育成的籼型新品系，除单株稻穗呈黑、褐、黄不同颜色分离，其余性状整齐一致，脱壳后糙米外观为黑、褐、咖和白等彩色混合米[13]。【拟解决的关键问题】对该品系随机抽取的49个单株籽粒进行蛋白质含量测定，并对同一单株糙米、精米和米糠蛋白质含量，有色单株和无色单株蛋白质含量进行比较，旨在明确同一遗传背景下籽粒蛋白质含量的变异情况，以及籽粒中蛋白质含量分布特点，为特色水稻品种选育及富营养专用大米加工提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

在云南省禄丰县彩云镇同田种植彩色稻新品系“云彩3号”200苗，田间插秧规格16.7 cm×26.7 cm，20行区，行长3 m，田间试验及水肥按正常管理。成熟后随机收获49个单株，分别脱粒、晾晒，干燥后保存于通风良好的阴凉处，放置3个月，用于蛋白质含量测定。

1.2 方法

1.2.1 样品准备 将试验材料置于室温下平衡水分72 h，用砻谷机(SatakeThu35B，Satake，日本)将49份试验材料脱壳，碾成糙米(37份为有色，12份为无色)，样品分为两部份，一部分用旋风式磨粉机磨成粉，备用；另一部分用小型精米机(KETT RICE POLISHER，Kett Electric Laboratoty，日本)碾成精米，并分别收集米糠，精米用旋风式磨粉机磨成粉，备用。

1.2.2 蛋白质含量测定 用生产的消煮炉(435，Buchi，瑞士公司)、343蒸馏装置、自动滴定仪，按国家标准(GB2905-82)规定的半微量凯氏法测定N含量，每个样品重复测定2次，求2次平均值。按公式计算蛋白质含量：蛋白质含量(%)=N含量×5.95×0.1。

图1 糙米、精米和米糠蛋白质含量分布Fig.1 Distribution of protein content in brown rice, milled rice and rice bran

2 结果与分析

2.1 不同单株籽粒蛋白质含量的变异及其分布特点

图1列出了彩色稻49 份单株糙米、精米和米糠中蛋白质含量的变异状况，不同单株蛋白质平均含量(%)为米糠>糙米>精米，米糠中的最高为14.37 %，变异范围12.30 %～16.59 %；糙米其次为10.25 %，变异范围8.03 %～13.29 %；精米最低为9.11 %，变异范围7.35 %～10.91 %(表1)。

分析结果，单株间糙米、精米和米糠蛋白质含量的变异范围各不相同，变异系数糙米>精米>米糠，糙米最大为10.54 %，精米和米糠较低分别为7.46 %和6.05 %，说明单株蛋白质含量的变异基本趋于一致，是研究水稻籽粒蛋白质含量分布较理想材料。方差分析结果，同一单株糙米、精米和米糠中蛋白质含量差异均达极显著(表2)。由此可见，蛋白质含量糙米显著高于精米，在去糙过程中损失了11.12 %的蛋白质，这些蛋白质主要留在米糠中，而80 %以上的蛋白质主要存在于胚乳中。

2.2 有色糙米与无色糙米蛋白质含量比较

通过对49份单株糙米、精米和米糠中蛋白质含量分析，结果表明(表3)，有色米和普通米蛋白质平均含量(%)均依次为米糠>糙米>精米，在有色和无色精米间蛋白质含量差异达极显著水平，而有色和无色糙米、米糠间蛋白质含量差异均不显著(表4)。其中，有色糙米、精米和米糠蛋白质含量均高于无色稻米，蛋白质含量有色精米明显高于无色精米，分别为9.31 %和8.52 %；而有色糙米与无色糙米基本相同，分别为10.33 %和10.0 %；同样有色和无色米糠中蛋白质含量趋于相同，分别为14.44 %和14.13 %。由此可知，籽粒蛋白质含量有色单株高于无色单株，这种差异主要来源于胚乳。

表1 糙米、精米和米糠蛋白质含量的差异

注：**表示P≤0.01，*表示P≤0.05。下同。

Note: **P≤0.01，*P≤0.05. The same as below.

表2 方差分析结果

表3 有色米和和无色米蛋白质含量的差异

表4 方差分析结果

3 讨 论

稻米营养品质的主要指标是蛋白质，因氨基酸配比较合理，生物价、消化率和净利用率均高，是优质谷物蛋白质[14]。目前，人们对大米需求由满足量向追求质的转变，特色水稻品种选育及富营养专用大米开发显得尤为重要，培育优质高蛋白水稻品种，开发高蛋白大米是方向之一。由于稻米加工方法对营养素的含量和组成都会产生影响，精米和糙米的加工精度不同，使其营养价值产生很大差异[12]。研究蛋白质含量在籽粒中分布特点，旨在为高蛋白专用大米加工提供理论依据。

本研究对同一遗传背景下49份单株糙米、精米和米糠蛋白质含量进行分析，结果表明：单株蛋白质平均含量(%)为米糠>糙米>精米，米糠中的蛋白质平均含量最高为14.37 %，糙米其次为10.25 %，精米最低为9.11 %；蛋白质含量糙米显著高于精米，在糙米加工成精白米的过程中损失了11.12 %的蛋白质，这些蛋白质主要留在米糠中，而80 %以上的蛋白质主要存在于胚乳中。因此，优质高蛋白水稻品种选育是高蛋白专用大米开发的有效途径。而米糠作为稻米加工中的主要副产品，约占稻谷的6 %，富含蛋白质、糖类、脂肪、维生素、矿质元素和膳食纤维等营养素，其天然活性物质和不饱和脂肪酸对人体具有重要作用，可根据产品需求通过精深加工加以利用。

中国有色米、香米、软米和糯米等种质资源较为丰富，至今收集和保存的特种稻约占稻种资源10 %，特种稻因具有特殊性状，不仅富含蛋白质、赖氨酸、脂肪、维生素、矿质元素和膳食纤维，而且含有花色苷、黄酮和生物碱等生理活性物质[15]，本研究选用试验材料“云彩3号”是除单株稻穗呈黑、褐、黄不同颜色分离，其余性状整齐一致的特种稻新品系。通过有色和无色单株的糙米、精米和米糠蛋白质含量比较，结果表明：有色和无色单株蛋白质平均含量(%)均依次为米糠>糙米>精米，有色糙米、精米和米糠蛋白质含量均高于无色稻米，蛋白质含量有色精米明显大于无色精米，而有色糙米和米糠的蛋白质含量均略高于无色糙米和米糠，差异不显著。表明籽粒蛋白质含量有色单株高于无色单株，这种蛋白质差异主要来源于胚乳，与种皮颜色关系不大。

4 结 论

(1)不同单株籽粒蛋白质平均含量(%)为米糠>糙米>精米，米糠中的蛋白质平均含量最高为14.37 %，糙米其次为10.25 %，精米最低为9.11 %，米糠作为加工副产品，可根据对成分的不同需求来加工利用。

(2)蛋白质含量糙米显著高于精米，在糙米加工成精白米的过程中损失了11.12 %的蛋白质，这些蛋白质主要留在米糠中，而80 %以上的蛋白质主要存在于胚乳中，虽然糙米蛋白质含量更丰富，若兼顾口感，加工成精白米对蛋白质含量影响不大。

(3)有色和无色单株蛋白质平均含量(%)均依次为米糠>糙米>精米，有色和无色精米间蛋白质含量差异达极显著水平，而米糠和糙米间差异不大，由此可见，籽粒蛋白质含量有色单株高于无色单株，这种差异主要来源于胚乳，优质高蛋白水稻品种选育以特种稻资源利用为主，尤其是有色稻资源。