寒地早粳稻种质资源农艺性状鉴定 及其与品质性状的关系

胡 月，郭晓红*，李 猛，周 健，姜红芳，徐声亮，徐令旗，王洪洋， 那永光，苏晓月，吕艳东

(1.黑龙江八一农垦大学 农学院/黑龙江省教育厅寒地作物种质改良与栽培重点实验室，黑龙江 大庆 163319； 2.黑龙江省农垦科学院 水稻研究所，黑龙江 佳木斯 154007)

水稻种质资源是选育和改良水稻新品种的物质基础[1]。寒地稻区作为我国面积最大的早粳稻种植区，是我国重要的商品粮生产基地[2]。而寒地稻区种质资源相对匮乏，综合性状优良的育种亲本材料相对较少。近年来，随着我国经济的快速发展，人民生活水平不断提高，优质稻米的市场需求越来越大。因此，当前水稻育种目标由以往的高产向高产优质转变。常规育种条件下，育种家们往往通过水稻表型农艺性状去选择杂交亲本。因此，对水稻种质资源农艺性状进行鉴定和筛选，探究其对品质性状的影响显得尤为重要。党姝等[3]研究表明，高秆型水稻品种垩白率低，垩白度较小，外观品质较好；矮秆型水稻品种蛋白质较多。张子军等[4]研究认为，剑叶长而窄、叶基角小的寒地早粳稻品种品质较好。目前，通过对水稻种质资源农艺性状进行分级鉴定，探索农艺性状对水稻品质影响的研究报道较少。因此，笔者结合前人研究结论，依据《水稻种质资源描述规范和数据标准》[5]分别对水稻种质资源株高、穗长、剑叶长度、剑叶角度等主要农艺性状进行分类鉴定，研究不同类型水稻种质资源品质性状间的差异及农艺性状对品质的影响，旨在为寒地早粳稻优质育种提供理论基础。

1 材料和方法

1.1 材料

供试材料为黑龙江八一农垦大学水稻中心保存的205份粳稻品种(系)，详见表1。

表1 205份粳稻品种(系)名称

续表1 205份粳稻品种(系)名称

1.2 方法

1.2.1 试验设计 试验于2016年在黑龙江八一农垦大学校内试验田进行。205份粳稻种质资源的抽穗期在7月27日至8月10日，均能够安全成熟。试验田地力均匀，土地平整，灌溉、管理方便。采用随机试验设计，各小区种植5行，每行单本插，行距30 cm，穴距12.5 cm，3次重复。4月15日大棚内播种、育苗，5月24日移栽、插秧。施肥与田间管理按照常规栽培方式进行。

1.2.2 农艺性状测定 依据《水稻种质资源描述规范和数据标准》[5]测定株高、穗长、剑叶长、剑叶角度4项，并将其分为1、3、5、7、9五个等级。

1.2.3 品质测定 碾磨品质的测定：称稻米质量记为W0，用FC-2K型试验砻谷机(YAMAMOTO，离心式)加工成糙米，称糙米质量记为W1，并按下列公式计算糙米率：

糙米率=W1/W0×100%。

用日本公司生产的VP-32型试验碾米机加工精米。从W1中称取一定质量W2的糙米精碾，除去糠粉并称质量记为W3，精米粒称质量记为W4。并按下列公式计算精米率和整精米率：

外观品质的测定：用日本静冈机械株式会社生产的ES-1000便携式品质分析仪测定粒长、粒宽、垩白粒率和垩白度。

营养品质的测定：用德国BRUKER公司生产的VECTOR22/N型近红外光谱仪测定糙米的直链淀粉、蛋白质含量。

食味品质的测定：用日本佐竹公司(SATAKE)生产的米饭食味计(STA1A)进行食味评分的测定。

1.3 数据分析

所有数据使用Excel进行初步处理后，采用DPS 7.05数据处理系统进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同株高水稻品质性状的差异分析

寒地早粳稻种质资源株高主要集中在70.0～110.0 cm，株高类型主要分布在1、3、5三个等级，所占比例分别为2.44%、52.68%、44.88%(表2)。矮秆类型主要包括辽盐166、爱之旭7、龙粳27等；中矮秆类型主要包括龙盾106、绥粳12、龙粳43等；中秆类型主要包括牡丹江8号、吉玉粳、垦稻12等。

由表3可知，3种株高类型水稻的糙米率、精米率和整精米率呈现中矮秆>中秆>矮秆的趋势。说明中矮秆类型水稻碾磨品质较好，矮秆类型碾磨品质较差。从外观品质来看，矮秆类型粒长、粒宽较中矮秆和中秆类型大，垩白度和垩白粒率低于中矮秆和中秆类型。随着株高的上升，3种类型的直链淀粉含量上升，蛋白质含量下降。中矮秆类型食味评分最高达到70.02，矮秆类型最低仅为66.50。从变异系数来看，3种类型的垩白粒率和垩白度变异系数都比较大，中矮秆类型垩白度和垩白粒率变异系数均最大，分别达到100.13%和82.76%。说明品种(系)间差异较大，变异丰富。

表2 不同水稻品种(系)株高分布

表3 不同株高类型水稻品质性状差异分析

2.2 不同穗长水稻品质性状的差异分析

由表4可知，寒地早粳稻种质资源穗长主要集中在10.0～20.0 cm，主要分布在3、5两个等级，所占比例分别为86.34%、13.66%。短穗类型水稻主要包括黑粳2号、新月光、龙粳27等；中穗类型水稻主要包括牡丹江23号、龙稻13、汤原6(京租)等。

表4 不同水稻品种(系)穗长分布

由表5可知，短穗型水稻糙米率和精米率高于中穗型水稻，整精米率低于中穗型水稻；中穗型水稻粒长较短；短穗型水稻垩白度和垩白粒率均高于中穗型水稻，同时垩白度和垩白粒率的变异系数也均高于中穗型水稻。说明短穗型水稻外观品质较差，品种间变异丰富。其余品质指标2种类型水稻间差异不大。

表5 不同穗长水稻品质差异分析

2.3 不同剑叶长水稻品质性状的差异分析

由表6可知，寒地早粳稻种质资源剑叶长主要集中在25.0～35.0 cm，主要分布于1、5、7三个等级，所占比例分别为15.12%、81.95%、2.93%。短剑叶类型水稻主要包括龙稻12号、九稻八号、京引56等；中剑叶类型水稻主要包括垦稻11号、沈稻6号、龙庆稻1号等；长剑叶类型水稻包括系选1号、岳路早生、龙稻20等。

由表7可知，中剑叶类型水稻糙米率、精米率和整精米率最高，短剑叶长类型水稻最低。说明中长剑叶类型水稻碾磨品质较好，短剑叶类型水稻碾磨品质较差。随着剑叶长增加，3个类型水稻稻米粒长变长，垩白度和垩白粒率降低。短剑叶水稻直链淀粉含量和蛋白质含量最低，同时食味评分最高。从变异系数来看，短剑叶水稻垩白度和垩白粒率变异系数均最高，分别达到131.95%和106.49%。说明品种(系)间差异较大，变异丰富。

表6 不同水稻品种(系)剑叶长分布

表7 不同剑叶长水稻品质差异分析

2.4 不同剑叶角度水稻品质性状的差异分析

由表8可知，供试品种剑叶角度主要分布于1、5、7三个等级，所占比例分别为29.27%、61.95%、8.78%。说明寒地早粳稻种质资源剑叶角度主要为直立型和中间型。剑叶直立类型水稻主要包括花育409、龙粳39、三江1号等；中间型水稻主要包括合江15号、牡丹江4号、吉粳94等；平展型水稻主要包括牡丹江1号、牡丹江2号、金钩等。

表8 不同水稻品种(系)剑叶角度分布

由表9可知，直立型水稻整精米率最高，为65.12%；平展型水稻糙米率、精米率和整精米率均最低。平展型水稻粒长最高，粒宽最小，长宽比较大，说明平展型水稻粒型较细长。直立型水稻垩白度、垩白粒率均最低，分别为6.09%、10.77%；平展型水稻最高，分别为11.67%、19.32%。说明直立型水稻外观品质较好，平展型水稻较差。同时直立型水稻食味评分最高(70.77)，平展型水稻食味评分最低(63.65)。说明直立型水稻食味品质较好，平展型水稻较差。从变异系数来看，平展型水稻垩白度和垩白粒率变异系数均最高，说明品种(系)间差异较大，变异丰富。

2.5 水稻农艺性状与品质性状的相关性分析

如表10所示，供试水稻株高与食味评分呈显著负相关，说明随着株高的增加稻米的食味品质会下降。穗长与粒长和食味评分均呈显著负相关，与直链淀粉含量呈极显著正相关。说明随着穗长的增加稻米的直链淀粉含量也上升，同时粒长变小，食味评分降低。剑叶长与糙米率、整精米率和直链淀粉含量均呈显著正相关。说明适当增加剑叶长可改善稻米的碾磨品质，但直链淀粉含量会随之上升。剑叶角度与糙米率、整精米率及食味评分均呈极显著负相关；与垩白度、垩白粒率和蛋白质含量均呈极显著正相关。说明剑叶角越大，稻米的碾磨品质和外观品质越差，食味评分下降，蛋白质含量上升。

表9 不同剑叶角度水稻品质差异分析

表10 水稻农艺性状与品质性状的相关性分析

注：**、*分别表示在0.01、0.05水平上极显著、显著相关。

3 结论与讨论

对寒地早粳稻种质资源农艺性状进行鉴定和筛选，探究其对品质性状的影响，有利于对优质水稻种质资源的创新利用，从而进一步拓宽水稻亲本遗传背景，使育种家在优质稻米育种工作中，更精准地去选择目标性状。本研究结果表明，株高在70.0～90.0 cm，剑叶长度在25.0～35.0 cm，剑叶角度≤20°的直立型水稻品种(系)碾磨品质较好。株高偏矮、穗长在20.0～30.0 cm、剑叶长度在35.0～45.0 cm、剑叶为直立型或中间型的水稻品种(系)外观品质较好。株高在70.0～90.0 cm、穗长在10.0～20.0 cm、剑叶长度≤25.0 cm、剑叶角度≤20°的直立型水稻品种(系)食味品质优良。综上可知，优质寒地早粳稻株型模式为株高在70.0～90.0 cm，剑叶长度在20.0～35.0 cm，穗长中短，剑叶角度≤20°。

刘慧超[6]研究表明，株高与糙米率、精米率和整精米率均呈正相关。耿立清等[7]研究表明，株高越高越不利于优质食味品种的选择。本研究结果表明，矮秆类型水稻糙米率、精米率和整精米率均最低，株高与食味评分呈负相关，与前人研究结果相似。但本研究中矮秆类型水稻食味评分最低，可能原因是矮秆类型水稻经济产量相对较高，稻米产量与品质呈显著负相关[8-9]，进而对食味品质产生影响。有学者研究认为，直链淀粉含量与蛋白质含量呈显著负相关，剑叶长与直链淀粉含量呈显著正相关[10-11]。本研究与前人研究结果较为一致。聂呈荣等[12]研究认为，穗长与直链淀粉含量存在较高的负相关性。郑英杰等[13]研究认为，穗长与食味评分呈正相关。本研究结果表明，穗长与直链淀粉含量呈正相关，与食味评分呈显著负相关，这与前人研究结论不同，有待进一步研究。本研究发现，随着剑叶长增加，稻米粒长变长，垩白度和垩白粒率降低，这与李国鹏等[14]的研究结果较为一致。有学者研究认为，直立型水稻有利于光合作用[15]，本研究明确了直立型水稻综合品质性状优于中间型和平展型水稻。直立型水稻光能利用率强，在水稻进入生殖生长后可以提供更多的光合产物，加大源库比，促使籽粒积累更多的干物质，从而提高成熟度、饱满度及品质。水稻农艺性状和品质间存在错综复杂的关系，受环境和品种自身等诸多因素影响。因此，应根据人们的需求和品种特性有针对性地加以选择，进而达到预期效果。