水稻直链淀粉含量早代定向跟踪筛选技术构建

欧阳杰 熊英 王楚桃 何永歆 蒋刚

摘   要   选择直链淀粉含量适中（14%～17%）、口感好的优质水稻品种（系）作母本，直链淀粉含量较高（20%～25%）、口感较差而稻瘟病抗性好的水稻品种（系）作父本，进行杂交得F1代种子，F1代自交得F2代种子，混收F2代种子2 000粒;用冷碱液糊化法对不含胚半粒糙米进行简单碘蓝染色，然后与用国标法建立的标准色谱进行比对，鉴定出直链淀粉含量的大致范围，留下直链淀粉含量14%～17%的对应剩下含胚半粒，将其种植在稻瘟病自然诱发的田块，混收F3代抗稻瘟病种子2 000粒，然后再通过比色法鉴定单粒的直链淀粉含量;周而复始，直至选育出稳定的优质抗稻瘟病单株，从而构建出一套简单、高效的水稻直链淀粉含量早代定向跟踪筛选技术，加快食味品质育种进程。

关键词   水稻;直链淀粉含量;半粒糙米;定性标准色谱

中图分类号：S511.5    文献标志码：A    DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.34.004

我国是稻米生产大国，也是稻米消费大国，随着人民生活水平的不断提高，对日常主食稻米的品质要求越来越高。直链淀粉含量是影响稻米食味品质的主要因素之一[1]。直链淀粉含量与米饭硬度正相关，与黏度负相关。直链淀粉含量低的大米蒸煮后表现为黏性大、米饭软且有光泽，而直链淀粉含量高的大米蒸煮时会吸收较多的水分而不断地膨胀，使饭粒干燥、蓬松且色泽暗[2]。关于水稻直链淀粉含量及品质研究已有大量报道[3-7]。测定稻米直链淀粉含量的标准方法是对一定数量的种子样品进行测定，其结果是被测样品的平均值，无法对杂交早代单株各部位籽粒的直链淀粉含量进行鉴定筛选，致使食味品质育种工作处于盲目状态。罗玉坤等最先提出冷碱液直接糊化米粒的单粒测定法[8]，为直链淀粉含量的遗传研究提供了有效手段。杨金华在此基础上提出半粒测定法[9]，既可对早代分离单粒的直链淀粉含量进行测定，又可将鉴定出的优良个体继续繁种，提高育种成功率。但以上方法均需采用分光光度计进行测定，操作步骤较为复杂，限制了它们在低世代分离大群体中的应用。针对这个问题，本文通过对杂交早世代半粒糙米糊化后进行简易碘染色，然后与标准色谱进行比对，快速鉴定出直链淀粉含量在优质范围内的水稻植株，以加速水稻食味品质育种进程。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试材料为神龙大丰长江上游筛选试验新品种12份及重庆市农业科学院水稻研究所自育品种9份，部分杂交稻保持系育种亲本25份。将供试水稻分别脱粒，制得糙米粒、精米粒、精米粉。

1.2 水稻杂交和稻瘟病鉴定

海南秋季做杂交得F1代种子，第二年春季种植得F2代种子，重庆正季半粒糙米直链淀粉快速鉴定后，将剩下的含胚半粒种植在重庆市南川区河图乡进行自然诱发的稻瘟病鉴定。

1.3 稻米直链淀粉含量测定

单一品种混合种子直链淀粉含量，由农业部稻米及其制品质量监督检验测试中心按国标法（NYT2639-2014）进行测定。半粒糙米直链淀粉含量测定，在杨金华提出的方法上略作精简，具体步骤如下：切取稻谷非胚部分（约整粒的1/2，10 mg），放入10 mL具塞比色管，加入1 mol·L-1 NaOH 1 mL，在30 ℃培养箱中糊化24 h。取出放在旋涡混合器上轻轻振荡后，在沸水浴上煮10 min，碱糊化液透明清亮，只留少量种皮沉在试管底部，用纯净水定容后，供测试用。吸取0.50 mL于具塞刻度试管中，加水约5 mL，再加入0.1 mol·L-1冰醋酸1 mL。待中和反应完全后，加入0.02%碘试剂1 mL，用纯净水定容。显色10 min，用1 cm光径比色皿在620 nm波长下测吸光度值。

2 结果与分析

2.1 建立直链淀粉不同含量范围的定性标准色谱

用国标法测定系列从低到高含量的稻谷样品（见表1），根据碘染颜色的不同，建立直链淀粉含量为0～4%，5%～9%，10%～13%，14%～17%，18%～21%，22%～25%，26%～30%共7个含量段的定性标准色谱。经大量品种的反复染色比较试验，大致可以将不同直链淀粉含量的品种按染色由浅（茶色）至深（藏青）分为7个类别，染色越浅说明直链淀粉含量越低（见图1）。

2.2 半粒糙米冷碱糊化法与国标法的比较试验

为了验证半粒糙米冷碱糊化法的可靠性，选用直链淀粉含量不同的水稻品种，分别用本法和国标法进行测试，结果见表2。本法每个样品测10粒。对结果进行显著性差异分析，表明本法与国标法差异不显著，本法测得结果是可靠的。

2.3 半粒糙米直鏈淀粉含量代表性试验

将一粒糙米横切成两半，分别测直链淀粉含量，取10粒测试，结果见表3。结果表明，每粒糙米两半粒的直链淀粉含量差异不显著，即半粒糙米糊化后测出的直链淀粉含量能代表该糙米的直链淀粉含量。

2.4 发芽率试验

将蓉18A/R6096、75A/R28、75A/R3925的稻谷、糙米、1/2粒糙米各50粒，分别放在垫有2层湿滤纸的培养皿内，放入28 ℃的培养箱，进行发芽试验。结果表明，半粒糙米的发芽率与稻谷等同，发芽率基本不受影响（见表4）。

3 讨论

对于水稻直链淀粉含量测试，早期世代的遗传研究和育种选择中，试验材料种子量少，多个组合中群体庞大，利用国标法等实验结果可靠的方法无法进行直链淀粉含量的测定。采用近红外谷物分析仪法[10]进行测定操作简便、速度快，但操作过程中材料用量大，不适用于种子量较少的早期世代材料直链淀粉含量的测定，测定数值较改良的标准测定法偏高。改良的标准测定法测定结果比较准确，测定步骤繁琐、时间长，且操作中也需要一定材料用量。罗玉坤等对单粒稻米直链淀粉含量进行测定，结果表明，单粒稻米直链淀粉含量测定方法具有简便易行、工作量小、样品用量少等优点，可应用于稻米直链淀粉的生理和遗传方面的研究[8]。李锐等研究结果表明，单粒与群体，单粒精米与糙米直链淀粉含量的测定结果基本一致，测定单粒精米或糙米直链淀粉含量用于遗传分析是可行的[11]。本试验提出的半粒糙米碘染比色法与前人研究相比，省略了分光光度计测定这一步，操作更加简单快捷，有利于杂交早世代大群体优质单粒的筛选，且可通过剩下带胚半粒进行下一代的繁种，使水稻食味品质育种更加有目的性和针对性，加速了其育种进程。近年来，通过该法，我们选育出了首届中国十大优质籼稻金奖品种“神农优228”[12]、优质早熟杂交水稻新组合“神9优25”[13]、优质抗稻瘟病三系恢复系“Q恢25”[14]等一系列优质稻品种和亲本。

参考文献：

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（责任编辑：丁志祥）