４３份高结实率四倍体水稻米质检测分析

郑明 宋兆健 张献华 刘育华 陈柏林 谢春甫 隗志松 朱永生 王群 曹国长 陈龙 汪德龙 蔡得田

摘要：对43份高结实率四倍体水稻（Oryza sativa L.）材料米质进行了检测。结果表明，4份较优质的四倍体水稻材料有可能较快地育成优质达标的目标品种;43份四倍体水稻材料垩白度一、二、三等优质率均为0，这是下一步研究的重点和难点。

关键词：水稻（Oryza sativa L.）;米质;四倍体;检测

中图分类号：S511         文献标识码：A

文章編号：0439-8114（2019）20-0157-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.20.037           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Detection and analysis of 43 high-seed-setting tetraploid rice

ZHENG Ming1，SONG Zhao-jian1，2，ZHANG Xian-hua1，2，LIU Yu-hua1，3，CHEN Bo-lin1，XIE Chun-fu4，KUI Zhi-song1，ZHU Yong-sheng1，3，WANG Qun1，CAO Guo-chang1，CHEN Long1，WANG De-long1，CAI De-tian1，4

（1.Wuhan Polyploid Biotechnology Co，Ltd，Wuhan 430345，China;2.Hubei University，Wuhan 430064，China;3.Wuhan Academy of Agricultural Sciences，Wuhan 430345，China;4.Xiaogan Academy of Agricultural Sciences，Xiaogan 432000，Hubei，China）

Abstract： The rice quality of 43 high-seed-setting tetraploid rice materials was detected. The results showed that 4 high-seed-setting tetraploid rice materials could rapidly develop high-quality target varieties. The chalkiness degree of 43 high-seed-setting tetraploid rice materials were 0， this was the focus and difficulty of the next research.

Key words： rice（Oryza sativa L.）; rice quality; polyploidy inspection survey

在人类赖以生存的栽培作物中，既有二倍体如水稻、玉米、高粱、谷子、大麦、亚洲棉、白菜型油菜等，也有多倍体如小麦、甘薯、马铃薯、陆地棉、海岛棉、花生、甘蓝型和芥菜型油菜等[1-9]。只要掌握多倍体形成的规律，便可在较短的时间里创造出更多、更好的多倍体物种，为人类造福。自然界从低倍性物种进化到高倍性物种，需要千年、万年甚至百万年。已故遗传育种学家鲍文奎经过30多年的研究，在20世纪60年代用普通小麦（六倍体）与黑麦（二倍体）杂交，成功地培育出异源八倍体小黑麦新物种，但当时多倍体水稻育种进展缓慢，主要原因在于两个瓶颈问题：多倍体水稻诱导频率低（5%）和多倍体水稻结实率低（<50%）。经过蔡得田团队多年的努力，两个瓶颈问题已经突破，特别是选育出2个多倍体减数分裂稳定性基因（Polyploid meiosis stability，PMeS）品系，它们不仅具有自身结实率较高（70%）的特点，而且能使它们的杂种一代具有75%以上的高结实率。1999年，蔡得田等[10]提出综合利用无融合生殖异源多倍体化和体细胞杂交技术，以无融合生殖为基础，结合利用优良基因、多倍体化和现代生物技术的21世纪水稻育种新战略。2001年，张静等[11]提出利用远缘杂交和多倍体双重优势进行超级稻选育的新战略。2003年，湖北大学示范种植水稻四倍体株系1 334 m2，较当时的超级杂交水稻两优培九增产[12]。王爱云等[13]、马永峰等[14]、蒋震涛等[15]概述了栽培稻与野生稻远缘杂交和多倍体化在水稻育种中的应用，从理论上和实践上证明远缘杂交和多倍体化相结合的异源多倍体化是获得高产优质水稻新品种的一条新途径。由二倍体向多倍体，由品种间杂种向亚种间、种间杂种优势利用的水稻育种的重大变革时期已经到来[16-22]。

多倍体水稻将是继袁隆平院士的“超级稻”后，又一具有原创性的育种技术新途径[23-30]。人工获得的多倍体往往有不育的特性，选择育性好结实性好的品系是一个很繁杂漫长的过程。本研究将比较符合育种目标的43份高结实率四倍体水稻材料，送至农业农村部食品质量监督检验测试中心（武汉）检验，对获得的米质检测结果进行分析，以期对田间选育者、遗传育种相关人员提供参考。

1  材料与方法

1.1  材料

送检材料是武汉多倍体生物科技有限公司在武汉科研育种基地的各类四倍体水稻材料中，选择符合育种目标的材料，送至农业农村部食品质量监督检验测试中心（武汉）检验调查。

1.2  调查方法

对43份高结实率四倍体水稻材料，提供稻谷样品，送检农业农村部食品质量监督检验测试中心（武汉）检验，获得米质检测结果。每份送检材料，针对部标等级直接影响的7项指标进行分析，包括出糙率、整精米率、垩白度、透明度级、碱消值级、胶稠度、直链淀粉。

2  结果与分析

2.1  43份四倍体水稻高结实率材料米质检测结果

由表1可知，出糙率等级标准为一等（>81%）、二等（>79%）、三等（>77%）、等外（<77%），43份检测材料一、二等优质率为0，三等优质率为9.30%，其余为等外90.70%。

整精米率等级标准为一等（>58%）、二等（>55%）、三等（>52%）、等外（<52%），43份检测材料一等优质率为39.53%，二等优质率为13.95%，三等优质率为11.62%，其余为等外34.88%。

垩白度等级标准为一等（<1%）、二等（<3%）、三等（<5%）、等外（>5%），43份检测材料一、二、三等优质率为0，其余为等外100%。

透明度级等级标准为一等（<1）、二等（<2）、二等及以下（>2），43份检测材料一等优质率的9.30%，二等优质率为48.84%，其余为等外41.86%。

碱消值级等级标准为一、二等（>6）、三等（>5）、等外（<5），43份检测材料一、二等优质率的为6.98%，三等优质率为2.33%，其余为等外90.70%。

胶稠度等级标准为一、二等（>60 mm）、三等（>50 mm）、等外（<50 mm），43份检测材料一、二等优质率为97.67%，三等优质率为2.33%，其余为等外0。

直链淀粉分级标准为一、二、三等（<24%，且>13%）、等外（<13%，或>24%），43份检测材料一、二、三等优质率为46.51%，其余为等外53.49%。

2019年5月1日正式实施新标准GB/T 1354-2018。新国标更注重消费者需求，关注食味品质、垩白度，对优质籼粳米保留了碎米（总量、小碎米）、加工精度、垩白度、品尝评分值为定等指标，所有数值为最佳食用期内数值，并使用垩白度指标替代了垩白粒率。优质直链淀粉含量13.0%～22.0%。由此可见，2017K0176垩白度7.4%，在5.0%～8.0%之间，直链淀粉含量13.8%，在13.0%～22.0%之间。2017K0177、2017K0178、2017K0184垩白度在5.0%～8.0%之间，直链淀粉含量在13.0%～22.0%之间，食味品质好，加工精度好，品尝评分值高。根据新标准GB/T 1354-2018，这4份材料达到了优质3级米标准，实现了四倍体黏稻优质米零的突破。

2.2  4份较优质的四倍体水稻材料指标分析

4份较优质的四倍体水稻材料（编号为

2017K0171、2017K0178、2017K0189、2017K0192）与所有供试材料一样，垩白度达标一、二、三等优质率为0，且编号2017K0171和2017K0178两份材料仅有碱消值没有达标，将这两份材料针对性地设计育种，有可能较快地育成优质达标的目标品种。另外两份材料各还有两项指标不达标，2017K0189胶稠度和透明度未达标，要想将两项同时改造成功，如果控制该两项因素的遗传内因有一定连锁或相关连，则有目标的改良其育种难度要小些，如果控制该两项因素的遗传内因不连锁或不相关连，则有目标的改良其育种难度会大得多。2017K0192碱消值和透明度未达标，要想将两项同时改造成功，其育种关键也是控制该两项因素的遗传内因连锁或相关连性，其成功将依赖于室内分子技术手段的前期处理和田间传统育种的后期选择。

3  小结

43份高结实率四倍体水稻材料垩白度达标优质一、二、三等为0，这是下一步改造的重点和难点。同时，筛选出4份较优质的四倍体水稻材料，将依赖于室内分子技术手段的前期处理和田间传统育种的后期选择，有可能较快地育成优质达标的目标品种。

参考文献：

[1] 何金华，程杏安，刘向东.同源四倍体水稻花粉母细胞减数分裂染色体构型及异常行为[A].中国细胞生物学学会第九次会员代表大会暨青年学术大会论文摘要集[C].2007.51-55.

[2] 陈才良，谢国生，蔡得田，等.南京11四倍体水稻无融合生殖现象初报[J].华中农业大学学报，1997，16（5）：323-325.

[3] 晏春庚，李宗道.苧麻多倍体育种研究进展[J].湖南农业科学，1997（4）：4-6.

[4] 刘雪红，崔素芹，刘南南，等.冬枣多倍体育种研究进展[J].湖南农业科学，2011（18）：6.

[5] 霍宪起，韩  敬.秋水仙碱诱导三色堇多倍体的研究[J].湖南农业科学，2009（10）：126-129.

[6] 黄群策，孙梅元，邓启云.多倍体水稻及其潜在价值[J].杂交水稻，2001，16（1）：1-3.

[7] 北京市农业科学院多倍体小组.八倍体小黑麦的培育和试种[J].中国农业科学，1975，8（1）：36-52.

[8] 周小鹭，李集临.八倍体小黑麦与普通小麦杂交后代的细胞遗传学研究[J].哈尔滨师范大学自然科学学报，2007，23（1）：90-95.

[9] 蔡得田，陈冬玲，陈建国，等.多倍体水稻选育与进化育种学[A].全国作物遗传育种学术研讨会暨中国作物学会分子育种分会成立大会.2005年全国作物遗传育种学术研讨会暨中国作物学会分子育种分会成立大会论文集[C].武汉：中国作物学会分子育种分会，2005.110-120.

[10] 蔡得田，袁隆平，卢兴桂.二十一世纪水稻育种新战略Ⅱ.利用远缘杂交和多倍体双重优势进行超级稻育种[J].作物学报，2001， 27（1）：110-116.

[11] 张  静.特异多倍体水稻材料的胚胎学与细胞学研究[D].成都：四川农业大学，2001.

[12] 黄群策，代西梅.水稻同源多倍体的研究策略[J].杂交水稻，2006，21（2）：1-4.

[13] 王爱云，陈冬玲，蔡得田.远缘杂交和异源多倍体化技术在水稻育种中的应用[J].植物科学学报，2005，23（5）：491-495.

[14] 马永峰，陈建国，刘幼琪，等.水稻光温敏不育系培矮64s二倍体与四倍体颖花性状和剑叶性状的比较[J].湖北大学学报（自然科学版），2002，24（4）：359-363.

[15] 蒋震涛，范昆华，张建军，等.水稻体细胞同源四倍体无性系诱导及遗传特性[J].上海农业学报，1993，9（1）：6-10.

[16] 刘建新，陈建国，陈冬玲，等.强优势多倍体杂交水稻亲本的生长特性和开花习性[J].中国农业科学，2008，41（11）：3456-3464.

[17] 宋兆建，杜超群，胡亚平，等.栽培稻与疣粒野生稻杂种二倍体和四倍体的鉴定及比较[J].作物学报，2010，36（7）：1144-1152.

[18] 黄雅琴，黄群策.稻属植物染色体组多倍化的研究进展[J].中国稻米，2009（6）：19-23.

[19] 刘建新，陈建国，陈冬玲，等.水稻籼粳杂种多倍体亲本开花习性的研究[J].湖北大学学报（自然科学版），2004，26（3）：248-252.

[20] 杨江主，陶大云，胡凤益，等.非洲栽培稻形态生理及与亚洲栽培稻种间育性研究[J].西南农业大学学报，1997，19（2）：145-147.

[21] 杜超群.栽培稻野生稻杂种及杂种多倍体的创造和研究[D].武汉：湖北大学，2006.

[22] 王  建.水稻种间杂种花粉不育的细胞学研究和不育基因的精细定位[D].南京：南京农业大学，2013.

[23] 胡凤益，陶大云，杨友琼，等.栽培稻种间杂种营养优势研究[J].西南大学学报（自然科学版），2002，24（2）：146-150.

[24] 杨  莺.长雄野生稻和亚洲栽培稻种间杂种不育基因S44（t）的精细定位[D].昆明：云南大学，2013.

[25] 傅雪琳，刘向东，卢永根.亚洲栽培稻与短花药野生稻种间杂交障碍观察[J].華南农业大学学报，2013，34（3）：287-291.

[26] 黄群策，代西梅，梁  芳.同源四倍体水稻与非洲栽培稻杂交的后效性研究[J].杂交水稻，2005，20（4）：66-68.

[27] 李守涛.栽培稻与长雄蕊野生稻杂种多倍体诱导及其后代育种学特性研究[D].武汉：湖北大学，2009.

[28] 张  琦.稻属基因组间异源多倍体（AACCDD，AACD）的创建和鉴定[D].武汉：湖北大学，2008.

[29] 刘如亮.基于SSR技术的稻属不同野生稻基因组的比较研究[D].武汉：中南民族大学，2011.

[30] 祝剑峰.异源多倍体水稻（AACCDD）的胚胎学与生殖不育性的研究[D].武汉：湖北大学，2006.