云南软米地方品种籽粒淀粉品质特性研究

陈 丹，汤翠凤，董 超，甘树仙，李 俊，阿新祥，张斐斐，杨雅云，牛赛赛，戴陆园，*

(1.云南省农业科学院 生物技术与种质资源研究所/农业农村部西南作物基因资源与种质创制重点实验室/农业农村部云南稻种资源科学观测实验站/云南省农业生物技术重点实验室，云南 昆明650205；2.西双版纳州农业科学研究所，云南 景洪666100；3.曲靖市麒麟区越州镇农业农村综合服务中心，云南 曲靖655003)

随着我国人民生活水平提高和结构性供给侧改革推进，选育优质食味稻米需求激增，但目前我国优质米品种育种亲本单一、遗传基础狭窄，拓宽我国优质米遗传基础成为亟待解决的重要课题。云南地处我国西南边陲，是我国作物基因资源多样性最为丰富的区域。软米是云南傣族等少数民族长期种植的一类优质特色籼稻品种，云南软米地方品种一般植株高大，株型披散，易倒伏，不抗稻瘟病，产量低，主要分布于海拔1 000 m左右的滇西南傣族和滇东南壮族等聚居区，包括西双版纳、德宏、保山、临沧、红河、文山等市(州)，直链淀粉含量一般在8%～16%[1]，食味介于糯性和一般的饭米之间，米饭芬芳，饭粒晶莹，富有光泽，滋润爽口，冷却后不变硬，不回生，冷热均可食用，不易变馊，自古以来就有“贡米”之美誉，其独特蒸煮和食味品质不仅深受当地少数民族群众喜爱，也受到越来越多消费者的青睐[2]。利用云南软米资源，目前已经创建了一批品质优异的水稻亲本，并成功选育出云南特色软米滇屯502、滇瑞、德农等优质常规稻及杂交稻品种[3]。关于云南软米资源的研究工作主要集中于重要农艺性状及品质性状遗传分析与育种利用方面[4-9]。对于软米的内涵及主要特性研究中，一般以直链淀粉含量为主要划分指标，辅以胶稠度和糊化温度进行描述。曾亚文等[10]对1 013份云南地方稻种的蒸煮食味品质分析认为，直链淀粉含量在9.1%～15.0%可作为粳型和籼型软米的重要指标，糊化温度(5～7级)和胶稠度(55～85 mm)作为辅助指标。徐绍忠等[1]通过对26个云南软米育成品种及其他品种的蒸煮品质研究认为，直链淀粉含量在8%～16%，并且亲本系谱中有云南软米地方品种的材料可以初步鉴定为软米材料。辜琼瑶等[11]对17份云南地方传统软米品种和生产育成软米品种的籽粒外观、研磨、蒸煮食味及营养品质进行研究认为，粒型>3.0，直链淀粉含量7.1%～15.0%，胶稠度45～80 mm，蛋白质含量小于9%，并且亲本的系谱中有云南软米地方品种的材料初步鉴定为软米材料。杨忠义等[12]对籼型软米的米质提出的参照标准中，涉及蒸煮食味品质的指标为，直链淀粉11.8%～19.2%，糊化温度6.3～6.9级，胶稠度50～70 mm。刘义富等[13]对78份不同来源国家和地区的黏米、糯米和软米材料进行研究，认为以直链淀粉含量、RVA谱特征值及透明度的主成分分析综合评价F因子对于云南软米评价有一定实用价值。虽然，上述已开展了众多软米评价指标的研究，但是定量描述时采用云南软米地方品种数量较少，且未考虑环境影响，对于软米的定义仍缺乏全面科学表述和具体指标描述标准。近年来，我们在对云南地区软米地方稻种资源进行系统考察基础上，广泛收集和保存了一批珍贵的具有典型代表性的云南软米地方品种资源。本研究拟通过对上述云南软米地方品种资源进行多年多环境种植，测定比较其籽粒淀粉品质指标，系统评价和科学阐述其淀粉品质特征，为鉴定、保护和更有效利用云南软米地方品种提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料共63份，其中云南软米地方品种36份(均为籼稻)，主要收集于滇南单、双季籼稻区(single- or double-seasonindicarice planting regions in southern Yunnan，SDSY)(6份)及南部边缘水、陆稻区(paddy and upland rice planting regions at the southern margin，PUSM)(30份)，对照材料27份，主要包括高直链淀粉云南地方品种(高直链淀粉品种)12份，糯米云南地方品种(糯米品种)8份，软米云南育成品种(软米育成品种)(滇陇201、云恢290、滇屯502)3份，其他育成品种(9311、日本晴、楚粳27、合系41)4份(表1)。云南软米地方品种采集地分布于云南普洱、西双版纳、德宏、临沧、红河等5个市(州)，13个县。

表1 供试软米地方品种名称及收集地Table 1 The soft rice landraces and the collection places

1.2 试验方法

1.2.1 田间种植

将63份供试材料在4个不同环境下种植，分别为2013年和2015年的6—11月种植于西双版纳州景洪市嘎洒镇西双版纳州农业科学研究所试验基地(013BN和015BN)，2014年2—7月种植于西双版纳州勐海县勐遮镇曼根村农户田块(014MH)，2014年3—10月种植于红河州建水县曲江镇杨旗营村农户田块(014JS)。田间试验采用完全随机区组设计，单行区，每行20株，行长2 m，行距20 cm，3次重复。每份材料于成熟期小区混收，晒干，存放3个月待理化性状稳定后，测定稻米淀粉品质性状。

1.2.2 籽粒淀粉品质特性测定

籽粒脱壳研磨后，制成精米，用于测定淀粉品质性状，包括直链淀粉含量(AC)、胶稠度(GC)、糊化温度(GT)及淀粉黏滞性(RVA谱值)。RVA谱值包括峰值黏度(Peak-1)、热浆黏度(Trough-1)、冷胶黏度(Final-Visc)、崩解值(Breakdown)、消减值(Setback)、回复值(CSV)、峰值时间(Peak-Time)和起浆温度(Pasting-Temp)。其中，崩解值=峰值黏度-热浆黏度；消减值=冷胶黏度-峰值黏度；回复值=冷胶黏度-热浆黏度，由于本实验材料为大米，大米的回复值(回生值)用消减值替代，即回生值=消减值=冷胶黏度-峰值黏度。大米的直链淀粉含量分析方法按国家颁布标准《GB/T 15683—2008大米直链淀粉含量的测定》测定，胶稠度按国家颁布标准《GB/T 22294—2008粮油检验大米胶稠度的测定》测定，糊化温度按农业部颁布标准《NY/T 83—1988米质测定方法》采用碱消法测定，上述性状均2次重复。淀粉黏滞性(RVA谱值)采用澳大利亚Newport Scientific仪器公司生产的RVA Super3黏度速测仪测定，并用TCW配套软件分析。黏滞性值用rapid visco units(RVU)单位表示。

1.3 数据分析方法

利用SAS8.1软件统计分析供试材料在不同环境中淀粉理化性状的平均值、方差、极差、变异系数等，采用Duncan’s 多重比较方法比较不同类别材料之间，及不同环境之间的差异显著性，利用T-test方法比较不同收集地材料之间的差异性，采用Pearson相关分析方法分析不同性状之间的相关性。

2 结果与分析

2.1 云南软米地方品种籽粒淀粉品质特性

稻米籽粒淀粉品质特性分析结果表明，与对照相比，云南软米地方品种的直链淀粉含量居中，平均值为13.73%，胶稠度居中，平均值为42.48 mm；糊化温度最高，平均为5.22级，但与对照无显著差异(P>0.05)。RVA谱各特征值的平均值中，峰值黏度和崩解值较高，分别为274.77 RVU和141.54 RVU；热浆黏度、冷胶黏度、消减值、峰值时间和起浆温度基本介于高直链淀粉云南地方品种与糯米云南地方品种之间(表2)。同时也发现云南软米地方品种与对照品种之一的软米育成品种在淀粉品质理化性状上没有显著差异(P>0.05)。因此，本研究中，将云南软米地方品种和软米育成品种统称为云南软米品种。进一步比较分析表明，在全部10个测定的籽粒淀粉品质性状中，有3个性状，包括热浆黏度、冷胶黏度、消减值，在云南软米品种、高直链淀粉品种、糯米品种和其他育成品种之间存在显著差异(P<0.05)(表3)。

表3 不同类型供试材料籽粒淀粉品质特征的比较Table 3 The grain starch quality properties of different category materials

2.2 云南软米地方品种籽粒淀粉品质特性相关性

统计5类供试材料中10个淀粉品质性状两两之间存在的显著相关性发现：云南软米地方品种淀粉品质性状间存在较多相关性，特别是直链淀粉含量与RVA谱中的5个特征值——热浆黏度、崩解值、冷胶黏度、消减值、峰值时间均存在高度正相关(P<0.05)，对照组的软米育成品种中也检测到直链淀粉含量与RVA谱中的1个特征值——峰值黏度存在显著相关性(P<0.05)，而其他3组材料——高直链淀粉品种、糯米品种、其他育成品种均未检测到直链淀粉含量与RVA谱特征值之间的相关性(表4、表5、表6、表7、表8)。表明云南软米品种，尤其是其中的地方品种，直链淀粉含量与RVA谱特征值关系密切。因此，本研究认为在描述云南软米品种淀粉品质特征时，除需对以往的基础性指标直链淀粉含量描述之外，还需同时对RVA谱中的上述性状进行关注。

表4 云南软米地方品种籽粒淀粉品质性状间的相关系数Table 4 The correlation between the quality properties of Yunnan soft rice landraces

表5 高直链淀粉品种籽粒淀粉品质性状间的相关系数Table 5 The correlation between the quality properties of high-AC rice varieties

表6 糯米品种籽粒淀粉品质性状间的相关系数Table 6 The correlation between the quality properties of glutinous rice varieties

表7 软米育成品种籽粒淀粉品质性状间的相关系数Table 7 The correlation between the quality properties of Yunnan soft rice cultivars

表8 其他育成品种籽粒淀粉品质性状间的相关系数Table 8 The correlation between the quality properties of other cultivars

2.3 云南软米地方品种籽粒淀粉品质特性环境适应性分析

对不同环境下，云南软米地方品种与对照材料的淀粉品质性状比较发现，云南软米地方品种的环境稳定性最低，测试的10个品质性状中，除糊化温度在不同环境下没有表现显著差异外，其余所有9个性状均表现显著差异(P<0.05)；其次是软米育成品种，5个性状包括直链淀粉含量、胶稠度、峰值黏度、崩解值、消减值在不同环境下表现显著差异(P<0.05)；高直链淀粉品种，也有4个性状包括直链淀粉含量、胶稠度、崩解值、峰值时间表现显著差异(P<0.05)。糯米和其他育成品种的环境稳定性最好，分别只有3个性状表现显著差异(P<0.05)。由此表明，云南软米地方品种籽粒淀粉品质特性的环境特异性最高，易受环境影响，需在育种应用时尤为注意(表9)。

表9 不同环境下供试材料的淀粉品质性状比较Table 9 The grain starch quality properties in different environments

2.4 不同来源地云南软米地方品种籽粒淀粉品质分析

根据《云南省种植业区划》的云南稻作生态区划分标准，云南省可分为5个稻区，分别为滇中一季粳稻、籼稻区，滇南单、双季籼稻区，滇东北高原粳稻区，南部边缘水、陆稻区，滇西北高寒粳稻区[14]。本研究的供试软米地方品种被归入其中的2个稻区，即南部边缘水、陆稻区和滇南单、双季籼稻区(表1)。比较两个稻区来源的供试材料籽粒淀粉品质特性发现，二者在直链淀粉含量、胶稠度、热浆黏度、冷胶黏度、消减值和起浆温度等性状上存在显著差异(P<0.05)(表10)。

总体来说，来自水陆稻区的材料，与单双季稻区材料相比，普遍表现直链淀粉含量较低，胶稠度较低，糊化温度较低，RVA谱值中的特征值峰值黏度较低，热浆黏度较低，崩解值较高，冷胶黏度较低，消减值较低，峰值时间较短，起浆温度较低。综上推断，云南软米地方品种的淀粉品质性状与原始来源地，特别是所属稻区有较大关系。

3 讨论

3.1 云南软米品种淀粉粒品质主要特性

云南软米地方品种种植历史悠久，其中还包含着丰富的地方传统民族文化，是云南极具代表性的优质稻种资源，具有重要的研究价值和良好的市场开发前景。但是长期以来，缺乏对其评价的统一科学标准或行业标准，软米仅作为一个市场品牌，但无法评判具体的品种是否属于软米，不利于品牌建立与产业发展[15]。

以往很多报道利用不同研究方法对不同类型软米特征评价指标开展研究，主要围绕直链淀粉含量为主要指标进行描述[1，6，12]。但是，仅以直链淀粉含量描述软米，仍显不足。直链淀粉含量相近的品种，很难分辨软米与育成品种或者其他对照品种，不同类型品种的食味品质可能存在较大差异。研究表明，快速黏度分析仪的RVA(rapid visco-analyzer)谱特征值与稻米食味品质指标间存在极为密切的关系，可以用于分辨直链淀粉含量相似而食味品质不同的品种[16-19]。基于此，本研究采用连续3年4个环境下对以往收集和保存的36份云南软米地方品种淀粉品质特性包括直链淀粉含量、胶稠度、糊化温度及RVA谱特征值进行测定，发现RVA谱值中的热浆黏度、冷胶黏度、消碱值，在云南软米品种(包括云南软米地方品种和软米育成品种)、高直链淀粉品种、糯米品种和其他育成品种之间存在显著差异。由此认为，上述3个特征指标可以作为划分云南软米籽粒淀粉品质特征的主要指标。同时本研究也表明，云南软米品种，尤其是软米地方品种，直链淀粉含量与热浆黏度、冷胶黏度、消碱值都存在显著正相关。并且，2018年颁布的《云南省主要农作物品种审定标准(修订)》(http://www.ynzyxx.net/WebCateArtInfo/？newsn=326c56b9-ebec-42ea-ab95-5aa16a3ddedb)中，对软米品种审定标准以直链淀粉含量为主要依据(粳稻直链淀粉含量5%～10%、籼稻直链淀粉含量10%～16%)[20]。因此，建议在描述云南软米品种籽粒淀粉品质主要特征时，将直链淀粉含量作为评判软米的最主要指标，同时将热浆黏度、冷胶黏度、消减值3个RVA谱特征值作为辅助指标。

此外，隋炯明等[17]研究表明，崩解值高，消减值、回复值低的品种，其米饭软而黏，有弹性，适口性好，冷饭柔软。本研究发现，云南软米品种具有较高崩解值，而热浆黏度、冷胶黏度和消减值显著低于高直链淀粉含量和其他育成品种，也与云南地区传统意义上对软米描述的适口性好、冷不回生等特性的描述相符合。

综上，本研究描述云南软米地方品种籽粒淀粉品质主要特征为：直链淀粉含量平均值为13.73%，胶稠度平均值为42.48 mm，糊化温度平均值为5.22级，RVA谱值中的热浆黏度平均值为133.20 RVU，冷胶黏度平均值为246.07 RVU，消碱值平均值为-28.70 RVU。

3.2 环境对软米淀粉品质主要特性的影响

稻米籽粒淀粉品质除了受遗传基因调控外，也受环境、栽培条件等外界因素影响。其中，气候因素是影响稻米品质最为重要的因子[21]。本研究发现，与其他对照材料相比，云南软米地方品种的淀粉品质特征受环境影响最大。进一步分析云南软米地方品种在不同种植环境中淀粉品质性状表明，2014年建水环境与其他环境显著不同；而2014年勐海和2015年景洪2个环境比较相近，特别是RVA谱特征值的热浆黏度(141.12 RVU和140.51 RVU)、消减值(-45.59 RVU和-46.22 RVU)和起浆温度(74.21 RVU和74.19 RVU)都没有显著差异。总体上，与建水相比，版纳和勐海环境中的崩解值较大，消减值较低，峰值时间较短，起浆温度较低。已有研究表明，具有上述特征值的大米可能具有较好的柔软性、黏散性、滋味、馨香味、冷饭质地和较高的综合评分，食味品质更好。建水地处滇东高原南部，属南亚热带季风气候，稻作分区上属滇南单、双季籼稻区，勐海和景洪均属西双版纳州，地处热带北部边缘，属南亚热带湿润气候，稻作分区上属南部边缘水、陆稻区。因此，我们认为环境对云南软米地方品种的淀粉品质性状表现有较大影响，南部边缘水、陆稻区更适宜云南软米地方品种的种植。

另外，根据云南软米地方品种原始来源地所属稻区的不同对供试材料进行归类比较发现，来自南部边缘水、陆稻区的材料普遍具有较低的直链淀粉含量、胶稠度、糊化温度、峰值黏度、热浆黏度、冷胶黏度、消减值和峰值温度，较短的峰值时间，较高的崩解值，品质更佳。由此推测，环境也对云南软米地方品种淀粉品质的形成产生了影响，导致不同环境中传统种植的软米品种具有不同的食味品质。鉴于软米品种对环境的敏感性，今后在选育软米品种时，要注意选择合适的育种地点；软米品种应用时更应该考虑科学合理规划和布局，以生产出符合要求的软米。

致谢：衷心感谢四川农业大学水稻研究所邓晓建教授、王平荣教授、云南农业大学陈丽娟教授、云南省农业科学院粮食作物研究所赵国珍研究员、杨从党研究员在试验方面提供指导及RVA仪器支持。