不同生态条件籼米淀粉rva谱的变化

不同生态条件籼米淀粉rva谱的变化

水稻的品质不仅受品种遗传因素的控制，而且受环境条件（气候、土壤因素、栽培条件等）的影响。稻米的米饭质地和淀粉RVA(RapidViscoAnalyzer)谱的特性是评价稻米品质的重要指标,均与蒸煮食味品质密切相关,两者特征值的变化直接影响稻米的蒸煮食味品质。目前国内外关于稻米淀粉RVA谱的品种间差异、遗传特征、基因定位、稳定性以及不同栽培措施影响等方面已有不少的研究报道,但在大范围的不同生态环境条件下不同品种稻米RVA变化的研究甚少,尤其是关于米饭质地的研究还未见报道。本研究以多点种植试验,试图考察不同生态条件下籼稻米饭质地和RVA谱特性值的变化,寻求有关易变与较稳定特征,为稻米的优质栽培,提供一定的理论依据。1材料和方法1.1试验地概况6个中籼稻品种(组合)分别为常规稻和杂交稻,前者是浙优1500、青六矮1号和中健2号,其直链淀粉含量分别为26.3%、26.5%和12.3%;后者是冈优22、汕优63和两优培九,其直链淀粉含量分别为20.4%、19.5%和22.4%。试验于2003年分别在湖北恩施(州农科所)、江苏扬州(扬州地区农科所)、江西九江(市农科所)、贵州遵义(市农科所)、陕西汉中(市农科所)和广东高州(市良种场)6个地点进行,其播期、移栽期及地理分布见表1。各点均采用完全随机区组排列,小区面积5m2,重复3次。栽培管理按当地生产习惯。稻谷成熟时分小区单收,晾干至标准含水量。1.2美粮的理化质量的测定1.2.1直接食用aac按中华人民共和国农业部标准NY/T83-1988测定。每样品重复2次,取其平均值。1.2.2方法的标准曲线采用澳大利亚NewportScientific仪器公司生产的Super3型RVA(RapidViscosityAnalyzer)快速测定淀粉黏滞特性,用TCW(ThermalCycleforWindows)配套软件进行分析;按照AACC(美国谷物化学协会)规程(1995-61-02)标准方法,米粉含水量为14.0%,样品量为3.00g,蒸馏水为25.00g。在搅拌过程中,罐内温度50.0℃保持1min,以12.0℃/min的速度升温至95.0℃并保持2.5min,再以12.0℃/min的速度下降到50.0℃并保持1.4min。搅拌器的转动速度在起始10s内为960r/min,之后保持在160r/min。RVA谱特征值主要以峰值黏度(peakviscosity,PKV)、热浆黏度(hotviscosity,HTV)、最终黏度(finalviscosity,FLV)、崩解值(breakdownviscosity,BD,峰值黏度与热浆黏度之差)、消减值(setbackviscosity,SB,最终黏度与峰值黏度之差)和回复值(consistenceviscosity,CT,最终黏度与热浆黏度之差)表示。每样品测定2次,取其平均值。黏滞值用RVU(RVA黏度单位)表示。1.3制备相干合成的可以恢复活性思想按文献并稍作改动,用Instron4301型通用分析仪进行。称取4.00g精米置称量皿(直径×深度为44mm×20mm,加盖),按直链淀粉含量确定加水比例(0~9%,1∶1;10%~19%,1∶1.4;20%~30%,1∶1.7)。在电饭锅(佛山市联强电通贸易有限公司,额定容量4.0L,额定功率650W)中加1000mL水,加隔层,上置称量皿。通电加热40min,保温10min后,上机测定。米饭质地值主要以硬度(hardness,HD)H1(kg)、黏附性(adhesiveness,AD)L2(g·mm-1)和黏度(stickiness,ST)S2(g·mm-2)表示。测定3次,取平均值。1.4统计分析数据统计用DPS软件。2结果与分析2.1大米质量指标的比较统计结果表明,5个供试样品(除冈优22)的硬度和黏度在异地间的差异均达到极显著水平。冈优22的硬度、黏附性和黏度值在异地间的差异均不显著。浙优1500、青六矮1号和中健2号,3个供试样品的米饭质地的3个指标在异地间的差异均达到极显著水平。高、中直链淀粉含量的浙优1500、青六矮1号和两优培九3个品种在高州表现最高的黏附性和黏度值;但低直链淀粉含量的中健2号却在高州表现最低的硬度、黏附性和黏度值,在扬州表现最高的黏附性和黏度值。汕优63在扬州表现最低的硬度和黏度值(表2)。不同种植区域对各品种米饭硬度和黏度指标的影响均达到极显著水平。品种与环境存在交互作用,并在质地3个指标上均达到极显著水平(表3)。2.2试验结果分析表4表明,供试品种的6项RVA特征值均存在极显著环境主效应;除峰值黏度外的5项特征值均存在极显著品种主效应;环境与品种互作效应在上述性状中均极显著。说明供试品种的RVA特征值明显受到品种和环境的双重影响。图1显示,6个供试品种在6个试验点的RVA图谱走势一致(但冈优22在恩施的RVA谱表现异常,不排除取样误差),但其特征值均有起伏,这也证实RVA谱特征值主要受遗传控制,同时也受环境条件的影响。中、高直链淀粉含量品种(浙优1500、青六矮1号、冈优22、汕优63和两优培九)在扬州、遵义和汉中三地的RVA图谱曲线非常接近,其峰值黏度值与最终黏度值在高州和九江两地均表现较高,且这5个供试品种均在高州处表现出最高崩解值;中健2号的RVA谱值没有出现上述两个特征,峰值黏度值和崩解值反而均在高州跌至最低。低直链淀粉含量的中健2号在6个试验点的RVA特征谱与其他5个品种表现相异,说明环境条件对RVA谱的影响规律会因品种的不同而异。2.3黏附性指标及其筛选对表3、表4中的米饭质地和RVA谱特征值的9个指标的变异系数进一步聚类分析,可将上述指标分为三类。第一类指标是黏附性,其变异系数最小,受生态条件影响最小。第二类指标包括热浆黏度、最终黏度、峰值黏度、崩解值、回复值以及硬度、黏度值,受生态条件影响较小。第三类指标则为消减值,受生态栽培条件影响为最大。3讨论3.1试验结果的分析本试验中,2个中等直链淀粉含量的品种两优培九和冈优22在高州试验点的表观直链淀粉含量(AAC)均显著高于其他地点(数据未列),米饭质地也表现出最高的黏度值;其RVA的峰值黏度和崩解值显著升高,其中崩解值接近100RVU;消减值小于25RVU。黏度是米饭食味品质的主要因子;同时又根据吴殿星等、舒庆尧等的研究,崩解值大(一般大于100RVU)、消减值小(一般小于25RVU)的稻米,其蒸煮食味好;因此,可以肯定这2个品种在高州的食味品质是得到优化的。这初步表明籼稻品质形成时间处于华南地区的高温多光照阶段有利于优质稻的生产,但对于低直链淀粉含量的中健2号由于其始穗期和齐穗期均比其他5个品种提前近20d,生育期缩短近30d,品质形成时间正处于5月,其月平均气温与6月接近,但月日光照数只有6月的20%,反而在高州表现出最低的峰值黏度、崩解值和黏度,其中的崩解值降至54RVU,与汉中124RVU比,相差达70RVU;而在汉中此阶段的月日光照数达224h,是在高州的3.5倍,因此籼稻品质形成时间的日光照数少不利于优质稻优质品质的发挥。上述两品种在高州出现的高AAC和高黏度值的现象,与通常米饭黏度与AAC呈极显著负相关结论相矛盾。实际上AAC除真正的直链淀粉外还包含了部分支链淀粉分支链中的长链B。若本试验中的AAC升高是由支链淀粉分枝链中的长链B含量增加所致,但其RVA崩解值显著提高,与Ramesh等和Han等关于支链淀粉分支链中的长链B与淀粉RVA谱的崩解值极显著负相关的结论相左。若本试验中的AAC升高是由于真正直链淀粉含量的提高引起,但其RVA峰值黏度显著升高,又与Jane等关于真正直链淀粉含量的增加,随同脂肪、磷脂含量的升高,显著降低峰值黏度值的结论相悖。这一现象说明AAC对蒸煮食味品质和RVA特征值的影响很复杂,上述2个品种RVA谱特征值和质地的变化是由真正直链淀粉含量的变化引起,还是支链淀粉的长、短B链的改变所致,或是起因于脂肪、磷脂含量的升降,抑是三者兼有,有待于对上述品种淀粉的分子构成等作进一步的分析。3.2稻米食味品质的改良研究6个供试品种在恩施RVA谱表现不尽一致,如其RVA的峰值黏度值在恩施表现或高或低,没有出现5个中、高直链淀粉含量品种在扬州、遵义和汉中三地的RVA图谱曲线始终非常接近的现象,说明这些品种RVA特征谱的稳定性在恩施差,而在扬州、遵义和汉中三地好;但扬州、遵义和汉中分属不同稻作区,有着显然不同的气候、海拔、土壤等生态环境和相异的施肥等栽培措施,为何RVA特征值类似?包劲松等研究报道RVA的特征值主要由Wx基因控制;李欣等研究认为RVA的热浆黏度、崩解值和消减值等特征值的遗传可能是由1对主效基因和若干微效基因共同控制;万向元等报道RVA的6项特征值的稳定性随品种不同而变化较大。这再次证明RVA的特征值主要由遗传控制,但也受环境的影响。本试验中汕优63稻米的直链淀粉含量、胶稠度和黏附性异地间的变异系数均