江淮稻区不同类型粳稻品种外观及蒸煮食味品质特征比较

[目的]研究江淮稻区大面积生产应用和新近育成的优质粳稻外观及食味相关的理化指标特征,以期为该稻区选择适宜品种种植和品种改良提供科学依据。[方法]以近年江淮稻区大面积推广应用的26个粳稻为材料,通过聚类和基因型分析鉴定,分为半糯型粳稻和普通粳稻两大类,比较不同类型粳稻品种外观和食味相关的理化指标,分析稻米各项理化指标与食味品质间的关系。[结果]1)在外观品质方面,两种类型粳稻品种间的垩白粒率、垩白度及透明度差异显著,半糯型粳稻的透明度显著低于普通粳稻。2)在淀粉理化特性方面,半糯型粳稻直链淀粉含量、胶稠度、热浆黏度、冷浆黏度和消减值要显著低于普通粳稻,而崩解值却显著高于普通粳稻。3)在米饭食味值指标方面,半糯型粳稻的米饭外观和普通粳稻无显著差异,但黏度、平衡度、食味值显著高于普通粳稻。4)相关分析表明,稻米外观品质中整精米长宽比,各项理化指标中直链淀粉含量、胶稠度和糊化温度,米饭食味值参数中的外观、硬度与米饭食味显著相关。[结论]两种不同类型粳稻品种外观和蒸煮食味品质差异显著,普通粳稻外观晶莹剔透,而半糯型粳稻外观相对浑浊。普通粳稻具有较高的直链淀粉含量和糊化温度,较低的胶稠度、崩解值和食味值。半糯型粳稻具有较低的直链淀粉含量和糊化温度,较高的胶稠度、崩解值和食味值。

水稻种子蛋白质含量及组分在品种间的变异与分布

采用近红外光谱技术测定分析了351份不同类型水稻品种(系)糙米中的蛋白质含量,结果显示粗蛋白含量在9.3%～17.7%之间,平均为12.4%;籼稻平均蛋白质含量为13.2%,比粳稻高约1个百分点。蛋白质含量低的粳稻品种明显偏多,表现出明显的遗传不平衡现象。现有生产上主栽品种稻米蛋白质含量大多处于中等水平,而高蛋白粳稻种质极少。但仍有部分蛋白质含量极高或低的种质,如饲料稻、早籼稻和一些籼粳交后代品系蛋白质含量较高,而部分粳稻和外来籼稻品种中的蛋白质含量较低。因此可以从一些地方品种、外来品种以及籼粳交后代中筛选到极端类型的种质,为遗传育种提供研究的原材料。SDS-PAGE分析结果显示不同类型水稻间各贮藏蛋白组分具一定差异。

利用染色体片段置换系群体检测水稻叶片形态QTL

水稻叶片的形态改良是水稻株型育种和产量育种的重要目标之一。以9311/日本晴染色体片段置换系(CSSLs)群体为材料,定位了上3叶叶片长、宽、叶面积共9个性状QTL,分析了叶片性状与产量性状之间的相关性,同时定位了主穗重及产量构成因素(颖花数、千粒重、结实率)相关QTL。结果表明,CSSLs群体的叶片性状之间存在显著或极显著相关性;叶片性状与主穗重呈显著或极显著正相关,与主穗颖花数呈极显著正相关;叶片形态多数性状与结实率、千粒重没有显著相关性。两年共定位到20个叶片性状QTL,分布于第1、3、4、5、6、9、11共7条染色体的10个区间,贡献率为3.82%～14.61%,其中贡献率大于10%有6个,多个QTL成簇分布在相同区间,3个QTL在两年间重复检测到,8个QTL为前人未报道的新位点。两年共检测到16个与控制主穗产量相关的QTL,分布于第1、2、3、5、7、8、10共7条染色体13个区间,其中有7个主穗产量相关QTL所在5个区间与叶片形态14个QTL所在区间一致。

不同粒型稻米碾磨特性及蛋白质分布的比较

以3个具不同品质和粒形特点的典型水稻品种,比较研究了稻米碾磨特性及蛋白质含量与组分在籽粒内部的分布情况。碾磨程度和达到相应碾磨程度所需碾磨时间之间的非线性关系显示糠层由外到内硬度不断增加;淀粉胚乳层硬度保持不变,且高于糠层硬度。不同品种达到相同碾磨程度所需时间差异较大,说明淀粉等物质的沉积密度在品种中存在较大差异。蛋白质含量在籽粒不同部位不是均匀分布的,3个品种糙米中均约85%的蛋白质分布在胚乳层中,清芦占11的蛋白质含量以外层胚乳最高,苏御糯和扬辐粳4901蛋白质含量均以糠层最高。随碾磨程度的提高,籽粒蛋白质含量由表及里呈降低趋势,核心层胚乳只有糠层的1/2左右,但不同类型水稻品种的降低趋势不同。SDS-PAGE分析表明,不同种子贮藏蛋白组分在籽粒内部的分布是相对均匀的,说明不同蛋白质组分在积累过程中,其遗传表达相对同步。

水稻剑叶形态与产量的关系及相关性状的QTL分析

对以02428DD/南京11配置的F2群体剑叶形态和单株产量等9个性状进行了相关分析和QTL定位。结果表明剑叶形态性状与部分产量性状呈现显著或极显著相关关系,共检测到6个性状的9个QTL,分布于6条染色体上,贡献率介于6.52%～16.65%,大于10%的位点有5个。其中剑叶长宽比qFLWR10与控制千粒重的qGW6初步确定为新QTL。以上研究结果可为叶片形态和产量性状QTL的精细定位及性状协同改良提供有益的信息。

2种方法测定稻米蛋白质含量及其相关性分析

以483份稻米样品为对象,分别用近红外光谱技术(NIRS)和凯氏定氮法测定糙米和精米中的蛋白质含量。通过同一样品NIRS多次测定、同一样品NIRS测定结果与凯氏定氮法测定结果的比较分析,证实NIRS在测定稻米蛋白质含量时具有很好的稳定性和准确性;分析了2种方法不同测定值之间的相关性,建立了相应的回归方程,并讨论了基于NIRS技术预测不同类型稻米中蛋白质含量的可靠性,以求为品质育种提供相对准确的数据。

利用染色体片段置换系群体检测水稻产量相关性状QTL

为了发掘单株产量及其构成因素相关性状的数量性状基因座（QTL）,本研究以9311/日本晴染色体片段置换系群体为材料,调查了单株产量及单株产量构成因素（单株实粒数、单株总颖花数、结实率、每穗实粒数、有效穗数、每穗颖花数、千粒质量等8个性状）。利用Ici Mapping v3.1软件,将分子标记检测结果与田间性状调查值相结合,定位了与单株产量、单株实粒数、千粒质量、每穗颖花数、结实率、单株总颖花数6个性状有关的QTL,未定位到与有效穗数（EPN）和每穗实粒数（GPP）有关的QTL。共定位到的10个相关QTLs,分别分布于第1条、第2条、第5条、第7条、第8条染色体的7个区间,贡献率为7.52%-44.59%,其中4个QTLs的贡献率大于10.00%。单株产量q GY1,单株实粒数q GN1,结实率q SSR1.2、q SSR2和q SSR8,加性效应值为负值,表明9311的等位基因表现为增效作用;单株总颖花数q SN2,结实率q SSR1.1,千粒质量q TGW5,每穗颖花数q SPP5和q SPP7,加性效应值为正值,表明日本晴的等位基因表现为增效作用。10个QTLs位点中,除q SN2、q TGW5、q SPP5与已克隆的LP、q SW5、Os NADH-GOGAT2可能位于同一区域外,其余7个位点均未被克隆或精细定位。

密肥条件对超级稻南粳44穗部性状及产量的影响

在大田试验条件下,研究不同栽插密度(行距)和施氮量对超级稻南粳44穗部性状及产量的影响。结果表明:与不施氮相比,施用氮肥可以增加穗长、着粒密度和每穗一、二次枝梗数,但穗长、着粒密度和二次枝梗数又随氮肥用量的增加呈下降趋势。相同施氮量条件下,不同栽插行距对穗长、着粒密度和每穗枝梗数的影响不同。施氮量的增加提高了单位面积穗数和每穗粒数,降低了结实率和千粒重。在本试验条件下,南粳44以氮肥用量300 kg/hm2、栽插行距为26.7 cm时产量最高,达11 848.2 kg/hm2。

具不同蛋白质含量水稻品种中天冬酰胺合成酶基因的表达

为研究水稻中氮同化与籽粒蛋白质合成可能的关系,本实验通过Northern杂交分析比较了氮同化关键酶—天冬酰胺合成酶基因(OsAS)在不同水稻品种中的表达特性。结果显示,OsAS基因在水稻不同组织及其不同发育时期中的表达水平不同,以发育种子中的表达量最高,叶鞘和叶片中相对较弱;在籽粒发育过程中OsAS基因的表达呈先升高后下降的趋势。具不同种子蛋白质含量水稻品种叶片中OsAS基因的表达水平存在显著差异,相关性分析显示在籼亚种或粳亚种不同品种内OsAS基因表达量与籽粒蛋白质含量可能存在一定的关联。

优良食味粳稻产量、品质及资源利用效率对播期的响应

播期是决定水稻产量潜力和籽粒品质的重要措施。选用优良食味粳稻品种中熟中粳南粳2728和迟熟中粳南粳9108,采用二因素裂区试验,以播期为主区,设5月11日、5月18日、5月25日、6月1日和6月8日5个播期,以水稻品种为裂区,研究了播期对江苏淮北地区优良食味粳稻产量、品质及资源利用效率的影响。结果表明,随着播期的推迟,2个品种的抽穗期和成熟期推迟、抽穗前天数缩短而抽穗至成熟天数增加、全生育期略有减少。提早播种有利于增加水稻产量,产量构成因素中每穗粒数和千粒质量随播期推迟呈下降趋势、有效穗数和结实率随播期推迟呈先增加后降低的变化趋势。推迟播种使稻米直链淀粉含量和蛋白质含量增加、外观品质变优、加工品质和食味值变劣。早播有利于增加全生育期有效积温和总辐射量,同时提高积温生产效率和辐射生产效率,进而提高水稻产量。综上所述,适期早播是高效利用水稻季温光资源、发挥高产潜力、提高加工品质和食味品质的关键。

优良食味粳稻南粳3908产量和米质对穗肥减量的响应

机插水稻肥料侧位深施是一项高效环保的施肥技术,但肥料减施对水稻产量和米质的影响尚不明确。试验以优良食味超级稻品种南粳3908为材料,设置常规施氮(总施氮量300 kg/hm^(2)),同时在基肥(施氮量180 kg/hm^(2))侧位深施条件下设置不同穗肥减氮处理,包括穗肥不减、穗肥减氮10%、穗肥减氮20%、穗肥减氮30%、穗肥减氮40%,共6个处理,研究不同施肥处理对水稻产量形成和稻米品质的影响效应。结果表明,基肥侧位深施穗肥不减的处理产量水平最高(10.8 t/hm^(2)),但较常规施氮并不能显著提高水稻产量,基肥侧位深施可以在减少氮肥用量10%~20%的同时确保水稻产量不降,主要是结实率的提高弥补了有效穗数和每穗粒数下降导致的库容量不足,同时促进干物质的转运,提高收获指数,有效弥补了生物产量的减少。减少穗肥施氮量不利于提高稻米加工品质和蛋白质含量,但有利于提高外观品质和食味值,随着穗肥施氮量的减少,南粳3908稻米淀粉黏性变优,其RVA谱特征值如峰值黏度、热浆黏度、冷胶黏度有上升趋势,而起始糊化温度降低。研究表明,应用基肥侧位深施技术,可以在氮肥用量减少10%~20%(即总施氮量240~270 kg/hm^(2))的条件下保证水稻产量,同时提高稻米外观品质和食味值,实现水稻优质高产高效生产。本研究为优良食味粳稻氮肥合理施用提供了科学依据。

Breeding and Application of WA-type Indica CMS Line Ningxian 2A in Rice

Ningxian 2A is a new Indica CMS line with WA type sterile cytoplasm in rice. It was developed from the testcross between WA type indica CMS line Jin 23A and the single plant selected from the F_4 population of the cross Wuxiang 2B×Jin 23B followed by successive backcross over years. In September, 2014, it was technically identified by Jiangsu Provincial Crop Variety Appraisal Committee. Ningxian 2A has the characteristics of complete pollen sterility, high outcrossing rate, good plant type, high combining ability and good grain quality. Among its hybrids, Ningxian you 8（ Ningxian 2A×R08） was registered and released for commercial production in Jiangsu Province in May, 2015.

南粳系列水稻品种的食味品质与稻米理化特性

【目的】明确3个优良食味南粳品种的主要蒸煮食味品质性状的特点及与亲本间的差异,为水稻优质育种提供理论依据。【方法】本研究以南粳系列优良食味粳稻品种南粳46、南粳9108、南粳5055及其父本关东194、母本武粳13和武香粳14为试验材料,比较分析稻米理化特性、支链淀粉分支结构、RVA谱黏滞性、热力学特性、米饭食味特性等25个食味品质相关性状的差异,分析稻米理化性状与米饭食味特征值间的关系、化学成分和支链淀粉分支结构与理化特性间的关系。【结果】3个南粳品种在大多数性状上具有一致性,与常规粳稻亲本武粳13和武香粳14相比,3个南粳品种均具有更小的直链淀粉含量、峰值时间、热浆黏度、最终黏度、回复值、消减值、回生焓、回生率和米饭硬度值,更大的胶稠度、崩解值、米饭黏度值和综合食味值。在支链淀粉分支结构上,3个南粳品种的A链(DP6-12)比例更大,而B1链(DP13-24)更小。3个南粳品种大多数性状均与关东194相似,说明南粳系列品种的食味品质特性遗传自关东194。3个南粳品种中亦存在差异性状,南粳46的蛋白质含量和热力学参数更低,南粳9108的脂肪含量更高,而南粳5055的成糊温度更高。相关性分析表明,除蛋白质含量、糊化温度、峰值时间外,米饭综合食味值与稻米大多数理化性状存在显著或极显著的相关性,而稻米理化特性主要受直链淀粉含量的影响。【结论】3个南粳品种食味品质的优异特性是具有更低的糊化和回生特性,更高的胶稠度和米饭黏性,更短的糊化时间和更大的崩解性能。较低的直链淀粉含量是其优良食味品质形成的主要原因,而蛋白质含量和支链淀粉分支链比例主要对糊化和回生特性起作用。

播期和地点对不同生态类型粳稻稻米品质性状的影响

以不同生态类型的5个粳稻品种为材料,在江苏省选择5个不同纬度地点,通过分期播种试验研究稻米品质性状的差异,探讨不同地点和不同播期对稻米加工、外观、蒸煮食味和营养品质的影响。结果表明,13个品质性状在地点、播期及品种间的差异均达到了极显著水平,多数性状品种间变异最大,地点次之,播期影响最小。不同品质性状在不同纬度的变化趋势不同,稻米加工品质随纬度的升高呈改善趋势,粒长、粒宽和长宽比在不同纬度间的变化较小,直链淀粉含量、糊化温度、胶稠度和食味值呈北高南低的趋势,垩白率、垩白度和蛋白质含量则呈现南高北低的趋势,食味品质随纬度的升高有提高趋势。随播期的推迟,加工品质、直链淀粉含量、糊化温度、蛋白质含量均有提高的趋势,粒长和长宽比增加,粒宽减小,胶稠度降低,垩白率和垩白度在不同播期之间存在显著差异,但变幅不大,过早或过迟播种食味值均有降低趋势。不同性状对地点和播期的反应不同,糙米率、粒宽、粒长、长宽比和精米率受影响较小,而垩白率和垩白度受影响较大,整精米率、糊化温度、蛋白质含量、直链淀粉含量、胶稠度和食味值居两者之间。不同品种不同品质性状在地点和播期间的稳定性不同,南粳46的品质性状综合表现最好,但受地点和播期的影响较大。

利用分子标记辅助选择聚合水稻Pi-ta、Pi-b和Wx-mq基因

近年来,优良食味粳稻品种南粳46、南粳5055和南粳9108在江苏等地大面积推广,促进了优质稻米产业的发展。但这些品种均不抗稻瘟病,且缺乏适合在淮北地区种植的中熟中粳型优良食味粳稻品种。本研究以同时携带稻瘟病抗性基因Pi-ta和Pi-b的江苏抗病、高产粳稻品种武粳15为母本,携带低直链淀粉含量基因Wx-mq的优良食味粳稻品种南粳5055为父本配置杂交组合进行聚合育种。利用Pi-ta和Pi-b基因的分子标记多重PCR体系以及Wx-mq基因的四引物扩增受阻突变体系PCR检测技术,分别在不同的分离世代对目标基因位点进行检测,结合田间多代选育、抗性鉴定和籽粒胚乳外观鉴定,成功地将Pi-ta、Pi-b和Wx-mq基因聚合于一体,选育出稻瘟病抗性好、食味品质优、产量高的水稻新品系"南粳0051",适合在江苏省淮北地区种植。本研究将三套自主研发的PCR检测体系成功应用于分子标记辅助选择,不仅为水稻多基因聚合育种提供了快捷、高效的选择方法,也为水稻抗病、优质育种创制了新的种质资源。

分子标记辅助选择聚合水稻暗胚乳突变基因Wx-mq和抗条纹叶枯病基因Stv-b^i

以江苏高产粳稻品种武运粳7号为母本,具有条纹叶枯病抗性基因Stv-bi和暗胚乳突变基因Wx-mq的日本粳稻品种关东194作父本配制杂交组合进行聚合育种。利用与Stv-bi基因共分离的SCAR标记及与暗胚乳突变基因Wx-mq紧密连锁的CAPS功能标记对其分离世代进行标记位点的检测,结合田间多代选育、抗性鉴定和籽粒胚乳外观鉴定,将条纹叶枯病抗性基因Stv-bi和暗胚乳突变基因Wx-mq同时转育到高产品种中,筛选、培育出优质、抗病、高产且农艺性状优良的水稻新品系宁9108。利用与水稻优质及抗病基因紧密连锁的分子标记,不仅初步建立了优质、抗病育种的分子标记辅助选择体系,也为水稻优质、抗病、高产育种提供了一种简单、快捷的选择方法和重要的中间材料。

利用四引物扩增受阻突变体系PCR技术检测水稻低直链淀粉含量基因Wx-mq

根据Wx-mq基因存在的单核苷酸变异,利用四引物扩增受阻突变体系PCR(Tetra-primer ARMS-PCR)的方法设计特异引物,对12个水稻品种(或品系)以及武育粳3号(不含Wx-mq基因)/关东194(含Wx-mq基因)的F2分离群体进行扩增,依据其PCR产物的带型,可以准确区分出Wx-mq基因纯合、非Wx-mq基因纯合以及杂合基因型三种类型,其电泳结果与成熟后对胚乳外观特性鉴定完全一致。因此,作为一种简单、低成本的实用技术,四引物ARMS-PCR可以广泛用于Wxmq基因水稻的资源鉴定和分子标记辅助育种。

江苏省优良食味粳稻的遗传与育种研究

为了培育适合在江苏种植的优良食味粳稻品种,以优良食味为主攻目标,对江苏省优质、抗病、高产粳稻品种的遗传基础开展了系统研究。通过关联分析,研究稻米蒸煮品质、营养品质与食味品质的关系,明确直链淀粉含量是影响食味品质的关键性状。直链淀粉含量为10%~14%的半糯米米饭表面光泽透亮、质地柔软、富有弹性,综合了糯米的柔软性和粳米的弹性,冷饭不硬,食味品质极佳,符合长三角地区人们喜食柔软香型粳米的口感需求。筛选出直链淀粉含量在10%左右、含有低直链淀粉含量基因Wx^(mp)的日本半糯粳稻品种“关东194”作为食味品质改良的核心种质。开发Wx^(mp)基因的分子标记,结合利用与抗病、高产相关基因紧密连锁的分子标记,开展优良食味、抗病、高产粳稻聚合育种。育成适合江苏省不同稻区种植的南粳46、南粳5055、南粳9108和南粳5718等优良食味粳稻系列新品种通过审定,形成了覆盖江苏省不同稻区的优良食味粳稻品种布局,累计推广面积超过533万公顷,有力地促进了江苏省及周边地区优质稻米产业的发展,为水稻产业供给侧结构调整,提质增效,保障粮食安全作出了重要贡献。

水稻优质抗病高产育种的研究与实践

文章介绍了江苏省农业科学院国家水稻改良中心南京分中心近十年来在粳稻品质、抗性和产量潜力改良方面的理论研究与育种成果。实践证明,选用综合性状优良、配合力高的亲本配组,对遗传力高的性状进行早代选择,可显著提高育种效果;对鉴定难度大的性状利用主基因功能标记和紧密连锁的分子标记进行辅助选择,可大大提高选择效率,加快多基因聚合速度。产量和株型性状的选择应注意产量构成因素与株型性状间的相互协调,特别要重视稳产性、广适性、抗倒性和后期熟相的选择。

一个水稻新黄绿叶突变体基因的分子定位

在水稻品种武运粳7号中发现了一个黄绿叶自然突变体,经过多代自交形成了稳定的突变系。该突变系和武运粳7号的正反交F2代的遗传分析表明该材料的黄绿叶由1对隐性基因控制,命名为ygl-2。利用已有的微卫星(SSR)标记和新发展的SSR标记将ygl-2基因定位于RM1340、RM7269、RM6298、SSR6-16和RM7434、SSR6-5、SSR6-9、RM5957之间,排列位置为RM1340-RM7269-RM6298-SSR6-16-ygl-2-RM7434-SSR6-5、SSR6-9-RM5957,它们之间的遗传距离分别为2·38、0.37、0.00、0.62、0.74、0.49、0.86和1.62cM,这为ygl-2基因的分子标记辅助选择育种和图位克隆奠定了基础。