水稻高脂肪含量资源筛选

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　　摘要：水稻是中国的主要口粮作物，随着人民生活水平提高，对口粮的适口性要求提高;目前水稻食味品质研究重点在直链淀粉、总蛋白质含量测定与改良上，而对脂肪含量的研究甚少。对120份水稻资源以索氏抽提法测定糙米粗脂肪含量，分析籼粳、粘软糯、米色间差异，同时分析脂肪含量与蛋白质、赖氨酸、直链淀粉、黄酮含量间相关性，另以WARD法系统聚类将脂肪含量分为5类，以方差分析法分析不同脂肪含量间其他营养品质差异。结果表明脂肪含量在籼粳分化间有明显差别，不同脂肪含量类别间仅直链淀粉含量有显著差别，通过脂肪含量的选择不会对其他品质指标造成显著影响;从理论上表明脂肪含量选择基本独立于其他指标，对水稻食味品质改良有重要意义。
　　关键词：水稻;脂肪含量;索氏抽提法;食味;品种资源;筛选
　　中图分类号： S511.024文献标志码： A
　　文章编号：1002-1302（2020）08-0074-04
　　收稿日期：2019-04-08
　　基金项目：现代农业产业技术体系建设专项资金;江苏省科技计划重点项目（编号：BE2017323）;国家七大育种专项（编号：2017YFD0100400）。
　　作者简介：陈庭木（1977—），男，安徽芜湖人，副研究员，从事水稻品质遗传育种与生物统计研究。E-mail：chentingmu@139.com。
　　通信作者：徐大勇，博士，研究员，主要從事水稻遗传育种研究。E-mail：xudayong3030@sina.com。
　　水稻是中国人的主要口粮作物，随着人民生活水平的提高，对大米食味的要求日益提高。水稻营养成分对食味的影响已经较清晰，表观直链淀粉含量有适合区间，过高（>20%）、过低（<10%）均造成食味下降。蛋白质含量一般为8%～10%，高蛋白质含量在蒸煮过程中阻碍淀粉对水的吸收，造成糊化温度过高，口感变硬，一般强调较低的蛋白质含量，日本学者提倡水稻蛋白质含量在7%以下较合适。普遍认为脂肪含量对稻米口感影响大[1-3]，高脂肪含量稻米口感好，且有香味[1-2]，如日本的品种越光与一见爱。由于脂肪在水稻中含量甚微，且测定困难，故水稻中脂肪含量改良鲜有报道。脂肪含量对食味影响直接，且效应大，但随着脂肪含量的提高，脂肪酸败产生的脂肪酸会对食味和种子活力产生不利影响[4]。脂肪在水稻籽粒中分为淀粉脂与非淀粉脂2类，后者明显多于前者，且主要存在于种皮与胚部[5]。脂肪的遗传也较为复杂，目前研究较少[6-10]。鉴于脂肪含量化学测定与直接测定难度大，近红外光谱技术在脂肪含量的间接测定中已有广泛应用[11-16]，但在水稻中鲜有报道。本研究分析了水稻脂肪含量的影响因素，为高脂肪含量品种选育提供参考。
　　1 材料与方法
　　1.1 材料
　　120份水稻资源见表1。
　　1.2 主要仪器和试剂
　　1.2.1 主要仪器
　　索氏脂肪抽提器、干燥器、RADWAG AS 220.R2万分之一天平、称量瓶、HH-4数显恒温水浴锅、9240A电热鼓风干燥箱、DA7200型近红外品质分析仪、PALL cascadabio 3.1超纯水机、UV-3100 MAPADA分光光度计、GT-SONIC P9超声清洗器、WH-3微型漩涡混合仪、FS-2实验室旋风式粉碎磨、FC2K糙米机、VP-32T试验用精米机、centrifuge 5804R eppendorf高速冷冻离心机、MRS-9600TFV2L万深种子大米外观品质检测分析仪软件、成像装置。
　　1.2.2 试剂
　　无水乙醚与低沸点石油醚（A.R）、碘（A.R）、碘化钾（A.R）、NaOH（A.R）、H3PO4（A.R）、NaNO2（A.R）、Al（NO3）3.9H2O（A.R）、甲醇（A.R）、乙醇（A.R）、乙酸（A.R）、草酸（A.R）、冰乙酸（A.R）、丙酸（A.R）、丙酸酐（A.R）、乙酸钠（A.R）、牛血清蛋白标准品（纯度98%）、考马斯亮蓝G250、酸性橙12、直链淀粉标准品（Sigma公司）、支链淀粉标准品（Sigma公司）、芸香苷标准品（纯度≥98%，合肥博美生物科技有限责任公司）。
　　1.3 脂肪含量测定
　　本试验采用索氏抽提法中的残余法[17]。
　　1.4 蛋白质、赖氨酸、淀粉、黄酮含量测定
　　1.4.1 蛋白质含量测定
　　以前人报道的方法测定蛋白质含量[17]。
　　1.4.2 赖氨酸含量测定 依据文献[18-19]的方法测定。
　　1.4.3 淀粉含量测定 依据国标GB/T 15683—2008《大米 直链淀粉含量的测定》进行。
　　1.4.4 黄酮含量测定 方法参照文献[20]。
　　1.5 脂肪含量分类统计方法
　　依据系统聚类中的WARD法，对脂肪含量数据作聚类分析，每种分类方案均作方差分析，依实践需要作5类划分，再依分类方案作蛋白质含量、赖氨酸含量、淀粉含量、黄酮含量方差分析。
　　1.6 数据处理
　　采用Excel 2010作基本统计与分析平台，采用单因素重复观察模型作方差分析。相关分析、偏相关分析及通径分析采用文献[21]的方法，系统聚类方法采用WARD方法，方差分析与聚类分析均采用笔者所在单位编写的C++类库（软件著作权《连农统计类库软件V1.0》编号：2016SR266205）。数据接口采用 C++ 程序（软件著作权《连农DSML文件读写程序软件V1.0》编号：2017SR562716）处理。 　　2 结果与分析
　　2.1 样本脂肪含量分布
　　120个样本平均脂肪含量2.45%，最小值056%，最大值4.67%，主要分布于2.0%～3.0%之间，分布见图1。籼粳间差异明显，籼型、粳型平均含量分别为2.67%、2.30%。糯、软、粘3种类型无明显差异，不同米色间也无明显差异。脂肪含量最高品种为一見爱与恢28，分别为4.67%、4.33%。
　　2.2 脂肪含量与其他营养指标间关系
　　依据系统聚类法中的WARD法，将120份质资源分类，对每一分类方案作方差分析，从12类到2类，均作方差分析，类间差异均极显著，选择分为5类的方案，见表2。按分类方案对各类指标作方差分析，结果显示蛋白质（F=1.241 1，P=0.297 5）、直链淀粉含量（F=2.504 1，P=0.046 0）、黄酮含量（F=0.160 4<1），仅有直链淀粉含量在不同脂肪含量间有显著差异。表3表明，在中等脂肪含量（包括）以上提高脂肪含量，直链淀粉含量有下降的趋势，但较高脂肪含量类直链淀粉含量变异幅度较大，有较大可能选择到高脂肪含量与低直链淀粉含量的种质。相关分析表明，脂肪含量与总蛋白质含量、赖氨酸含量、直链淀粉含量、黄酮含量间相关系数分别为0.080 4、0.009 4、-0.115 7、-0.014 8，无显著关系，说明直链淀粉含量与脂肪含量间无显著线性关系。
　　采用五类法分类，各类间脂肪含量均有极显著差异，高脂肪与低脂肪含量的材料数均较少，中等脂肪含量样本数最多（表3）。
　　3 讨论
　　3.1 改进脂肪含量的必要性与可行性
　　脂肪含量一直因检测难度过大， 在水稻营养品质分析中没有作为主要指标，但优质食味品种存在脂肪含量显著高于非优质食味品种的事实[1-2]，表明脂肪含量在优质品种选育中不可忽视。本试验中日本品种一见爱脂肪含量较高，是国际公认优良食味品种。脂肪含量过高与过低对水稻的食味均有不利影响，脂肪含量过低，很难达到优良食味标准;脂肪含量过高，因脂肪易酸败，对水稻的耐储藏特性有显著不良影响，同时对食味也不利。所以脂肪含量宜较高，如本研究中糙米脂肪含量3%左右较为合适。现有品种脂肪含量很多不高，提高水稻脂肪含量对进一步提高稻米适口性十分必要。
　　本研究结论表明，水稻脂肪含量与其他营养指标多数相关性不显著，仅与直链淀粉含量有一定的相关性。当脂肪含量由中等水平提高到较高水平，直链淀粉含量有所降低，也间接说明直链淀粉含量与脂肪含量可以同步改良，以提高稻米适口性。基于营养指标测定难度差别，优良食味水稻育种应以直链淀粉含量为首要改进指标（适当降低），其次改进蛋白质含量与脂肪含量。
　　3.2 脂肪含量检测方法的改进
　　水稻脂肪含量低，给其测定增加了难度，但又不可忽视，只能从脂肪测定方法上改进，提高测定精度，同时提高测定效率，降低测定成本。脂肪含量现有测定方法主要为国标方法，均使用索氏抽提仪进行，因提取效率低严重限制了测定效率。在GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》中方法三为碱水解法，先将淀粉酶解，将固形物中主要成分溶解，再用碱水解脂肪与蛋白质，然后再用索氏提取法测定脂肪含量，如果改用酸化，置换出脂肪酸，再用萃取的方法提取脂肪酸，并定容用铜皂法测定，则操作效率可以提高。此改良方法还有待进一步验证。
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