多倍体水稻优良回复二倍体品系的米质分析(1)

多倍体水稻优良回复二倍体品系的米质分析

水稻(OryzasativaL.)是世界重要粮食作物之一，全世界半数以上的人口以其为主食，提供了超过25%的人类热量需求，而大多数东南亚人高达76%的每日热量需要靠大米提供。世界上约五分之一的人口以种植水稻为生，在2016年世界水稻产量达到了7.41亿吨。在过去的半个世纪里，水稻产量的大幅提高主要归功于两个方面，其一是使用了半矮秆品种，其二是三系杂交水稻的广泛应用。

近年来，随着社会生活水平的提高，人们不但要求提高水稻的产量，还对水稻的品质提出了更高的要求，因此，水稻品质育种成为近年来的研究热点。多倍化在高等植物中是普遍存在的。多倍体被普遍认为是一种常见的物种形成模式，对植物进化和生态学产生了深远的影响。在二倍体向多倍体演化的过程当中，其产量和品质等相关性状也会显著提高。我国于1951年开始多倍体水稻育种研究，但一直进展缓慢，在汉斯出版社《农业科学》期刊中，有学者认为其主要问题在于多倍体水稻的低诱导率和低结实率，尤其低结实率问题是制约多倍体水稻发展的瓶颈。

为解决低结实率瓶颈问题，国内有学者于2001年提出“利用远缘杂交和多倍体双重优势选育超级稻”的育种新策略。在该策略的指导下，成功选育出2个多倍体减数分裂稳定性(Polyploidmeiosisstability,PMeS)品系，突破了多倍体水稻低结实率瓶颈问题。本实验室以PMeS品系这一核心材料为基础，近20年来已创制培育出5000余份多倍体水稻材料。其中将PMeS品系(高结实)与9311-4x(低结实)杂交后，利用隔代回交技术构建获得了具有高结实性状的9311-4x近等基因系(简称PMeS近等基因系)。为详细掌握回复二倍体的米质状况，分析其应用前景，并为其遗传改良提供参考，本研究以其中15个优良回复二倍体品系为材料，对其加工品质(糙米率、精米率、整精米率)，外观品质(粒长、长宽比、垩白粒率、垩白度、透明度)，蒸煮和食味品质(直链淀粉含量、胶稠度、碱消值)等指标进行测定，进而分析其米质状况。

研究发现多倍体水稻的回复二倍体往往具有优良的农艺性状，这是由于本实验室的PMeS品系是通过广泛的籼粳杂交，同时具有籼稻和粳稻的遗传成分。加之四倍体水稻的减数分裂情况远比二倍体水稻复杂，促进了籼、粳染色体之间的交换和重组，使染色体的结构和组成发生改变，优良基因位点有更大几率组合在一起。这时，将四倍体水稻再通过花药培养或自然回复得到的二倍体水稻同样兼有籼稻和粳稻遗传成分，遗传多样性更加丰富，因此往往更容易获得兼具多种优良农艺性状的新品种。

本研究以多倍体水稻PMeS近等基因系通过花药培养获得的15份优良回复二倍体品系为材料测定其米质。在加工品质方面，15个品系整体表现都较好，其中糙米率都达到了优质米标准(三级或以上)，除WH20ST212、WH20ST213外其余材料的整精米率也都达到了优质米标准(三级或以上)。在外观品质方面，整体来看所有材料的外观品质均表现较好。粒长均较长，都属于长粒形(粒长>6.5mm)或中粒形(粒长5.6mm~6.5mm)籼米，长宽比都超过2.8；透明度也都达到1级或2级；15个品系材料垩白粒率均低于30%，达到优质米标准；除5个品系外，其余材料的垩白度均达到了二级(≤3.0%)或三级(≤5.0%)优质米的标准。在蒸煮品质方面，15份材料均属于低直链淀粉稻米和软胶稠度稻米，这两个方面所有材料都达到一级优质米标准；碱消值方面，6份材料为6~7级，达到优质米标准，而另外9份材料为3~4级，说明较多材料的米质等级受到了碱消值的影响而降低，这为今后相关材料的遗传改良指明了方向。

文章链接：https://doi.org/10.12677/HJAS.2021.113027