近期，中科院合肥研究院智能所吳躍進(jìn)研究員課題組在單粒水稻成分分析技術(shù)和雜交水稻稻米食味品質(zhì)評(píng)價(jià)方面取得新進(jìn)展，揭示了雜交水稻適口性不但與稻米化學(xué)成分有關(guān)，同時(shí)還受到單粒化學(xué)成分差異大小的影響。相關(guān)結(jié)果分別發(fā)表在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)I(yè)期刊Agriculture與食品領(lǐng)域?qū)I(yè)期刊Foods上。

　　水稻的重要品質(zhì)性狀有直鏈淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪等，這些指標(biāo)對(duì)于水稻的食味品質(zhì)、儲(chǔ)藏品質(zhì)與加工品質(zhì)具有重要影響。近紅外技術(shù)（NIR）在檢測(cè)作物品質(zhì)方面具有無損、快速和無污染等優(yōu)勢(shì)，但是對(duì)于遺傳育種的分離群體的單籽粒品質(zhì)性狀無法實(shí)現(xiàn)高通量精準(zhǔn)檢測(cè)。前期，在中科院先導(dǎo)A專項(xiàng)的支持下，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制造了智能化單籽粒作物品質(zhì)檢測(cè)和分選儀器，旨在能夠在單籽粒水平上進(jìn)行品質(zhì)性狀遺傳分析和品質(zhì)育種中多品質(zhì)性狀的篩選。

　　在單粒水稻成分分析技術(shù)方面，為探索品質(zhì)檢測(cè)與分選的最佳條件，科研團(tuán)隊(duì)基于前期自研的高通量單粒作物品質(zhì)NIR檢測(cè)平臺(tái)（2～3粒/秒），開發(fā)水稻單粒成分模型，并使用兩種新的近紅外檢測(cè)方法檢測(cè)直鏈淀粉和脂肪。研究人員通過改進(jìn)水稻成分微量檢測(cè)方法，可以對(duì)于單籽粒水稻中直鏈淀粉與脂肪含量進(jìn)行測(cè)定，且測(cè)定結(jié)果與傳統(tǒng)方法相比不具有顯著差異性；基于兩種不同的樣品運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和測(cè)量方式，通過優(yōu)化預(yù)處理方法和光譜范圍，可以實(shí)現(xiàn)在靜態(tài)測(cè)量的條件下，直鏈淀粉與脂肪含量建模的R2為0.886與0.743；在動(dòng)態(tài)測(cè)量的條件下，直鏈淀粉與脂肪含量建模的R2為0.666與0.765。實(shí)現(xiàn)對(duì)于不同直鏈淀粉與脂肪含量的水稻種子進(jìn)行快速、無損檢測(cè)與分選，表明該方法能夠滿足水稻種子品質(zhì)初篩的要求。

　　在雜交水稻稻米食味品質(zhì)評(píng)價(jià)方面，科研團(tuán)隊(duì)利用單粒品質(zhì)性狀分析技術(shù)手段，揭開了雜交水稻的食味品質(zhì)良莠不一的原因。科研人員基于前期自研的高通量單粒作物品質(zhì)NIR檢測(cè)平臺(tái)（2～3粒/秒），建立單粒稻谷成分（直鏈淀粉和蛋白質(zhì)）模型，開展雜交水稻單粒稻谷的成分差異（離散程度）對(duì)食味品質(zhì)影響的研究。研究發(fā)現(xiàn)，雜交水稻籽粒群體成分符合國家優(yōu)質(zhì)稻米標(biāo)準(zhǔn)是優(yōu)質(zhì)雜交水稻的必要指標(biāo)，但是籽粒間成分散程度小，是關(guān)乎食味品質(zhì)的重要指標(biāo)。在稻米理化指標(biāo)（直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量、堿消值和膠稠度）和食味品質(zhì)的模型中增加單粒成分離散程度指標(biāo)，使得食味品質(zhì)模型的決定系數(shù)（R2）從0.657提高到0.850。另外，在雙親中不育系對(duì)后代食味品質(zhì)的影響大于恢復(fù)系，所以選用優(yōu)質(zhì)不育系對(duì)選育食味好的組合尤為重要。該方法為雜交水稻在加工和蒸煮前的食味品質(zhì)評(píng)價(jià)提供了一種新的評(píng)價(jià)方法，為雜交水稻的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)育種奠定了基礎(chǔ)。

　　該工作得到國家自然科學(xué)基金、三亞市崖州灣科技城研究計(jì)劃、合肥研究院融合基金和安徽省重大專項(xiàng)支持。

　　文章鏈接：

　　https://doi.org/10.3390/agriculture12081258 

　　https://www.mdpi.com/2304-8158/11/17/2634 

圖1 NIR單粒高通量品質(zhì)分析儀器結(jié)構(gòu)圖

圖2基于不同平臺(tái)的水稻單籽粒成分檢測(cè)方法的示意圖

圖3理化指標(biāo)為自變量(a)，SGAC、SGPC離散度指標(biāo)和理化指標(biāo)為自變量(b)建立雜交秈稻的食味品質(zhì)模型