近期，中科院合肥研究院智能所吳躍進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)評價方面取得新進展，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)對于水稻的食味品質(zhì)、儲藏品質(zhì)與加工品質(zhì)具有重要影響。近紅外技術(shù)（NIR）在檢測作物品質(zhì)方面具有無損、快速和無污染等優(yōu)勢，但是對于遺傳育種的分離群體的單籽粒品質(zhì)性狀無法實現(xiàn)高通量精準(zhǔn)檢測。前期，在中科院先導(dǎo)A專項的支持下，團隊設(shè)計制造了智能化單籽粒作物品質(zhì)檢測和分選儀器，旨在能夠在單籽粒水平上進行品質(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)檢測與分選的最佳條件，科研團隊基于前期自研的高通量單粒作物品質(zhì)NIR檢測平臺（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方法檢測直鏈淀粉和脂肪。研究人員通過改進水稻成分微量檢測方法，可以對于單籽粒水稻中直鏈淀粉與脂肪含量進行測定，且測定結(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動狀態(tài)和測量方式，通過優(yōu)化預(yù)處理方法和光譜范圍，可以實現(xiàn)在靜態(tài)測量的條件下，直鏈淀粉與脂肪含量建模的R2為0.886與0.743；在動態(tài)測量的條件下，直鏈淀粉與脂肪含量建模的R2為0.666與0.765。實現(xiàn)對于不同直鏈淀粉與脂肪含量的水稻種子進行快速、無損檢測與分選，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)評價方面，科研團隊利用單粒品質(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檢測平臺（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)評價提供了一種新的評價方法，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劃、合肥研究院融合基金和安徽省重大專項支持。

　　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基于不同平臺的水稻單籽粒成分檢測方法的示意圖

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