CN116491410A - 一种创制水稻低直链淀粉软米的方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种创制水稻低直链淀粉软米的方法及其应用，属于遗传学与生物技术领域。该创制新型低直链淀粉软米的方法包括以下步骤：A、杂交组配：正季花期，以携带Wx mq 的软米南粳5055为母本、携带du1的软米雪白为父本，杂交获得F0杂交种；B、F1种子分类：正季大田种植F0杂交种，成熟后收获F1种子，晾干碾磨成糙米，挑选胚乳乳白不透明的糙米留种；C、AC筛选：步骤B选出的糙米单苗单栽、单株收获形成株系，AC测定筛选获得所述软米材料。该方法创制的云软4号AC为5.8%，显著低于生产应用的主流软米品种，属于市场急需的软米类型。本发明的方法可以应用于低直链淀粉水稻软米新品种的选育。
Description
技术领域
本发明涉及一种创制水稻低直链淀粉软米的方法及其应用，属于遗传学与生物技术领域。
背景技术
随着生活水平的不断提高，人们对稻米蒸煮食味品质的追求日益提高。直链淀粉含量（Amylase Content，AC）是稻米蒸煮食味品质的主要决定因素。一般而言，直链淀粉含量20％以上的稻米品种食味差，直链淀粉含量在15％以下的食味较好。低直链淀粉含量的软米是一类直链淀粉含量介于糯米与黏米之间的新型大米，其直链淀粉含量介于3％～13％之间，其米饭具有质地柔软、富弹性、冷不回生、冷饭适口性及膨化性好等优点，深受人们的喜爱，具有很大的市场需求和市场价值（朱大伟等，扬州大学学报，2015，（1）：47-52）。
我国软米种植主要分布在西南地区，尤其是云南省。云南软米种植历史悠久，所种软米品种的低直链淀粉性状为地方老品种的直链淀粉合成基因自然变异所产生，并由于当地百姓的食用习惯而得以保留。其中以毫枇、毫木西、毫安弄为典型代表。在云南，已经培育出云恢290、滇屯502、滇陇201、滇瑞408、银光、云粳20号、云粳29号、云粳37号、云粳41号、楚粳39号、楚粳48号等一系列优质软米品种。据统计，近年来我国软米主要分布在西南地区，占我国软米总量的53％，其次是华中和华南地区，华东、东北、华北、西北等地种植面积较少。随着江苏、东北对软米育种、发展的日益重视，预计华东和东北地区的面积会大幅增加，所占的比例也会加大。随着人民生活水平的提高，对优质软米的需求将会快速增加。
降低稻米直链淀粉含量是提升稻米食味品质的有效途径之一，然而目前生产上大面积生产的粳型软米主要为利用Wx mq （Hiroyuki Sato et al，Breeding Science,2002,52:131-135）等位基因育成的软米品种，如关东194、南粳5055、南粳46、南粳9108等品种，其直链淀粉含量一般介于9%—11%之间；而生产上比较出名的优质籼型软米主要分布在云南省，如毫秕、毫木西、云恢290、滇屯502、滇陇201、滇瑞408等品种，所用的低直链淀粉调控等位基因为Wx op/hp （万建民等，Plant Molecular Biology, 2009,71:609-626），其直链淀粉含量一般介于11%～14%之间。总而言之，目前生产上软米品种的直链淀粉含量还是偏高，米饭口感偏硬，极其缺乏直链淀粉含量介于4%～8%之间食味品质更优的新型软米种质资源和品种。
目前尚未有利用携带Wx mq 的软米材料与携带du1(曾大力等,Plant MolecularBiology, 2007,65:501-509)的软米材料进行杂交创制新型低直链淀粉软米种质材料、品种的报道。利用携带不同低直链淀粉调控基因的软米材料，进行相互杂交创制新型低直链淀粉软米，对于软米种质创制和软米育种具有重要指导意义。
发明内容
本发明旨在提供一种创制水稻低直链淀粉软米的方法及其应用，所创制的软米直链淀粉含量介于4%～8%之间。
为获得上述水稻低直链淀粉材料，本发明采用的技术方案是利用携带不同低直链淀粉调控基因的软米材料进行相互杂交选育，其特征在于包括以下步骤：A、杂交组配：正季花期，以携带Wx mq 的软米南粳5055为母本,以携带du1的软米雪白为父本，进行杂交获得F0杂交种;B、F1种子分类：正季大田种植F0杂交种，成熟后收获F1种子，晾干至水分14%左右碾磨成糙米，挑选胚乳乳白色、不透明的糙米留种；C、直链淀粉含量测定筛选：将步骤B获得的糙米播种后单苗单栽，单株收获形成株系，筛选获得直链淀粉含量介于4%～8%之间的软米材料云软4号。
本发明所述的利用携带不同低直链淀粉调控基因的软米材料进行相互杂交创制新型低直链淀粉软米的方法可以在水稻食味品质改良中得到应用。该应用包括创制水稻低直链淀粉软米材料、改良水稻食味品质和稻米品种培育方面的应用。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
目前尚未有利用携带Wx mq 的软米材料与携带du1的软米材料进行杂交创制低直链淀粉软米种质的报道。本发明利用携带Wx mq 的软米南粳5055和携带du1的软米雪白进行杂交创制的云软4号，其直链淀粉含量为5.84%，相比现有市场粳型、籼型软米具有更好的蒸煮食味品质，是市场急需的软米类型，具有很大的市场价值。
附图说明
图1亲本及分离世代的胚乳外观表型;
图2稻米外观及横切片I2-KI染色示意图;
图3稻米直链淀粉含量示意图;
图4稻米胶稠度示意图。
实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。具体实施步骤如下：
1、试验材料
圣糯18、南粳5055、雪白、楚粳28号、滇屯502均为公知公用材料，中国农业种质资源库可免费提供。云软4号是我们利用南粳5055和雪白创制的一个软米材料。
2、云软4号创制
A、杂交组配：正季在温室大棚中盆栽种植携带Wx mq 的暗胚乳软米南粳5055和携带du1的暗胚乳软米雪白，花期用镊子人工去除南粳5055的雄蕊，然后授以雪白的花粉进行杂交，获得杂交种F0（图1）。B、F1种子分类：正季大田种植F0杂交种，成熟后收获F1种子，晾干至水分14%左右碾磨成糙米，按照胚乳色泽进行分类。如图1所示，F1种子分离出3种类型，包括透明胚乳型、暗胚乳型和乳白胚乳型，其中乳白胚乳型糙米留种。C、品系筛选：大田种植步骤B入选的乳白胚乳糙米，单苗单栽形成株系，兼顾产量和抗性选育出云软4号软米材料。
3、稻米外观和显色反应
将大田收获的圣糯18、南粳5055、雪白、云软4号、楚粳28号、滇屯502的种子晾晒至水分14%左右，碾磨成糙米、精米观察稻米外观。如图2A和图2B所示，圣糯18的糙米和精米均呈乳白色不透明状，软米南粳5055、雪白和滇屯502的糙米和精米均呈浑浊不透明状（俗称暗胚乳），云软4号的糙米和精米为近似糯米的乳白不透明状，普通粳稻楚粳28号的糙米和精米呈半透明状，表明云软4号为一个外观近似糯米的软米材料。
利用直链淀粉遇碘呈蓝色的显色反应，进一步将上述材料的糙米横切成圆片，在0.1%的I2-KI染液中染色1.5分钟，观察上述稻米的I2-KI的显色反应并拍照。结果如2.C所示，圣糯18染色后呈黄褐色，为典型的糯米表型；楚粳28号染色后呈较深的蓝紫色，为典型的普通粘米表型；南粳5055、雪白、和滇屯502染色后呈蓝紫色，但着色较楚粳28号浅；云软4号染色后也呈较浅的蓝紫色，但着色显著较南粳5055、雪白和滇屯502浅。以上结果表明创制的云软4号材料不是糯米，而可能是直链淀粉含量较南粳5055、雪白和滇屯502更低的软米材料。
4、直链淀粉含量测定
在嵩明基地种植圣糯18、南粳5055、雪白、云软4号、楚粳28号和滇屯502，收获相应的种子，晾晒至水分14%左右，利用小型糙米机将种子去除颖壳获得糙米，用小型精米机将糙米碾磨成精米，再用打粉机将精米打成米粉，米粉过100目筛子后获得米粉样品备用，按照国家标准GB/T 15683-2008（大米直链淀粉含量的测定）规定的方法测定准备样品的直链淀粉含量。结果如图3所示，普通粳稻楚粳28号具有最高的直链淀粉含量15.49%，云软4号在嵩明基地种植的直链淀粉含量为5.84%，显著低于其亲本南粳5055（直链淀粉含量为10.74%）和雪白（直链淀粉含量为9.83%），也显著低于著名籼型软米滇屯502（直链淀粉含量为12.81%），显著高于圣糯18（直链淀粉含量为1.56%）。以上结果进一步证明云软4号不是糯米，而是直链淀粉含量介于4%～8%之间的市场急需的软米类型。
5、胶稠度测定
利用上述制备的米粉样品，按照国家标准GB/T 22294-2008（粮油检验 大米胶稠度的测定国家标准）规定的方法测定稻米样品的胶稠度。结果如图4所示，糯米圣糯18具有最长的胶稠度113.6mm，云软4号的胶稠度为86.2 mm，显著短于圣糯18，显著长于亲本南粳5055的胶稠度（68.7mm）和雪白的胶稠度（66.9mm），同时也显著长于籼型软米滇屯502的胶稠度（69.4mm），普通粳稻楚粳28号具有最短的胶稠度（64.3mm）。根据胶稠度与稻米口感的相关性，以上结果说明云软4号较软米南粳5055、雪白和滇屯502具有更软的口感和更好的适口性。
6、稻米糊化特性检测
大米的糊化特性与大米的蒸煮食味品质密切相关，利用上面制备的米粉样品，按照布拉班德粘度仪的说明书的方法测定稻米样品的糊化特性。有研究表明，RVA谱特征值中的峰值粘度、崩解值、消减值和回复值能够很好地反映稻米蒸煮食味品质的优劣差异，一般峰值粘度、崩解值相对较高，消减值、回复值相对较低的稻米米饭具有更好的柔软性、黏散性、滋味、馨香味、冷饭质地和较高的综合评分（张睿等，北方水稻，2014，44(05)：72-75）。软米的淀粉糊化特性往往具有如上特征，因而具有很好的蒸煮食味品质。稻米淀粉RVA特征值检测结果如表1所示，云软4号的起始糊化温度为68.8℃，显著高于圣糯18的65.2℃，显著低于其亲本南粳5055（糊化温度70.8℃）和雪白（糊化温度71.4℃），也显著低于籼型软米滇屯502（糊化温度71.9℃）。云软4号相比南粳5055、雪白和滇屯502具有更高的峰值粘度和崩解值，具有更低的消减值和回复值，暗示云软4号相比软米南粳5055、雪白和滇屯502具有更好的柔软性和冷饭不回生特性，具有更好的蒸煮食味品质。
表1稻米糊化特性
| 样品名 | 起始糊化温度（℃） | 峰值粘度（bU） | 热桨粘度（bU） | 冷胶粘度（bU） | 最终粘度（bU） | 崩解值（bU） | 消减值（bU） | 回复值（bU） |
| 圣糯18 | 65.2 | 378 | 182 | 232 | 256 | 196 | -146 | -122 |
| 南粳5055 | 70.8 | 467 | 254 | 434 | 473 | 213 | -33 | 6 |
| 雪白 | 71.4 | 552 | 309 | 461 | 480 | 243 | -91 | -72 |
| 云软4号 | 68.8 | 558 | 294 | 443 | 492 | 264 | -115 | -66 |
| 楚粳28号 | 73.9 | 366 | 255 | 536 | 549 | 111 | 170 | 183 |
| 滇屯502 | 71.9 | 538 | 287 | 606 | 609 | 251 | 68 | 71 |
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一种创制水稻低直链淀粉软米的方法,其特征在于，包括以下步骤：
A、杂交组配：正季花期，以携带Wx mq 的软米南粳5055为母本,以携带du1的软米雪白为父本，进行杂交获得F0杂交种；
B、正季大田种植F0杂交种，成熟后收获F1种子，晾干碾磨成糙米，挑选胚乳乳白不透明的糙米留种；
C、软米材料筛选：将步骤B选出的糙米单苗单栽、单株收获形成株系，结合产量抗性筛选获得AC介于4%～8%的软米材料。
2.一种基于权利要求1所述的创制水稻低直链淀粉软米的方法在水稻稻米品质改良中的应用。
3.根据权利要求2所述的水稻稻米品质改良中的应用，其特征在于：所述应用包括创制水稻低直链淀粉软米材料、改良水稻食味品质和稻米品种培育方面的应用。
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| CN115968775A (zh) * | 2023-03-14 | 2023-04-18 | 云南省农业科学院粮食作物研究所 | 一种水稻低直链淀粉软米的创制方法 |
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