朱勇良 葉亞新 謝裕林等

摘要 [目的]了解蘇香粳3號的栽培特性和成香機理。[方法]研究了蘇香粳3號的栽培特性，利用特異引物檢測了其香味的基因型，并利用全二維時間質譜（GC×GCTOFMS）分析了致香物組分。[結果]蘇香粳3號播種量為90.0 kg/hm2、施氮量為225.0 kg/hm2 時采取直播栽培產量最高；蘇香粳3號的抗、耐高溫逆境的能力較好，并且較適宜網室栽培。香味基因檢測結果表明蘇香粳3號受fgr 基因控制，第2外顯子存在7 bp 的堿基缺失。利用全二維時間質譜分析獲得了香稻特征化合物2乙?；量┻繛?.021 5 mg/kg和初步的致香物組分。[結論]為蘇香粳3號的推廣應用提供了參考。

關鍵詞 蘇香粳3號；栽培特性；成香機理

中圖分類號 S511.2+2 文獻標識碼

A 文章編號 0517-6611（2015）05-052-02

Cultivation Characteristics of New Good Eating Quality Rice Variety Su Xiangjing 3 and Its Mechanism of Aroma

ZHU Yongliang1， YE Yaxin2， XIE Yulin1et al （1. Institute of Agricultural Sciences in the Taihu Lake Region of Jiangsu Province， Suzhou， Jiangsu 215155； 2. Suzhou Science and Technology College， Suzhou， Jiangsu 215009）

Abstract [Objective] The aim was to understand cultivation characteristics and aroma mechanism of Su Xiangjing 3. [Method] The cultivation characteristics and aroma mechanism of Su Xiangjing 3 were analyzed by special primers and GC×GCTOFMS. [Result] The yield was highest under the direct seeding conditions simultaneously the seeding quantity was 90.0 kg/hm2 and nitrogen application amount was 225.0 kg/hm2. Su Xiangjing 3 had good resistance to high temperature stress and late sowing. The production structure was changed under the network culture conditions. By using genetic analysis and specific primers， it was found that the fragrance of Su Xiangjing 3 was controlled by gene fgr for 7 bp deletion in the second exon. Meanwhile， the GC×GCTOFMS technology was used to determine the aroma compounds of Su Xiangjing 3， the results found 53 types of aroma compounds， and 2acetylpyrroline content was 0.021 5 mg/kg. [Conclusion] The result provided reference for the application of Su Xiangjing 3.

Key words Su Xiangjing 3； Cultivation characteristics； Mechanism of aroma

基金項目 江蘇省蘇州市應用基礎研究項目（SYN201202）。

作者簡介 朱勇良（1965- ），男，江蘇蘇州人，副研究員，從事水稻遺傳育種和優(yōu)質高產栽培研究。

收稿日期 20141218

蘇香粳3號，1999年在南京用江蘇本地豐產品種武粳13號作母本，日本優(yōu)質優(yōu)味品種北明為父本配組，歷時近10年的田間評價、室內鑒定和篩選，于2010年通過江蘇省審定并定名；2009年申請植物新品種保護，2010年獲得申請公告，公告號：CNA006188E。該品種由于抽穗期早，耐、抗高溫能力較強，米飯口感優(yōu)異，并且稻米商品性良好，深受適種地區(qū)廣大農戶的歡迎，展示了較好的生產應用和產業(yè)化開發(fā)的前景。鑒于此，筆者對該品種的栽培特性、香味的基因型、致香物成分進行了分析，旨在為該品種的推廣應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗作物。蘇香粳3號；日本晴、蘇香粳 1號、揚稻6號、南京11號、蘇香粳3號5個水稻品種，用于蘇香粳3號香味的基因型分析。

1.1.2 主要儀器與試劑。全二維飛行時間質譜（GC×GCTOFMS，美國Zoex公司）；固相微萃取儀（美國Supelco公司）；固相微萃取纖維頭（DVB/CAR/PDMS，美國Supelco公司），頂空樣品瓶等。乙腈（色譜級TEDIA），配置內標，乙酸苯乙酯，均由J&K Chemica提供，純度均大于99.9%。

1.2 方法

1.2.1 栽培特性研究。

1.2.1.1 直播栽培條件下蘇香粳3號的收獲產量對播種量和投氮量的響應。采用裂區(qū)設計，播種量為主因素，投氮量為副因素。播種量分3個水平，分別為45.0、67.5和90.0 kg/hm2 ；投氮量分5個水平，分別為0、150、225、300和375 kg/hm2 純氮，肥料運籌中：基肥占總施氮量的25%（播種前2 d施用），苗肥（2葉1心期施用）占30%，分蘗肥（4葉1心期施用）占30%，穗肥（播后60 d施用）占15%；鉀肥用氯化鉀150 kg/hm2，全部用作基肥投入。

1.2.1.2 蘇香粳3號對高溫逆境栽培的反應。采用盆缽試驗（盆徑30 cm），自孕穗期（8月12日）開始對其進行高溫處理，高溫處理模式為玻璃溫室安置，播種期和肥水管理統(tǒng)一，其中播種期為5月13日。對處理的全部材料收回進行單穗考種，統(tǒng)計試驗樣本的結實率和千粒重。

1.2.1.3 蘇香粳3號設施栽培的產量表現。采用網室設施栽培，試驗用防蟲網室長60 m、寬20 m，立柱直立，間距3 m。采用30目白色網。

1.2.1.4 播種期對蘇香粳3號生長發(fā)育和產量的影響。采用播種期試驗及4個遲直播播種期處理為6月30日、7月10日、7月20日、7月30日的水直播試驗。

1.2.2 蘇香粳3號香味的基因型分析。

1.2.2.1 引物標記及DNA提取。利用Prime Premier 5.0將控制稻米香味基因fgr的第2外顯子7 bp的缺失和第7外顯子8 bp的缺失分別設計成InDel標記，分別命名為Badh2、Badh7，引物由Invitrogen 公司合成，Badh2F： GGGAGGCGCTGAAGAGGA；Badh2R：GGGTAGTCACCACCCTACCTTG；Badh7F：ATACCCCATCAATGGAAAT；Badh7R： GAAAAGGACAACATTGAGAA。水稻苗期分單株取6～8 cm長的嫩葉片，水稻基因組DNA提取采用CTAB法。

1.2.2.2 PCR 擴增和電泳。10.0 μl反應體系包括BUTaq 2×Master PCR Mix 5.0 μl，Primer （4 pmol/L） 2.0 μl，模板DNA（約15 ng/μl） 2.0 μl，滅菌雙蒸水1.0 μl。在Eppendorf PCR儀上進行擴增，反應條件為：94 ℃預變性5 min；94 ℃ 30 s，55 ℃ 30 s，72 ℃ 1 min，共35個循環(huán)；72 ℃再延伸10 min。反應產物在6%非變性聚丙烯酰胺凝膠上電泳，用硝酸銀染色。

1.2.3 蘇香粳3號致香物的初步分析。

1.2.3.1 樣品預處理。稱取2 g精米粉樣品至20 ml頂空樣品瓶中，加入1.0 μl內標化合物（乙酸苯乙酯22.9 μg/ml），用頂空瓶蓋將其密封。然后將頂空瓶放入到固相微萃取加熱裝置中，在80 ℃下平衡40 min，利用固相微萃取纖維頭（DVB/CAR/PDMS）吸附平衡10 min，最后在250 ℃進樣口解析進行全二維飛行時間質譜分析。

1.2.3.2 全二維質譜分析條件。柱1：DB5（30 m×0.25 mm×1.0 μm）；柱2：DB17（1.5 m ×0.10 mm×0.1 μm）；程序升溫：60 ℃（保持2 min）以3 ℃/min 升到250 ℃（保持5 min）；進樣口壓力：程序升壓模式；35 psi（保持2 min）以0.3 psi/min 升到49 psi（保持5 min）；樣品運行時間：70 min；進樣口溫度：250 ℃；進樣模式：不分流；吹掃時間：3.5 min；調制周期：6 s；持續(xù)周期：300 ms；熱噴口：370 ℃；冷噴口流速：18 L/min；熱噴口壓力：40 psi。質譜條件：離子源EI， 70 eV；離子源溫度280 ℃；傳輸線溫度300 ℃；質量范圍45～450 m/z；分辨率4 000 FWHM；采集速度100 Hz；質譜庫NIST08。

2 結果與分析

2.1 栽培特性

2.1.1 直播栽培條件下蘇香粳3號的收獲產量對播種量和投氮量的響應。結果表明，播種量與施氮量對直播水稻蘇香粳3號產量影響顯著。播種量在90 kg/hm2 時產量最高，達到6 174.53 kg/hm2 ，顯著高于播種量為45.0和67.5 kg/hm2時的產量；施氮量水平在225.0 kg/hm2 時產量最高，達到6 497.48 kg/hm2，顯著高于施氮量水平為0和150.0 kg/hm2的產量；當播種量為90.0 kg/hm2，施氮量為225.0 kg/hm2 時直播水稻蘇香粳3號的產量最高，達到6 697.50 kg/hm2[1]。

2.1.2 蘇香粳3號對高溫逆境栽培的反應。結果表明，高溫處理引起了蘇香粳3號結實率的下降，并且高溫處理時間越長，其結實率降低越多。試驗中蘇香粳3號抽穗揚花期間玻璃房內的最高氣溫高于35 ℃的天數有10 d，并且有連續(xù)7 d的最高氣溫高于40 ℃，受該期間高溫處理的樣本的最低結實率為82.3%。初步說明蘇香粳3號具有較好的抗耐高溫逆境的能力[2]。

2.1.3 蘇香粳3號設施栽培的產量表現。結果表明，網栽條件下，蘇香粳3號成熟期的植株高度顯著增加，平均增幅達5%左右，一般植株高度為93 cm。網栽對蘇香粳3號的水稻產量影響較大，平均降幅達29.50%。網栽條件下蘇香粳3號單位面積總穗數分別較常規(guī)栽培有顯著降低，降幅達7.19%；蘇香粳3號每穗穎花數較常規(guī)栽培降低1.46%；同時蘇香粳3號的結實率也有所降低，降幅為4.49%；網栽蘇香粳3號水稻的千粒重也有所降低，降幅為0.24%[3]。

2.1.4 播種期對蘇香粳3號生長發(fā)育和產量的影響。根據播種期試驗得出的溫光反應模式表明，常規(guī)移栽的蘇香粳3號在蘇州適宜播種期播種，如在夏至日播種時30 ℃的氣溫下，從播種到齊穗的時間為70.50 d，平均氣溫每降低1 ℃，播始歷期相應增加2 d左右，播種期每提早1.00 d，營養(yǎng)生長期則相應增加0.28 d。蘇香粳3號隨著播種期的推遲，產量呈下降的趨勢，5月10日左右播種的產量最高，在適宜播種期內，適當的早播早栽有利于發(fā)揮中粳類品種蘇香粳3號的產量潛力[4]。4個遲直播播種期處理為6月30日、7月10日、7月20日、7月30日的水直播試驗結果表明，蘇香粳3號的全生育期隨著播種期的推遲而延長，變化幅度為102～126 d，極差達24 d，播種期每推遲10 d，抽穗期則推遲8～10 d。生育期變化主要表現在灌漿成熟期拉長，播種期越遲，齊穗期至成熟期的歷時越長，差異幅度達28 d；播種期至齊穗期歷時總體呈縮短趨勢，變化較穩(wěn)定。在遲直播條件下，6月30日播種的能正常成熟，7月10日、7月20日和7月30日播種的均不能正常成熟[5]。

2.2 蘇香粳3號香味的基因型分析 利用Badh2 第7外顯子特異引物擴增，結果顯示供試的5個材料都沒有缺失，利用Badh2 第2外顯子特異引物擴增，結果顯示第2外顯子有缺失。第2外顯子的特異引物檢測表明，蘇香粳3號和蘇香粳1號2個香米材料都攜帶相同的香米等位基因，在fgr 基因的第2外顯子存在7 bp 的堿基缺失，結果導致翻譯提前終止，產生無功能的截短BADH2 蛋白，從而表現出香味[6]。

2.3 蘇香粳3號致香物的初步分析 經過全二維質譜的進一步分析，共分析鑒定了53種主體香味成分，其中烴類物質有3種，約占總量的0.89%，醛類物質13種，約占總量的33.40%，酮類物質有10種，約占總量的2.50%，酯類物質1種，約占總量的2.20%，醇類物質10種，約占總量的8.40%，雜環(huán)類物質最多，約占總量的53.70%，未檢測到酸類物質。檢測到香稻的特征致香物2乙?；?吡咯啉（2AP）的含量為0.021 5 mg/kg，與應興華等[7]利用氣質聯儀分析的試驗結果相近。

3 討論

香稻是一種珍貴的具有天然香味的功能稻和特種稻，具有食味品質好、營養(yǎng)保健、經濟價值高等優(yōu)點，因而深受消費者青睞，是目前水稻研究的熱點問題。蘇香粳3號成熟期早、食味良好并且富有香味，因此，研究和總結其栽培特性和利用現代基因分析技術探明其成香機理，對于提高其種植效益具有實際意義。栽培試驗表明，蘇香粳3號能較好地適用于輕型栽培，播種量為90 kg/hm2、施氮量為225 kg/hm2時，采用直播栽培，能達到6 697.50 kg/hm2的較高產量；高溫逆境栽培試驗得出，蘇香粳3號在有連續(xù)7 d的最高氣溫高于

40 ℃的環(huán)境條件下，最低結實率仍可達82.3%，表現出較好

的抗耐高溫逆境能力；蘇香粳3號的產量結構較合理，還可用于設施栽培，耐遲播性較好。利用遺傳分析和基因標記鑒定的方法，分析了優(yōu)質食味新品種蘇香粳3號的香味基因型。蘇香粳3號香味受單一的隱性核基因fgr控制，在fgr 基因的第2 外顯子存在7 bp 的堿基缺失，和蘇香粳1號的香味基因相同，從分子水平闡明了該品種香味的來源，也初步找到了高產、保香栽培的理論和技術借鑒。水稻香味物質的檢測尚沒有國家和行業(yè)標準，有關蘇香粳3號等香稻的致香物質的分析研究工作還有待于開展。

參考文獻

[1]

黃萌，陳培峰，喬中英，等.播種量與施氮量對直播水稻蘇香粳3號產量的影響[J].江西農業(yè)學報，2012，24（4）：4-6.

[2] 喬中英，王建平，陳培峰，等.高溫熱害對蘇香粳3號影響的研究[J].江西農業(yè)學報，2012，24（4）：23-25.

[3] 周 煒，楊國英，郭智，等.網栽對水稻產量及其構成因素的影響[J].江蘇農業(yè)科學，2012，40（11）：47-49.

[4] 惠鋒，黃萌，張海，等.不同播期對蘇香粳3號產量和生育期的影響[J].江西農業(yè)學報，2011，23（4）：34-35.

[5] 黃萌，喬中英，王建平，等.遲直播對早熟粳稻蘇香粳3號生育進程及產量的影響[J].江蘇農業(yè)科學，2012，40（10）：65-66.

[6] 王軍，楊金歡，楊杰，等.優(yōu)質紫香糯龍晴4號的紫色和香味的基因型分析[J].分子植物育種，2011，9（6）：688-691.

[7] 應興華，徐霞，陳銘學，等.氣相色譜-質譜技術分析香稻特征化合物2乙?；量┻鳾J].色譜，2010，28（8）：782-785.

責任編輯 黃小燕 責任校對 李巖