盧　磊，徐　雪，段俊枝，張青冬，王　英，王玉聯(lián)，李　念，姚國(guó)新，，4*(.湖北工程學(xué)院 生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院,湖北 孝感 4000； .河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與信息研究所，河南 鄭州 45000； .湖北神農(nóng)架林區(qū)農(nóng)業(yè)局,湖北 神農(nóng)架林區(qū) 44499； 4.雜交水稻國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/武漢大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 4007)

神農(nóng)架林區(qū)地處湖北省西北部，是全國(guó)唯一一個(gè)以林區(qū)命名的縣級(jí)城市，全區(qū)海拔落差大，最高海拔達(dá)到3 100多米，平均海拔1 700 m，氣候變化多樣，動(dòng)植物資源豐富，在交通不便的偏遠(yuǎn)山村還種植著大量古老作物品種。冷水紅是神農(nóng)架高山特色水稻，因其種植海拔高，一般在800～1 200 m種植，山泉水灌溉，全程不施農(nóng)藥、化肥，富含各種微量礦物元素，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，備受當(dāng)?shù)厝罕娂坝慰拖矏?ài)。冷水紅屬有色稻中的紅皮米類型，該類型在種質(zhì)資源庫(kù)中有近9 000份[1]，比普通白米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高[2]，富含花色苷，具有抗癌[3]、抗氧化[4]等功用。據(jù)調(diào)查，目前神農(nóng)架種植的冷水紅糙米皮色紅，生長(zhǎng)環(huán)境優(yōu)異，但有明顯的種性退化現(xiàn)象，急需加強(qiáng)品種提純復(fù)壯研究。為此，深入調(diào)查冷水紅種植現(xiàn)狀，分析了其退化原因及營(yíng)養(yǎng)成分，選出了最優(yōu)的冷水紅提純材料，為神農(nóng)架冷水紅種質(zhì)保存提供材料，也為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)神農(nóng)架冷水紅水稻品牌提供最優(yōu)質(zhì)的水稻品種。

1　冷水紅種植概況

神農(nóng)架冷水紅種植歷史久，但面積較小，全區(qū)約7 hm2，主要分布在大九湖鎮(zhèn)青樹(shù)、東溪村及新華鎮(zhèn)的石屋頭村等地。種植地點(diǎn)分散，成片面積不大。植株長(zhǎng)相和粒型屬粳稻亞種，糙米顏色鮮紅至暗紅色，富含蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪和各種微量元素，營(yíng)養(yǎng)豐富。

1.1　冷水紅生物學(xué)特征

神農(nóng)架冷水紅種植地點(diǎn)一般在海拔800～1 200 m，低于800 m種植，氣溫高，生長(zhǎng)快，容易倒伏；高于1 200 m種植，生育期氣溫低,不能正常成熟。株高較高，可達(dá)170 cm，稈較細(xì)，分蘗力差，僅有3～4個(gè)，葉片數(shù)13.2，穗長(zhǎng)24 cm，穗粒數(shù)120，千粒質(zhì)量30 g，一次枝梗數(shù)12個(gè)，二次枝梗數(shù)20個(gè)。成熟時(shí)谷殼黃色，糙米顏色鮮紅至暗紅。每年清明節(jié)后1周左右播種，8月20日左右收獲，整個(gè)生育期長(zhǎng)130 d。

1.2　冷水紅種植特點(diǎn)

神農(nóng)架冷水紅植株高大易倒伏，種植過(guò)程中不能使用任何肥料，由于山區(qū)海拔高、氣溫低，冷水中種植多采用育秧方式移栽，由于分蘗少，一般3～4株苗作為一蔸種植。采用山上的優(yōu)質(zhì)冷泉水灌溉，冷水紅比一般水稻耐冷。整個(gè)生育期沒(méi)有病蟲(chóng)害發(fā)生，不需要使用化學(xué)農(nóng)藥，是天然的有機(jī)食品，但產(chǎn)量較低，不足3 000 kg/hm2。

1.3　冷水紅種性退化明顯

筆者走訪多地，一些種植戶描述從他們種地開(kāi)始種植的就是目前的冷水紅品種，或許是從外地傳入在本地馴化而成，或許是神農(nóng)架本地的原始品種。經(jīng)過(guò)幾十年的留種種植，退化比較明顯，主要表現(xiàn)在田間單株粒型、芒的有無(wú)等方面差異明顯。經(jīng)實(shí)地考種，最大的千粒質(zhì)量和最小的相差3 g，籽粒上著生芒的有無(wú)和長(zhǎng)短有差別，可細(xì)分為無(wú)芒、短芒(2 cm)和長(zhǎng)芒(5 cm)3種；糙米種皮的紅色程度有差別，從暗紅到鮮紅都有。這些分離表現(xiàn)證明冷水紅有退化的跡象，需要提純復(fù)壯。

2　冷水紅退化的原因

2.1　長(zhǎng)年留種種植

種植冷水紅的幾個(gè)村地理位置偏僻，冷水紅的種子都是自己留種，年年如此，由于缺乏相應(yīng)稻種提純技術(shù)，從未進(jìn)行過(guò)選種，種質(zhì)在長(zhǎng)期的種植過(guò)程中逐漸退化，有的發(fā)生了混雜，有的種性變劣，也有少部分可能發(fā)生了突變。

2.2　部分地區(qū)機(jī)械收割帶來(lái)混雜

近年來(lái)，部分地區(qū)利用機(jī)械代替人工收割，機(jī)械里留有其他的稻種進(jìn)而會(huì)混入到冷水紅種子里面，造成混雜，影響冷水紅的品質(zhì)特性。

2.3　不同水稻品種混種

水稻雖然是自花授粉作物，但還是存在2%左右的異交率，在冷水紅種植的田塊周邊種植其他水稻品種，會(huì)有部分花粉飄散到冷水紅的柱頭上受精結(jié)實(shí)，造成生物學(xué)混雜。

3　冷水紅類型劃分及其性狀、營(yíng)養(yǎng)成分分析

3.1　冷水紅類型及其性狀

經(jīng)田間仔細(xì)觀察鑒定，將神農(nóng)架種植(九湖鎮(zhèn)青樹(shù)村，海拔800 m)的冷水紅混雜類型分為3種，小粒無(wú)芒型、大粒短芒型和大粒長(zhǎng)芒型(圖1)，產(chǎn)量性狀見(jiàn)表1。大粒短芒型材料的穗長(zhǎng)、一次枝梗數(shù)、二次枝梗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量等均顯著高于其他2種類型材料，分別較小粒無(wú)芒型和大粒長(zhǎng)芒型材料提高0.70 cm、2.00個(gè)、3.70個(gè)、31.00粒、3.00 g和1.20 cm、3.00個(gè)、7.50個(gè)、35.00粒、0.20 g，較其他2種類型材料擁有較好的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)。剝開(kāi)谷殼，糙米米皮紅色程度以小粒無(wú)芒型最深，為暗紅色，大粒短芒型次之，而大粒長(zhǎng)芒型為紅色(圖1)。

A和C為短粒無(wú)芒型；B和D為大粒短芒型；C和F為大粒長(zhǎng)芒型；標(biāo)尺為5 mm圖1　3種類型冷水紅的粒型及糙米顏色

表1　3種類型冷水紅的產(chǎn)量性狀

注：同列數(shù)據(jù)后不同大、小寫(xiě)字母分別表示差異顯著(P<0.05)、極顯著(P<0.01)，下同。

3.2　3種類型冷水紅的營(yíng)養(yǎng)成分分析

神農(nóng)架冷水紅營(yíng)養(yǎng)豐富，蛋白質(zhì)、氨基酸等含量高，退化混雜后的3種類型里面，營(yíng)養(yǎng)成分高低是提純復(fù)壯選擇的關(guān)鍵因素。按照國(guó)標(biāo)等方法對(duì)3種類型糙米的蛋白質(zhì)[5]、脂肪[6]、直鏈淀粉[7]含量進(jìn)行測(cè)定，17種氨基酸檢測(cè)由科普研發(fā)技術(shù)中心(青島)有限公司完成，結(jié)果列于表2和表3。冷水紅糙米中，3種類型的各營(yíng)養(yǎng)成分含量均比對(duì)照豐兩優(yōu)4號(hào)高，提高幅度為17.02%～117.75%，表明神農(nóng)架冷水紅營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)高。大粒短芒類型脂肪含量、17種氨基酸總量均顯著高于其他2種類型，分別較小粒無(wú)芒型和大粒長(zhǎng)芒型提高2.79%、2.84%和7.27%、4.13%；直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量均介于其他2種類型材料之間；必需氨基酸中除亮氨酸含量稍低、纈氨酸含量與大粒長(zhǎng)芒型一樣高以外，其他必需氨基酸含量均高于其他2種類型，是理想的提純復(fù)壯優(yōu)選材料。

表2　3種類型冷水紅的糙米營(yíng)養(yǎng)成分

4　冷水紅種質(zhì)提純材料的選擇

目前，在神農(nóng)架林區(qū)已經(jīng)無(wú)法找到最初冷水紅的種質(zhì)，只能依據(jù)各混雜或變異類型的農(nóng)藝性狀、營(yíng)養(yǎng)成分等指標(biāo)確定最合適的冷水紅材料予以提純保存，替代混雜的種植品種。根據(jù)農(nóng)藝性狀調(diào)查和營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定結(jié)果，在3類材料中，大粒短芒型在穗長(zhǎng)、枝梗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、脂肪含量及氨基酸總量等方面均高于其他2種類型。脂肪含量高可顯著改善食味品質(zhì)，米飯適口性和香氣味更好[8]；氨基酸含量豐富，稻米營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高。因此，大粒短芒型是神農(nóng)架冷水紅理想的提純材料，將該類型作為冷水紅品種的原始種質(zhì)是合適的。

表3　3種類型冷水紅糙米中17種氨基酸含量　‰

注：★為必需氨基酸，未檢出的氨基酸檢出限為86.14 mg/kg。

5　結(jié)論與討論

神農(nóng)架冷水紅脂肪含量、氨基酸總量等比對(duì)照豐兩優(yōu)4號(hào)高很多，比一般大米具有更高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值；種植地點(diǎn)海拔高，氣溫低，米皮紅色更深，較一般色淺紅皮米的抗癌、抗氧化價(jià)值更大；加之種植在神農(nóng)架這種無(wú)污染、天然純綠色條件下，可開(kāi)發(fā)成名優(yōu)特產(chǎn)紅米，提高冷水紅品牌的附加值和種植者收入。神農(nóng)架冷水紅的蛋白質(zhì)和直鏈淀粉含量較高，其口感可能較差，米質(zhì)偏硬，不易煮熟，實(shí)際食用過(guò)程中也存在這樣的問(wèn)題，另外株高太高，容易倒伏，解決這些問(wèn)題還需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的遺傳改良。通過(guò)農(nóng)藝性狀、營(yíng)養(yǎng)成分等指標(biāo)分析發(fā)現(xiàn)，冷水紅材料提純保存的理想類型是大粒短芒型。

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