趙春芳 岳紅亮 田 錚 顧明超 趙 凌 趙慶勇 朱 鎮(zhèn) 陳 濤 周麗慧 姚 姝 梁文化 路 凱 張亞東 王才林

江蘇和東北粳稻稻米理化特性及和基因序列分析

趙春芳 岳紅亮 田 錚 顧明超 趙 凌 趙慶勇 朱 鎮(zhèn) 陳 濤 周麗慧 姚 姝 梁文化 路 凱 張亞東 王才林*

江蘇省農業(yè)科學院糧食作物研究所/ 江蘇省優(yōu)質水稻工程技術研究中心/ 國家水稻改良中心南京分中心, 江蘇南京 210014

依據(jù)地理來源和直鏈淀粉含量將87份供試粳稻品種(系)劃分為江蘇普通粳稻、東北粳稻和江蘇半糯粳稻3種類型, 系統(tǒng)比較了稻米理化性狀及淀粉合成主效基因和序列的差異, 以探究其食味品質特征及其形成的分子基礎。與東北粳稻相比, 江蘇普通粳稻的直鏈淀粉含量偏低, 蛋白質含量和糊化溫度偏高, 而膠稠度和RVA譜特征值相當。與江蘇普通粳稻和東北粳稻相比, 江蘇半糯粳稻具有較低的直鏈淀粉含量、較大的膠稠度及獨特的RVA譜特征。大多數(shù)性狀變異系數(shù)在3種類型粳稻中均較小, 僅消減值變異系數(shù)較大, 說明品種(系)間的稻米回生性存在較大差異而其他性狀較為一致。各性狀間的相關性在3種類型粳稻中表現(xiàn)不盡相同, 說明地理來源和品種特性影響食味品質性狀間的相關程度。聚類分析將87份粳稻分為4個類群, 江蘇普通粳稻與東北粳稻主要分布于類群I和II, 且品種間相互交錯; 類群III由2個江蘇普通粳稻品系和1個江蘇半糯粳稻(徐稻9號)組成, 多數(shù)性狀值位于普通粳稻與半糯粳稻之間; 類群IV中均為江蘇半糯粳稻。序列分析表明江蘇普通粳稻和東北粳稻中Wx基因無序列差異, 而江蘇半糯粳稻在Wx第4外顯子上發(fā)生G/A替換, 屬Wx等位基因型; 江蘇省部分粳稻品種(系)攜帶()等位基因, 從而導致高糊化溫度。

粳稻; 食味品質; 低直鏈淀粉含量;;

隨著經濟發(fā)展和生活水平提高, 人們對主食稻米的需求正由溫飽型向食味型和品質型轉變, 食味品質成為決定稻米品質的核心因素[1]。目前我國稻米食味品質主要依據(jù)人工品嘗直接評價, 或者通過直鏈淀粉含量(amylose content, AC)、膠稠度(gel consistence, GC)、糊化溫度(gelatinization temperature, GT)等理化指標間接判定。前者需要組織經過培訓的很多人員進行感官試驗, 操作復雜并存在主觀性, 不適用于對批量樣品的分析。長期以來一直將后者作為衡量稻米食味品質的重要指標和育種材料品質篩選的主要手段[2]。除了AC、GC、GT等理化指標, RVA譜特征值反映淀粉在水中因加熱和冷卻而發(fā)生的黏度變化, 模擬了米飯的蒸煮過程[3], 測定的峰值黏度、崩解值及消減值與感官品嘗值有極高的相關性[4-5], 能夠區(qū)分不同水稻品種蒸煮食味品質的優(yōu)劣[6]。

淀粉占精米胚乳干重的90%以上, 其組成與結構是決定稻米食味品質的最重要因素。由蠟質基因(,)編碼的顆粒結合型淀粉合酶I (gra-nule-bound starch synthase, GBSSI), 主要負責直鏈淀粉的合成, 該基因的不同等位變異型決定了稻米的直鏈淀粉含量[7-8]。水稻支鏈淀粉的合成由可溶性淀粉合酶SSS催化合成, 主要有8種同工型[9], 其中同工型SSIIa在水稻胚乳中特異表達, 對稻米蒸煮食味品質影響最大?？扇苄缘矸酆厦窱I基因, 亦被稱為糊化溫度控制基因[10], 主要負責將支鏈淀粉的短支鏈(A+B1)合成至中等長度的分支鏈(B2+B3)。該基因也存在多種等位變異型, 依據(jù)酶活性, 可分為高酶活型和低酶活型, 高酶活型主要存在于秈稻中, 能合成較多的中等長度分支鏈, 表現(xiàn)為高糊化溫度; 低酶活或酶活喪失型主要存在于粳稻中, 表現(xiàn)為低糊化溫度[9]。和被認為是影響稻米蒸煮食味品質最重要的2個基因[11]。

黑龍江、江蘇、吉林、遼寧、云南、浙江、安徽是我國七大粳稻主產省, 東北地區(qū)粳稻生產享有灌漿期溫度較低、晝夜溫差大等良好的自然條件, 產出的稻米具有產量高、商品性好、食味品質優(yōu)等優(yōu)勢[12], 而江蘇省粳稻主要受高溫影響, 稻米外觀品質及食味品質均較低[13-14]。近年來江蘇省水稻育種家們利用突變型基因資源培育了一批直鏈淀粉含量介于粳稻和糯稻之間的粳稻品種(被稱為半糯型粳稻)[15-18], 研究證實它們具有良好的食味品質特性[19-20], 但半糯粳稻與江蘇普通粳稻及東北粳稻之間的食味品質性狀差異尚不清楚, 同時比較3種類型粳稻的研究不多。本研究比較分析了3種類型粳稻間的稻米食味品質理化指標與RVA譜特征值的差異, 研究了各性狀值間的相關性及相似程度, 并探討了AC和GT差異的分子基礎, 旨在為江蘇省粳稻的食味品質改良提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

選用常規(guī)粳稻品種(系) 87份, 按地理來源分為江蘇省粳稻和東北粳稻(黑龍江、吉林、遼寧三省培育), 其中依據(jù)直鏈淀粉含量將江蘇省粳稻分為江蘇普通粳稻和江蘇半糯粳稻。因此, 87份供試粳稻材料分為3種類型, 34份江蘇普通粳稻品種(系), 32份東北粳稻品種, 21份江蘇半糯粳稻品種(系), 材料名稱見表1。

1.2 試驗設計

江蘇省粳稻品種(系)(普通粳稻和半糯粳稻) 2017年正季于江蘇省農業(yè)科學院糧食作物研究所育種基地種植, 每份材料5行, 每行12株, 株行距為16 cm × 16 cm。試驗田平整、土壤肥力中等均勻, 采用水育秧、人工移栽, 肥水管理同常規(guī)大田。同年由黑龍江、吉林、遼寧各培育單位當?shù)胤N植東北粳稻材料, 收獲后提供稻谷。將試驗材料于室溫貯藏3個月, 待水分含量穩(wěn)定至14%~15%時研磨至精米。

表1 供試材料信息

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品前處理 稻谷經礱谷機(SY88-TH, 韓國雙龍)去殼出糙, 糙米經小型精米機(BLH-3120, 臺州伯利恒)出精。用旋風式磨粉儀(CT193, FOSS, 瑞典)研磨成米粉, 過100目篩去除雜質, 獲得的精米米粉用于理化品質相關性狀的測定。

1.3.2 稻米理化指標 分別按照國家標準GB/T 15683-2008《大米直鏈淀粉含量的測定》和GB/T 22294-2008《糧油檢驗大米膠稠度的測定》測定直鏈淀粉含量(amylose content, AC)和膠稠度(gel consistency, GC)。米粉經H2SO4-H2O2消煮, 用全自動流動分析儀上測定含氮量, 再乘以換算系數(shù)5.95得到蛋白質含量(protein content, PC)。選用RVA儀測定糊化溫度(gelatinization temperature, GT)。AC、GC每個樣品測定3次重復, GT每個樣品測定2次重復, 取平均值為性狀值。

1.3.3 RVA譜特征值 利用谷物黏度快速分析儀(Perten, 瑞典)測定RVA譜黏滯特性, 用配套軟件TWC分析。參照美國谷物化學家協(xié)會AACC61-01和61-02操作規(guī)程設置參數(shù)。儀器測出的RVA參數(shù)包括峰值黏度(peak viscosity, PV)、熱漿黏度(though viscosity, TV)、最終黏度(final viscosity, FV)、峰值時間(peak time, Pet)、崩解值(breakdown viscosity, BDV)和消減值(setback viscosity, SBV)。每個樣品重復測定2次, 取平均值為性狀值。

1.3.4 淀粉合酶基因和序列分析 分別在基因上設計4對、在基因上設計3對有100 bp左右重疊區(qū)域的測序引物, 以選定品種的基因組DNA為模板, 進行PCR擴增、序列分析及基因全長序列拼接。利用Oligo7.0軟件設計測序引物, 利用SeqMan軟件執(zhí)行序列拼接及多序列比對。等位基因第4外顯子變異位點用陳濤等[21]開發(fā)的受阻突變體系PCR擴增四引物檢測, 通過測序分析第5外顯子變異位點, 并以已報道的Milky queen中的Wx序列為對照。所用的引物序列及PCR擴增片段長度見表2。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Excel 2016處理數(shù)據(jù)和繪制圖表, 用SPSS17.0軟件進行3種類型粳稻間性狀值的多重比較、差異顯著性分析、相關性分析及聚類分析。

2 結果與分析

2.1 不同類型粳稻稻米理化性狀間的差異

表3表明, 3種類型粳稻中東北粳稻的AC最大, 江蘇普通粳稻次之, 江蘇半糯粳稻最小。PC在3種類型粳稻中的表現(xiàn)與AC相反, 東北粳稻最小, 江蘇半糯粳稻最大。江蘇半糯粳稻GC顯著大于其余兩種類型粳稻, 后兩者間GT差異不顯著, 江蘇普通粳稻和江蘇半糯粳稻的GT無顯著差異, 但均顯著高于東北粳稻。3種類型粳稻在AC、PC、GC、GT上的變異系數(shù)均較小。在RVA譜特征值上, 峰值黏度PV在3種類型粳稻中無顯著差異, 江蘇半糯粳稻的TV、FV、SBV、Pet特征值均顯著低于其余2種類型粳稻, BDV值則顯著高于其余兩種類型粳稻, 6個RVA特征值在江蘇普通粳稻和東北粳稻之間均無顯著差異; 各RVA特征值中SBV的變異系數(shù)最大, 其余各特征值均較小, 其中Pet最小。圖1為6個理化性狀(AC、GC、GT、BDV、SBV和Pet)在3種類型粳稻中的頻率分布圖。

表2 試驗所用引物的序列信息

表3 3種類型粳稻稻米理化性狀比較

AC: 直鏈淀粉含量; PC: 蛋白質含量; GC: 膠稠度; GT: 糊化溫度; PV: 峰值黏度; TV: 熱漿黏度; FV: 最終黏度; BDV: 崩解值; SBV: 消減值; Pet: 峰值時間。不同類型粳稻平均值后不同字母表示差異達0.05顯著水平。

AC: amylose content; PC: protein content; GC: gel consistency; GT: gelatinization temperature; PV: peak viscosity; TV: though viscosity; FV: final viscosity; BDV: Breakdown viscosity; SBV: setback viscosity; Pet: peak time. Means within a column followed by different letters are significantly different at= 0.05.

圖1 3種類型粳稻理化性狀的頻率分布

a: 直鏈淀粉含量; b: 膠稠度; c: 糊化溫度; d: 崩解值; e: 消減值; f: 峰值時間。

a: amylose content; b: gel consistency; c: gelatinization temperature; d: breakdown viscosity; e: setback viscosity; f: peak time.

2.2 RVA譜曲線的差異

從3種類型粳稻中分別選取2個代表性品種(RVA黏度值在平均值附近), 分析RVA譜特征值的變化趨勢。如圖2所示, 江蘇普通粳稻(淮稻5號和泗稻212)與東北粳稻(松粳34和吉粳528)的RVA曲線相似, FV與PV近似或高于PV, 而江蘇半糯粳稻(蘇香粳100和南粳2728)的RVA曲線顯著異于其他二者, 具體表現(xiàn)為Pet提前, TV較低, FV顯著低于PV、介于PV和TV中間, 因而具有較高的BDV和較低的SBV (表3; 圖1-d, e)。

2.3 稻米理化性狀間的相關性

AC與BDV、SBV、Pet呈顯著負或正相關性, 且僅表現(xiàn)在江蘇半糯粳稻和東北粳稻間, 在江蘇普通粳稻中相關性不顯著(表4)。主要在江蘇普通粳稻中檢測到PC與GC、GT、PV、HV、FV間的相關性。GC與所有性狀均無相關性。GT與RVA各特征值均有相關性, 其中僅在江蘇普通粳稻和東北粳稻中GT與PV、TV、FV呈顯著正相關性, 在江蘇普通粳稻和半糯粳稻中GT與BDV和SBV分別呈正和負相關性。GT與Pet在半糯粳稻中呈顯著負相關而在東北粳稻中呈顯著正相關。RVA譜特征值兩兩性狀間相關, 其中3種類型粳稻中PV、TV、FV兩兩之間均呈正相關, BDV與SBV呈負相關, Pet與TV、FV、SBV均呈正相關。僅在江蘇普通粳稻和江蘇半糯粳稻中PV與BDV呈正相關、與SBV呈負相關, PV與Pet呈正相關、TV與BDV呈負相關, 僅在東北粳稻中SBV與TV及FV呈正相關。

圖2 3種類型粳稻的RVA譜曲線

2.4 聚類分析

基于稻米理化性狀, 87個粳稻品種(系)可聚為4類群。第I類群包含54個品種(系), 由東北粳稻和江蘇省農業(yè)科學院選育粳稻品系組成; 第II類群含10個品種, 主要為江蘇省主栽粳稻品種, 還包括3個東北粳稻品種吉粳81、五優(yōu)稻1號和遼粳399; 第III類群包含3個品種(系), 由2個江蘇省農業(yè)科學院選育的粳稻品系和1個半糯粳稻(徐稻9號)組成; 第IV類群包含20個品種, 均為江蘇半糯粳稻品種(系)(圖3)。

表4 3種類型粳稻稻米理化性狀間的相關系數(shù)

第1行表示性狀在江蘇普通粳稻中的相關系數(shù), 第2行表示在東北粳稻中的相關系數(shù), 第3行表示在江蘇半糯粳稻中的相關系數(shù)。*和**分別表示在0.05和0.01水平上的相關顯著性。

The first row represents the correlation coefficient between traits in Jiangsu commonrice, the second row represents the correlation coefficient of Northeast, and the third row represents the correlation coefficient in Jiangsu semi-waxyrice.*and**show the significant correlations at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. AC: amylose content; PC: protein content; GC: gel consistency; GT: gelatinization temperature; PV: peak viscosity; TV: though viscosity; FV: final viscosity; BDV: Breakdown viscosity; SBV: setback viscosity; Pet: peak time.

2.5 Wx和OsSSIIa基因序列差異分析

選取東北粳稻中吉粳512 (AC: 22.57%)和松粳34 (AC: 21.81%)、江蘇普通粳稻中的泗稻212 (AC: 18.21%)和淮稻5號(AC: 15.03%)、江蘇半糯粳稻中的徐稻9號(AC: 10.71%)和寧粳8號(AC: 8.68%)等高、中、低AC的3組樣品。經基因擴增和序列分析表明, 2個東北粳稻品種和2個江蘇普通粳稻品種的基因序列完全一致, 而2個江蘇半糯粳稻品種在第4外顯子上存在G/A單堿基變異(圖4-a), 與江蘇省農業(yè)科學院培育的南粳系列品種中基因序列變異位點一致?；蛐蜋z測表明21個江蘇半糯粳稻品種(系)均表現(xiàn)為突變基因型(圖4-b)。以含Wx基因型的Milky Queen序列為對照, 對部分江蘇半糯粳稻的第5外顯子進行序列分析, 其序列完全一致、不存在Milky Queen中的堿基變異(圖4-c),說明江蘇半糯粳稻品種均為Wx等位基因型。

圖3 87份粳稻品種(系)的聚類分析

可溶性淀粉合酶基因是稻米GT的主效控制基因, 分別選取高、低GT材料進行了序列分析, 與低GT品種南粳46和松粳34相比, 4個高GT材料(南粳505、南粳2728、JD7021和JD7027)在基因第8外顯子上均發(fā)生了TT/GC替換(圖5)。

3 討論

由于光、溫及栽培條件不同, 我國不同地區(qū)培育的粳稻稻米品質存在較大差異, 一般東北地區(qū)優(yōu)于江蘇省, 但是近年來江蘇省選育的南粳46、南粳9108等半糯型粳稻的食味品質已趕超東北大米, 說明食味品質受環(huán)境和遺傳的雙重影響。本研究根據(jù)地理來源和直鏈淀粉含量, 將江蘇和黑龍江、吉林、遼寧培育的87份粳稻品種劃分為江蘇普通粳稻、江蘇半糯粳稻和東北粳稻3種類型。選取在品種原產地種植的水稻材料為研究對象, 而非將不同地域品種同地點種植, 避免了南北方粳稻對光、溫變化、土壤性質等方面的差異, 可如實反映品種自身的品質特性, 體現(xiàn)不同地域品種間稻米品質的真實差異。通過對比分析AC、PC、GC、GT及RVA特征值等理化性狀差異, 表明與東北粳稻相比, 江蘇普通粳稻的AC較低而PC和GT較高, 其他理化性狀無顯著差異。稻米成分中AC和PC是影響稻米食味的2個主要因素, 一般PC越低、食味越好, AC在一定范圍內也是越低食味越好[22-23]。根據(jù)基因序列分析, 東北粳稻和江蘇普通粳稻品種(系)中無堿基變異, 均為Wx基因型, 江蘇普通粳稻中AC降低可能是通過降低基因表達或降低GBSSI酶活而形成的。相關研究表明[24-25], 籽粒灌漿期高溫可以降低粳稻基因表達水平和相應酶活, 從而減少淀粉中直鏈淀粉含量。江蘇省粳稻灌漿期主要處于8月中旬至9月中旬的高溫時間段, 形成高溫脅迫, 而東北地區(qū)適宜的氣候條件利于稻米灌漿和淀粉形成, 因此灌漿期高溫可能是導致江蘇普通粳稻AC降低的原因。水稻栽培措施及管理對稻米PC起重要作用[26], 目前我國除東北地區(qū)外, 其他大部分地區(qū)的氮肥施用量均較高, 一般為東北地區(qū)的兩倍以上, 特別是江蘇省氮肥用量多年位居全國前列, 因此造成江蘇省粳稻的PC普遍偏高。江蘇省粳稻的GT總體上高于東北粳稻, 通過對不同品種的序列分析, 發(fā)現(xiàn)高GT的品種(系)均含有秈稻型等位基因[10], 因此認為江蘇省粳稻的高GT主要由其自身遺傳背景決定。與東北粳稻和江蘇普通粳稻相比, 江蘇半糯粳稻具有最低的AC, 最大的GC及獨特的RVA譜曲線, RVA特征值具體表現(xiàn)為最大的BDV, 最小的TV、FV、SBV和Pet, 說明半糯粳稻是一種理化性狀異于普通粳稻的特殊類型, 低AC是其形成的原因, 這與已有研究結果一致[19-20,27]。另外, 從性狀的變異系數(shù)上看, 大多數(shù)性狀值的變異系數(shù)在3種類型粳稻中均較小, 僅SBV的變異系數(shù)大, 特別是在江蘇普通粳稻中SBV變異系數(shù)高達105.9%, 在東北粳稻中也很高(86.5%)。SBV是RVA譜二級參數(shù), 由FV與PV相減得到, 可以反映米糊冷后的穩(wěn)定性和回生趨勢, 一般SBV越大, 淀粉冷糊穩(wěn)定性差、易回生[28]。SBV變異系數(shù)大, 說明粳稻品種間的稻米回生特性存在較大差異, 主要由品種自身基因型決定, 同時受AC、PC和GT影響。

圖4 Wx基因等位變異(a、c)及Wxmp基因型檢測(b)

圖5 OsSSIIa在不同糊化溫度粳稻品種(系)中的序列分析

粳稻中AC與SBV存在顯著正相關性, 而與PV和BDV存在顯著負相關性[4,29], AC越低與RVA譜的關系越密切[30]。本研究在江蘇半糯粳稻和東北粳稻中也檢測到AC與SBV的正相關性、與BDV的負相關性, 但未在江蘇普通粳稻中檢測到。這可能由于江蘇普通粳稻品種間的AC變異幅度較小而弱化了與SBV、BDV間的關系。稻米糊化特性與食味品質密切相關, 稻米食味品質可以由RVA譜BDV和SBV反映, 因此一般食味品質好的稻米, BDV較大、SBV和GT較小, GT與BDV呈負相關、與SBV呈正相關。本研究在江蘇普通粳稻和江蘇半糯粳稻中檢測到GT、BDV、SBV的相關性, 但在東北粳稻中未檢測到。原因可能是江蘇普通粳稻和半糯粳稻中存在一些GT高值的品種(系), 大大提高了相關系數(shù)。RVA譜特征值之間存在較高相關性, 這與以往的研究報道一致, 是由RVA譜各特征值間的相互關系決定的[6,30-31]。通過聚類分析, 87份粳稻品種(系)分為4個類群, 多數(shù)東北粳稻品種與江蘇省農業(yè)科學院培育的粳稻品系聚為類群I, 江蘇普通粳稻主栽品種與少數(shù)東北粳稻品種聚為類群II, 說明江蘇普通粳稻與東北粳稻品種間有相互滲透, 可能與親本材料的相互借鑒利用有關。按聚類結果對類群間理化性狀進行比較, 發(fā)現(xiàn)類群I比類群II具有更高的食味品質, 表現(xiàn)為BDV較大, FV、SBV和Pet較小。第III類群中僅含3個材料: 兩個江蘇普通粳稻品系(JD7021和JD7027)和半糯品種徐稻9號, 其RVA譜特征值位于普通粳稻(類群I/II)和半糯粳稻(IV類群)之間, 說明JD7021和JD7027的食味品質與半糯粳稻更接近, 具有較好的食味品質, 但是它們同時是高GT材料。因此后續(xù)研究中應以RVA譜為依據(jù)對粳稻類型材料進行食味品質篩選, 同時考慮等位基因型的選擇, 避免高GT。

Wx和Wx是在Wx基因上發(fā)生突變的兩個等位基因型,Wx最初是在低AC突變品種Milky Queen中發(fā)現(xiàn)的, 與Wx序列相比, 在第4外顯子53 bp處發(fā)生G/A單堿基替換、第5外顯子52 bp處發(fā)生T/C單堿基替換[8,32]。Wx是在日本低AC粳稻品種Milky Princess (即關東194)中發(fā)現(xiàn)的, 與Wx序列相比, 僅在第4外顯子53 bp處發(fā)生G/A單堿基替換[8,33]。研究已證實江蘇半糯粳稻存在第4外顯子的G/A堿基變異[21], 但是對第5外顯子處堿基變異未知,為明確江蘇半糯粳稻為何種等位基因型(Wx或Wx), 本研究測序分析了第5外顯子序列, 發(fā)現(xiàn)所有江蘇半糯粳稻品種(系)中不存在Milky Queen中的堿基變異, 均與關東194序列一致, 因此研究所試江蘇半糯粳稻品種(系)均為Wx等位基因型。根據(jù)文獻資料,基因第8外顯子上的2個等位變異G/A和GC/TT被認為是決定水稻GT高低的關鍵位點, 其中A變異型會使OsSSIIa酶失活。一般高GT的水稻為G-GC單倍型, 而低GT的水稻為G-TT或A-GC單倍型[10,34]。通過對基因的測序分析, 發(fā)現(xiàn)測序材料的第1個變異位點(G/A)均為G型, 4個高GT粳稻材料的基因均為G-GC單倍型, 而其余低GT材料均為G-TT單倍型。后續(xù)研究中應根據(jù)基因的G/A和GC/TT等位變異對粳稻育種材料的糊化溫度進行標記輔助選擇。

4 結論

與東北粳稻相比, 江蘇普通粳稻的AC較低, PC和GT較高, GC和RVA譜特征值相當, 高PC和GT是江蘇普通粳稻食味品質提高的主要限制因素, 可通過減少氮肥用量降低PC, 同時重視等位基因的標記輔助選擇降低GT。相比江蘇普通粳稻和東北粳稻, 江蘇半糯粳稻具有低AC、高GC、高BDV和低SBV, 表現(xiàn)優(yōu)良食味稻米特性, 攜帶Wx等位基因是其理化特性形成的主要原因。RVA譜可作為育種材料食味品質初步篩選的依據(jù), 其應用可輔助水稻食味提升。

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Physicochemical properties and sequence analysis ofandgenes inrice cultivars from Jiangsu province and northeast of China

ZHAO Chun-Fang, YUE Hong-Liang, TIAN Zheng, GU Ming-Chao, ZHAO Ling, ZHAO Qing-Yong, ZHU Zhen, CHEN Tao, ZHOU Li-Hui, YAO Shu, LIANG Wen-Hua, LU Kai, ZHANG Ya-Dong, and WANG Cai-Lin*

Institute of Food Crops, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences / Jiangsu High Quality Rice Research and Development Center / Nanjing Branch of China National Center for Rice Improvement, Nanjing 210014, Jiangsu, China

According to geographic origin and amylose content, 87 investigatedrice cultivars were divided into three types: Jiangsu commonrice, Northeastrice and Jiangsu semi-waxyrice. In order to explore the eating quality characteristics of the three types ofrice and their molecular basis, the physicochemical properties and the sequence of major genesandfor starch synthesis were analyzed. Compared with Northeastrice, Jiangsu commonrice had lower amylose content, higher protein content and gelatinization temperature, and similar gel consistency and RVA profiles. Compared with Northeastrice and Jiangsu commonrice, Jiangsu semi-waxyrice contained the lowest amylose content, the highest gel consistency and unique RVA profile. Variation coefficients of all characters except for setback value were small in three types of rice varieties, indicating that there was a great range of retrogradation within all the cultivars. The correlation coefficients among traits were different among three types ofrice, which indicated that the correlations were affected by the ecological conditions of different regions and properties of varieties. By cluster analysis, 87rice varieties (lines) were divided into four groups. Jiangsu common and Northeastrice varieties (lines) were intersected in group I and group II. Group III was composed of two lines of Jiangsu commonrice and one semi-waxy variety (Xudao 9), and the most of their character values were ranged between those commonrice and semi-waxyrice. The Jiangsu semi-waxy rice varieties (lines) with unique physicochemical characteristics were clustered into group IV. By sequence analysis, there was no difference inWxgene between Jiangsu commonrice and Northeastrice, but in Jiangsu semi-waxyrice G/A substitution occurred in Exon 4 ofWx, which is theWxallele. The higher gelatinization temperature in some of Jiangsurice varieties (lines) was controlled by theallele of().

rice; eating quality; low amylose content;;

10.3724/SP.J.1006.2020.92043

本研究由江蘇省自然科學基金項目(BK20180302), 江蘇省農業(yè)科技自主創(chuàng)新資金(CX[18]1001), 江蘇省重點研發(fā)計劃項目(BE2018357), 國家現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)技術體系建設專項(CARS-01-62)和江蘇省重點生物學實驗室項目(4911707Z201705)資助。

This study was supported by the Natural Science Foundation of Jiangsu Province (BK20180302), the Jiangsu Agriculture Science and Technology Innovation Fund (CX[18]1001), the Key Research and Development Programs of Jiangsu Province (BE2018357), the China Agriculture Research System (CARS-01-62), and the Provincial Key Laboratory of Agrobiology Jiangsu Academy of Agricultural Sciences (4911707Z201705).

王才林, E-mail: clwang@jaas.ac.cn

E-mail: czhao@jaas.ac.cn

2019-08-13;

2020-01-15;

2020-01-23.

URL: http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20200123.1453.008.html