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耐贮水稻种质资源的筛选及生理特性

丁云倩 朱庆祥 汤郑豪 金鹏 李欣泽 王晓敏 赵光武

陈樱之, 孔恩, 卢心可, 等. 不同干燥方法对梅花品质的影响及评价[J]. 浙江农林大学学报, 2024, 41(6): 1261-1273. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20240256
引用本文: 丁云倩, 朱庆祥, 汤郑豪, 等. 耐贮水稻种质资源的筛选及生理特性[J]. 浙江农林大学学报, 2023, 40(2): 244-253. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220594
CHEN Yingzhi, KONG En, LU Xinke, et al. Impact and evaluation of different drying methods on the quality of Prunus mume flowers[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2024, 41(6): 1261-1273. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20240256
Citation: DING Yunqian, ZHU Qingxiang, TANG Zhenghao, et al. Screening and physiological characteristics of storable Oryza sativa germplasm resources[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2023, 40(2): 244-253. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220594

耐贮水稻种质资源的筛选及生理特性

DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220594
基金项目: 浙江省重点研发计划项目(2019C02013);浙江省基础公益研究计划项目(LGN22C130003);浙江省基础公益衢州市科技计划项目(2021K13);浙江农林大学人才启动计划(2021FR036);浙江省教育厅一般科研项目(2044100005)
详细信息
    作者简介: 丁云倩(ORCID: 0000-0002-8844-4487),从事种业科学研究。E-mail: yunqianding@stu.zafu.edu.cn
    通信作者: 赵光武(ORCID: 0000-0001-5646-9922),教授,博士,从事种子科学与技术研究。E-mail: gwuzhao@126.com
  • 中图分类号: S331

Screening and physiological characteristics of storable Oryza sativa germplasm resources

  • 摘要:   目的  水稻Oryza sativa种子的耐贮性是与种用价值、种源和粮食安全密切相关的重要性状。研究水稻种子耐贮特性,对水稻种质资源保存以及保障国家粮食安全具有重要意义。  方法  基于220份水稻品种,经过5~6 a的自然老化,通过室内标准发芽实验筛选出耐贮水稻品种,并进一步测定不同耐贮品种间的生理特性。  结果  随着自然老化时间的延长,不同水稻品种的发芽率和发芽势均呈现逐步降低的趋势。与种子初始质量相比,常规粳稻、常规籼稻、杂交稻的发芽率平均降低了62.2%、23.4%、45.3%;发芽势平均降低了55.0%、38.1%、50.7%。以发芽率下降幅度<5%且发芽势下降幅度<15%作为耐贮品种的评价标准,筛选出以‘南粳44’‘Nanjing 44’、‘沈稻18’‘Shendao 18’、‘天稻丰’‘Tiandaofeng’为代表的耐贮常规粳稻;‘赣晚籼35号’‘Ganwanxian 35’、‘赣晚糯7号’‘Ganwannuo 7’、‘甬籼69’‘Yongxian 69’为代表的耐贮常规籼稻;‘两优培九’‘Liangyou Peijiu’、‘中浙优1号’‘Zhongzheyou 1’、‘晶两优华占’‘Jingliangyou Huazhan’为代表的耐贮杂交稻。进一步研究发现:以上9个品种具有淀粉酶活性高、抗氧化酶活性高、脯氨酸质量分数高、丙二醛质量摩尔浓度低的特点。  结论  基于耐贮能力与生理特性,推荐‘南粳44’‘沈稻18’‘天稻丰’‘赣晚籼35号’‘赣晚糯7号’‘甬籼69’‘两优培九’‘中浙优1号’‘晶两优华占’等为耐贮种质,这为今后选育耐贮藏的水稻优良品种提供了新资源。图2表6参40
  • Prunus mume隶属于蔷薇科Rosaceae李属Prunus,原产中国南方,距今已有 3 000 多年的栽培历史[1]。目前,食用花卉的风潮日益兴起,花茶越来越受到欢迎,百合Lilium、菊花Chrysanthemum×morifolium、桂花Osmanthus fragrans等食用花卉已被应用于较多产业[2] ,梅花茶等相关制品具有巨大的开发前景和市场。梅花营养丰富,主要包括黄酮类、苯丙烷类、有机酸类、挥发性物质等化学成分,其中绿原酸、异槲皮苷、金丝桃苷质量分数较高[3]。以异槲皮苷、金丝桃苷为代表的黄酮类化合物具有抗炎、抗抑郁等药理作用,以绿原酸为代表的苯丙烷类化合物具有抗氧化、抑制黑色素形成等作用[45]。采摘后的梅花鲜花容易发生虫蛀、霉变,干燥加工能有效避免鲜花变质[6]。在干燥过程中,花茶的色、香、味和活性成分易受影响,干燥方式是梅花花茶品质最关键的影响因素。目前国内对梅花干燥制茶方面的研究相对缺乏,不同干燥方法对梅花花茶各方面品质的影响的研究报道甚少。

    自然干燥、热风干燥、微波干燥等传统干燥方式[7]操作简单、成本低、耗时短,但存在品质差等缺陷。真空冷冻干燥是将物料降温冻结,在真空条件下使物料中的水分由冰直接升华为水蒸气被排除的技术[8]。它可使干制品最大限度地保持原有的色、香、味品质及营养成分,但设备投资大、能耗高、干燥时间长[9]。吴一超等[10]采用5种干燥方式对丹参Salvia miltiorrhiza茎叶干燥,得出真空冷冻干燥有利于保存丹参茎叶的酚酸及抗氧化活性成分,但成本高,仅适用于生产高品质的产品,40 ℃烘干法简便、高效、成本低,适合丹参茎叶的规模化加工。复合干燥是将多种干燥方式结合起来,优化干燥工艺,实现优势互补[11]。商涛等[12]采用微波热风联合干燥与热风干燥、微波干燥对比,结果表明:干燥时间、总色差值最小,黄芩苷质量分数和综合质量评分最高。WANG 等[13]采用不同温度热风干燥和微波结合热风干燥处理菊花,结果表明微波 30 s 与热风 75 ℃联合干燥后的菊花含有较高活性成分,整体构象变化小。由上述研究结果可知:真空冷冻干燥与复合干燥相较于其他干燥方式具有明显优势,但这2种方法的优劣以及对梅花进行干燥处理的效果未见报道。

    本研究采用热风干燥法、微波干燥法、复合干燥法、真空冷冻干燥法对不同品种的梅花鲜花进行处理,测定了不同干燥处理后梅花的收缩率、花色表型等外在特征,以及花色成分、挥发性成分、抗氧化能力、绿原酸等指标。进一步使用熵权与变异系数组合赋权法计算耦合权重系数进行综合评分,并利用加权逼近理想解排序法(weighted approximation ideal solution ranking method,TOPSIS)验证评价模型[14],获得最优的干燥方式,为梅花花茶的制作提供理论依据。

    在浙江农林大学梅花种质资源库选择‘东方朱砂’‘Dongfang Zhusha’、‘骨红朱砂’‘Guhong Zhusha’、‘晓红宫粉’‘Xiaohong Gongfen’、‘粉皮宫粉’‘Fenpi Gongfen’、‘粉台玉蝶’‘Fentai Yudie’、‘月光玉蝶’‘Yueguang Yudie’、‘久观绿萼’‘Jiuguang Lve’、‘素玉绿萼’‘Suyu Lve’等8个品种盛开期花朵作为试验材料。所有梅花花朵性状正常,花色鲜艳均匀,采摘时环境温度为0~15 ℃。

    梅花干燥处理采用包括热风干燥法、微波干燥法、复合干燥法及真空冷冻干燥法。热风干燥法:将新鲜的花朵置于60 ℃热风烘箱中,烘干3 h。微波干燥法:将样品置于微波炉中,设置功率为300 W,干燥20 min。复合干燥法:首先将样品置于功率为300 W的微波炉中,干燥10 min,然后取出样品置于60 ℃热风烘箱中,时间1 h。真空冷冻干燥法:将真空冷冻干燥机设置温度为−66 ℃、气压为4 Pa,取鲜样置于其中干燥22 h。对照组(ck)为鲜样梅花样品。

    使用英国皇家园艺协会比色卡(RHSCC)进行比对测定。用色差仪(COLOR READER CR-10 PLUS)测定梅花花瓣的色差参数,包括亮度(L*)、红度(a*)、黄度(b*)、彩度(C*)值和色调角(h)。根据滕彩玲等[15]的方法计算色差值,公式如下:$ \Delta E = \sqrt {{{\left( {L - {L_0}} \right)}^2} + {{\left( {a - {a_0}} \right)}^2} + {{\left( {b - {b_0}} \right)}^2}} $。其中:∆E表示总色差,Lab分别表示样品的亮度值、红绿值、黄蓝值,L0a0b0分别表示对照样品的亮度值、红绿值、黄蓝值。

    根据刘盼盼等[16]的方法计算失水率。用游标卡尺测量梅花干燥前后最大直径,取平均值,6次生物学重复。收缩率计算公式为S=(dgdt)/dg。其中:S为收缩率;dgdt分别为新鲜样品和干制样品的最大直径(cm)。

    1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除能力根据TURKOGLU等[17]的方法测定。2,2′-联氨-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)自由基清除能力根据THANA等[18]的方法测定并做调整。根据不同浓度与相应的清除率分别计算半数抑制质量浓度(IC50),比较抗氧化能力强弱。

    每次取3 朵梅花花朵放入22 mL的采样瓶,密封瓶盖平衡10 min。将固相微萃取SPME纤维头插入采样瓶中,置于花朵上方2 cm,吸附30 min,重复3 次。色谱条件与质谱条件根据ZHANG等[19]和HAO等[20]的方法并做调整。

    称取0.3 g花瓣并研磨成粉末,加入提取液(三氟乙酸∶甲醇∶甲酸∶水=1∶70∶2∶27,体积比)中,置于 4 ℃ 冰箱内提取24 h,使用超声波设备超声处理20 min,使用转速为4 000 r·min−1的离心机离心10 min,将上清液用0.22 μm 孔径的尼龙微孔滤器过滤后,用于花青素苷与类黄酮的定性及定量分析。采用UPLC-Triple-TOF/MS液质联用仪进行测定,色谱柱为waters HISS-SB C18 (100.0 mm×2.1 mm,1.7 μm),进样量为2 μL,柱温为25 ℃,流速为 0.4 mL·min−1。流动相组成为A:体积分数为0.1%甲酸水,B:体积分数为0.1%甲酸乙腈。洗脱梯度为0~11.0 min,0~95%B;11.0~12.0 min,95%B;12.0~12.1 min,95%~5%B;12.1~15.0 min,5%B。在 520、350 nm波长下获得色谱图。

    可溶性蛋白质量分数采用考马斯亮蓝G-250法测定[21];新绿原酸、绿原酸、芦丁、异槲皮苷与金丝桃苷质量分数根据1.7成分分析方法测定。

    使用熵权与变异系数组合赋权法计算耦合权重系数,进行综合评分,比主观权重更加可靠客观[22],可避免单一客观权重分配不合理的问题。选择失水率、收缩率、色差值、DPPH和ABTS自由基清除能力、总黄酮质量分数等作为评价指标,根据LIU等[23]的方法计算熵权法权重(wj1)。根据李叶贝等[24]的方法计算评价指标的变异系数法权重(wj2)。根据拉格朗日乘子法,得到优化后的耦合权重(wj)。为了避免评价的主观性[25],以原始数据和耦合权重的乘积作为评价数据,计算得到不同干燥方法与最优方案和最劣方案的距离C+和C−,以及待评价方案与正理想解的相对接近程度C,根据C的大小评价不同干燥方式的优劣。

    不同品种的梅花经不同方法干燥处理后,其外观特征如图1所示。比色卡测定结果(表1)表明:8个不同品种的梅花花色范围为 61B~155C,分为白色、粉红色、紫红色等3个色系。经干燥处理后,白色系品种梅花,转变为黄绿色系,花色范围为2D~N199D;粉红色和紫红色系品种梅花转变为紫红色系,花色范围为64A~84C。白色系‘粉台玉蝶’‘月光玉蝶’‘久观绿萼’‘素玉绿萼’,紫红色系‘骨红朱砂’的色差值测定结果(图2)表明:微波干燥后花色色差值最大,最大值为真空冷冻后的 3.49 倍;粉红色系‘晓红宫粉’‘粉皮宫粉’在热风干燥后花色色差值最大,色泽变化最大。对比其他3种干燥方法,真空冷冻干燥在‘东方朱砂’‘晓红宫粉’‘粉台玉蝶’‘月光玉蝶’‘久观绿萼’品种上保持色泽和形态上表现最佳,色差值显著低于其他3种干燥方法。

    图 1  不同干燥方法处理后梅花的形态
    Figure 1  Morphology of P. mume flowers after different drying methods
    表 1  不同干燥方法处理后梅花花色变化
    Table 1  Changes of flower color after different drying methods
    品种花色
    对照热风
    干燥
    微波
    干燥
    复合
    干燥
    真空冷
    冻干燥
    ‘东方朱砂’61BN79BN79A79NN79B
    ‘骨红朱砂’N66C64AN79D70B64
    ‘晓红宫粉’65AN75A84CN80DN75B
    ‘粉皮宫粉’65CN74C84C77D75A
    ‘粉台玉蝶’NN155B155AN199D150D155A
    ‘月光玉蝶’NN155CN155C157BN155DNN155B
    ‘久观绿萼’155C4D2D155C155A
    ‘素玉绿萼’NN155B155A8D4D155A
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    图 2  不同干燥方法处理后梅花的色差值
    Figure 2  Color difference of P. mume flowers after different drying metheds

    图3A可知:真空冷冻干燥后梅花的失水率为70.1%~79.7%,表明失水率较低且干燥效率低,其余3种干燥方法失水率均在79.3%以上,其中复合干燥后梅花的失水率显著高于其他3种干燥方法(P<0.05),最大失水率为84.7%。图3B 结果表明:真空冷冻干燥后梅花的收缩率显著小于其他3种干燥方式(P<0.05),为7.2%~28.7%,微波干燥后梅花的收缩率最大,为39.7%~47.4%。低温干燥特性能够更好地保持梅花的原有形态。

    图 3  不同干燥方法处理后梅花的失水率(A)及收缩率(B)变化
    Figure 3  Changes of water loss rate (A) and shrinkage rate (B) of P. mume flowers after different drying metheds
    2.2.1   总黄酮质量分数变化

    不同干燥方法处理后,梅花总黄酮质量分数出现了不同程度的损失(图4)。相较于其他干燥方法,真空冷冻干燥对黄酮的保留效果最好,其总黄酮质量分数为 6.46~9.10 mg·g−1,显著高于热风干燥与微波干燥(P<0.05),微波干燥后梅花总黄酮损失量达到74.5%。复合干燥的保留效果也较好。说明真空冷冻干燥对于保留梅花中的黄酮成分效果较好,并且相对于微波干燥,保留了更多的黄酮化合物,可能是高温对黄酮类化合物造成影响。

    图 4  不同干燥方法处理前后梅花总黄酮质量分数      
    Figure 4  Total flavone content of P. mume flowers before and after different drying metheds
    2.2.2   花青苷质量分数变化

    仅在‘东方朱砂’‘骨红朱砂’‘晓红宫粉’和‘粉皮宫粉’中共检测出了6种花青苷,包括矢车菊素-3-O-葡萄糖苷(Cy3G)、矢车菊素-3-O-芸香糖苷(Cy3Ru)、芍药花素-3-O-葡萄糖苷(Pn3G)、芍药花素-3-O-芸香糖苷(Pn3Ru)、飞燕草素-3-O-芸香糖鼠李糖苷(Dp3Ruh)、矮牵牛素-3-O-芸香糖-5-O-鼠李糖苷(Pt3Ru5h)。4个白色系品种中未检测到花青苷。由图5可知:梅花鲜样颜色越深花青苷总质量分数越高。梅花在不同干燥方法处理后花青苷总质量分数有显著差异(P<0.05)。‘东方朱砂’真空冷冻干燥后的花青苷质量分数最高,达到2.63 mg·g−1,这可能是由于低温干燥技术有效减少了花青苷的热降解。与之相比,热风干燥和微波干燥的花青苷损失较大。花青苷质量分数与总黄酮质量分数变化趋势一致,温度越高、干燥时间越长对类黄酮和花青苷质量分数的影响越明显。推测温度和干燥时间可能对梅花中类黄酮和花青苷质量分数变化具有较大的影响。

    图 5  不同干燥方法处理前后梅花的总花青苷质量分数     
    Figure 5  Total anthocyanin content of P. mume flowers before and after different drying metheds

    表2表明:‘东方朱砂’检测到 6 种花青苷,其余3个品种中,检测出除Pt3Ru5h外的 5种花青苷。紫红色系‘东方朱砂’所含的6种花青苷中,Cy3G、Cy3Ru、Pn3G占总花青苷比例较大,是主要的花青苷组成成分,其中,Cy3Ru质量分数最高,且在复合干燥后的梅花中质量分数显著高于其他干燥方法(P<0.05)。Cy3G和Pn3G质量分数分别在‘晓红宫粉’‘骨红朱砂’‘粉皮宫粉’中最高,均在真空冷冻干燥保留率最高。Pt3Ru5h只在‘东方朱砂’中被检测出,且在真空冷冻干燥后梅花中保留率最高。

    表 2  不同干燥方法处理前后梅花花青苷组成及质量分数
    Table 2  Composition and content of anthocyanin in P. mume flowers before and after different drying methods
    品种干燥方法花青苷/(μg·g−1 )
    Cy3GCy3RuPn3GPn3RuPn3RuPt3Ru5h
    ‘东方朱砂’对照841.71±34.39 a1 027.57±23.45 a961.74±18.22 a227.72±29.11 a130.19±1.09 a192.58±1.46 a
    热风干燥400.75±5.87 d723.73±15.10 c509.53±5.24 d158.79±5.02 b113.67±12.52 ab127.39±5.79 c
    微波干燥464.20±15.80 c617.52±7.30 d508.77±15.26 d100.32±10.42 c92.19±20.83 b126.93±6.97 c
    复合干燥571.18±14.74 b840.66±16.28 b692.89±44.69 c145.47±5.46 b126.78±0.93 a160.19±17.22 b
    真空冷冻干燥575.79±5.60 b827.60±9.85 b775.04±13.32 b157.75±21.72 b117.91±15.1 a174.76±1.24 b
    ‘骨红朱砂’对照564.92±13.66 a496.45±3.02 a774.52±19.56 a63.51±1.61 a63.32±0.70 a
    热风干燥424.35±15.82 c357.86±29.59 c493.59±15.76 c47.37±2.21 c51.91±1.49 c
    微波干燥352.38±26.86 d275.21±37.52 d462.78±19.02 d46.43±0.20 c50.58±2.90 c
    复合干燥452.85±6.76 b428.39±12.83 b555.72±14.56 b51.09±2.53 b56.97±2.22 b
    真空冷冻干燥478.79±12.68 b401.86±5.03 b585.24±19.34 b52.87±0.62 b59.45±2.44 b
    ‘晓红宫粉’对照94.87±12.12 a56.21±8.51 a89.89±13.31 a57.87±1.65 a60.02±1.89 a
    热风干燥57.85±2.58 c35.28±2.90 b68.27±1.29 b33.03±1.68 c42.12±0.85 d
    微波干燥29.93±1.58 d21.17±0.30 c42.66±4.48 c22.80±1.63 d27.43±2.01 e
    复合干燥69.90±2.39 b37.63±4.39 b64.46±3.00 b37.62±1.74 b47.27±1.58 c
    真空冷冻干燥71.37±2.64 b39.72±2.76 b75.04±1.53 b40.09±2.65 b50.79±1.18 b
    ‘粉皮宫粉’对照77.44±6.27 a38.79±1.36 a88.49±3.42 a39.86±0.70 a51.80±1.71 a
    热风干燥52.84±3.36 c23.81±1.81 b52.65±1.74 d23.92±1.11 c24.04±1.25 c
    微波干燥47.59±1.50 c19.84±1.56 c48.16±1.92 e21.87±1.27 d22.96±0.32 c
    复合干燥72.49±3.47 b26.32±1.66 b57.47±3.32 c25.47±0.98 c32.95±1.96 b
    真空冷冻干燥68.73±3.34 b25.92±1.69 b64.74±0.33 b28.90±0.57 b35.09±2.47 b
      说明:同列不同字母表示同一品种不同干燥方法间差异显著(P<0.05)。Cy3G. 矢车菊素-3-O-葡萄糖苷; Cy3Ru. 矢车菊素-3-O-芸香糖苷; Pn3G. 芍药花素-3-O-葡萄糖苷;Pn3Ru. 芍药花素-3-O-芸香糖苷;Pn3Ru. 飞燕草素-3-O-芸香糖鼠李糖苷;Pt3Ru5h. 矮牵牛素-3-O-芸香糖-5-O-鼠李糖苷。-表示未检测到该成分。
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    从8个梅花品种中鉴定出27种挥发物,这些挥发性成分主要包括醛类、酯类、有机酸、醇类和脂肪类化合物。酯类化合物在梅花花香成分中质量分数最高,苯甲醛、苯甲醇和乙酸苯甲酯等是梅花挥发物的主要成分[26]。由挥发性成分测定结果可知(图6):复合干燥和真空冷冻干燥在保留挥发性成分上具有明显优势,特别是在保留醛类和酯类这2类主要香气成分方面,这2种干燥方法表现出更佳的效果,复合干燥组的总保留率最高,达到50%以上。热风干燥组梅花的香气成分保留结果不稳定,部分梅花品种在热风干燥后挥发性成分保留少。8个梅花品种鲜样挥发性成分中除了‘粉皮宫粉’中检测到壬醛,其余品种只在干燥后检测到壬醛,说明在干燥处理后产生壬醛,梅花香气特征可能发生了改变。

    图 6  不同干燥方法处理前后梅花挥发性成分相对含量
    Figure 6  Relative contents of volatile components of P. mume flowers before and after different drying metheds

    表3表4结果对比表明:干燥后梅花提取液对2种自由基清除能力一致。不同干燥方法处理后的梅花提取液清除DPPH和ABTS自由基的IC50均有所增加,并且存在显著差异(P<0.05),说明梅花提取液在干燥后对自由基的清除能力降低,并且不同干燥方法对自由基清除能力影响不同。

    表 3  不同干燥方法处理前后梅花清除DPPH自由基的IC50
    Table 3  IC50 values of DPPH free radical scavenging of P. mume flowers before and after different drying methods
    品种清除DPPH自由基的IC50/(mg·L−1)
    对照热风干燥微波干燥复合干燥真空冷冻干燥
    ‘东方朱砂’180.40±1.79 d238.26±2.42 b269.67±6.88 a230.03±3.19 b191.17±7.67 c
    ‘骨红朱砂’176.99±4.79 c233.66±5.16 b269.69±7.17 a223.33±9.63 b221.11±4.24 b
    ‘晓红宫粉’193.60±6.25 d236.42±7.01 b271.22±4.34 a214.05±2.44 c204.24±3.71 c
    ‘粉皮宫粉’186.91±7.98 d242.91±7.63 b292.69±3.39 a222.02±1.34 c197.54±6.29 d
    ‘月光玉蝶’171.70±2.90 d241.20±7.81 b273.73±9.35 a229.67±1.03 b208.39±6.02 c
    ‘粉台玉蝶’183.50±2.91 e232.37±3.88 b257.62±8.40 a209.38±2.37 c197.30±3.15 d
    ‘素玉绿萼’168.43±3.62 e221.55±0.82 b234.17±7.48 a208.39±6.12 c193.95±4.62 d
    ‘久观绿萼’155.31±5.20 d229.09±6.76 b249.32±12.28 a190.41±4.72 c189.24±1.65 c
      说明:同行不同字母表示同一品种不同干燥方法间差异显著(P<0.05)。
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    表 4  不同干燥方法处理前后梅花清除ABST自由基的IC50
    Table 4  IC50 value of ABST free radical scavenging of P. mume flowers before and after different drying methods
    品种清除ABST自由基的IC50/(mg·L−1)
    对照热风干燥微波干燥复合干燥真空冷冻干燥
    ‘东方朱砂’431.89±1.85 c528.86±2.95 a520.90±6.88 a464.79±5.46 b454.21±11.33 b
    ‘骨红朱砂’430.89±9.98 c464.71±6.51 b494.48±17.93 a463.13±2.78 b457.54±5.77 b
    ‘晓红宫粉’436.85±4.07 d521.48±7.59 b536.05±9.34 a470.58±7.23 c473.88±3.00 c
    ‘粉皮宫粉’423.26±3.85 d470.38±7.51 b519.48±5.67 a463.42±4.80 bc458.63±6.59 c
    ‘月光玉蝶’435.44±0.87 d523.76±3.58 b537.67±7.33 a467.46±4.29 c468.04±5.26 c
    ‘粉台玉蝶’434.56±1.98 d471.71±1.28 c520.86±5.47 a469.50±4.63 c478.67±3.32 b
    ‘素玉绿萼’428.30±5.57 d490.43±7.95 b510.52±18.91 a454.54±5.22 c452.54±7.60 c
    ‘久观绿萼’410.93±4.46 d470.38±7.51 b519.48±5.67 a459.79±10.02 b447.29±4.69 c
      说明:同行不同字母表示同一品种不同干燥方式间差异显著(P<0.05)。
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    除‘骨红朱砂’外,与其他干燥方法相比,真空冷冻干燥后的梅花提取液清除DPPH、ABST自由基的IC50值显著低于热风干燥与微波干燥(P<0.05),与复合干燥差异小。真空冷冻干燥后的梅花提取液对DPPH自由基的清除能力是微波干燥后的1.2~1.5倍。复合干燥与真空冷冻干燥后梅花提取液清除ABTS自由基的IC50约为447.29~478.67 mg·L−1。真空冷冻干燥与复合干燥后的梅花提取液对DPPH、ABST自由基清除能力较强。可能由于真空冷冻干燥低温和缺氧的特点,有效减少了抗氧化物的降解,从而保持了更高的抗氧化活性。

    2.5.1   可溶性蛋白质量分数分析

    图7可知:不同干燥方法处理对梅花可溶性蛋白的保留有显著影响。‘月光玉蝶’‘粉台玉蝶’中复合干燥组可溶性蛋白损失显著小于其他干燥方法(P<0.05),损失量分别为26.08、7.92 mg·g−1,‘东方朱砂’‘骨红朱砂’‘晓红宫粉’‘粉皮宫粉’‘久观绿萼’‘素玉绿萼’中,真空冷冻干燥组可溶性蛋白质量分数损失小于其他3种干燥方法,损失量分别为4.91、31.86、3.34、5.38、5.26、3.70 mg·g−1

    图 7  不同干燥方法处理前后梅花的可溶性蛋白质量分数损失量
    Figure 7  Difference in soluble protein content of P. mume flowers before and after treatment with different drying methods
    2.5.2   新绿原酸、绿原酸、金丝桃苷、芦丁与异槲皮苷的质量分数变化

    新绿原酸、绿原酸是梅花鲜花的主要酚类物质,其质量分数高于黄酮类化合物芦丁、异槲皮苷与金丝桃苷。由图8可知:真空冷冻干燥在所有干燥方法中保留效果最佳,尤其是大部分品种的绿原酸和异槲皮苷质量分数均显著高于除对照外的其他干燥方法(P<0.05)。复合干燥虽然保留效果略低于真空冷冻干燥,但显著高于热风干燥和微波干燥。

    图 8  不同干燥方法处理前后梅花中新绿原酸(A)、绿原酸(B)、芦丁(C)、金丝桃苷(D)及异槲皮苷质量分数(E)的变化
    Figure 8  Changes of contents of neochlorogenic acid (A), chlorogenic acid (B), rutin (C), hyperoside (D) and isoquercitrin (E) in P. mume flowers before and after different drying methods

    由上述分析可知:不同干燥方法处理对梅花品质指标的影响不同。熵权-变异系数综合评分和TOPSIS法计算结果如表5表6所示:4种干燥方法的熵权-变异系数综合评分由高到低依次为真空冷冻干燥法、复合干燥法、热风干燥法和微波干燥法。通过TOPSIS排序法进行验证,结果与熵权-变异系数法分析结果基本一致,TOPSIS排序法中C越大排名越高,真空冷冻干燥法与复合干燥法品质优于热风干燥法和微波干燥法。综合来说真空冷冻干燥法干燥后梅花品质最优,复合干燥法干燥后次之。

    表 5  不同干燥方法处理后熵权-变异系数法各梅花指标权重
    Table 5  Weights of indexes of the P. mume flowers entropy weight-coefficient of variation method after different drying methods
    品种指标名称wj1wj2wj品种指标名称wj1wj2wj
    ‘东方朱砂’失水率0.074 60.054 00.079 8‘骨红朱砂’失水率0.072 30.054 00.079 5
    收缩率0.081 60.033 40.065 7收缩率0.100 30.022 40.060 3
    色差值0.094 20.026 80.063 2色差值0.072 50.050 30.076 8
    DPPH0.078 30.037 40.068 0DPPH0.072 70.051 20.077 6
    ABST0.086 10.038 50.072 4ABST0.072 50.050 40.076 9
    总黄酮0.078 50.040 00.070 5总黄酮0.076 20.043 20.073 0
    总花青素0.087 00.032 20.066 5总花青素0.080 90.036 90.069 5
    挥发性分成保留率0.080 50.039 20.070 6挥发性分成保留率0.094 70.028 50.066 1
    新绿原酸0.077 00.044 90.073 9新绿原酸0.073 10.045 90.073 7
    绿原酸0.079 80.041 80.072 6绿原酸0.072 90.046 80.074 3
    芦丁0.080 20.042 90.073 7芦丁0.075 80.042 00.071 8
    金丝桃苷0.082 20.033 00.065 5金丝桃苷0.082 90.035 80.069 3
    异槲皮苷0.075 90.050 00.077 4异槲皮苷0.078 20.039 50.070 7
    可溶性蛋白0.074 40.055 00.080 4可溶性蛋白0.101 80.022 20.060 5
    ‘晓红宫粉’失水率0.076 60.063 70.081 2‘粉皮宫粉’失水率0.076 10.041 30.072 4
    收缩率0.083 60.037 00.064 6收缩率0.075 40.037 60.068 8
    色差值0.079 40.043 20.068 1色差值0.081 30.032 70.066 6
    DPPH0.078 40.050 60.073 2DPPH0.074 00.042 90.072 7
    ABST0.084 20.046 30.072 6ABST0.072 50.051 60.079 0
    总黄酮0.082 30.042 30.068 5总黄酮0.073 60.048 80.077 4
    总花青素0.077 20.054 30.075 2总花青素0.078 10.040 30.072 4
    挥发性分成保留率0.080 20.045 30.070 1挥发性分成保留率0.072 50.050 40.078 1
    新绿原酸0.080 40.043 70.068 9新绿原酸0.092 80.027 40.065 1
    绿原酸0.079 10.048 80.072 2绿原酸0.089 60.027 10.063 6
    芦丁0.093 80.030 40.062 0芦丁0.072 40.052 30.079 5
    金丝桃苷0.084 50.045 80.072 3金丝桃苷0.079 90.039 60.072 6
    异槲皮苷0.076 70.061 30.079 6异槲皮苷0.098 40.023 60.062 2
    可溶性蛋白0.077 90.048 60.071 5可溶性蛋白0.090 30.032 30.069 7
    ‘月光玉蝶’失水率0.081 10.046 80.081 0‘粉台玉蝶’失水率0.080 10.047 60.079 2
    收缩率0.100 30.026 20.067 4收缩率0.106 40.025 40.066 7
    色差值0.082 80.038 10.073 9色差值0.082 20.045 00.078 0
    DPPH0.080 60.043 40.077 8DPPH0.082 10.045 50.078 5
    ABST0.087 60.043 70.081 4ABST0.079 10.057 00.086 2
    总黄酮0.088 70.038 30.076 6总黄酮0.102 10.036 90.078 8
    含量花青素0.063 80.000 10.002 7总花青素0.063 80.000 10.002 7
    挥发性分成保留率0.083 20.040 00.075 8挥发性分成保留率0.082 20.041 10.074 6
    新绿原酸0.080 60.046 10.080 1新绿原酸0.094 80.036 20.075 2
    绿原酸0.080 80.049 10.082 8绿原酸0.085 50.044 60.079 3
    芦丁0.092 00.040 40.080 1芦丁0.083 00.045 20.078 6
    金丝桃苷0.093 00.037 50.077 6金丝桃苷0.085 10.045 10.079 5
    异槲皮苷0.092 50.031 10.070 5异槲皮苷0.094 70.032 30.071 0
    可溶性蛋白0.097 60.033 20.074 9可溶性蛋白0.084 50.039 80.074 5
    ‘素玉绿萼’失水率0.083 70.061 30.082 2‘久观绿萼’失水率0.083 60.055 60.080 1
    收缩率0.087 10.046 40.073 0收缩率0.089 10.042 40.072 2
    色差值0.084 20.058 40.080 5色差值0.086 50.045 90.074 0
    DPPH0.089 10.045 10.072 8DPPH0.088 00.052 50.079 8
    ABST0.088 60.053 30.078 9ABST0.083 30.056 80.080 8
    总黄酮0.090 30.050 60.077 6总黄酮0.086 70.046 00.074 2
    总花青素0.063 80.000 10.002 7总花青素0.063 80.000 10.002 7
    挥发性分成保留率0.088 60.046 20.073 4挥发性分成保留率0.106 50.045 30.081 6
    新绿原酸0.093 30.045 80.075 0新绿原酸0.084 40.054 70.079 8
    绿原酸0.086 90.050 00.075 7绿原酸0.087 30.052 80.079 8
    芦丁0.090 00.051 50.078 2芦丁0.089 60.039 70.070 0
    金丝桃苷0.088 00.050 10.076 3金丝桃苷0.089 80.050 40.079 0
    异槲皮苷0.095 70.047 40.077 3异槲皮苷0.086 60.048 90.076 4
    可溶性蛋白0.084 30.055 90.078 8可溶性蛋白0.087 00.043 80.072 5
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    表 6  不同干燥方法处理后梅花熵权-变异系数综合评分和TOPSIS排序结果
    Table 6  Comprehensive score and TOPSIS ranking results of entropy-coefficient of variation of P. mume after different drying motheds
    品种干燥方法熵权-变异系数
    综合排名
    TOPSIS排名品种干燥方法熵权-变异系数
    综合排名
    TOPSIS排名
    综合评分排名C排名综合评分排名C排名
    ‘东方朱砂’热风干燥法783.5030.501 03‘骨红朱砂’热风干燥法952.5130.367 54
    微波干燥法619.0940.392 34微波干燥法735.3140.416 13
    复合干燥法975.7820.649 31复合干燥法1276.5520.581 21
    真空冷冻干燥法1049.3610.595 02真空冷冻干燥法1340.4110.552 82
    ‘晓红宫粉’热风干燥法723.1630.508 33‘粉皮宫粉’热风干燥法783.5030.378 63
    微波干燥法564.0640.413 64微波干燥法619.0940.417 84
    复合干燥法912.8620.598 51复合干燥法975.7820.565 12
    真空冷冻干燥法1045.0410.582 42真空冷冻干燥法1049.3610.626 61
    ‘月光玉蝶’热风干燥法590.0630.393 34‘粉台玉蝶’热风干燥法722.0630.283 04
    微波干燥法501.9340.450 83微波干燥法707.7640.422 53
    复合干燥法852.8420.620 71复合干燥法975.0720.555 42
    真空冷冻干燥法953.1410.550 92真空冷冻干燥法1016.8410.586 41
    ‘素玉绿萼’热风干燥法812.2730.432 23‘久观绿萼’热风干燥法877.2430.423 73
    微波干燥法713.6140.435 24微波干燥法706.0940.505 14
    复合干燥法1016.7020.580 51复合干燥法1041.9720.464 32
    真空冷冻干燥法1048.3810.564 12真空冷冻干燥法1150.9810.576 41
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    梅花具有多种香气成分和气味品质、独特的花色花形以及药用价值,这些特点赋予梅花极大的开发潜力[27]。本研究应用热风干燥、微波干燥、复合干燥和真空冷冻干燥4种不同干燥方法处理梅花,综合考虑了表型、花色、花香成分等因素,对比分析了不同干燥方法对梅花品质的影响。结果显示:干燥方法对梅花的理化属性产生较大的影响。与 ZHANG等[28]的研究一致。真空冷冻干燥的梅花在保持色泽和细胞结构上表现最佳,具较强的清除DHHP和ABST自由基能力,显示出强大的抗氧化能力。复合干燥法能保留梅花活性成分,提升抗氧化能力。这与SHI等[29]的研究结果相符。本研究中,复合干燥法在保留挥发性物质方面表现最佳,不仅提高了梅花的香气质量,还缩短了干燥时间,减少了有效成分的降解。此外,真空冷冻干燥法和复合干燥法处理后的梅花在保留总黄酮、总花青素、绿原酸等有效成分方面均表现出优势。在评估不同梅花品种的质量时,‘绿萼’品种表现出最强的抗氧化能力且各营养成分较高,而‘朱砂’品种在保留花色方面最为突出,并且其花青素质量分数较高。综合评分结果显示:‘骨红朱砂’‘久观绿萼’评分最高,因此,这2个梅花品种适用于梅花花茶的开发。

    本研究选取8个梅花品种,采用4种不同干燥方法对梅花鲜花进行研究发现:真空冷冻干燥后的梅花品质最优,复合干燥次之。真空冷冻干燥在品质保持方面表现最佳,但较高的设备成本和长时间的干燥过程限制了其大规模应用。相比之下,复合干燥结合了不同干燥方法的优点,不仅保持了梅花的品质,还缩短了加工时间,为大批量生产提供了可能。可以进一步拓展梅花品种的选择范围,优化复合干燥条件,以提升梅花茶的整体品质。此外,本研究选用了色差值、抗氧化能力和总黄酮质量分数等指标进行综合评价,可以考虑引入更多与梅花品质相关的生化和生理指标,构建更为全面的梅花品质评价体系。

  • 图  1  不同类型水稻种子在不同贮藏时期的发芽率变化

    Figure  1  Changes of germination rate of different types of rice seeds in different storage periods

    图  2  不同类型水稻种子在不同贮藏时期的发芽势变化

    Figure  2  Changes of germination potential of different types of rice seeds in different storage periods

    表  1  不同常规粳稻品种在不同贮藏时期发芽率和发芽势的变化

    Table  1.   Variation of germination rate and germination potential of different conventional japonica rice cultivars in different storage periods

    类型品种名2015年2020年2021年
    发芽率/%发芽势/%发芽率/%发芽势/%发芽率/%发芽势/%
    耐贮品种  ‘南粳44’ 96.3±0.6 a 91.7±0.6 a 93.3±0.6 a 88.0±2.0 b 84.3±4.2 b 66.0±1.0 c
    ‘沈稻18’ 97.0±1.0 a 90.0±2.0 a 94.7±1.2 a 81.3±1.5 b 82.3±5.5 b 59.0±2.0 c
    ‘天稻丰’ 94.7±1.5 a 86.7±1.5 a 91.7±2.3 a 76.3±2.5 b 73.7±5.8 b 59.3±6.4 c
    不耐贮品种 ‘常农粳7号’ 97.0±1.0 a 89.3±0.6 a 76.3±2.1 b 66.3±1.5 b 38.0±5.3 c 33.3±2.1 c
    ‘秀水134’ 97.0±1.0 a 91.3±1.2 a 78.3±2.5 b 59.3±1.5 b 37.3±0.6 c 32.7±1.5 c
    ‘平安粳稻11号’ 95.7±0.6 a 88.0±1.0 a 81.3±2.5 b 73.0±3.6 b 25.7±1.2 c 22.7±2.1 c
      说明:数据为平均值±标准差。不同小写字母表示同一品种在不同贮藏时期间差异显著(P<0.05)
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    表  2  不同常规籼稻品种在不同贮藏时期发芽率和发芽势变化

    Table  2.   Variation of germination rate and germination potential of different conventional indica rice cultivars in different storage periods

    类型品种名2015年2020年2021年
    发芽率/%发芽势/%发芽率/%发芽势/%发芽率/%发芽势/%
    耐贮品种  ‘赣晚籼35号’ 97.3±2.1 a 90.0±1.0 a 93.3±3.1 a 82.7±1.2 b 84.7±2.5 b 81.3±2.5 b
    ‘赣晚糯7号’ 96.0±1.0 a 91.3±1.2 a 93.0±1.7 a 85.0±3.6 a 78.3±5.9 b 70.0±4.0 b
    ‘甬籼69’ 95.0±1.0 a 83.0±2.6 a 91.3±3.2 a 80.7±3.1 a 72.0±7.5 b 63.3±2.1 b
    不耐贮品种 ‘温926’ 91.7±1.5 a 88.7±2.1 a 78.3±0.6 b 72.0±2.0 b 52.3±5.1 c 41.3±1.5 c
    ‘甬籼15号’ 88.7±1.2 a 83.3±0.6 a 72.7±5.0 b 55.3±1.2 b 46.3±4.0 c 37.0±1.0 c
    ‘扬稻6号’ 87.7±2.3 a 81.3±1.5 a 74.7±2.5 b 62.3±2.5 b 29.7±7.1 c 26.0±1.0 c
      说明:数据为平均值±标准差。不同小写字母表示同一品种在不同贮藏时期间差异显著(P<0.05)
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    表  3  不同杂交稻品种在不同贮藏时期发芽率变化

    Table  3.   Changes of germination rate of different hybrid rice cultivars in different storage periods

    类型品种名2015年2020年2021年
    发芽率/%发芽势/%发芽率/%发芽势/%发芽率/%发芽势/%
    耐贮品种  ‘两优培九’ 97.7±1.5 a 89.0±3.0 a 96.3±1.5 a 84.0±2.0 a 92.7±2.1 a 78.0±1.0 b
    ‘中浙优1号’ 96.3±0.6 a 90.3±1.5 a 94.3±8.6 a 87.3±2.3 a 91.3±3.2 a 82.3±1.5 b
    ‘晶两优华占’ 96.0±1.0 a 89.0±1.0 a 93.3±0.6 a 86.0±1.0 a 92.3±0.6 a 77.0±1.0 b
    不耐贮品种 ‘隆香优130’ 96.3±1.5 a 90.7±1.5 a 71.0±1.7 b 62.0±2.0 b 38.7±2.1 c 28.3±2.5 c
    ‘深两优865’ 96.0±2.0 a 86.0±1.7 a 79.0±2.0 b 68.7±3.1 b 24.7±3.1 c 18.3±1.5 c
    ‘两优1号’ 94.0±1.0 a 91.3±2.1 a 75.0±1.0 b 66.3±2.1 b 29.0±1.7 c 20.3±2.1 c
      说明:数据为平均值±标准差。不同小写字母表示同一品种在不同贮藏时期间差异显著(P<0.05)
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    表  4  不同品种常规粳稻生理指标变化

    Table  4.   Changes of physiological indexes of different cultivars of conventional japonica rice

    类型品种α-淀粉酶活性/
    (mg·g−1·min−1)
    β-淀粉酶活性/
    (mg·g−1·min−1)
    CAT活性/
    (×16.67 nkat·g−1)
    POD活性/
    (×16.67 nkat·g−1)
    SOD活性/
    (×16.67 nkat·g−1)
    MDA/
    (μmol·kg−1)
    Pro/
    (μg·g−1)
    耐贮品种  ‘南粳44’ 2.9±0.5 b 5.8±0.6 c 85.7±1.4 a 305.1±1.9 a 212.2±9.7 a 2.7±0.7 d 14.7±2.1 a
    ‘沈稻18’ 4.3±0.3 a 8.6±0.9 b 63.7±3.3 b 224.3±10.3 b 211.8±1.2 a 4.7±0.2 b 12.3±1.0 b
    ‘秀水134’ 1.8±0.1 c 12.3±1.8 a 62.4±1.8 b 133.7±3.6 d 118.9±3.1 d 4.0±0.1 bc 10.6±0.5 bc
    平均值 3.0±1.3 A 8.9±3.3 A 70.6±13.1 A 221.0±85.7 A 181.0±53.8 A 3.8±1.0 A 12.5±2.1 A
    不耐贮品种 ‘平安粳稻11号’ 0.4±0.2 d 5.5±0.3 c 62.9±1.3 b 181.5±2.1 c 122.7±3.5 d 3.3±0.1 cd 9.8±0.5 c
    ‘常农粳7号’ 0.6±0.1 d 4.6±0.3 c 64.2±0.5 b 182.1±1.7 c 159.6±8.7 c 9.2±0.9 a 9.9±0.4 c
    ‘天稻丰’ 0.2±0.2 d 5.3±0.1 c 48.4±1.2 c 174.1±3.1 c 174.3±2.9 b 9.7±0.8 a 10.5±1.4 bc
    平均值 0.4±0.2 A 5.1±0.5 A 58.5±8.8 A 179.2±4.4 A 152.2±26.6 A 7.4±3.6 A 10.0±0.4 A
      说明:数据为平均值±标准差。同列不同小写字母表示各品种间差异显著,同列不同大写字母表示不同耐贮性的平均值差异显著(P<0.05)
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    表  5  不同品种常规籼稻生理指标变化

    Table  5.   Changes of physiological indexes of different cultivars of conventional indica rice

    类型品种α-淀粉酶活性/
    (mg·g−1·min−1)
    β-淀粉酶活性/
    (mg·g−1·min−1)
    CAT活性/
    (×16.67 nkat·g−1)
    POD活性/
    (×16.67 nkat·g−1)
    SOD活性/
    (×16.67 nkat·g−1)
    MDA/
    (μmol·kg−1)
    Pro/
    (μg·g−1)
    耐贮品种  ‘赣晚籼35号’ 4.5±0.5 a 11.2±1 b 54.9±2.6 c 328.1±11.6 b 210.8±6.7 b 2.3±0.2 e 10.1±0.6 b
    ‘赣晚糯7号’ 3.7±0.3 b 11.7±1 b 77.1±4.4 b 468.4±10.1 a 224.8±0.3 a 2.4±0.3 e 10.8±1.3 b
    ‘甬籼69’ 4.3±0.3 a 16.9±1.6 a 104.5±3.0 a 271.8±8.3 c 212.9±5.7 b 5.6±0.2 d 14.1±1.0 a
    平均值 4.2±0.4 A 13.3±3.2 A 78.8±24.8 A 356.1±101.2 A 216.2±7.6 A 3.4±1.9 A 11.7±2.1 A
    不耐贮品种 ‘农乐1号’ 1.2±0.2 d 6.6±0.4 c 46.3±1.7 d 127.7±10.8 e 211.7±4.8 b 7.2±0.3 b 10.3±1.2 b
    ‘甬籼15号’ 0.6±0.1 e 4.8±0.4 c 28.2±2.4 e 279.8±4.9 c 176.8±3.9 d 7.8±0.2 a 11.1±0.4 b
    ‘扬稻6号’ 2.3±0.2 c 5.4±0.5 c 55.0±1.2 c 184.4±1.9 d 202.9±1.7 c 6.7±0.2 c 10.2±0.2 b
    平均值 1.4±0.9 B 5.6±0.9 A 43.2±13.7 A 197.3±76.9 B 197.1±18.2 A 7.2±0.6 A 10.5±0.5 A
      说明:数据为平均值±标准差。同列不同小写字母表示各品种间差异显著,同列不同大写字母表示不同耐贮性的平均值差异显著(P<0.05)
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    表  6  不同品种杂交稻生理指标变化

    Table  6.   Changes of physiological indexes of different cultivars of hybrid rice

    类型品种α-淀粉酶活性/
    (mg·g−1·min−1)
    β-淀粉酶活性/
    (mg·g−1·min−1)
    CAT活性/
    (×16.67 nkat·g−1)
    POD活性/
    (×16.67 nkat·g−1)
    SOD活性/
    (×16.67 nkat·g−1)
    MDA/
    (μmol·kg−1)
    Pro/
    (μg·g−1)
    耐贮品种 ‘两优培九’ 8.5±0.2 a 22.4±0.4 a 133.5±5.7 b 201.4±3.7 c 229.9±7.6 a 2.0±0.6 e 12.0±0.4 c
    ‘中浙优1号’ 4.0±0.7 c 12.9±1.1 b 169.4±3.0 a 376.4±9.5 b 229.6±3.1 a 2.7±0.2 d 31.4±1.3 a
    ‘晶两优华占’ 6.6±0.2 b 13.5±0.1 b 119.9±1.3 c 430.3±11.3 a 206.9±1.6 b 2.2±0.5 e 16.1±1.8 b
    平均值 6.4±2.3 A 16.3±5.3 A 140.9±25.6 A 336.0±119.7 A 222.1±13.2 A 2.3±0.4 A 19.8±10.2 A
    不耐贮品种 ‘隆香优130’ 2.7±0.4 d 3.6±0.1 e 60.6±3.3 d 105.3±4.6 f 144.8±3.1 d 14.5±0.5 a 12.6±1.2 c
    ‘深两优865’ 0.6±0.1 e 8.7±0.2 c 53.8±2.2 d 152.3±4.8 d 175.8±3.7 c 7.5±0.3 c 10.6±0.7 cd
    ‘两优1号’ 0.9±0.1 e 4.7±0.4 d 60.2±3.4 d 127.5±7.2 e 123.8±2.5 e 12.2±0.4 b 9.4±0.7 d
    平均值 1.4±1.1 B 5.7±2.7 A 58.2±3.8 B 128.3±23.5 A 148.1±26.2 B 11.4±3.6 A 10.8±1.6 A
      说明:数据为平均值±标准差。同列不同小写字母表示各品种间差异显著,同列不同大写字母表示不同耐贮性的平均值差异显著(P<0.05)
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-09-16
  • 修回日期:  2022-11-30
  • 录用日期:  2023-01-15
  • 网络出版日期:  2023-04-03
  • 刊出日期:  2023-04-20

耐贮水稻种质资源的筛选及生理特性

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220594
    基金项目:  浙江省重点研发计划项目(2019C02013);浙江省基础公益研究计划项目(LGN22C130003);浙江省基础公益衢州市科技计划项目(2021K13);浙江农林大学人才启动计划(2021FR036);浙江省教育厅一般科研项目(2044100005)
    作者简介:

    丁云倩(ORCID: 0000-0002-8844-4487),从事种业科学研究。E-mail: yunqianding@stu.zafu.edu.cn

    通信作者: 赵光武(ORCID: 0000-0001-5646-9922),教授,博士,从事种子科学与技术研究。E-mail: gwuzhao@126.com
  • 中图分类号: S331

摘要:   目的  水稻Oryza sativa种子的耐贮性是与种用价值、种源和粮食安全密切相关的重要性状。研究水稻种子耐贮特性,对水稻种质资源保存以及保障国家粮食安全具有重要意义。  方法  基于220份水稻品种,经过5~6 a的自然老化,通过室内标准发芽实验筛选出耐贮水稻品种,并进一步测定不同耐贮品种间的生理特性。  结果  随着自然老化时间的延长,不同水稻品种的发芽率和发芽势均呈现逐步降低的趋势。与种子初始质量相比,常规粳稻、常规籼稻、杂交稻的发芽率平均降低了62.2%、23.4%、45.3%;发芽势平均降低了55.0%、38.1%、50.7%。以发芽率下降幅度<5%且发芽势下降幅度<15%作为耐贮品种的评价标准,筛选出以‘南粳44’‘Nanjing 44’、‘沈稻18’‘Shendao 18’、‘天稻丰’‘Tiandaofeng’为代表的耐贮常规粳稻;‘赣晚籼35号’‘Ganwanxian 35’、‘赣晚糯7号’‘Ganwannuo 7’、‘甬籼69’‘Yongxian 69’为代表的耐贮常规籼稻;‘两优培九’‘Liangyou Peijiu’、‘中浙优1号’‘Zhongzheyou 1’、‘晶两优华占’‘Jingliangyou Huazhan’为代表的耐贮杂交稻。进一步研究发现:以上9个品种具有淀粉酶活性高、抗氧化酶活性高、脯氨酸质量分数高、丙二醛质量摩尔浓度低的特点。  结论  基于耐贮能力与生理特性,推荐‘南粳44’‘沈稻18’‘天稻丰’‘赣晚籼35号’‘赣晚糯7号’‘甬籼69’‘两优培九’‘中浙优1号’‘晶两优华占’等为耐贮种质,这为今后选育耐贮藏的水稻优良品种提供了新资源。图2表6参40

English Abstract

陈樱之, 孔恩, 卢心可, 等. 不同干燥方法对梅花品质的影响及评价[J]. 浙江农林大学学报, 2024, 41(6): 1261-1273. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20240256
引用本文: 丁云倩, 朱庆祥, 汤郑豪, 等. 耐贮水稻种质资源的筛选及生理特性[J]. 浙江农林大学学报, 2023, 40(2): 244-253. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220594
CHEN Yingzhi, KONG En, LU Xinke, et al. Impact and evaluation of different drying methods on the quality of Prunus mume flowers[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2024, 41(6): 1261-1273. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20240256
Citation: DING Yunqian, ZHU Qingxiang, TANG Zhenghao, et al. Screening and physiological characteristics of storable Oryza sativa germplasm resources[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2023, 40(2): 244-253. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220594
  • 水稻Oryza sativa是世界上最重要的粮食作物之一,全球超过一半的人以稻米为粮食[1]。近年来,随着中国水稻种植面积的提升,以及水稻的逐年丰收,水稻贮藏问题越来越突出。在世界范围内,每年因贮藏期间虫害和霉变等问题造成巨大的粮食损失,损失量超过总量的5%[2],严重影响粮食安全和食品安全。同时,贮藏过程中引起水稻种子发芽率下降,对水稻生产和育种过程也会产生不良影响。目前,水稻种子通常采用低温冷库贮藏,通过控制温度和湿度来改善其贮藏环境[34]。但这种方法成本高,也会造成环境污染。因此,筛选耐贮的水稻种质用于育种,是目前解决水稻贮藏问题最经济有效的途径之一,对保障国家粮食安全和用种安全,以及为企业和农户提供高发芽率的优质种质具有重大的意义。

    水稻的耐贮性主要包括两方面内容:作为稻米消费,长时间贮藏后仍能保持原有风味;作为种子或种质保存,长时间贮藏后仍具有较强的活力[5]。目前学者对于水稻耐贮特性的研究集中在后者[610]。研究表明:水稻的耐贮性是一个受到遗传、生长发育、成熟以及收获后的环境等许多因素影响的一个复杂性状。目前,水稻种子耐贮性的评价指标通常采用发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和半衰期表示。由于发芽率、发芽势的测定较为简单,同时也更贴近生产实际,因此一般将发芽率、发芽势作为评价水稻耐贮性的指标。水稻种子耐贮性的研究方法主要有自然老化法和人工老化法[1112]。自然老化法是指种子在自然贮藏或种质保存的条件下,发芽力逐渐丧失的过程;人工老化是指采用高温高湿的环境来加速种子老化速度研究其耐贮藏性的方法[13]。王仪春等[14]研究发现:人工加速老化后种子劣变程度增加,表现为丙二醛(MDA)含量显著上升,抗氧化物酶活性均下降。张瑛等[15]连续6 a测定入库的水稻种子电导率,结果显示随着贮藏时间的延长,种子电导率先急速增长,再缓慢增长,之后迅速下降,说明电解质渗漏导致电导率大幅增加,膜透性增强。

    由于自然老化最符合种子贮藏的自然特征,因此本研究采用自然老化法对不同品种的水稻种子耐贮性进行筛选鉴定,通过对耐贮品种与不耐贮品种的淀粉酶活性、抗氧化酶活性、MDA质量摩尔浓度以及脯氨酸(Pro)质量分数等生理指标之间的差异进行分析,为水稻耐贮种质筛选评价及耐贮特性研究提供理论依据。

    • 以220份水稻品种为材料,其中常规粳稻34份,常规籼稻11份,杂交稻175份。供试水稻种子在2015年由浙江省种子管理总站提供,所有品种均于黄熟期时收获。按照常规方法贮藏于浙江农林大学冷库中,贮藏温度为10~15 ℃,湿度为45%~65%。

      采用自然老化处理,2015年测定其原始发芽率、原始发芽势(未经自然老化);分别于2020、2021年再次测定其发芽率、发芽势,并对筛选的耐贮和不耐贮品种的生理指标进行测定。

    • 参照ISTA标准[16],每个品种随机数取100粒种子,3次重复,用质量浓度为1.0%次氯酸钠消毒10 min后冲洗干净。将种子均匀放置在湿润的无菌发芽纸上,然后将种子置于30 ℃光照8 h (光照强度为12 000 lx),20 ℃黑暗16 h的培养箱中培养14 d,每天记载发芽数并适当补充水分。计算公式为:发芽率=14 d内正常发芽幼苗数/供试种子数×100%;发芽势=5 d内正常发芽幼苗数/供试种子数×100%。将发芽率下降幅度<5%且发芽势下降幅度<15%的品种作为耐贮品种,将发芽率下降幅度≥5%且发芽势下降幅度≥15%的品种作为不耐贮品种。

    • 采用3,5-二硝基水杨酸比色法测定淀粉酶活性[17],过氧化氢酶(CAT)活性采用紫外吸光法测定[18],过氧化物酶(POD)活性采用愈创木酚法测定[19],超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮蓝四唑法测定[20],丙二醛采用硫代巴比妥酸显色法测定[21],脯氨酸采用磺基水杨酸提取酸性茚三酮显色法测定[22]

    • 使用Excel 2010和GraphPad Prism 8.0进行数据的整理与作图,使用SPSS 19.0软件进行单因素方差(one-way ANOVA)分析(Duncan test)。

    • 随着贮藏时间的延长,不同品种的种子活力相关参数均呈现下降趋势(图1图2)。常规粳稻的平均原始发芽率为87.6%,常规籼稻的平均原始发芽率为86.4%,杂交稻的平均原始发芽率为88.9%;贮藏5 a之后,常规粳稻、常规籼稻、杂交稻的平均发芽率分别下降了14.1%、10.2%、16.4%;平均发芽势分别下降了24.2%、19.6%、25.4%。贮藏6 a之后,常规粳稻、常规籼稻、杂交稻的平均发芽率分别下降了62.2%、23.4%、45.3%;平均发芽势分别降低了55.0%、38.1%、50.7%。不同类型水稻间种子活力的变化趋势保持一致。

      图  1  不同类型水稻种子在不同贮藏时期的发芽率变化

      Figure 1.  Changes of germination rate of different types of rice seeds in different storage periods

      图  2  不同类型水稻种子在不同贮藏时期的发芽势变化

      Figure 2.  Changes of germination potential of different types of rice seeds in different storage periods

    • 表1可见:随着贮藏时间的延长,常规粳稻的发芽率不断下降。贮藏5 a,‘南粳44’‘Nanjing 44’、‘沈稻18’‘Shendao 18’、‘天稻丰’‘Tiandaofeng’、‘常农粳7号’‘Changnongjing 7’、‘秀水134’‘Xiushui 134’和‘平安粳稻11号’‘Pinganjingdao 11’的发芽率分别下降了2.4%、3.2%、3.3%、27.1%、23.9%、17.7%,其中发芽率‘沈稻18’的下降幅度最小,‘常农粳7号’的下降幅度最大,达显著差异(P<0.05)。贮藏6 a,发芽率的下降趋势与贮藏5 a一致。随着贮藏时间的延长,常规粳稻的发芽势不断下降。贮藏5 a,‘南粳44’‘沈稻18’‘天稻丰’‘平安粳稻11号’‘常农粳7号’‘秀水134’的发芽势分别下降了4.2%、10.7%、13.6%、20.5%、34.7%、54.0%。其中‘南粳44’发芽势的下降幅度最小,‘秀水134’的下降幅度最大,达显著差异(P<0.05)。贮藏6 a时的发芽势与5 a的下降趋势一致。在常规粳稻类型中,筛选出‘沈稻18’‘南粳44’‘天稻丰’等为耐贮品种,‘常农粳7号’‘秀水134’‘平安粳稻11号’等为不耐贮品种。

      表 1  不同常规粳稻品种在不同贮藏时期发芽率和发芽势的变化

      Table 1.  Variation of germination rate and germination potential of different conventional japonica rice cultivars in different storage periods

      类型品种名2015年2020年2021年
      发芽率/%发芽势/%发芽率/%发芽势/%发芽率/%发芽势/%
      耐贮品种  ‘南粳44’ 96.3±0.6 a 91.7±0.6 a 93.3±0.6 a 88.0±2.0 b 84.3±4.2 b 66.0±1.0 c
      ‘沈稻18’ 97.0±1.0 a 90.0±2.0 a 94.7±1.2 a 81.3±1.5 b 82.3±5.5 b 59.0±2.0 c
      ‘天稻丰’ 94.7±1.5 a 86.7±1.5 a 91.7±2.3 a 76.3±2.5 b 73.7±5.8 b 59.3±6.4 c
      不耐贮品种 ‘常农粳7号’ 97.0±1.0 a 89.3±0.6 a 76.3±2.1 b 66.3±1.5 b 38.0±5.3 c 33.3±2.1 c
      ‘秀水134’ 97.0±1.0 a 91.3±1.2 a 78.3±2.5 b 59.3±1.5 b 37.3±0.6 c 32.7±1.5 c
      ‘平安粳稻11号’ 95.7±0.6 a 88.0±1.0 a 81.3±2.5 b 73.0±3.6 b 25.7±1.2 c 22.7±2.1 c
        说明:数据为平均值±标准差。不同小写字母表示同一品种在不同贮藏时期间差异显著(P<0.05)
    • 表2可见:随着贮藏时间的延长,常规籼稻的发芽率不断下降。贮藏5 a,‘赣晚籼35号’‘Ganwanxian 35’、‘甬籼69’‘Yongxian 69’、‘赣晚糯7号’‘Ganwannuo 7’、‘温926’‘Wen 926’、‘扬稻6号’‘Yangdao 6’和‘甬籼15号’‘Yongxian 15’的发芽率分别下降4.3%、4.1%、3.2%、17.1%、17.4%、22.0%;其中,‘赣晚糯7号’的下降幅度最小,‘甬籼15号’的下降幅度最大,达显著差异(P<0.05)。贮藏6 a,发芽率的下降与5 a趋势一致。随着贮藏时间的延长,常规籼稻的发芽势不断下降。贮藏5 a‘甬籼69’‘ 赣晚糯7号’‘赣晚籼35号’‘温926’‘扬稻6号’‘甬籼15号’的发芽势分别下降2.9%、7.4%、8.8%、23.2%、30.5%、50.6%;其中‘甬籼69’的下降幅度最小,‘甬籼15号’的下降幅度最大,达显著差异(P<0.05)。贮藏6 a,发芽势的下降与5 a趋势一致。常规籼稻筛选出‘赣晚籼35号’‘赣晚糯7号’‘甬籼69’等为耐贮品种,‘温926’‘甬籼15号’‘扬稻6号’等为不耐贮品种。

      表 2  不同常规籼稻品种在不同贮藏时期发芽率和发芽势变化

      Table 2.  Variation of germination rate and germination potential of different conventional indica rice cultivars in different storage periods

      类型品种名2015年2020年2021年
      发芽率/%发芽势/%发芽率/%发芽势/%发芽率/%发芽势/%
      耐贮品种  ‘赣晚籼35号’ 97.3±2.1 a 90.0±1.0 a 93.3±3.1 a 82.7±1.2 b 84.7±2.5 b 81.3±2.5 b
      ‘赣晚糯7号’ 96.0±1.0 a 91.3±1.2 a 93.0±1.7 a 85.0±3.6 a 78.3±5.9 b 70.0±4.0 b
      ‘甬籼69’ 95.0±1.0 a 83.0±2.6 a 91.3±3.2 a 80.7±3.1 a 72.0±7.5 b 63.3±2.1 b
      不耐贮品种 ‘温926’ 91.7±1.5 a 88.7±2.1 a 78.3±0.6 b 72.0±2.0 b 52.3±5.1 c 41.3±1.5 c
      ‘甬籼15号’ 88.7±1.2 a 83.3±0.6 a 72.7±5.0 b 55.3±1.2 b 46.3±4.0 c 37.0±1.0 c
      ‘扬稻6号’ 87.7±2.3 a 81.3±1.5 a 74.7±2.5 b 62.3±2.5 b 29.7±7.1 c 26.0±1.0 c
        说明:数据为平均值±标准差。不同小写字母表示同一品种在不同贮藏时期间差异显著(P<0.05)
    • 表3所示:随着贮藏时间的延长,杂交稻的发芽率不断下降。贮藏5 a,‘两优培九’‘Liangyou Peijiu’、‘中浙优1号’‘Zhongzhenyou 1’、‘晶两优华占’‘Jingliangyou Huazhan’、‘深两优865’‘Shenliangyou 865’、‘两优1号’‘Liangyou 1’和‘隆香优130’‘Longxiangyou 130’的发芽率分别下降1.5%、2.1%、2.9%、21.5%、25.3%、35.6%;其中‘两优培九’的下降幅度最小,‘隆香优130’的下降幅度最大,达显著差异(P<0.05)。贮藏6 a,发芽率的下降趋势与5 a保持一致。随着贮藏时间的延长,杂交稻的发芽势不断下降。贮藏5 a,‘中浙优1号’‘晶两优华占’‘两优培九’‘深两优865’‘两优1号’‘隆香优130’的发芽势分别下降3.4%、3.5%、6.0%、25.2%、37.7%、46.3%;其中,‘中浙优1号’的下降幅度最小,‘隆香优130’的下降幅度最大,达显著差异(P<0.05)。贮藏6 a,发芽势的下降与5 a趋势一致。杂交稻品种筛选出‘两优培九’‘中浙优1号’‘晶两优华占’等为耐贮品种,‘隆香优130’‘深两优865’‘两优1号’等为不耐贮品种。

      表 3  不同杂交稻品种在不同贮藏时期发芽率变化

      Table 3.  Changes of germination rate of different hybrid rice cultivars in different storage periods

      类型品种名2015年2020年2021年
      发芽率/%发芽势/%发芽率/%发芽势/%发芽率/%发芽势/%
      耐贮品种  ‘两优培九’ 97.7±1.5 a 89.0±3.0 a 96.3±1.5 a 84.0±2.0 a 92.7±2.1 a 78.0±1.0 b
      ‘中浙优1号’ 96.3±0.6 a 90.3±1.5 a 94.3±8.6 a 87.3±2.3 a 91.3±3.2 a 82.3±1.5 b
      ‘晶两优华占’ 96.0±1.0 a 89.0±1.0 a 93.3±0.6 a 86.0±1.0 a 92.3±0.6 a 77.0±1.0 b
      不耐贮品种 ‘隆香优130’ 96.3±1.5 a 90.7±1.5 a 71.0±1.7 b 62.0±2.0 b 38.7±2.1 c 28.3±2.5 c
      ‘深两优865’ 96.0±2.0 a 86.0±1.7 a 79.0±2.0 b 68.7±3.1 b 24.7±3.1 c 18.3±1.5 c
      ‘两优1号’ 94.0±1.0 a 91.3±2.1 a 75.0±1.0 b 66.3±2.1 b 29.0±1.7 c 20.3±2.1 c
        说明:数据为平均值±标准差。不同小写字母表示同一品种在不同贮藏时期间差异显著(P<0.05)
    • 常规粳稻不同耐贮品种间种子淀粉酶活性、抗氧化酶活性、MDA质量摩尔浓度和Pro质量分数存在明显差异(表4)。耐贮品种的α-淀粉酶、β-淀粉酶、CAT、POD、SOD活性和Pro质量分数的平均值比不耐贮品种分别高650%、74.5%、20.7%、23.3%、18.9%、25.0%;耐贮品种的MDA质量摩尔浓度平均值比不耐贮品种低了48.6%。其中,α-淀粉酶活性最强的依次为耐贮品种‘沈稻18’‘南粳44’‘秀水134’,均显著高于不耐贮品种(P<0.05);‘沈稻18’的α-淀粉酶活性比不耐贮品种‘天稻丰’显著高200.5% (P<0.05)。β-淀粉酶活性最强的依次为耐贮品种‘秀水134’‘沈稻18’‘南粳44’,其中‘秀水134’‘沈稻18’均显著高于不耐贮品种(P<0.05),‘秀水134’的β-淀粉酶活性比不耐贮品种‘常农粳7号’显著高167.4% (P<0.05)。抗氧化酶活性最强、Pro质量分数最高的为耐贮品种‘南粳44’,均显著高于不耐贮品种(P<0.05)。MDA质量摩尔浓度最低的为耐贮品种‘南粳44’,最高的为不耐贮品种‘天稻丰’。

      表 4  不同品种常规粳稻生理指标变化

      Table 4.  Changes of physiological indexes of different cultivars of conventional japonica rice

      类型品种α-淀粉酶活性/
      (mg·g−1·min−1)
      β-淀粉酶活性/
      (mg·g−1·min−1)
      CAT活性/
      (×16.67 nkat·g−1)
      POD活性/
      (×16.67 nkat·g−1)
      SOD活性/
      (×16.67 nkat·g−1)
      MDA/
      (μmol·kg−1)
      Pro/
      (μg·g−1)
      耐贮品种  ‘南粳44’ 2.9±0.5 b 5.8±0.6 c 85.7±1.4 a 305.1±1.9 a 212.2±9.7 a 2.7±0.7 d 14.7±2.1 a
      ‘沈稻18’ 4.3±0.3 a 8.6±0.9 b 63.7±3.3 b 224.3±10.3 b 211.8±1.2 a 4.7±0.2 b 12.3±1.0 b
      ‘秀水134’ 1.8±0.1 c 12.3±1.8 a 62.4±1.8 b 133.7±3.6 d 118.9±3.1 d 4.0±0.1 bc 10.6±0.5 bc
      平均值 3.0±1.3 A 8.9±3.3 A 70.6±13.1 A 221.0±85.7 A 181.0±53.8 A 3.8±1.0 A 12.5±2.1 A
      不耐贮品种 ‘平安粳稻11号’ 0.4±0.2 d 5.5±0.3 c 62.9±1.3 b 181.5±2.1 c 122.7±3.5 d 3.3±0.1 cd 9.8±0.5 c
      ‘常农粳7号’ 0.6±0.1 d 4.6±0.3 c 64.2±0.5 b 182.1±1.7 c 159.6±8.7 c 9.2±0.9 a 9.9±0.4 c
      ‘天稻丰’ 0.2±0.2 d 5.3±0.1 c 48.4±1.2 c 174.1±3.1 c 174.3±2.9 b 9.7±0.8 a 10.5±1.4 bc
      平均值 0.4±0.2 A 5.1±0.5 A 58.5±8.8 A 179.2±4.4 A 152.2±26.6 A 7.4±3.6 A 10.0±0.4 A
        说明:数据为平均值±标准差。同列不同小写字母表示各品种间差异显著,同列不同大写字母表示不同耐贮性的平均值差异显著(P<0.05)
    • 常规籼稻不同耐贮品种间种子淀粉酶活性、抗氧化酶活性、MDA质量摩尔浓度和Pro质量分数存在明显差异(表5)。耐贮品种的α-淀粉酶、β-淀粉酶、CAT、POD、SOD活性和Pro质量分数的平均值比不耐贮品种分别高200%、137.5%、82.4%、80.5%、9.7%、11.4%;耐贮品种MDA质量摩尔浓度的平均值比不耐贮品种低了52.8%。其中,α-淀粉酶活性、POD活性达到显著差异(P<0.05)。耐贮品种‘赣晚籼35号’‘赣晚糯7号’‘甬籼69’的α-淀粉酶活性显著高于不耐贮品种‘农乐1号’‘甬籼15号’和 ‘扬稻6号’。β-淀粉酶活性和CAT活性最高的是耐贮品种‘甬籼69’,其中,β-淀粉酶活性分别比不耐贮品种高156.1%、252.1%、213.0%,差异显著(P<0.05)。POD、SOD活性最强的是耐贮品种‘赣晚糯7号’,显著高于不耐贮品种(P<0.05)。Pro质量分数最高的为耐贮品种‘甬籼69’,显著高于其他5个品种(P<0.05),但其他5个品种之间差异不显著。

      表 5  不同品种常规籼稻生理指标变化

      Table 5.  Changes of physiological indexes of different cultivars of conventional indica rice

      类型品种α-淀粉酶活性/
      (mg·g−1·min−1)
      β-淀粉酶活性/
      (mg·g−1·min−1)
      CAT活性/
      (×16.67 nkat·g−1)
      POD活性/
      (×16.67 nkat·g−1)
      SOD活性/
      (×16.67 nkat·g−1)
      MDA/
      (μmol·kg−1)
      Pro/
      (μg·g−1)
      耐贮品种  ‘赣晚籼35号’ 4.5±0.5 a 11.2±1 b 54.9±2.6 c 328.1±11.6 b 210.8±6.7 b 2.3±0.2 e 10.1±0.6 b
      ‘赣晚糯7号’ 3.7±0.3 b 11.7±1 b 77.1±4.4 b 468.4±10.1 a 224.8±0.3 a 2.4±0.3 e 10.8±1.3 b
      ‘甬籼69’ 4.3±0.3 a 16.9±1.6 a 104.5±3.0 a 271.8±8.3 c 212.9±5.7 b 5.6±0.2 d 14.1±1.0 a
      平均值 4.2±0.4 A 13.3±3.2 A 78.8±24.8 A 356.1±101.2 A 216.2±7.6 A 3.4±1.9 A 11.7±2.1 A
      不耐贮品种 ‘农乐1号’ 1.2±0.2 d 6.6±0.4 c 46.3±1.7 d 127.7±10.8 e 211.7±4.8 b 7.2±0.3 b 10.3±1.2 b
      ‘甬籼15号’ 0.6±0.1 e 4.8±0.4 c 28.2±2.4 e 279.8±4.9 c 176.8±3.9 d 7.8±0.2 a 11.1±0.4 b
      ‘扬稻6号’ 2.3±0.2 c 5.4±0.5 c 55.0±1.2 c 184.4±1.9 d 202.9±1.7 c 6.7±0.2 c 10.2±0.2 b
      平均值 1.4±0.9 B 5.6±0.9 A 43.2±13.7 A 197.3±76.9 B 197.1±18.2 A 7.2±0.6 A 10.5±0.5 A
        说明:数据为平均值±标准差。同列不同小写字母表示各品种间差异显著,同列不同大写字母表示不同耐贮性的平均值差异显著(P<0.05)
    • 杂交稻不同耐贮品种间种子淀粉酶活性、抗氧化酶活性、MDA质量摩尔浓度和Pro质量分数存在明显差异(表6)。耐贮品种的α-淀粉酶、β-淀粉酶、CAT、POD、SOD活性和Pro质量分数的平均值比不耐贮品种分别高357.1%、186.0%、142.1%、161.9%、50.0%、83.3%;耐贮品种MDA质量摩尔浓度的平均值比不耐贮品种低了82.7%。其中,α-淀粉酶活性、CAT活性、SOD活性均达到显著差异(P<0.05)。其中,α-淀粉酶、β-淀粉酶活性最高的为耐贮品种‘两优培九’,显著高于不耐贮品种‘隆香优130’‘深两优865’‘两优1号’(P<0.05)。CAT活性最强、Pro质量分数最高的为耐贮品种‘中浙优1号’,均显著高于不耐贮品种(P<0.05);POD活性最强的为‘晶两优华占’,分别显著高出不耐贮品种‘隆香优130’‘深两优865’‘两优1号’308.6%、182.5%、113.7%。SOD活性最强,同时MDA质量摩尔浓度最低的为耐贮品种‘两优培九’,MDA质量摩尔浓度最高的为不耐贮品种‘隆香优130’。

      表 6  不同品种杂交稻生理指标变化

      Table 6.  Changes of physiological indexes of different cultivars of hybrid rice

      类型品种α-淀粉酶活性/
      (mg·g−1·min−1)
      β-淀粉酶活性/
      (mg·g−1·min−1)
      CAT活性/
      (×16.67 nkat·g−1)
      POD活性/
      (×16.67 nkat·g−1)
      SOD活性/
      (×16.67 nkat·g−1)
      MDA/
      (μmol·kg−1)
      Pro/
      (μg·g−1)
      耐贮品种 ‘两优培九’ 8.5±0.2 a 22.4±0.4 a 133.5±5.7 b 201.4±3.7 c 229.9±7.6 a 2.0±0.6 e 12.0±0.4 c
      ‘中浙优1号’ 4.0±0.7 c 12.9±1.1 b 169.4±3.0 a 376.4±9.5 b 229.6±3.1 a 2.7±0.2 d 31.4±1.3 a
      ‘晶两优华占’ 6.6±0.2 b 13.5±0.1 b 119.9±1.3 c 430.3±11.3 a 206.9±1.6 b 2.2±0.5 e 16.1±1.8 b
      平均值 6.4±2.3 A 16.3±5.3 A 140.9±25.6 A 336.0±119.7 A 222.1±13.2 A 2.3±0.4 A 19.8±10.2 A
      不耐贮品种 ‘隆香优130’ 2.7±0.4 d 3.6±0.1 e 60.6±3.3 d 105.3±4.6 f 144.8±3.1 d 14.5±0.5 a 12.6±1.2 c
      ‘深两优865’ 0.6±0.1 e 8.7±0.2 c 53.8±2.2 d 152.3±4.8 d 175.8±3.7 c 7.5±0.3 c 10.6±0.7 cd
      ‘两优1号’ 0.9±0.1 e 4.7±0.4 d 60.2±3.4 d 127.5±7.2 e 123.8±2.5 e 12.2±0.4 b 9.4±0.7 d
      平均值 1.4±1.1 B 5.7±2.7 A 58.2±3.8 B 128.3±23.5 A 148.1±26.2 B 11.4±3.6 A 10.8±1.6 A
        说明:数据为平均值±标准差。同列不同小写字母表示各品种间差异显著,同列不同大写字母表示不同耐贮性的平均值差异显著(P<0.05)
    • 种子是遗传物质的载体和农业生产最基本的资料,是一个活的生命有机体。在水稻种子贮藏过程中会遇到各种逆境胁迫,胁迫因子会对种子的品质造成很大影响,进而对作物生产造成不可逆的影响[23]。同时种子内部在贮藏过程中的一系列代谢活动会引起贮藏养分的衰竭、化学组成的改变、细胞膜结构的破坏以及酶活性的丧失等变化。所有这些变化最终导致种子遗传完整性丧失,表现性状为种子活力的下降或丧失,对农业生产、储运和经营带来重大损失。因此从水稻种质资源中选取耐贮藏的优异品种进行育种和培育,是解决水稻种子贮藏问题的根本途径。

      从本研究可以看出:不同水稻品种间耐贮性存在巨大的差异。常规粳稻、常规籼稻、杂交稻在贮藏5和6 a时,发芽率分别平均下降了12.8%、16.2%、14.8%;发芽势分别平均下降了23.0%、20.6%、20.4%。RAO等[24]研究认为:在耐贮性上籼稻>爪哇稻>粳稻。曾大力等[25]研究表明:籼粳指数与耐贮特性呈显著的正相关,籼稻比粳稻更耐贮藏。但不管是粳稻或籼稻,都存在耐贮性好或差的极端情况。本研究中,常规粳稻、常规籼稻、杂交稻的种子活力下降趋势基本一致,但下降幅度不同。水稻种子耐贮性与种子的寿命和种子活力紧密相关。种子活力受到种子发育、成熟期间或生长环境条件等多因素影响,尤其是温度、水分、光照、土壤和气候条件等。因此不同栽培条件以及不同田间管理的水稻品种其耐贮性有着很大不同[25],收获过早或过晚的种子其活力都大大降低[2627]。侯文平等[28]研究表明:收获过早,种胚未完全成熟,干物质未完全充实籽粒,会造成种子产量降低;收获过晚,则导致种子自然老化,种子发芽率下降。因此适时收获是保持种子高活力,提高耐贮性的有效措施。

      大量文献报道:常规稻种子耐贮性较杂交稻种子好[2930],并认为杂交稻种子易萌发的特点是导致种子耐贮性差的根本原因[31]。但在本研究中,杂交稻的发芽率、发芽势和生理指标优于常规粳稻、常规籼稻。但耐贮性较强的品种也具有较强的休眠特性,在育种过程中休眠性强的品系会被淘汰,因此就间接淘汰了耐贮性强的品系。闫蕴韬等[6]研究发现:水稻种子的休眠性和耐贮性呈正相关,但同时也发现不少休眠性弱而耐贮性强的种质材料,因此可以从水稻种质群体材料中筛选出耐贮性强但休眠性一般或较弱的种质资源,从而选育耐贮性强的水稻新品种。

      α-淀粉酶与β-淀粉酶都是必不可少的分解淀粉的酶类。种子的萌发与淀粉酶呈高度正相关,淀粉酶活性越高,种子的萌发力越强[32],这与本研究结果一致:耐贮品种发芽率越高,淀粉酶活性越强;不耐贮品种发芽率低,淀粉酶活性也越低。在植株内,由于萌发需要启动一系列程序性的复杂的生理生化反应,许多活性物质如蛋白质、酶、激素等需要合成,这些合成反应都需要能量,因此较高的淀粉酶活性可以快速水解种子中储存的淀粉,从而提供充分的呼吸底物,以保障种子萌发中的能量供应。随着自然老化造成逆境胁迫加重,引起植株内质膜功能改变,质膜损伤加重,淀粉酶的活性受到抑制,不耐贮品种发芽率、发芽势也呈现出降低的趋势。

      种子贮藏过程中受环境的诱导,活性氧(ROS)生成增加,为了消除ROS对蛋白质的损伤而造成的危害[3335],植物发展了较为复杂的抗氧化体系调节蛋白质的氧化还原状态,以保持其正常的生理功能。其中CAT、SOD和POD等几种主要的酶一起构成了生物的抗氧化酶系统,这几种酶的活性高有利于清除活性氧、自由基的毒害,可以保持种子活力,增强其耐贮性。因此它们的活性高低与植物代谢及抗逆性密切相关[36]。本研究中,不耐贮品种的CAT活性均显著低于耐贮品种,说明不耐贮品种的各类生化反应受到抑制,导致过氧化氢的产量降低,因此该酶活性也逐步降低。不耐贮品种的POD活性均显著低于耐贮品种,这可能是随着逆境胁迫加深细胞代谢活动受到一定抑制,产生的过氧化物量减少,需要此酶的活性降低。不耐贮品种的SOD酶活性均显著低于耐贮品种,说明在不耐贮品种中,水稻种子内生化反应变化剧烈,产生的自由基和超氧阴离子较多,需要此酶较高的活性来应对。

      水稻种子在贮藏期间受到逆境胁迫时,MDA质量摩尔浓度急剧增加,植物体通过调节体内脯氨酸含量来适应逆境[3740]。本研究发现不耐贮品种的MDA质量摩尔浓度均显著高于耐贮品种;不耐贮品种的Pro质量分数均显著低于耐贮品种。说明在贮藏过程中,耐贮品种产生的MDA质量摩尔浓度较少,其膜脂过氧化程度较低,其抗氧化能力强,能减少有害物质的积累,有利于保持种子活力。同时耐贮品种能够通过调节体内Pro质量分数来适应逆境,有效抵御逆境对种子带来的伤害。这可能也是其耐贮藏的重要原因之一。

      本研究结果表明:自然老化的水稻品种的耐贮性与淀粉酶、抗氧化酶、丙二醛、脯氨酸等生理指标密切相关。结合发芽数据与生理指标,筛选出一批耐贮品种,即‘南粳44’‘沈稻18’‘天稻丰’‘赣晚籼35号’‘赣晚糯7号’‘甬籼69’‘两优培九’‘中浙优1号’‘晶两优华占’。在今后的育种工作中,可增加以上品种的繁种和制种工作。不管是在常规粳稻、常规籼稻或是杂交稻中,均存在耐贮性好的材料和耐贮性差的材料,这种分布的多样性可以为发掘、利用和聚合耐贮藏基因,选育耐贮藏的水稻品种提供物质与遗传基础。

参考文献 (40)

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