香型优质稻米产业化开发关键技术研究与应用技术报告1.docx

1、香型优质稻米产业化开发关键技术研究与应用技术报告1香型优质稻米产业化开发关键技术研究与应用项目技术报告陕南盆地是陕西省水稻主产区，我国籼稻种植的最北缘地区之一，我国I级优质米生态区之一，常年种植面积达200多万亩，具有籼稻生产最优势的生态和地理环境，所生产的稻谷有45%被加工成20万吨汉中香米销往周边省市稻米市场，深受消费者欢迎，成为当地农业的支柱产业和农民经济收入的主要来源之一。随着优质高效农业的发展，人们对稻米的品质要求越来越高，但陕南优质稻米产业化发展还难以满足需要，一方面达到国标优质米标准的品种较少；二方面缺乏优质主导品种，致使优质品种适宜种植区域品种布局混乱，缺乏集中连片生产的优质稻

2、原料；三方面稻米加工上不能像泰国香米一样形成整体一致的单品种高档优质米产品或规模化程度低。如何充分利用有限资源，增加农民和企业收益，丰富高档优质米品种，满足消费者的需求，是稻米产业上要解决的新问题。因此，课题组于2006年开始通过选择米质达到国家食用优质稻米二级标准的香型优质稻品种，进一步研究其高产栽培技术、高产制种技术，集成为香型优质杂交稻新品种配套技术，进而建立生产基地，保障优质稻原料，同时，对优质稻米配套加工设备和流程进行技术改造，加工出优质汉中大米产品，形成以品种、基地、加工为主要环节的产业链。课题实施中还大量收集亲本资源，不断试验研究，研发新品种新产品新技术，为课题完成后的优质稻米产

3、业关键环节储备品种技术力量。经过五年的努力，推动了陕南优质香型稻米产业的发展，增加了农民和加工企业的收入，一定程度上带动了农业经济的发展。现将项目技术总结报告如下：一、研究内容与主要技术指标（一）、水稻品种香型特性鉴定研究1、对汉中主要推广的水稻品种的香味进行定性分析，为培育优质香稻品种的亲本材料选配与大田生产选用适宜品种提供参考依据。2、明确陕西省主要水稻种质资源中香味基因的存在状况，为香型水稻育种与选用香型水稻品种进行大田生产提供依据。3、对陕西省水稻种质资源进行香味分析，筛选、构建出可靠的香味基因特异标记，为香稻品种的选择育种服务。（二）、筛选香型优质高产兼备型水稻新品种引进和选育香型优

4、质高产兼备水稻新品种进行筛选，从中选出适合香型稻米品质特征的品种56个作为生产上首选品种进行试验研究。新品种的品质特征：1、外观品质：加工精米后，外形细长垩白很少且米粒晶莹透明。2、碾米品质：整精米率要高，可显著提高产品的商品率和优质米的等级水平，由此可降低损耗，增加效益，提升商品大米品质。3、食味品质：直链淀粉含量低，胶稠度较软，碱消值适中，食用柔软爽口。4、香味适中：具有香型基因，香味淡雅清香。5、蛋白质含量要高：蛋白质含量6%以上。（三）、完善新品种绿色、优质高产栽培、制种技术对选定的香型优质水稻品种进行高产栽培技术和制种技术试验研究。（四）配套出香型绿色优质高产水稻标准化种植技术规程对

5、单项高产栽培技术和制种技术进行组装配套，形成完整的绿色香型优质高产水稻品种标准化种植技术规程。（五）、建立绿色优质高产示范种植基地在陕南平坝七县（区）各建立百亩高产示范点各2个；示范性生产基地各3个，面积各1千亩；辐射带动万亩基地各一个。（六）、香型优质稻米加工技术试验研究与示范依托具有大型稻米加工设备、可以规模化生产加工的陕西建兴农业科技有限公司为加工场所，以订单生产方式收购示范基地原料，通过改进加工设备和加工技术，提高稻米品质，最终形成汉中香型大米产品，为汉中市优质米产业化发展作出示范。二、研究方法1、水稻品种香味鉴定：利用咀嚼法、KOH浸泡叶片法、PCR技术分析水稻亲本、组合与新品种香味

6、特性与基因。2、品种筛选：选用已审定、已鉴定香型水稻品种，进行田间品比试验，筛选出高产、抗病水稻新品种。3、栽培技术研究：通过田间栽插密度试验、肥料试验、最佳抽穗期试验、病虫害防治试验等试验研究配套出标准化高产栽培技术。4、制种技术研究：通过开展“920”喷施试验、父母本行比试验、父母本播期试验配套出水稻品种制种技术。5、加工技术研究：通过碾米、抛光、色选设备选型、技术参数试验，研究和总结优质稻米加工技术。三、研究结果（一）、水稻品种香型特性鉴定研究香型稻是水稻家族中的特殊成员，栽培历史悠久。香米在中国古代就享有“贡米”之称。随着消费水平和对香型稻的认识提高，香型稻米因其含有香味化学物质具有独

7、特的香味特征及富含氨基酸、蛋白质和粗脂肪而备受广大消费者的喜爱，被视为稻米中的珍品，香型稻优质米的价格是非香米的23倍。香型稻育种、试验、应用已成为稻米走优质产业化的重要内容，水稻香味的研究成为香型稻研究的基础和热点。香味是香稻品质的重要指标，因此，鉴定陕西稻米的香味特性、研究香味遗传，充分利用和挖掘现有香稻资源材料，利用传统育种结合基因重组的方法进行香味基因转育，培育出高产优质和抗逆性强的香稻品种，增强稻米市场竞争力，是香型稻产业化研究的重点。1、陕西汉中地区水稻主要推广品种的香味分析用咀嚼法和KOH 浸泡叶片法，对汉中水稻主要推广的29个品种进行了香味测定，两种方法的分析结果，具有香味的水

8、稻是；宜香优1979、宜香79、宜香527、协优527、丰优28、丰优香占、特优米3号、特优米1号、特优米2号、丰优香王、丰优21、R28、云香粳、R21、黄华占、德龙2000、川江优3号、绵阳3优725、内香优3号、Q优2号、国丰一号、神农稻6号、中优177和中优7号等24个品种，占实验材料的82%。不具有香味的水稻有：宜香2292、B优827、金优11、宜香725、宜香1O号等5个品种，占实验材料的18%。由两表可以看出，宜香2292、宜香725、宜香1O、B优827和金优11共5个品种，经5人鉴别都没有闻到香味，占检验品种的172%。鉴别有香味的24个品种中：协优527、丰优香占、丰优香

9、王、Q优2号和神农稻6号共5个品种，5位鉴别者都闻到香味，也占检验品种的172%；4人鉴别有香味的为6个品种，占206%；3人鉴别有香味的有9个品种，占310%；1人鉴别有香味的3个品种。根据中华人民共和国农业部行业标准(香稻米NYT596-2002)香稻米的定义：自身含有香味物质，其香味强度超过人对香味的识别阈，在蒸煮或生熟品尝过程中能够逸出或散发令人敏感香味的稻米。水稻所产生的香味，大多数学者认为主要是由2一乙酰基一1一吡咯啉产生香味的。本实验中的咀嚼法和KOH溶液浸泡叶片法测定的结果存在着差异，这可能是因为人们的味觉和嗅觉对水稻中散发出的香味在感知上有差异而导致的，也可能由于样品数目多，

10、上一次样品的测定结果会影响下次结果而导致的。汉中作为陕西省的商品稻米和全国I级优质籼稻生产区，提升其所生产的稻米品质显得日益重要。本次实验对陕南主要推广的29个水稻品种的香味进行了初步的定性分析，其中有24个品种具有一定的香味，这一结果反映出香稻在汉中水稻品种中占据着比较大的优势，对汉中水稻主要推广品种的香味进行分析，为今后培育优质香稻品种进行亲本材料选配及发展香型稻产业化提供参考依据有着现实的意义。表1 咀嚼法对汉中地区水稻主要推广品种的香味测定 （2006，汉中）品种 鉴定者A 鉴定者B 鉴定者C 鉴定者D 鉴定者E表2 KOH浸泡法对汉中水稻主要推广品种的香味测定（2006，汉中）品种

11、鉴定者A 鉴定者B 鉴定者C 鉴定者D 鉴定者E2、陕西省水稻种质资源的香味基因检测水稻的香味受细胞核的1 对隐性基因(fgr)控制，fgr基因位于8号染色体RFLP标记RG1与RG28之间，并在此发展了很多连锁标记，如RFLP、SSR及SNP标记等。fgr基因控制甜菜碱醛脱氢酶(BAD2)的合成，BAD2影响2AP的代谢，在香和非香水稻品种中2AP的含量有明显的区别。其中香稻品种在BAD2的编码区外显子7中出现了3bp的突变（3个SNPs）和8bp的缺失，使翻译提前终止，产生无功能的截短BAD2蛋白，导致2AP大量积累。由于fgr基因外显子7中出现了3个SNPs和8bp的缺失，四引物扩增受阻

12、突变体系PCR是一种在普通PCR基础上发展起来、专门用于检测SNP的技术，它综合了扩增受阻突变体系(ARMS)和四引物PCR技术的优点，能准确、快速检测SNP，可以区分等位基因是否纯合。采用在fgr基因区域开发的四引物扩增受阻突变体系PCR技术（也叫等位基因特异扩增），利用Bradbury研究报道编码BAD2基因的香稻品种Basmati和Jasmine核苷酸序列，对感官认为的非香型稻典型（突出）品种黄花占、宜香A以及经过遗传分析公认的茉莉香型的香稻特优米进行fgr基因检测，确定黄花占应为非香稻，宜香A为香稻。以非香稻品种黄花占、茉莉香型的香稻特优米、香稻宜香A、宜香A黄花占为对照，对陕西省16

13、4份水稻种质资源进行了fgr基因检测，从遗传上鉴别香型稻品种。部分材料fgr基因检测结果见图2，非香稻纯合体扩增出279bp的特征带和440bp左右的阳性对照条带，香稻纯合体扩增出188bp的特征条带和440bp左右的阳性对照带，杂合体则扩增出188、279和440bp左右的对照条带。图1 用Tetra-primer ARMS PCR检测对照材料及部分品种的香味基因结果(M:marker)（1）陕西省部分水稻品种及其亲本的fgr基因检测选用陕西省部分水稻品种及其亲本共44份材料，检测到纯合香型材料有2份，杂合体有7份，非香材料35份，见表3。表3 陕西省大田推广水稻品种香味基因的检测结果 （2

14、008，汉中）品种名称 基因型 品种名称 基因型 品种名称 基因型 品种名称 基因型 品种名称 基因型I优122 FF 明优6号 FF 西农优1号 FF 中优7号 FF 川优9527 FFD优158 FF G优802 FF D优193 FF D优13 FF Q优6号 FF江优918 FF 金优360 FF 天润661 Ff 川丰6号 FF 宜香4106 Ff竹丰优28 FF K优877 Ff 明优02 FF 天优10号 FF 宜香19 FF中优360 FF T优272 FF 金稻201 FF D优202 FF 华泰998 FF丰优香占 Ff D2362 FF 黄花占 FF 特优米 ff 中优8

15、5 FF榆201 FF 榆206 FF 榆208 FF 榆1052 Ff 协青早A FF中九A FF T98A FF 金23A FF 天丰A FF 宜香A ff竹丰A FF 沁香A Ff Y58S FF 宜香A黄花占Ff（非香材料用FF表示，香稻材料用ff表示，杂合体用Ff表示。）（2）陕西省水稻区域试验材料fgr基因检测陕西省水稻区域试验材料遗传基因丰富，检测其是否含有（fgr基因）对挖掘陕西香型稻种质资源具有十分重要的意义。通过对晚熟稻和中早熟稻103份材料检测，均未检测到纯合香型材料，其中香型杂合体27份，非香稻材料76份（见表4）。表4 陕西省水稻区域试验材料的香味基因检测结果 （20

16、10，汉中）品种名称 基因型 品种名称 基因型 品种名称 基因型 品种名称 基因型 品种名称 基因型A1 FF A2 FF A3 FF A4 FF A5 FF A6 Ff A7 Ff A8 FF A9 FF A10 FFA11 FF A12 FF A13 FF B1 FF B2 FFB3 FF B4 FF B5 FF B6 FF B7 Ff B8 FF B9 FF B10 Ff B11 Ff B12 FFB13 FF C1 FF C2 FF C3 FF C4 FfC5 Ff C6 Ff C7 Ff C8 FF C9 FfC10 FF C11 FF C12 FF D1 FF D2 FF D3 F

17、F D4 FF D5 Ff D6 Ff D7 Ff D8 Ff D9 Ff D10 Ff D11 FF D12 FFD13 FF E1 Ff E2 Ff E3 FF E4 Ff E5 FF E6 FF E7 FF E8 Ff E9 FfE10 FF E11 FF F1 FF F2 FF F3 FFF4 FF F5 Ff F6 FF F7 FF F8 FfF9 FF F10 FF F11 Ff G1 FF G2 Ff G3 Ff G4 FF G5 FF G6 FF G7 FFG8 FF G9 FF H1 FF H2 FF H3 FF H4 FF H5 FF H6 FF H7 FF H8 FFH9

18、 FF H10 FF K1 FF K2 FF K3 FFK4 FF K5 FF K6 FF K7 FF K8 FF K9 FF K10 Ff K11 FF本结果从遗传基础上明确了陕西省水稻资源香味基因的存在状况，与实际相比，杂合体（Ff）也表现出一定的香味基因，如以“丰优香占”为代表的杂一代品种以及“宜香”系列品种，只是其香味较纯合体（ff）差，这可能与基因的剂量效应有关。同时，也说明表1、表2的检测结果确实存在差异。在147份陕西省水稻种质资源中，fgr基因的频率为24.4%，在区试材料中，fgr基因的频率达到26.2%，说明香型稻品种的育种受到了重视，也预示着生产中香型稻品种的比例会越来越

19、高。本实验利用茉莉花香型品种特优米的研究结果和报道的利用爆米花香型品种Basmati得到了一致的结果，进一步证实在BAD2的编码区中出现了1个8 bp 的缺失和3 bp 的突变是香稻和非香稻的主要区别。香稻品种的香味基因DNA序列中不仅出现了3个SNPs，而且与非香稻品种比较其8bp的缺失使得在fgr基因区域开发的引物的特异性结合进一步增强，因此，在此区域设计的Tetra-primer ARMS PCR能够真实有效检测香味基因，开展亲本材料的香味基因检测，找出香味基因源，为香稻遗传育种提供更多的资源。3、水稻香味基因特异标记的构建fgr基因位于8号染色体RFLP 标记RG1 与RG28 之间，

20、并在此发展了很多连锁标记，包括RFLP标记、SSR标记及SNP标记等，如RG1、RG28、RM42、RM8264、RM515、RM1109、RM223、RM33、RM86、RM23147等，这些DNA分子标记在检测香味性状、鉴定后代分离群体等方面，具有简单、快速等优势。本研究采用其中的5个SSR标记RM8264、RM515、RM1109、RM223、RM23147和SNP标记，利用常规PCR法和巢式PCR法，以非香品种黄花占、茉莉香型的香稻特优米、香稻宜香A、宜香A黄花占为对照，对陕西省水稻种质资源进行香味分析，筛选、构建出可靠的香味基因特异标记，为香稻品种的选择育种服务。（1）SSR引物扩增

21、结果 SSR引物RM23147没有扩增出条带，用RM8264、RM515、RM1109、RM223引物进行PCR扩增，重复两次。利用8%的聚丙烯酰胺凝胶对微卫星PCR扩增产物进行检测分析，结果如图2。图2 对SSR引物扩增结果（2）、巢式PCR-1引物扩增结果利用Bradbury设计的四条引物进行巢式PCR扩增检测fgr基因，检测出非香稻纯合体（585bp和355bp）、杂合体（585bp、355bp、257bp）和香稻纯合体（577bp和257bp）（见图3）。图3 巢式PCR-1引物扩增结果（3）、巢式PCR-2引物扩增结果根据非香稻品种和香稻品种编码水稻BAD2基因的核苷酸序列自行设计的

22、引物扩增结果见图6，非香稻纯合体扩增出440bp和279bp的带、杂合体扩增出440bp、279bp、188bp的三条带，香稻纯合体则扩增出432bp和188bp的两条带（见图4）。图4 巢式PCR-2引物扩增结果从以上结果说明，SSR标记RM23147、RM8264、RM1109不能作为鉴定fgr基因的特异标记。引物RM223和RM515在香稻品种和非香稻品种中有特异性，因此可以作为香味基因的特异标记，用于鉴定香稻纯合体、非香稻纯合体和杂合个体，构建起一个简单、快捷的米香性状鉴定方法，应用于香稻品种的选择育种。（二）、香型、优质高产兼备型品种筛选及亲本材料选育结果1、香型优质稻亲本材料选育：

23、为了加快优质香型稻育种步伐，课题组从2006年起每年在本所试验基地及海南三亚进行香型水稻亲本材料测交、回交转育、加代繁殖和鉴定，目前，已创新出新的香型稻材料50多份，正在逐步稳定，这将为香型优质稻米产业开发项目储备新的技术力量。2、为了选择适宜香型优质稻米产业化需要的水稻品种，并使项目有可持续发展前景，我所先后测配和引进了248个优质稻组合进行种植观察、鉴定和品比，从中筛选出产量高、米质优的香型水稻新品种丰优香占、丰优28、丰优128、宜香1577、宜香3003、宜香1979、宜香10号、宜香9号、宜香2292为香型优质稻米产业化首选品种，用于汉中香米品牌优质米原料生产。结果见表5，表中折合亩

24、产为调查产量的80%折，调查面积每品种2亩。表5 香型优质稻新品种比较试验结果项目品种折合亩产（kg/亩）较ck增产（kg/亩）较ck增产（%）丰优28552.219.133.59 丰优香占577.6344.568.36 丰优128546.0512.982.43 宜香1979560.5327.465.15 宜香1577601.6568.5812.87 宜香3003584.4851.419.64 宜香9号579.7746.78.76 宜香10号576.8743.88.22 宜香2292612.6879.6114.93 汕优63（ck）533.0700.00 通过试验调查，香型优质稻品种具有与一般

25、品种不同的特征特性，在完善栽培技术及制种技术中将进一步试验研究。1、抗稻瘟病，苗期耐寒性较强。2、穗大粒长。杆粗抗倒。3、分蘖力中等。4、稻株具有香味，易感稻曲病、稻蓟马。5、丰优系列品种制种母本钝感“920”。（三）、香型稻高产栽培关键技术研究结果1、香型杂交水稻品种功能叶对穗重的影响试验试验共设5个处理。处理1，功能叶全剪；处理2，只剪剑叶；处理3，只剪倒-nf；处理4，只剪倒三叶；处理5，为对照，水稻正常生长，不剪功能叶。在8月10日对同天穗挂牌标记，然后进行剪叶处理，每个处理标记约15穗，成熟后对生长正常穗考察单穗鲜重，穗干重、单穗实粒重、千粒重等项目，并进行统计分析。（1）、不同处理

26、对单穗鲜重的影响从表6数据结果看，全部功能叶被剪，两品种的单穗鲜重比对照分别低317和397；剪剑叶处理两品种单穗鲜重分别比对照低了206和201；剪倒二叶处理两处理的单穗鲜重比对照低10左右；剪倒三叶处理对单穗鲜重基本没有影响。（2）、不同处理对单穗实粒重和千粒重的影响从表7的试验结果看，功能叶在结实期对单穗实粒重的贡献率只有50左右，也就是说杂交水稻在大田环境下，产量的50来源于出穗后的光合产物，另外50由出穗前期叶鞘、茎秆中的贮存物质运转而来。其中剑叶贡献率为30左右，倒二叶贡献率为1720左右，倒三叶对产量几乎没有贡献。表6 不同处理对单穗鲜重的影响结果表7 不同处理对单穗实粒重和千粒

27、重的影响结果2、香型优质稻播期试验水稻灌浆结实期是决定稻米品质优劣的关键时期，灌浆结实期的日平均温度、光照强度、相对湿度与稻米品质密切相关。据有关播期试验结果结合1992-2005年的气候资源条件分析，丰优系列杂交稻品种于3月底至4月初为汉中、安康两市的适宜播种期，此时播种可在8月15日抽穗，可在8月中旬至9月上旬进入灌浆结实期，因此，可把8月1-5日作为陕南香型优质杂交籼稻的最佳抽穗期。结果见表8。表8 香型优质稻播期试验结果 项目品种播种期始穗期（月/日）优质高产出穗期（月/日）2006年2007年丰优283/257/247/264/18/18/24/58/38/34/108/68/54/

28、158/98/7丰优香占3/257/257/304/18/18/34/58/38/54/108/78/94/158/108/10宜香15773/257/237/264/17/287/304/58/18/34/108/48/64/158/88/8宜香22923/257/237/254/17/307/314/58/18/24/108/38/44/158/88/83、香型优质稻插植密度试验结果表明，宜香1979匀插在1.3万穴/亩处(9 x 5)产量最高，为578.17kg， 1.1万穴/亩为514.41时最低。宽窄行插值在1.5万亩处（10+6） x 5产量最高，为568.44kg， 1.3万穴/

29、亩（11+7）x5479.99kg为最低。表9 香型优质稻插植密度试验结果（宜香1979）产量（kg） 扦插规格及密度平均7x5 （1.7万）597.53536.76533.39555.898x5（1.5万）588.62514.68535.38546.239x5（1.3万）568.52647.48518.51578.1710x5（1.2万）554.78507.36540.55534.2311x5（1.1万）520.14485.75537.34514.41（9+5）x5（1.7万）553.64543.52563.77553.64（10+6）x5（1.5万）578.02578.02549.2756

30、8.44（11+7）x5（1.3万）513.36490.26436.35479.99（12+8）x5（1.2万）535.40521.50493.68516.86（13+9）x5（1.1万）528.51505.35486.40506.764、不同施N量对香型稻产量构成的影响试验设4个供氮(N)水平：0(NO)、150(N1)、195(N2)、105(N3)kgNhm2。其中N1为当地大田施肥水平，供试氮肥为尿素，按本地施肥习惯以基肥：蘖肥：穗肥=7：2：1方式施人，所有处理均施磷钾肥，其中磷肥用量为P2O572kghm2，以普通过磷酸钙全部做基肥施人；钾肥用量为K2O135.0kghm2，用氯化钾以基肥和穗肥方式分两次施入。通过对小区产量统计分析，四种处理产量形成两个显著水平，N3产量最高，N2和NO为一产量水平，实收产量结果位次和理论计算产量结果相符。分析产量构成因素，NO处理穗总粒数明显降低，虽具有较高的结实率，但有效穗数太低成为了产量的最大限制因子；N2高肥水平下，具有较多的有效穗，但结实率和千粒重明显降低；N1、N3产量各构成因素均较接近，产量也处于同一水平。表10 不