【仪表网 仪表研发】近期，中科院合肥研究院智能所吴跃进研究员课题组在单粒水稻成分分析技术和杂交水稻稻米食味品质评价方面取得新进展，揭示了杂交水稻适口性不但与稻米化学成分有关，同时还受到单粒化学成分差异大小的影响。相关结果分别发表在农业领域专业期刊Agriculture与食品领域专业期刊Foods上。
水稻的重要品质性状有直链淀粉、蛋白质、脂肪等，这些指标对于水稻的食味品质、储藏品质与加工品质具有重要影响。近红外技术(NIR)在检测作物品质方面具有无损、快速和无污染等优势，但是对于遗传育种的分离群体的单籽粒品质性状无法实现高通量精准检测。前期，在中科院先导A专项的支持下，团队设计制造了智能化单籽粒作物品质检测和分选仪器，旨在能够在单籽粒水平上进行品质性状遗传分析和品质育种中多品质性状的筛选。
在单粒水稻成分分析技术方面，为探索品质检测与分选的最佳条件，科研团队基于前期自研的高通量单粒作物品质NIR检测平台(2～3粒/秒)，开发水稻单粒成分模型，并使用两种新的近红外检测方法检测直链淀粉和脂肪。研究人员通过改进水稻成分微量检测方法，可以对于单籽粒水稻中直链淀粉与脂肪含量进行测定，且测定结果与传统方法相比不具有显著差异性；基于两种不同的样品运动状态和测量方式，通过优化预处理方法和光谱范围，可以实现在静态测量的条件下，直链淀粉与脂肪含量建模的R2为0.886与0.743；在动态测量的条件下，直链淀粉与脂肪含量建模的R2为0.666与0.765。实现对于不同直链淀粉与脂肪含量的水稻种子进行快速、无损检测与分选，表明该方法能够满足水稻种子品质初筛的要求。
在杂交水稻稻米食味品质评价方面，科研团队利用单粒品质性状分析技术手段，揭开了杂交水稻的食味品质良莠不一的原因。科研人员基于前期自研的高通量单粒作物品质NIR检测平台(2～3粒/秒)，建立单粒稻谷成分(直链淀粉和蛋白质)模型，开展杂交水稻单粒稻谷的成分差异(离散程度)对食味品质影响的研究。研究发现，杂交水稻籽粒群体成分符合国家优质稻米标准是优质杂交水稻的必要指标，但是籽粒间成分散程度小，是关乎食味品质的重要指标。在稻米理化指标(直链淀粉含量、蛋白质含量、碱消值和胶稠度)和食味品质的模型中增加单粒成分离散程度指标，使得食味品质模型的决定系数(R2)从0.657提高到0.850。另外，在双亲中不育系对后代食味品质的影响大于恢复系，所以选用优质不育系对选育食味好的组合尤为重要。该方法为杂交水稻在加工和蒸煮前的食味品质评价提供了一种新的评价方法，为杂交水稻的高产优质育种奠定了基础。
该工作得到国家自然科学基金、三亚市崖州湾科技城研究计划、合肥研究院融合基金和安徽省重大专项支持。
图1 NIR单粒高通量品质分析仪器结构图
图2基于不同平台的水稻单籽粒成分检测方法的示意图
图3理化指标为自变量(a)，SGAC、SGPC离散度指标和理化指标为自变量(b)建立杂交籼稻的食味品质模型
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