一种碱消值检验方法、米质测定方法及其应用与流程

1.本发明属于农业生产技术领域，尤其是对传统碱消值测定方法改良，涉及一种改良碱消法、应用及其水稻育种鉴定方法。


背景技术：

2.水稻是世界上最重要的粮食作物之一，随着城乡居民生活水平日益提高，人们对稻米的消费需求也不断变化，对优质食用品种的质量要求越来越高。在高产的基础上，优质稻米更是水稻育种的新方向。稻米品质分为碾米品质、外观品质、营养品质、蒸煮品质、食味品质和卫生品质六类，由于上述有些品质指标具有较大的主观性，因此人们研究出许多与品质特性有关的客观理化品质指标，以求得对品质的评价更加客观。首先人们关注的是稻米的营养品质，包括直链淀粉含量、蛋白质含量、必需氨基酸含量、油份含量和香味有效成分含量等；其次，在物理特性方面，人们研究与蒸煮和食味密切相关的各种物理化学特性，包括胶稠度、糊化温度。其中糊化温度是食味蒸煮品质中的重要指标。糊化温度是指稻米在加热时，淀粉颗粒发生不可逆的膨胀，失去双折射和结晶性时的临界温度，通常用碱消值来衡量糊化温度，糊化温度越高，对应碱消值越低，煮饭所需要的水和时间越长，因此糊化温度较低的品种更受亲睐。
3.在水稻育种中，碱消值是食用籼米、籼糯米、粳米、粳糯米质量指数计算中的重要指标。根据颁布的农业部行业标准：食用籼米ny/t595
‑
2013要求，食用籼米品质指标等级中碱消值≥5.0的达到3级标准要求，碱消值≥6.0的达到1
‑
2级标准要求；食用籼糯米品质指标分级中碱消值≥5.0的达到3级标准要求，碱消值≥6.0的达到1
‑
2级标准要求；根据颁布的农业部行业标准：食用粳米ny/t594
‑
2013检测标准要求，食用粳米品质指标等级中碱消值≥6.0的达到3级标准要求；食用粳糯米品质指标分级中碱消值≥6.0的达到3级标准要求。因此对单一品种而言，碱消值≥6.0更符合稻米品质优质米的标准。现有的碱消值检测方法是根据农业行业标准《ny/t83
‑
2017
‑
米质测定方法》操作，是从样品中随机取成熟饱满的完整精米6粒放入方盒内，加入10ml 0.304mol/l的氢氧化钾溶液，将方盒平稳移至(30
±
2)℃的恒温培育箱内，保温23h，观测米粒胚乳的消解情况。而该方法在大规模的水稻育种材料选育中有一定的局限性，在水稻育种过程中，未稳定的分离低世代需要单株鉴定，单株鉴定面临待鉴定的育种材料种子收获量少，留种达不到标准130g稻谷的碾米要求。然而农业行业标准中需要完整精米6粒，而完整精米6粒的加工需要将糙米碾磨加工而成，整精米是满足国家标准三级大米时，长度达到试样完整米粒平均长度3/4以上的米粒，由于完整精米的要求，单株鉴定的留种量无法满足碾米要求，因此，现行的农业行业标准无法进行育种材料单株的碱消值鉴定。


技术实现要素：

4.本发明针对现行的农业行业标准无法进行育种材料单株的碱消值鉴定的问题，提供了一种快捷、高效、节约成本的碱消值检验方法、米质测定方法及其应用。
5.本发明提供的基础方案为：一种碱消值检验方法，样品采用切除两端的糙米。
6.现行的农业行业标准《ny/t83
‑
2017
‑
米质测定方法》中，记载了碱消值检验的分析步骤为：从样品中随机取成熟饱满的完整精米6粒放入方盒内，加入10ml 0.304mol/l的氢氧化钾溶液，立即用玻璃棒将盒内米粒排布均匀，加盖。将方盒平稳移至(30
±
2)℃的恒温培育箱内(移动方盒时应防止米粒移动)，保温23h，再平稳地取出。逐粒观测米粒胚乳的消解情况。本发明将完整精米用糙米替换，并将糙米切除两端，这样做的好处在于通过切除糙米两端使胚外露，否则氢氧化钾溶液无法有效溶解糙米的糊粉层与种皮，不利于观察米粒分解情况。
7.相比现行行业标准而言，本发明使用糙米，省略了省去原先精米加工流程，一方面降低了对样品数量的要求，降低耗能成本，减少试验垃圾，从而可以解决单株选育时留种量低的问题，在单株选育的碱消值鉴定时，只要有少量的糙米即可完成鉴定，从而解决农业行业标准无法进行育种材料单株的碱消值鉴定；另一方面，省略碾磨的步骤后，鉴定的效率提高，而且节约成本；再者，相比现行行业标准，使用本发明的碱消值检验方法，更加切合水稻育种世代对单株的糊化温度指标筛选。
8.进一步，样品上加入的溶液为质量百分比为2.0％的氢氧化钾溶液。
9.进一步，样品糙米的数量为6粒。
10.进一步，加入的氢氧化钾溶液量为10ml。
11.进一步，样品糙米切除两端指切除糙米含胚乳的一端1—3mm，切除距胚乳的远端1—3mm。
12.本发明使用质量百分比2.0％氢氧化钾溶液作为检测液专门针对糙米的碱消值检测，发明人经过实验获知，利用现行的农业行业标准中所使用浓度的氢氧化钾溶液，糙米无法溶解，可见，当对糙米使用量百分比1.7％氢氧化钾溶液时，实际结果与同一品种的精米碱消值结果有偏差；当使用质量百分比2.0％以上氢氧化钾溶液作为检测液对糙米进行检测时，整体碱消值相比同一品种的精米的碱消值更高。通过切除糙米两端1—3mm使胚外露，否则氢氧化钾溶液无法有效溶解糙米的糊粉层与种皮，不利于观察米粒分解情况。使得本发明更快捷、高效、节约成本且鉴定结果可靠。
13.本发明提供的另一基础方案：利用碱消值检验方法的米质测定方法，碱消值的分级根据粒观察米粒分解情况，分解度为米粒未溶解，定为1—5级；分解度为米粒部分分散溶解或完全分散溶解，定位6—7级。
14.进一步，碱消值的分级根据米粒的分解情况记录后，取平均值获得。
15.进一步，以碱消值评价米质，碱消值1—5级为普通；碱消值6—7级为优等。
16.本发明采用碱消值6作为判定优质米的阈值。根据颁布的农业部行业标准中食用籼米、籼糯米、粳米、粳糯米品质指标等级中碱消值≥6符合3级及3级以上所有类型的标准，而碱消值＝6刚好作为米粒溶解的临界点，以碱消值≥6作为判定优质米的阈值更加简单高效，便捷易行，降低鉴定成本。
17.本发明提供的另一基础方案：根据碱消值检验方法作为水稻大群体育种材料选育中单株碱消值鉴定的应用。
18.本发明提供的另一基础方案：根据米质测定方法作为水稻大群体育种中单株选育的米质鉴定的应用。
附图说明
19.图1为实验一嘉58采用现行农业行业标准所检测的碱消值结果图片；
20.图2为实验一嘉58采用本发明碱消值检测方法获得的碱消值结果图片；
21.图3为实验一嘉恢193采用现行农业行业标准所检测的碱消值结果图片；
22.图4为实验一嘉恢193采用本发明碱消值检测方法获得的碱消值结果图片；
23.图5为实验二嘉58采用本发明碱消值检测方法获得的碱消值结果图片；
24.图6为实验二未切除样品两端的嘉58获得的碱消值的结果图片。
具体实施方式
25.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
26.实施例一：本实施例于2020年对自主收集的12个生产上推广水稻品种(组合)以及其亲本材料进行测定，水稻品种包括嘉58，嘉优中科3号，嘉优中科2号，嘉优中科13
‑
1，秀水134，中科嘉恢1号，中科2号，中科嘉恢1293，嘉87，嘉67，嘉恢193，嘉恢448。旨在筛选评优标准的籼稻与粳稻品种(材料)用作优质稻米育种的供体亲本。对照品种：嘉58，嘉恢193。
27.一种碱消值检验方法、米质测定方法及碱消值检验方法作为水稻大群体育种材料选育中单株碱消值鉴定的应用、米质测定方法作为水稻大群体育种中单株选育的米质鉴定的应用，包括以下步骤：
28.(1)收集待鉴定样品和对照品种：以上所述品种在其水稻成期后收获，加工前去除稻草、枝梗、泥沙、碎石、空壳瘪粒；避免混杂，保证种子纯度在99％以上，各品种取单穗置于干燥机38℃烘干至含水量为14％以下。
29.(2)挑选成熟饱满籽粒晾干分装：以上12份亲本材料，待其化学性质稳定，脱取30
‑
50粒成熟饱满籽粒，分装标号。
30.(3)配制2.0％氢氧化钾溶液：用氢氧化钾(gb2306
‑
80；分析纯)配制并标定，定容备用。
31.(4)稻谷加工成糙米后切除糙米两端：将各材料的30
‑
50粒的籽粒放入垄谷机中加工成糙米，各样本挑选6粒完整未开裂的糙米，使用小刀将糙米胚乳一端及另一端1
‑
3mm部分切除。
32.(5)碱消值鉴定：
33.以碱消值大小作为育种材料单株碱消值判定是否为优的依据。将碱消值大于等于6作为碱消值为优的标准。测定碱消值记为a，若a＝6—7，该水稻品种的碱消值判定为优；若a＝1—5，水稻品种的碱消值判定为普通。
34.碱消值鉴定方法为：
35.(a)取6粒切除两端的糙米置于φ9cm有机玻璃培养皿或5cm
×
5cm
×
2cm塑料制有盖方盒中，加入10ml质量百分比为2.0％的氢氧化钾溶液，用玻璃棒将培养皿内的米粒排布均匀后加盖；
36.(b)将方盒置于30
±
2℃下恒温保温23h；(c)逐粒观察米粒分解情况，按表1进行碱消值分级记录，获得碱消值：
37.表1
38.级别分解度评定
1
‑
5米粒未溶解普通6
‑
7米粒部分分散溶解或完全分散溶解优
39.本实施例所有米粒碱消值的结果评价如表2所示：
40.表2
41.水稻品种碱消值评价结果水稻品种碱消值评价结果嘉586
‑
7优嘉优中科3号1
‑
5普通嘉优中科2号1
‑
5普通嘉优中科13
‑
16
‑
7优秀水1346
‑
7优中科嘉恢1号1
‑
5普通中科2号1
‑
5普通中科嘉恢12931
‑
5普通嘉876
‑
7优嘉676
‑
7优嘉恢1931
‑
5普通嘉恢4486
‑
7优
42.从表2可以看出，按照上述碱消值判断标准，嘉58、嘉87、嘉67、秀水134、嘉优中科13
‑
1、嘉恢448评价结果为优，嘉优中科2号、嘉优中科3号、中科嘉恢1号、中科2号、中科嘉恢1293、嘉恢193为普通。由此可见：嘉58、嘉87、嘉67、秀水134、嘉优中科13
‑
1、嘉恢448可作为育种中改良蒸煮品质的供体亲本。
43.实验一：
44.为验证此方法的可靠性，根据农业标准《ny147
‑
1988
‑
米质鉴定测定方法》标准，对上述品种的精米进行碱消值鉴定，并与实施例一的糙米碱消值进行比较。
45.糙米与精米碱消值对比结果如表3所示：
46.表3
[0047][0048][0049]
根据表3可知，通过本发明的碱消值检验方法与现行农业行业标准的检测方法的鉴定结果基本一致，表明该方法有效可靠。
[0050]
由图1为嘉58采用现行农业行业标准所检测的碱消值结果图片；图2为嘉58采用本发明检测的碱消值结果图片；图3为嘉恢193采用现行农业行业标准所检测的碱消值结果图片；图4为嘉恢193采用本发明检测的碱消值结果图片；由图1和图2对比，图3和图4对比可见，通过本发明的碱消值检验方法与现行农业行业标准的检测方法的鉴定结果基本一致，
表明该方法有效可靠。
[0051]
相比《ny/t83
‑
2017
‑
米质测定方法》中对碱消值测定方法，本发明更加快速，高效，更加切合水稻育种世代对单株的糊化温度指标筛选。
[0052]
实验二：样品采用嘉58，操作方法删除实施例一的第(4)步，未对样品进行两端切除，获得碱消值的结果图片，如图5、图6所示，图5为嘉58采用本发明实施例一获得的碱消值结果图片；图6为未切除样品两端的嘉58采用实施例一的方法获得的碱消值的结果图片。由图5、图6对照可见，样品切除两端后的溶解度更佳，更利于观察米粒分解情况。
[0053]
实施案例二：
[0054]
实施例二利用本发明选育优质恢复系嘉恢891，嘉恢891为优质恢复系，用自主选育的嘉恢193和嘉恢448杂交，通过两地一年多代世代促进，于2017年秋定型。具体针对从2017年开始，通过以嘉恢193与嘉恢448为亲本，杂交后经过多代选育，自交后的f5代中间品系单株的鉴定筛选。选择包括20个在产量、抗性、外观品质上均达选育目标标准的品系，每个品系选1个单株，编号为wf51
‑
1～wf51
‑
20。本实施例通过改良碱消值测定方法鉴定20个单株的碱消值，为进一步筛选高碱消值的材料。
[0055]
本次鉴定包括亲本嘉恢193、嘉恢448、20个嘉恢193与嘉恢448为亲本杂交选育的籼型f5中间材料单株。实施例二的步骤中：收集待鉴定样品和对照品种、挑选成熟饱满籽粒晾干分装、配制2.0％氢氧化钾溶液、稻谷加工成糙米后切除糙米两端、碱消值鉴定步骤与实施例一一致。
[0056]
通过实验结果选择符合育种目标的水稻新品种，实施例二的所有米粒碱消值的结果评价如表4所示：
[0057]
表4
[0058][0059][0060]
以嘉恢193与嘉恢448为亲本的杂交群体旨在选育以嘉恢193高产抗病为基础的优质米恢复系。由表4中可知，嘉恢193与嘉恢448杂交后经过分离产生来自于嘉恢448遗传背景的高碱消值群体与来自于嘉恢193遗传背景的低碱消值群体，根据判定高碱消值水稻材料的标准，将碱消值大于等于6定位为碱消值判定为优的标准，淘汰碱消值小于6的中间品系，中选的6个单株，再进行世代促进，抗性、米质鉴定，稳定后与不育系进行测恢，进而选育
出优质恢复系嘉恢891。该碱消值鉴定的方法通过多次反复实践，结果可靠，有效提高育种效率，降低成本。
[0061]
本发明使用的碱消值检测方法在短时间内可以检测大量的单株及群体样本，为水稻选育世代的碱消值判定提供快速高效的鉴定方法。本发明方便操作，节约能耗与人工成本，节省试验周期，结果准确可靠。同时在育种过程中，未稳定的低世代还在分离，只能选择单株，但单株往往导致种子量极少，达不到130g稻谷的碾米要求,无法进行碱消值的鉴定。本发明由于省去精米加工步骤，所需稻谷量大大减少，更适用于水稻育种领域。
[0062]
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。
[0063]
本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。