稻米品质对臭氧胁迫的响应及其影响因子

稻米品质对臭氧胁迫的响应及其影响因子臭氧浓度不断升高改变作物生长环境,进而影响产量和品质。

臭氧胁迫使重要粮食作物水稻的产量明显下降,但对稻米品质的影响报道较少。

研究表明,臭氧胁迫下水稻品质存在总体变劣的趋势,但这种趋势是否因籽粒在稻穗上的着生部位或栽培条件而异尚不清楚。

为此,本文利用自然光人工气室,设计品种(试验I)和施氮量(试验II)两个试验对此进行研究,旨在为高臭氧浓度环境下水稻的优质栽培提供实验依据。

试验I以臭氧处理(对照、100 nLL-1)为主区,品种为裂区。

供试品种8个,分别为Y两优900、Y两优1998、甬优538、甬优15、南粳9108、武运粳27号、淮稻5号、扬稻6号。

依据成熟籽粒在稻穗上的着生部位将其分为强、中和弱势粒,研究臭氧胁迫下稻米外观、加工、蒸煮食味和营养品质的变化及其影响因子。

主要结果为:1.臭氧胁迫使糙米产量平均减少40.5%**(上标表示显著水平,下同),但糙米率无显著变化。

臭氧胁迫使完整糙米粒率平均减少3.4个百分点,而绿色糙米粒率和不完善糙米粒率分别增加2.2和1.2个百分点。

2.臭氧胁迫使饱粒重、糙米重平均减少约8%**,这主要与稻谷或糙米体积变小有关,而稻谷或糙米密度没有变化。

臭氧胁迫使稻谷和糙米的长度、宽度和厚度平均下降2-3%**,但使长宽比相应增加1-2%**。

3.臭氧胁迫使直链淀粉含量平均减少6%**。

从RVA谱看,臭氧胁迫使最高粘度、热浆粘度、崩解值和冷胶粘度平均降低4-13%**,而消减值、最高粘度时间和糊化温度增加1-2%**。

从DSC曲线看,臭氧胁迫使热焓值减少9%**、糊化峰值温度增加1%**,而其它参数无显著变化。

4.臭氧胁迫使稻米蛋白质浓度平均增加8.9%**,这主要与球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白浓度大幅增加有关(10-15%**),而清蛋白增幅较小(5%**)。

臭氧胁迫使清蛋白比例减少(5%**),其它组分比例均呈增加趋势。

臭氧胁迫使单位面积稻米蛋白质及其组分产量的降幅相近(30-40%**)。

臭氧胁迫使稻米氨基酸总量、必需和非必需氨基酸总量增加约12%**,其中赖氨酸等7种必需氨基酸增加11-17%**,脯氨酸等9种非必需氨基酸增加6-16%**,但必需和非必需氨基酸的比例均无显著变化。

5.除B外,臭氧胁迫使稻米N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Mn、Cu、Zn元素浓度均显著增加,最大增幅达24%**;臭氧胁迫使稻米植酸浓度也明显增加(6%**)。

与此相反,臭氧胁迫稻米所有元素的累积量大幅下降,降幅为28-49%**。

6.在所有93个测定品质指标中,臭氧×品种和臭氧×部位间的互作分别对78、43个指标的影响达显著水平。

总体看,供试材料品质性状对臭氧胁迫的敏感程度从大到小依次为扬稻6号、南粳9108、Y两优1998、Y两优900、武运粳27号、淮稻5号、甬优15、甬优538;从稻穗不同部位看,多数指标对臭氧胁迫的响应值强势粒小于弱势粒或中势粒。

试验Ⅱ以南粳9108为供试材料,臭氧处理同试验I,施氮量设常氮和高氮(15、22.5 gNm-2)两个水平。

结果表明,除元素外,臭氧处理对南粳9108稻米品质性状的影响与试验I趋势基本一致;在所有93个品质指标中,臭氧×氮处理和臭氧×部位间互作分别对61、37个指标的影响达显著水平。

多数情形下,高氮处理水稻对臭氧胁迫的响应大于常氮处理;从稻穗不同部
位看,多数指标对臭氧的响应强势粒小于弱势粒或中势粒。

综上,近地层臭氧浓度升高使稻米外观品质、加工品质和蒸煮品质变劣,但蛋白及其组分、氨基酸以及
元素的浓度多呈增加趋势。

臭氧胁迫对稻米品质的影响不同程度地受到品种、籽粒着生部位以及供氮水平的影响;多数情形下,高氮水稻的响应大于低氮水稻,弱势粒的响应大于强势粒。