第十四章植物品质性状的鉴定与选择

近红外光谱分析的显著优点
① 分析速度快， 测量过程大多可在１min 内完成。 ② 分析效率高， 通过一次光谱测量和已建立的相应校正模型， 可同时 对样品的多个组分或性质进行测定， 提供定性、定量结果。 ③ 适用的样品范围广， 通过相应的测样器件可以直接测量液体、固体 、半固体和胶状体等不同物态的样品， 光谱测量方便。 ④ 样品一般不需要预处理， 不需要使用化学试剂或高温、高压、大电 流等测试条件， 分析后不会产生化学、生物或电磁污染。 ⑤ 测试重现性好。 ⑥ 对样品无损伤， 被测样品可直接作为育种材料进行选择。 ⑦ 近红外光在普通光纤中具有良好的传输特性， 便于实现在线分析。 ⑧ 对操作人员的要求不苛刻， 经过简单的培训他们就可胜任工作。
一、目测法
• 目测法是通过育种家的眼睛来观察和分析的方法， 这种方法适合对感官品质性状中外在品质（形状、大小 、颜色、质地、数量等） 的鉴定与选择。
二、品尝法
品尝法适用于内在感官品质（香、味、质地等） 的鉴 定， 如鲜食西瓜的甜度、沙性、纤维素含量和适口性， 柑橘类的甜度、酸度、囊皮质地、纤维素含量， 梨的甜 度、沙度、石细胞含量、适口性等性状的快速鉴定。
二、可溶性糖含量测定
• 水果、蔬菜（番茄等）、糖料作物，以及甜玉米、甘薯等粮食作 物产品中可溶性糖含量的高低，是这些作物的重要品质性状。可溶性 糖的测定，通常是将供试样品磨碎后，用浓度70％ ～ 80％ 的乙醇浸 提。在此浓度的乙醇中，可溶性糖溶解而淀粉沉淀，将过滤液与蒽酮 硫酸溶液混合加热，可溶性糖水解生成糖醛，再与蒽酮缩合成绿色化 合物，其颜色的深浅与可溶性糖含量成正相关，通过标准曲线，即可 求出可溶性糖的含量。其操作步骤包括以下几个: （１） 试剂的制备； （２） 标准曲线的制作； （３） 样品制备与浸提； （４） 脱色； （５） 显色测定（用红色滤光片进行光电比色，测定透光率）； （６） 结果计算。
2.直链淀粉含量的测定
• 直链淀粉黏性小，支链淀粉黏性大。当大米中直链淀粉 含量低于2％时，这种大米呈糯性，蒸煮时米饭很黏；直 链淀粉含量在12％-19％的大米，蒸煮时吸水率低，蒸煮 的米饭柔软，黏性较大，胀性小，冷却后仍能维持柔软 的质地，食味品质良好；直链淀粉含量在20％-24％的大 米，蒸煮时吸水率高，体积膨胀较大，糊化温度高，米 饭蓬松，较硬，冷却后变硬；直链淀粉含量在25％以上 的大米，蒸煮时米饭蓬松，硬，黏性差，冷却后米饭变 得更硬。因此，从食用角度看，低直链淀粉大米胀性小 ，其米饭很黏，含水多而软，较易消化；中直链淀粉大 米，其米饭有一定黏性、较蓬松而软。直链淀粉含量的 高低与大米的蒸煮品质及食用品质呈负相关关系。
近红外光谱分析的弱点
① 由于物质在近红外区吸收弱， 灵敏度较低， 所以要求被测成分的 含量一般应大于0.1％ 。 ② 建模工作难度大， 需要有丰富的有代表性的样品， 配备精确的理 化检测手段， 并要求有经验的专业人员建模。 ③ 由于样品本身的代表性以及光谱采集方法各异， 每一种模型只能 适应一定的时间和空间范围， 需要不断对模型进行维护。
• ④ 生物学品质： 如饲料作物的品质， 以动物生长情况为最终品质 标准； 药用植物的药效。
• 二、各类植物产品的品质要求
第二节 植物品质性状的鉴定和选择方法
• (1)不同的作物和作物产品用途要求改良的品质性状有 明显差别 • (2)品质性状鉴定选择首先应确定具体性状。
高油酸低芥酸品种
ห้องสมุดไป่ตู้
油 菜 籽 油
第三节 主要品质性状分析方法
一、淀粉含量测定 二、可溶性糖含量测定 三、蛋白质和氨基酸含量测定 四、脂肪含量测定 五、油菜籽中芥酸含量测定（气相色谱法） 六、维生素含量测定 七、微量元素含量测定 八、高粱单宁含量测定 九、水稻外观品质鉴定 十、小麦物理品质鉴定 十一、棉花纤维品质测定
一、淀粉含量测定
润滑油
高芥酸品种
月桂酸等含 量高的小分 子脂肪酸品 种
• (3)在对多个品质性状进行选择时， 应突出重点。
油菜优质育种不仅对菜籽油的品质有确切要求，而且 对菜籽的含油量、菜饼粕的硫代葡萄糖苷（硫苷）含量也 有明确要求。因此，品质性状同许多性状一样，既受遗传 控制， 也受环境条件影响，品质性状的鉴定选择既要作 定性分析， 更要有量的概念，明确选择要达到的程度。 优质与高产稳产同样重要，不可偏废，在品质性状的选择 时应兼顾产量、抗性等其他性状的选择。
作物品质性状的分类
对于不同的植物产 品， 根据其生产目 标与用途， 具有不 同的品质要求， 相 应地形成不同的品 质类型。
Simmonds的品质性状分类：
• ① 感官品质： 主要是形状、大小、色香味和质地、数量， 如无籽 西瓜、无核葡萄、柑橘和草莓、重瓣菊花；
• ② 化学品质： 根据行业标准确定， 如油料、糖料作物和药用植物 的品质； • ③ 机械品质： 如纤维作物的品质；
近红外光谱分析
近红外光谱分析是根据有机物分子由C 、H 、O 、N 、S 、P 和少量其他元素通过共价键和电价键组成， 这些 分子的振动频率处于电磁谱的近红外到红外区段， 近红 外光的波长介于可见光（300～750nm） 和红外光（ 2600 ～ 25000nm） 之间， 为750～2600nm 。 不同物质对近红外辐射可产生特征性吸收， 不同波 段的吸收强度与该物质的分子结构和浓度存在对应关系。 分析被测物质中某种成分的含量， 利用定量分析软件， 根据多组分混合物中每一种物质的含量与该混合物光谱的 相关性计算出相关模型， 利用该模型对未知混合物的光 谱进行预测， 根据光谱特点可得到混合物中该组分的含 量。
• (6) 品质与产量经常存在负相关， 在育种时是先选择品 质性状还是先选择产量性状， 需要认真分析。
许多品质性状是单基因或寡基因控制，一二次选择就 能奏效。产量性状遗传复杂，在分离世代早期选择难以达 到目的，所以应先选品质性状。但是如果针对品质性状进 行高强度选择， 必然降低群体的遗传变异大小， 增加选 择高产基因型的困难。因此，在先进行品质性状选择时， 必须扩大群体规模。
四、物理分析
物理分析适用于机械品质性状、外在感官品质的测定 。随着核磁共振仪（NMR） 、近红外光谱（NIRS） 分 析等分析技术的出现， 原来需要化学分析的一些化学品 质性状也可以通过物理分析进行鉴定选择。 物理分析无需样品制备， 能够快速测定， 而且样品 几乎不会损坏， 可以用于下代种植。物理分析的样品量 可多可少， 适合大样品分析， 也适合单株甚至单粒样品 分析。通过开发相应软件， 物理分析可以实现完全自动 化， 一次测定可同时获得多个性状的数据。但物理分析 需要有相应的专门仪器设备， 有时测定准确性不够高， 当采用NIRS 、NMR 等物理方法鉴定化学品质性状时需 要事先分析一定样品， 建立定标方程， 只对高含量成分 分析较可靠。
• 对于具有香味的水稻材料， 可通过咀嚼米粒、稻叶等 确定香味的有无、香型和浓度， 也可以通过将 2 g 稻米 （或稻米粉） 放入小玻璃培养皿， 在每个装有样品的 培养皿内加10 ml 左右1.7% 氢氧化钾（KOH） 溶液， 加碱之后立即盖上培养皿， 于室温下保持10 min ， 然 后逐一打开培养皿， 对其中内容物立即用鼻嗅鉴定。
1.淀粉含量的测定
• 水稻、小麦、玉米等供试样品， 经过乙醚浸洗除去脂肪， 再 用乙醇浸洗除去可溶性糖类后， 将其中的淀粉用淀粉酶水解 成双糖， 再用盐酸将双糖水解成单糖，最后按还原糖测定， 并折算成淀粉。操作步骤包括以下几个: • （１） 称取试样2～５g 置于放有折叠滤纸的漏斗内； • （２） 用50 ml乙醚分５次冲洗试样除去脂肪； • （３） 用85％的乙醇冲洗除去可溶性糖类； • （４） 将冲洗剩下的残留物移入250 ml 烧杯内， 放在沸水 浴中加热15min ，使淀粉糊化； • （５） 冷却至60℃ 时加0.5％ 淀粉酶溶液（或麦芽汁）20 ml ， 维持55～ 60℃ 水解１h ；
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用品尝法鉴定水稻、小麦、玉米、甘薯、马铃薯等 非鲜食植物的食味品质必须先经过蒸煮等简单加工过程， 如水稻称取不同株系 10 g 大米加适量水蒸煮， 由5 ～ 10 人在饭前 1h 或饭后 2h 进行色、香、味、外观性状、适口 性（包括黏性、弹性、硬度） 及滋味等进行品尝评分， 可以在较低世代选择米饭质地、气味和食味优良的株系材 料。
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(4)品质性状的鉴定选择依赖于品质分析方法。
在育种上应用的品质分析方法应具备简便、快捷 、廉价、样品量小、无损、适当精确和准确、仪器小 型化（易于携带，便携式）等特点。
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(5)品质性状的鉴定选择应在育种的不同阶段采用不同策 略。
在育种早期由于所需分析的材料多，可以采用较粗放的 方法鉴定；在育种后期集中于少量材料，应精确定量分析。
• （６） 取１滴样品水解液加碘液１滴， 如显蓝色， 则再 加热糊化，并加适量淀粉酶水解至加碘液不显蓝色为止； • （７） 加热至沸腾，冷却后移入250 ml容量瓶中，加水至 刻度，混匀，过滤，弃去初滤液； • （８） 取50 ml 滤液注入100 ml 容量瓶中，加６mol/L盐 酸５ml，在68 ～ 70℃ 水浴中加热15min，冷却后加甲基 红指示剂２滴，用20％ 氢氧化钠溶液中和，加水至刻度， 混匀，用以测定还原糖。同时取水50 ml和同量的淀粉酶溶 液（或麦芽汁）做试剂空白试验。
第十四章 植物品质性状的 鉴定与选择
植物品质性状的鉴定与选择
• 第一节、植物产品品质及其类型 • 第二节、物品质性状的鉴定和选择方法 • 第三节 主要品质性状分析方法
第一节、植物产品品质及其类型
• 一、品质及其类型
品质是“产品能满足一定需要特征和特性的总和”，即产 品客观属性符合人们主观需要的程度。 作物产品品质取决于作 物的用途， 应满足市场需求。能够最大限度地满足人类各种质 量要求的农产品称为优质农产品。 植物产品的品质， 不仅取决于育种， 而且还取决于栽培 管理、加工运输等诸多环节。产品内在品质是育种关心的内容 ， 提高对消费者的吸引力是植物驯化的重要内容， 因此可以 说对品质性状的遗传改良在植物驯化阶段已经开始。
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三、蛋白质和氨基酸含量测定
• 蛋白质是植物产品的重要组成部分， 也是人和动 物最重要的营养来源， 其含量与构成， 对植物产品特 别是农产品的营养品质起决定性作用。不仅如此， 一 些人体必需而自身又不能合成的特殊氨基酸， 如赖氨 酸、色氨酸等， 只能从水稻、玉米等植物产品中获得 。因此， 水稻、玉米等植物产品中赖氨酸、色氨酸含 量的高低， 就成为决定其品质性状优劣的重要因素。
淀粉是水稻、小麦、玉米、薯类等粮食作物的重要营 养成分， 也是人和动物重要的热量和营养来源， 其含量 、分子结构及形态结构， 对粮食作物的品质有着极其重 要的影响。 以水稻为例， 淀粉以淀粉粒的形式贮藏于胚乳细胞 中， 含量占精米重量的76.7％ ～ 78.4％ 。直链淀粉含量 与分子质量是决定稻米食味品质优劣的重要因素。
直链淀粉含量的测定
• 直链淀粉含量，是影响稻米食味的重要指标。准确 、快速地测定水稻等粮食作物籽粒的直链淀粉含量，是 水稻等作物品质育种的重要手段。 • 原理: 淀粉与碘反应生成的碘淀粉复合物具有特 殊的颜色反应，直链淀粉与碘生成深蓝色复合物，而支 链淀粉与碘生成棕红色复合物。在淀粉总量不变的条件 下，将这两种淀粉分散液按不同比例混合，在一定的波 长和酸度条件下与碘作用，生成由紫红到深蓝一系列颜 色， 代表其不同直链淀粉与支链淀粉含量比例，根据 吸光度与直链淀粉浓度之间存在的线性相关关系，通过 分光光度计测定吸光度，就能推算出供试样品直链淀粉 的含量。
三、化学分析
• 化学分析适用于化学品质性状， 如淀粉、蛋白质、 脂肪、纤维素、木质素等的含量和组成分析、部分内在 感官品质性状的定量定性分析。一般需要提取、分离、 消化、显色等样品制备过程， 预处理时间长， 操作繁 琐， 样品用量大， 且损坏被检测样品，一般在育种后 期应用化学分析鉴定品质性状。但随着微量样品分析技 术的发展，有些化学品质已能用单株、单粒样品进行分 析，如油菜籽脂肪酸含量测定用半粒种子（一片子叶） 就能分析， 使得在低世代就能对化学品质性状进行精 确定量鉴定和选择。