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    日本寒地北海道的优质糯米育种

    时间:2023-06-05 12:40:29 来源:雅意学习网 本文已影响 雅意学习网手机站

    丹野 久,吉村 徹,平山 裕治

    (1.日本水稻品质·食味研究会,日本 东京都中央区 104-0033;
    2.北海道立综合研究机构中央农业试验场遗传资源部,日本 北海道泷川 073-0013;
    3.北海道立综合研究机构上川农业试验场,日本 北海道比布 078-0397)

    在日本自古以来就将糯米品种和粳米品种一起栽培。现在北海道水稻主要产地的中央部,与东北以南地区相比晚了许多,在1890年代才开始扩大水稻粳品种的种植,而糯米品种则从 1900年代以后才开始栽培[1]。2019年北海道糯米品种的种植量为 7 790 hm2,占北海道水稻面积的7.4%[2]。此外从日本全国来看,北海道和佐贺县、新泻县都是主要的糯米产地[3]。

    糯米不仅可作为主食用的蒸米、煮饭米做成糯米饭或红豆饭来食用,还可作为加工用的蒸米来制作捣年糕,做成切块年糕、成型年糕或米制点心等的原料来使用。此外,作为和式点心的原料,还可将煮熟或蒸好的糯米捣碎,直接或将糯米浸泡、干燥、蒸等处理后,将其磨成粉,加入开水搅拌后使用(表1)。

    表1 糯米的用途、加工方法及要求硬化性

    关于在批发企业和餐饮业、加工业等倍受重视的糯米品质,报道有精米白度、口感、粘性、精米蛋白质含量(以下称“蛋白质”)以及硬化性等(图1)。也就是说,无论是主食用还是加工用,糯米的白度越高,对销售或加工产品的外观来说越理想。作为糯米小豆饭或捣年糕,口感好且粘性强也是必要的。另外,糯米的蛋白质越低,精米白度越高(图2),年糕面胚的黄色越弱(图3),则年糕面胚的白度越高(图4)。而蛋白质越低,捣年糕的口感,即滑度和粘性就越好[7],年糕面胚的伸展性及加工时的膨胀扩展性越佳[8](图5),煮饭的粘性也越好(图6),所以蛋白质低非常重要。不过,北海道的糯米与东北以南的糯米相比,一直都是蛋白质含量较高,精米白度、膨胀性以及粘性都较差[4,6]。

    图1 在糯米品质的相关调查项目中都重视什么(对批发商和餐饮·加工业的问卷调查,多选)[4]

    图2 糯米中精米蛋白质含量与精米白度之间的关系[4]

    图3 精米蛋白质含量与年糕面胚颜色(b*)之间的关系[5]

    图4 精米白度和年糕面胚白度之间的关系[6]

    图5 精米蛋白质含量与年糕面胚延展性之间的关系[5]

    图6 糯米中精米蛋白质含量与米饭粘性之间的关系[4]

    另一方面,糯米作为加工原料使用时,工厂的米制点心、切块年糕、成型年糕的制造是在捣年糕硬化后进行成型作业的,为缩短硬化所需的时间,就希望捣年糕的硬化性较高。在用于糯米小豆饭和团子等和式点心的情况下,需要制作后保持柔软且保质期较长,反之硬化性又必须较低(表1)。另外,即使是同一品种,登熟气温越低硬化性也越低[9-10]。北海道在日本境内气候凉爽,登熟气温较低,所以生产的糯米主要作为硬化性低的原料使用[4]。但是,近年来为了扩大需求,销售方也要求使用高硬化性的糯米品种。

    综上所述,北海道的糯米育种在提高口感和降低蛋白化的同时,还以提高精米白度为目标。而在硬化性方面,一直以来对捣年糕的硬化性(以下省略捣年糕,标记为硬化性)较低的品种促进了高品质化,并且还开发了新的硬化性较高的品种。本文主要从大量进行糯米品质试验的 1970年之后育成的糯米品种和一部分 1920年代开始的新旧糯米品种的试验结果中,介绍了培育方法和成果的概要。

    1970年以后培育的北海道糯米7个品种,为了进行早期开发,每个品种都进行了世代促进(世促)栽培或药物培养法试验(表2)。也就是说,除“温根糯米”[11](1970年培育)以外的其他所有品种都进行了冬季温室的 F1世代培育。另外,在冬季温室里还培养了“温根糯米”F2世代,“单根糯米”[12](1983年培育)F3世代。“天鹅糯米”[13](1989年培育)、“风之子糯米”[14](1995年培育)、“北雪糯米”[16](2009年培育)以及“北福糯米”[17](2013年培育)4个品种,进行了F2和F3世代1年2作的世促栽培。“白熊糯米”[15](2007年培育)是通过药物培养而培育出来的。

    表2 对1970年以后育成的7个北海道糯米品种,使用缩短育种年限方法,测试其品质及农业各特性[2,11-19]

    为了在育种中提高选拔效率,最好尽可能地从初期世代的多数材料中进行选拔。但是,由于在初期世代中样品数量多,用于质量选拔的样品量少,以及测定多个材料方法必须要简便等,使得测定方法受到了限制。也就是说,糙米品质的外观和白度是直观的个体选拔试验,精米白度和蛋白质则分别使用白度计和近红外分析装置,都是从初期世代开始用糙米和精米10~20 g进行系统选拔试验(表3)。

    表3 在北海道立综合研究机构上川农业试验场进行的糯米品种培养试验的供试品材料数量及品质选拔方法[19]

    关于硬化性,捣年糕的弯曲法需要数百克精米的样品量,用8 g的少量精米样品量可以简易测定捣年糕的质地分析器(T.A.)的评价呈高的正相关性(图7)。另外,后者在更加少量的3.5 g米粉样品,测定时间也较短的快速粘度分析仪(RVA)中观察到最高粘度到达温度和糊化开始温度之间呈正相关性[9](图8~9)。因此,特别是从RVA最高粘度达到温度的个体选拔,从少量捣年糕就可测定T.A.硬化性的系统选拔试验,从弯曲法的生产力预备试验,在这些以后的试验中使用并进行选拔。另外,使用这些初期世代开始的捣年糕硬化性筛选时,使用了北海道立综合研究机构中央农业试验场和民间企业共同开发的试验用小型捣年糕机(图10)。

    图7 糯米品种测定的质地分析仪(T.A.)的硬度与弯曲法(b/a)之间的关系[19]

    图8 糯米品种中快速粘度分析仪(RVA)的糊化开始温度与质地分析仪(T.A.)硬度之间的关系[19]

    图9 糯米品种中快速粘度分析仪(RVA)的最高粘度到达温度与质地分析仪(T.A.)的硬度之间的关系[19]

    图10 小型年糕捣制机

    另一方面,捣年糕和糯米小豆饭的味道官能评价是在生产力试验之后,供试系统的数量被限定。为提高育种效率,今后有必要开发一种比官能评价更简单、可从初期世代就开始使用的选拔方法。在培育的最后不管硬化性的高低,都可以从实际需求中获得作为新物种是否具有足够的品质特性的评价。

    硬化性方面,1970—1995年培育的4个品种以及“北雪糯米”为“低”(表2)。另一方面,“白熊糯米”和“北福糯米”的硬化性为“高”,和以往的北海道糯米品种不同。作为提高这些硬化性的遗传资源,“白熊糯米”的母本“北海糯米290号”中由粳米品种“星之梦”提供,而“白熊糯米”的父本由粳米品种“大地之星”提供[15](图11)。另外,“温根糯米”和“单根糯米”虽然是单亲粳米品种,但是硬化性不高,为了提高硬化性,需要进行母本的选定或选拔。

    图11 北海道糯米品种的系谱[11-17,19]

    另外,糯米品种的粒大,以往与粳米品种相比,等级是“稍小”和小粒。但是,“风之子糯米”之后除了“白熊糯米”之外,其他3个品种的等级都为“中”或“稍大”,比以前的都大。这是因为,小粒品种在登熟条件不佳的情况下,颗粒充实不足,粒厚变薄,出厂配制时根据粒厚的选择,成品率下降,容易低收。因此,为了稳定产量,增加了粒厚,增大了粒大,但粒大则有质量下降的倾向。可以认为这是通过育种打破了这个粒大和外观品质之间负相关关系的例子。

    由于北海道气候寒凉,为了水稻的稳定生产,在抽穗期和开花期都必须保证种植品种的障碍型耐寒性都很强。在抽穗期耐寒性方面,从培育时期最早的两个品种的“中”到“天鹅糯米”的“略强”,“风之子糯米”的“略强~强”,其后都提高为“强”。另外,开花期的耐寒性从“温根糯米”到“风之子糯米”也只有“中”的程度,而之后出现了很大的改善,如“白熊糯米”的“强”和“北福糯米”的“极强”等。

    4.1 精米白度及精米蛋白质含量

    “天鹅糯米”与之前培育的“温根糯米”和“单根糯米”相比,蛋白质相同,糙米白度较差,但精米白度较高(表4)。糙米白度低是因为“天鹅糯米”的成熟度好,所以锈米(茶米、黄变米)的产生较快,糙米的白度容易下降。糙米白度方面,“风之子糯米”、“北雪糯米”和“北福糯米”比“天鹅糯米”高,但是精米白度没有明显的差异(表5)。

    表4 1970—1989年育成的3个北海道糯米品种的糙米白度、精米白度及精米蛋白质含量[19]

    “天鹅糯米”之后培育的品种,蛋白质比“天鹅糯米”低,特别是“风之子糯米”和“北福糯米”低(表 5)。但是,在出穗后 40天的累计平均气温超过840~850 ℃的情况下,存在该累计气温越低蛋白质越低的相关关系[22],因此考虑“风之子糯米”成熟期晚登熟气温低也是蛋白质低的主要原因之一。

    表5 1989年以后培育的5个北海道糯米品种,以及东北以南4个品牌糯米品种的糙米白度、精米白度、精米蛋白质含量[19]

    另外,1920年代以后培育的北海道新旧糯米品种,培育年份越新,精米白度越低(图 12),蛋白质越低(图 13)。另外,蛋白质和精米白度之间,与北海道新旧粳品种之间同样[23]存在负相关性(图14)。另一方面,关于糙米白度,在1965年之前的培育糯米品种中还不明确(数据不够多),但之后培育出的品种则越新白度越高(图15)。另外,1965年以后的培养糯米品种中,玄米白度越高,精米白度越高(图16)。1970年以前的粳品种中,腹白和心白等白色未熟粒较多,这一现象被认为影响了糙米白度[24],即使是1965年前培育的糯米品种,糙米品质中也有很多形态不佳,可以推测出是它们影响了糙米白度。

    图12 北海道新旧糯米品种的培育年次与精米白度之间的关系

    图13 北海道新旧糯米品种的育成年次与精米蛋白质含量之间的关系

    图14 北海道新旧糯米品种的精米蛋白质含量与精米白度之间的关系

    图15 北海道新旧糯米品种的培育年次与糙米白度之间的关系

    图16 1965年以后培育的北海道新旧糯米品种中糙米白度与精米白度之间的关系

    另一方面,虽然试验数量有限,但这些北海道的 5个糯米品种和东北以南地区新泻县产的“黄金糯米”和“棉帽子”,岩手县和宫城县产的“姬之糯”和佐贺县产的“肥沃糯米”之间的比较中,糙米白度是“姬之糯”最高,蛋白质中,除了“黄金糯米”、“姬之糯”和“北福糯米”是相同程度的最低外,包括精米白度在内没有明显的差异(表5)。

    4.2 糯米小豆饭的味道

    关于糯米小豆饭的味道,“温根糯米”、“单根糯米”和“天鹅糯米”,育成年份越新数据量越少,但外观的光泽越好、粘性越强,综合评价越高(表6)。“天鹅糯米”之后,同类品种相比,“风之子糯米”基本相同,“北福糯米”在粘性、柔软性以及综合方面稍占优势,而“白熊糯米”和“北雪糯米”在其他项目上略有优势。特别是“白熊糯米”外观的白色和光泽也得到了较高的评价(表6)。另外,虽然试验的例子不多,但是在新旧糯米品种之间对煮熟米饭的物性进行比较,煮饭后在5 ℃ 24 h储藏后的测定中,越是新培育的品种粘性越强(图17)。

    图17 北海道的新旧糯米品种的育成年次和根据质地测定仪煮饭后24 h的粘性和硬度之间的关系

    表6 1970年以后培育的7个北海道糯米品种的味道感官评价[19]

    4.3 捣年糕的味道

    关于捣年糕的味道,“天鹅糯米”与培育时期较早的“温根糯米”相比,外观、纹理细腻度、触感、综合评价都更优秀,比“单根糯米”也略优(表7)。而在“天鹅糯米”之后培育出的品种,在纹理细腻度、触感和综合评价方面也都如“天鹅糯米”一样优秀。

    另一方面,就东北以南新泻县产的“黄金糯米”在2003—2008年和2009—2012年的成绩来看,后者期间的评价明显偏低。因此,把“黄金糯米”分为两个时期,再将东北以南新泻县产的“棉帽子”、岩手县产的“姬之糯”以及佐贺县产的“肥沃糯米”与北海道的糯米品种进行了比较(表7)。也就是说,“棉帽子”的粘性和在2003—2008年评价很高的“黄金糯米”触感的硬度和综合评价,获得了超过这些北海道糯米品种的很高的评价。这些改善点作为北海道糯米品种的课题被保留下来。

    表7 1970年以后培育的7个北海道糯米品种、以及东北以南产4个糯米品种捣年糕的味道官能评价[19]

    4.4 捣年糕的硬化性

    捣年糕的硬化性在“温根糯米”、“单根糯米”和“天鹅糯米”之间没有明显的差异(表8)。此外,在捣年糕的硬化性指标弯曲法中,将等级分为1(硬)~5(软),在日本硬化性最高的是新泻县产的“黄金糯米”为等级 1,具有代表性的低品种“肥沃糯米”为等级4[25-26],(表9,图18)。北海道糯米品种中,“天鹅糯米”、“风之子糯米”和“北雪糯米”的硬化性较低,“天鹅糯米”和“北雪糯米”大致为等级4。另外,“风之子糯米”的等级比“天鹅糯米”还要略低、平均值为 4.7,这可能是因为如前所述成熟期晚、登熟温度低的缘故。此外,虽然在北海道的新旧糯米品种中缺乏测定硬化性的报告,但是发现与硬化性有着正相关关系的 RVA糊化开始温度,如果不包含近年培育的以高硬化性为目标的品种,则育成年份越是新的品种,越有降低(尽管很小)的倾向(图19)。

    图18 北海道和东北以南地区捣年糕的硬化性各有很大不同糯米品种根据弯曲法测定的硬化性[19]

    图19 北海道新旧糯稻品种的育成年次与快速粘度分析仪(RVA)的糊化开始温度之间的关系

    另一方面,具有高硬化性的北海道糯米品种“白熊糯米”比“天鹅糯米”的硬化性高出1个等级,硬化性为等级3。此外,最新培育出的“北福糯米”的等级平均为1.6,进一步提高了(表9)。但是,自“北福糯米”的育成已经过去了8年,而2019年的种植面积为272 hm2,不到北海道糯米品种全部种植面积的 3.5%(表 2),可见实际需求的评价还不高。

    在今后的糯米品种的培育中,希望作为硬化性较低的品种,无论登熟气温如何变化,都能得到比“天鹅糯米”更稳定、硬化性更低的品种。另一方面,作为硬化性高的品种,虽然北海道原本的登熟气温比新泻县平均低5~6 ℃,是不利的气候条件,但是期待开发出包括新的选拔法[27]在内,更接近新泻县产“黄金糯米”的具有硬化性的品种[10]。

    如上所述,北海道糯米品种今后还将分为硬化性的高品种和低品种两种类型进行育种。但是,不管硬化性高低,糯米除了制作点心以外,大多数都是作为捣年糕或熟饭米来食用,所以其口感需要同时提高。另外,糯米蛋白质含量越高,捣年糕的外观和味道等会有降低;
    为了不因冷暖年造成的不繁殖而产生年度变动,需要进一步提高穂孕期和开花期的两种障碍型耐寒性。即使是糯米品种的栽培,也须和粳米品种一样,倡导以低蛋白米生产技术为先[28]。

    (术语备注:文中的“硬化性”在日本主要用于评价糯米、年糕的回生特性。)

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