پيش‌بيني گروه‌هاي آميلوزي بالا و متوسط بر اساس خصوصيات فيزيكوشيميايي نشاسته در ژنوتيپ‌هاي برنج (Oryza sativa L.)

Prediction of high and intermediate amylose groups based on the starch physicochemical properties in rice (Oryza sativa L.) genotypes

به منظور بررسي رابطه بين ميزان آميلوز دانه، دماي ژلاتيني شدن و خصوصيات ويسكوزيتي و شناسايي شاخص‌هاي شناسايي گروه‌هاي آميلوزي متوسط و بالا در ژنوتيپ‌هاي برنج، تعداد 40 رقم و لاين خالص از دو گروه آميلوز بالا و آميلوز متوسط در قالب طرح بلوك‌هاي كامل تصادفي با سه تكرار طي دو سال 1394 و 1395 در موسسه تحقيقات برنج كشور – رشت مورد ارزيابي قرار گرفتند. خصوصيات فيزيكوشيميايي دانه (ميزان آميلوز و دماي ژلاتيني‌شدن) و خصوصيات ويسكوزيتي شامل حداكثر چسبندگي، حداقل چسبندگي، فروريختگي، چسبندگي نهايي، پس‌روي چسبندگي و نرمي و ثبات ژل با استفاده از دستگاه رپيد ويسكوآنالايزر بر حسب واحد (RVU (Rapid Visco Unit اندازه‌گيري شدند. نتايج حاصل از تجزيه خوشه‌اي به روش حداقل واريانس وارد نشان داد كه 40 ژنوتيپ برنج بر اساس خصوصيات ويسكوزيتي و دماي ژلاتيني شدن مجدداٌ در دو گروه طبقه‌بندي شدند. گروه اول شامل 19 ژنوتيپ با محتواي آميلوز بالا و گروه دوم شامل 21 ژنوتيپ با محتواي آميلوز متوسط بودند. طبقه‌بندي ژنوتيپ‌ها بر اساس خصوصيات ويسكوزيتي و دماي ژلاتيني شدن، مشابه گروه‌بندي ژنوتيپ‌ها بر اساس ميزان آميلوز دانه بود. نتايج حاصل از تجزيه تابع تشخيص به روش رگرسيون گام به گام نشان داد كه تنها چسبندگي نهايي و دماي ژلاتيني‌شدن نقش 100 درصدي در تفكيك دو گروه آميلوز بالا و متوسط داشته و با ارزش ويژه 56/35، موثرترين خصوصيات براي تشخيص دو گروه بودند. چسبندگي نهايي و دماي ژلاتيني‌شدن نسبت به اندازه‌گيري مستقيم آميلوز آسان‌تر و كم‌هزينه‌تر بوده و در زمان كوتاه‌تري انجام شده و در تفكيك و انتخاب ژنوتيپ‌هاي جديد براي محتواي آميلوز متوسط و آميلوز بالا قابل استفاده است. ارزيابي خصوصيات ويسكوزيتي نشاسته و دماي ژلاتيني شدن در تركيب با روش‌هاي آماري چندمتغيره، يك روش كاربردي آسان و كم هزينه محسوب مي‌شود كه داراي پتانسيل خوبي براي طبقه‌بندي ژنوتيپ‌هاي برنج است و مي‌توان از اين روش در برنامه‌هاي اصلاحي جهت دستيابي به ارقام جديد با كيفيت مناسب دانه استفاده كرد. با توجه به مدل رگرسيوني برازش شده، پيش‌بيني ميزان آميلوز متوسط تا بالا با توجه به ارزش چسبندگي نهايي در دامنه 493/25-290/50 بر حسب واحد RVU، با ضريب تبيين 97 درصد امكان‌پذير مي‌باشد.

In order to investigate the relationship among amylose content, gelatinization temperature and paste viscosity properties and identifying the discriminator parameters of intermediate and high amylose groups in rice genotypes, 40 pure lines and cultivars from two groups of high and medium amylose content were evaluated in a randomized complete block design with three replications at Rice Research Institute of Iran during 2015 and 2016. Physicochemical characteristics of grain (amylose content, gelatinization temperature) and paste viscosity properties including peak viscosity, trough viscosity, breakdown viscosity, final viscosity, setback viscosity and consistency viscosity were measured by Rapid Visco Analyser in RVU unit. Results of cluster analysis with WARD method showed that all selected rice genotypes from high and intermediate amylose groups were classified into two groups based on paste viscosity characteristics and gelatinization temperature. The first group consisted of 19 genotypes with high amylose content and the second group included 21 genotypes with intermediate amylose content. In fact, the classification of the genotypes based on the viscosity parameters and gelatinization temperature was similar to the classification of the cultivars based on the amylose content of grain. Discriminant function analysis showed that only the final viscosity and gelatinization temperature completely (100%) separate the high and intermediate amylose groups and identified as the best and most effective discriminators (with an eigenvalue of 56.35) that are easier, less cost and time consuming, compared to direct measurement of amylose content of grain. Evaluation of starch viscosity characteristics and gelatinization temperature of rice grain in combination with multivariate statistical methods may be considered as an easier and less costly method suitable for the classification of rice genotypes and may be used in breeding programs to identify good grain quality rice cultivars. According to the fitted regression model, it is possible to predict the intermediate to high amylose groups of rice genotypes in regard to final viscosity value between 290.50 and 493.25 RVU with an adjusted R square of 97%.