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1、稻米品質(zhì)形成的研究進(jìn)展研究生：陳義芳導(dǎo)師：王忠教授專業(yè)：植物學(xué)稻米品質(zhì)是稻米作為商品在流通過程中所必須具有的基本特征，包括外觀品質(zhì)、碾米品質(zhì)、蒸煮食用品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)四個(gè)方面?？偨Y(jié)多年來國內(nèi)外對(duì)稻米品質(zhì)的研究，一般認(rèn)為稻米品質(zhì)的優(yōu)劣主要是品質(zhì)遺傳特性與環(huán)境條件綜合作用的結(jié)果。鑒于遺傳特性與環(huán)境因素在稻米形成過程中的重要作用，本文就稻米品質(zhì)性狀的生理生化及遺傳方面的研究進(jìn)展展開分析，并對(duì)稻米品質(zhì)研究的新方法作一些介紹。1稻米品質(zhì)形成的生理生化研究概況1.1稻米的化學(xué)成分胚乳是人們食用的最主要部分，由眾多薄型細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞內(nèi)含有大量復(fù)合狀球形淀粉粒。淀粉粒是
2、淀粉的儲(chǔ)藏形態(tài)，單個(gè)淀粉粒為多角形，直徑３-９微米，２０-６０個(gè)單個(gè)淀粉粒聚合成復(fù)合淀粉粒，其形態(tài)有多種，并有淀粉晶體存在，直徑７-３９微米。淀粉由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成。兩者的基本成分都是葡萄糖。蛋白質(zhì)以蛋白體的形態(tài)貯藏于細(xì)胞中，主要由谷蛋白、球蛋白、白蛋白和醇溶性蛋白組成。其中水稻前三種蛋白中賴氨酸含量均超過3.5%，居谷類作物之首。分布于胚乳中的蛋白以谷蛋白和醇溶性蛋白為主，而球蛋白和白蛋白主要分布于糊粉層等組織，多為活性分子。蛋白質(zhì)雖與營養(yǎng)有關(guān)，但一般認(rèn)為，谷蛋白含量過高可造成食味不佳。精米中脂肪含量較低，但多為優(yōu)質(zhì)的不飽和脂肪酸及淀粉脂肪復(fù)合
3、物，在一定程度上影響米飯的光澤、滋味及適口性。另外，稻米中還含有多種揮發(fā)性物質(zhì)，主要影響稻米的氣味。1.2稻米品質(zhì)形成的生理基礎(chǔ)稻米品質(zhì)形成過程的實(shí)質(zhì)是碳、氮及脂肪代謝過程，光合產(chǎn)物合成、轉(zhuǎn)運(yùn)、籽粒灌漿動(dòng)態(tài)及關(guān)鍵酶作用等與稻米品質(zhì)形成密切相關(guān)。1.2.1籽粒灌漿過程的生理研究水稻灌漿結(jié)實(shí)期的堊白形成與籽粒灌漿動(dòng)態(tài)有密切關(guān)系，灌漿曲線平緩的品種往往堊白較小，而曲線大起大落的材料堊白往往較大。通過對(duì)堊白形成與籽粒灌漿動(dòng)態(tài)研究，可確定形成優(yōu)質(zhì)米籽粒灌漿速率上下閾值。籽粒灌漿活性與淀粉生物合成能力大小有關(guān)，段俊等研究表明，抽穗后的0～15d雜交水稻淀粉合成的能
4、力比常規(guī)稻強(qiáng)，但抽穗15d之后這種差異則不明顯。另外，雜交稻籽粒的淀粉合成能力比常規(guī)稻下降得早，李木英等研究指出，強(qiáng)勢(shì)粒前期灌漿生理活性高，胚乳中Q酶和ATP酶活性強(qiáng)，可溶性糖含量低，淀粉積累快，而弱勢(shì)粒灌漿啟動(dòng)慢，但中、后期能否有較強(qiáng)的生理活性，不同組合間存在很大差異。唐永紅等對(duì)水稻結(jié)實(shí)期綜合米質(zhì)動(dòng)態(tài)變化研究提出，在水稻的整個(gè)灌漿結(jié)實(shí)期，水稻齊穗后30d內(nèi)，稻米品質(zhì)呈近乎線性增長，是形成綜合米質(zhì)的主要階段，30d以后品質(zhì)基本穩(wěn)定。1.2.2稻米品質(zhì)形成過程中關(guān)鍵酶及其活性的動(dòng)態(tài)變化研究發(fā)育胚乳中淀粉的生物合成及其積累直接關(guān)系到稻米的品質(zhì)和產(chǎn)量。籽粒中
5、淀粉粒沉積是通過ADPG-焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶（SSS）、淀粉粒結(jié)合淀粉合成酶（GBSS）、淀粉分支Ｑ酶(SBE)等一系列酶活動(dòng)進(jìn)行的。根據(jù)對(duì)水稻胚乳中與淀粉合成有關(guān)的18種酶活性的測(cè)定結(jié)果指出，ADPG-焦磷酸化酶和Q酶是控制淀粉合成的關(guān)鍵酶。潘曉華等研究表明，蔗糖合成酶、ADPG-焦磷酸化酶、淀粉合成酶和Q酶是稻米品質(zhì)形成的關(guān)鍵酶。灌漿期籽粒中Q酶、淀粉合成酶和ADPG-焦磷酸化酶的活性動(dòng)態(tài)表現(xiàn)為，開始灌漿時(shí)酶活性很低，隨灌漿進(jìn)程酶活性提高，達(dá)到峰值后迅速下降。酶活性的大小和峰值出現(xiàn)的時(shí)間因粒位、品種及酶的不同而異。強(qiáng)、弱勢(shì)粒間相比較，灌漿
6、前期強(qiáng)勢(shì)粒中3種酶的活性高于弱勢(shì)粒，峰值出現(xiàn)的時(shí)間早于弱勢(shì)粒。但在灌漿中、后期，弱勢(shì)粒中酶的活性高于強(qiáng)勢(shì)粒。品種間比較，一般灌漿速率高和籽粒充實(shí)好的品種灌漿前期弱勢(shì)粒中酶的活性高，峰值也高，達(dá)到最大灌漿速率時(shí)間早的品種，酶活性峰值出現(xiàn)的時(shí)間也早。3種酶峰值出現(xiàn)的先后順序?yàn)榈矸酆铣擅?ADPG-焦磷酸化酶>Q酶，這表明它們?cè)诘矸酆铣蛇^程中具有各自獨(dú)立的作用。楊建昌等研究發(fā)現(xiàn)，Q酶與灌漿速率、粒重和谷粒充實(shí)率的相關(guān)值比ADPG-焦磷酸化酶、淀粉合成酶大。進(jìn)一步分析表明，灌漿前期籽粒中ADPG-焦磷酸化酶、淀粉合成酶和Q酶活性與平均灌漿速率、最大灌漿速率、粒
7、重及谷粒充實(shí)率均呈顯著或極顯著的正相關(guān)，中、后期酶的活性與灌漿速率和粒重等呈不同的負(fù)相關(guān)。因此提高灌漿前期籽粒的生理活性十分重要。1.2.3胚乳細(xì)胞分裂發(fā)育及淀粉粒細(xì)胞結(jié)構(gòu)生理特性研究胚乳細(xì)胞數(shù)的多少與籽粒的發(fā)育和淀粉的積累呈極顯著的正相關(guān)，它直接決定籽粒的重量與品質(zhì)。開花后強(qiáng)勢(shì)粒胚乳細(xì)胞數(shù)目迅速增加，花后10d左右即達(dá)最高水平，而弱勢(shì)粒直到花后7d才開始迅速增殖，30d后達(dá)到最高水平。對(duì)米粒堊白性狀與胚乳淀粉細(xì)胞結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行研究表明，扁平細(xì)胞群的存在和發(fā)育是堊白產(chǎn)生的原因。不同基因型材料淀粉粒的形態(tài)存在顯著差異。2稻米品質(zhì)遺傳的研究進(jìn)展及其與環(huán)境的關(guān)
8、系2.1外觀品質(zhì)的遺傳米粒的大小和形狀是水稻外觀品質(zhì)的重要組成部分，是一個(gè)很重要的商品性狀。有
