水稻淀粉合成相关基因对稻米RVA谱特征的影响

以优质粳型糯稻苏御糯为供体，品质较差的籼稻桂朝2号为轮回亲本，构建了BC₂F₄群体，通过发展分子标记，研究了淀粉合成相关基因Wx、Sbe1、Sbe3、Isa、Pul、SssⅠ等对稻米淀粉RVA谱特征的影响。结果表明Wx基因对RVA谱8个特征值的表现均起主要作     

籼稻背景下导入Wx~(in)等位基因改良稻米食味和理化品质

水稻Wx~b等位基因已广泛用于籼稻的品质改良,但携带该等位基因的一些籼稻米饭往往偏软,仍需进一步改良。为明确籼稻背景下导入Wxin等位基因对稻米食味品质和理化品质的效应,分别以携带Wxin的IR64和携带Wx~b的9311为供体,以携带Wxa的籼稻SIR3611 (3611)为受体,基于分子标记辅助选择,通过杂交和连续回交的方式构建了3611背景下携带Wxin和Wx~b的近等基因系。系统比较了不同近等基因系间的农艺性状以及稻米的食味和理化品质。结果表明,近等基因系与受体亲本3611的主要农艺性状基本接近,无显著差异。NIL(Wxin)稻米的表观直链淀粉含量较亲本3611极显著下降而胶稠度极显著增加。NIL(Wx~b)稻米表观直链淀粉含量最低且与之对应的胶稠度最高。近等基因系NIL(Wxin)和NIL(Wx~b)稻米的食味值较亲本极显著提高。NIL(Wx~(in))和NIL(Wx~b)稻米的GBSSI丰度与对应的表观直链淀粉含量具有明显的正相关。稻米粉的黏滞性谱、热糊化特性和晶体结构与直链淀粉含量显著相关性。本研究为在我国籼稻品种品质改良中有效利用Wxin等位基因提供了重要依据。     

小麦Wx基因近等基因系的创制及其对直链淀粉含量、面条感官品质的影响

为明确不同Wx基因对小麦直链淀粉含量的影响以及筛选面条品质优异的基因型,以糯小麦品系Caiwx (aabbdd)为3个Wx基因隐性突变供体亲本,以扬麦01-2 (AABBDD)为轮回亲本,利用连续回交结合花粉碘染、STS标记和同工酶标记检测方法,创制了8种Wx基因纯合基因型的近等基因系,其基因型分别为AABBDD、AABBdd、AAbbDD、AAbbdd、aaBBDD、aaBBdd、aabbDD和aabbdd。利用这些基因型探讨了不同Wx基因对直链淀粉含量及面条感官品质的影响。结果表明,各系的直链淀粉含量为0.9%~24.8%,系间差异显著;糯小麦型(aabbdd)直链淀粉含量最低,双缺失型和单缺失型其次,双缺失型中aaBBdd型含量最高,单缺失型中AAbbDD型含量最低,表明Wx-B1对直链淀粉的合成作用最大。糯小麦型面条的色泽、表观、软硬度、黏性、韧性得分以及总分显著低于其他类型及轮回亲本扬麦01-2;单缺失型面条的色泽、表观得分、总分显著高于轮回亲本扬麦01-2,其中aaBBDD型面条品质表现突出,与市售优质面条粉“雪花粉”制作的面条得分相当,而其他7种基因型及轮回亲本扬麦01-2的面条评分均显著低于雪花粉。说明可以通过遗传操作Wx基因培育优质面条小麦品种。     

太湖地区地方特色糯稻品种鸭血糯和苏御糯稻米理化特性研究

为分析太湖地区地方特色糯稻品种稻米品质性状,为后续特色糯稻种质的开发和利用提供依据,以鸭血糯和苏御糯及对照品种红壳糯和白壳糯为材料,分析了稻米的基本理化品质和淀粉结构特性。结果表明,鸭血糯和苏御糯具有较高的蛋白质含量和表观直链淀粉含量;鸭血糯和苏御糯米粉和淀粉均表现出较低的黏滞性,通过淀粉粒扫描电镜分析发现较小的淀粉粒可能是导致鸭血糯和苏御糯米粉和淀粉黏滞性较低的重要原因;热力学特性分析结果表明,鸭血糯淀粉具有最高的糊化温度和热焓值并且较易发生回生,其次是苏御糯淀粉;晶体结构分析表明,4个糯稻淀粉均表现为典型的A类型晶体结构,但鸭血糯淀粉的长程有序程度和短程有序程度均最高,其次是苏御糯淀粉。     

覆盖野生稻基因组的染色体片段替换系的构建及其米质相关数量性状基因座位的鉴定

染色体片段替换系（CSSL）是基因组水平快速初步定位数量性状基因位点（QTL）的良好材料，而水稻的品质性状是多基因控制的数量性状，因此可用替换系鉴定控制水稻品质性状的QTL。郝伟等利用分子标记辅助选择技术（MAS）构建了由133个株系组成的以“特青”（籼稻品种）为轮回亲本，以海南的一种普通野生稻（外观品质较好）为供体亲本，覆盖绝大部分野生稻基因组的染色体片段替换系。利用这套替换系，初步定位了控制稻米外观和理化品质性状的15个QTL，为今后水稻品质性状QTL的克隆以及稻米品质相关性状的改良提供了依据。     

利用9311来源的粳型染色体片段代换系定位控制稻米糊化温度的微效QTL

糊化温度(gelatinization temperature, GT)是评价稻米蒸煮与食味品质的重要因素之一, 除受一主效基因控制外, 还受多个微效基因的影响。本研究利用粳稻品种日本晴和籼稻品种9311作为受体和供体来源的一套染色体片段代换系为研究对象, 于2010-2011年连续2年分别于2个环境内种植, 测定各株系稻米的糊化温度(碱消值), 利用t测验与轮回亲本比较。结合高通量重测序技术鉴定各代换系的基因型, 以一年两地检出的极显著差异位点作为一个QTL, 共检测到4个控制GT的微效QTL, 即qGT2-1、qGT7-1、qGT8-1和qGT12-1, 分别位于第2、7、8和12号染色体上。加性效应分析结果显示, 4个QTL的效应值均为负值, 表明来自籼稻品种9311的这4个片段对碱消值的效应均为负效应。其中qGT7-1和qGT12-12个QTL在2年4个环境均被检测到, 遗传效应的趋势也一致, 加性效应贡献率为11.31%~28.95%。以受体亲本碱消值差异最大的代换系N53株系及亲本为材料, 对稻米淀粉精细结构进行分析, 推测支链淀粉中短链含量的减少可能会引起GT的升高。上述结果为进一步精细定位和克隆相应QTL及开展稻米品质改良的分子育种奠定了基础。     

糯玉米opaque2基因近等基因系的创制

opaque2基因能够提高糯玉米赖氨酸、色氨酸等必需氨基酸的含量。用2种优质蛋白玉米(QPM)CA339和鲁2548自交系作为opaque2基因供体,25个品质较好的糯玉米自交系作为受体,利用回交技术和SSR分子标记辅助选择育种,创制糯玉米opaque2近等基因系。分子标记结果表明,不同受体以及两种供体间都存在多态性。5套创制成功的opaque2近等基因系的赖氨酸含量比其轮回亲本分别提高了59.0%、52.7%、48.5%、46.3%和61.9%,分别由0.308%、0.313%、0.309%、0.341%、0.323%提高到0.489%、0.478%、0.458%、0.498%、0.522%。本研究表明,可以利用此方法通过向不同遗传背景的多种受体导入opaque2,选取赖氨酸含量提高较大、透明表型的近等基因系,提高糯玉米的营养价值和经济价值。     

水稻栽培品种淀粉合成相关基因来源及其对品质的影响

为了明确高产水稻品种中与淀粉合成相关基因的性质，为稻米品质改良提供指导。严长杰等以53个典型的籼粳品种和近年育成的高产水稻品种为材料，分析了供试品种的理化品质和RVA谱特征，并利用根据籼粳基因组序列差异设计的Wx、Sbe1、She3基因的分子标记，检测了53个水稻品种的基因型，并分析了3个基因位点的遗传学效应。结果表明，3个分子标记均能很好地区分3个位点上等位基因的籼粳来源，根据3个位点的基因型可将53个品种分为6种类型。单个基因遗传效应分析表明：在不同基因型品种间淀粉的理化特性（AC，GC，RVA）存在显著或极显著差异，3个基因的联合效应在不同基因型组合间也存在显著的差异。     

分子标记辅助选择改良特青及其杂交稻米的蒸煮与食味品质

特青是我国育成的一个超高产籼稻常规品种，同时也可作为两系杂交稻的重要亲本，但其直链淀粉含量较高，蒸煮与食味品质较差。采用水稻蜡质基因内的一个分子标记（称为PCR-AccⅠ）进行辅助选择育种，经回交转育向特青品种导入来自中等直链淀粉含量优质籼稻的Wx基因，选育了仍保持原有亲本主要农艺性状的3个优质品系特青TT-1、特青TT-2和特青TT-3。改良品系胚乳中Wx基因表达量较改良前明显下降，直链淀粉合成大幅减少，由改良前的28.5%成功下调至15%左右的中等偏低水平。用改良品系与培矮64S所配两系杂交组合仍能保持较高的结实率及其他优异农艺性状，而杂交稻米的直链淀粉含量明显改善。直链淀粉含量降低后对亲本及杂种稻米中胶稠度等其他蒸煮食味品质的改善也有明显作用。     

谷类种子中淀粉的理化学性质

本文从生化角度研究不同谷物淀粉的某些理化特性,并论述了淀粉结构特性与稻米蒸煮、食味品质的关系。①稻米籽粒中直链淀粉的含量,随品种类型有明显差异。籼稻型品种含量较高,糯稻几乎不含直链淀粉。粳稻介于二者之间。②谷物淀粉中,直链淀粉—碘复合物最大吸收波为650—660nm。而支链淀粉—碘复合物依分枝程度而异:蜡质型为530—540nm,非蜡质型为590—600nm。③两种淀粉碘结合量随作物类型、不同品种有明显差异。④两种淀粉的比旋度,在作物类型、品种间差异不显著,仅在组份间有明显差异。⑤稻米淀粉结构是影响食味,蒸煮品质的主要因素。     

行距和穴内插秧密度对寒地粳稻产量和品质性状的影响

为了明确寒地粳稻优质高产栽培的最佳行距和穴内插秧密度,以优质粳稻品系‘东农09-51’为试验材料,采用随机区组试验设计,研究行距和穴内插秧密度及其互作效应对寒地粳稻产量和品质的影响。结果表明,行距对产量及其构成因素、加工品质和蒸煮食味品质性状及RVA特性（除了回冷恢复值）都有显著或极显著的影响,穴内插秧密度对产量及其构成因素、加工品质和蒸煮食味品质性状及RVA特性（除了最低粘度和最终粘度）有显著或极显著的影响,二者互作效应对产量及其构成因素、加工品质和蒸煮食味品质性状及RVA特性都有显著或极显著的影响。其中处理A2B2的产量为最高,为9775 kg/hm2,但其蒸煮食味品质并不是最佳的,较A3B2和A2B3处理稍差,这一点与RVA谱特性分析结果是一致的。从高产和优质的协调以及高效角度考虑,首先要充分利用行距和穴内插秧密度的互作效应,行株距30 cm×10 cm、穴内插秧4棵/穴更有利于提高寒地粳稻产量和改善品质。     

稻米的品质和影响因素

稻米品质应从碾米、外观、蒸煮、食味、营养等方面来衡量，有时还要考虑安全、贮藏、加工和卫生等性质。淀粉和蛋白质的种类与数量决定了稻米的品质。一般来说，直链淀粉含量在20％以上的稻米品种食味差；直链淀粉含量在15％——20％以下的食味较好；蛋白含量超过9％的品种其食味往往较差。稻米中垩白出现部位与灌浆物质的输入途径有关。离背部维管束远的腹部胚乳细胞易充实不良形成垩白。稻米品质形成是品种遗传特性和环境条件综合作用的结果。环境条件对稻米品质的影响是通过影响稻株和颖果的生理过程而发挥作用的。过多施用氮素，特别是灌浆期间氮素过多，会使米中的蛋白质含量显著提高，垩白率降低，然而食味变差。饭的食味还与煮饭方法、煮饭后食用时间有关。通常将米用水先浸1—2小时后煮，饭在煮好后的半小时时食用，食味最佳。     

无抗性选择标记转基因软米和糯稻新品系的选育及中间试验

直链淀粉含量是影响稻米品质的最重要因素之一。为培育直链淀粉含量较低的软米和糯稻新品系,在经共转化法获得的转反义Wx基因水稻自交后代中筛选获得国不含抗性选择标记基因的纯合体.对这些纯合转基因水稻的分析表明,其未成熟种子胚乳中Wx基因表达水平和成熟种子中Wx蛋白量较未转化对照有不同程度的降低。转基因水稻成熟种子中直链淀粉含量较未转化对照有不同程度的下降,2个转基因系降低至10%左右,相当于软米的直链淀粉含量,1个转基因系降到了2%以下,形成了糯稻新品系。转基因稻米中直链淀粉含量降低后,其胶稠度相应变软,而糊化温度未发生明显改变。田间试验结果表明,转基因水稻的大部分农艺性状与受体品种武香粳9号无显著差异。因此,本研究成功培育了无抗性选择标记且淀粉品质改良的转反义Wx基因水稻新品系。     

Mapping of QTLs for eating and cooking quality-related traits in rice (Oryza sativa L.)

The increasing living standard of customers has resulted in a demand for the improvement of the cooking, eating, and appearance quality of rice grains, which have become a priority for rice breeders and geneticists. In this study, a double haploid population derived from the cross between japonica CJ06 and indica TN1 was used to analyze the quantitative trait loci (QTLs) for amylose content, gel consistency (GC), gelatinization temperature (GT), protein content, and grain hardness under two different conditions. A total of 18 QTLs were detected on chromosomes 1, 2, 3, 6, 8, 10, and 12, with the additive heritability ranging from 10.4 to 66.3 %. Eight of them were identified both in Hangzhou and Hainan. Moreover, five-locus epistatic interactions were identified except for GC, and two QTLs for GT exhibited environmental interaction effects. The results facilitate further understanding of the genetic basis for eating and cooking quality, nutritive quality, and milling quality.     

导入反义Wx基因改良杂交籼稻保持系直链淀粉含量

水稻胚乳中的直链淀粉含量是影响稻米蒸煮和食味品质的重要性状。试验了适合水稻冈46B和Ⅱ-32B品种进行遗传转化的外植体、培养基及光温条件，采用遗传转化技术将反义Wx基因导入生产上大面积应用的籼稻保持系冈46B和Ⅱ-32B，获得了转基因植株。PCR检测证明外源基因已整合进水稻的基因组。分析结果表明，纯合转基因水稻植株成     

结实期水分胁迫对水稻反义Wx基因转化系主要米质性状及米饭质地的影响

以反义Wx基因的转化系及其受体亲本武运粳7号(9522)为材料,研究了结实期水分胁迫对主要品质性状及米饭质地的影响。结果表明,与水层灌溉处理相比,结实期水分胁迫使整精米率和垩白粒率提高;崩解值明显降低,而最终黏度和消减值却明显提高;米饭的硬性增加,黏附性减小,稻米的蒸煮食味品质有着变劣的趋势。     

Fine mapping of stable QTLs related to eating quality in rice (Oryza sativa L.) by CSSLs harboring small target chromosomal segments

Amylose content (AC) and viscosity profile are primary indices for evaluating eating and cooking qualities of rice grain. Using chromosome segment substitution lines (CSSLs), previous studies identified a QTL cluster of genes for rice eating and cooking quality in the interval R727–G1149 on chromosome 8. In this study we report two QTLs for viscosity parameters, respectively controlling setback viscosity (SBV) and consistency viscosity (CSV), located in the same interval using rapid viscosity analyzer (RVA) profile as an indicator of eating quality. Previously reported QTL for AC was dissected into two components with opposite genetic effects. Of four QTLs, qCSV-8 and qAC-8-2 had stable genetic effects across three and four environments, respectively. qSBV-8, qCSV-8 and qAC-8-1 partly overlapped, but were separated from qAC-8-2. Based on data from an Affymetrix rice GeneChip, two genes related to starch biosynthesis at the qAC-8-2 locus were chosen for further quantitative expression analysis. Both genes showed enhanced expression in sub-CSSLs carrying the target qAC-8-2 allele, but not in sub-CSSLs without the target qAC-8-2 allele, indicating their possible role in rice quality determination. Molecular markers closely linked to the two stable QTL provide the opportunity for marker-assisted selection (MAS) in breeding high quality rice.     

不同氮素粒肥水平下精米蒸煮食味品质变化及其与矿质元素含量相关性分析

为研究不同氮素粒肥水平下水稻精米矿质元素含量及蒸煮食味品质的变化,明确蛋白质及蒸煮食味品质与矿质元素间的相关性,以扬稻6号和南粳9108为供试材料,设置3个氮素粒肥水平,分别为对照（N1,0kg/hm ²）、中氮素粒肥（N2,90kg/hm ²）和高氮素粒肥（N3,150kg/hm ²）,并对精米中矿质元素含量和稻米蒸煮食味品质进行了测定分析。结果表明,随着氮素粒肥水平的提高,精米中含氮量提高,大量元素P、K含量和中量元素Ca、Mg含量显著降低,微量元素Fe、Mn、Zn、Cu含量显著增加,Mg/K和Mg/（N·AC·K）表现为降低趋势,蛋白质含量显著增多,直链淀粉含量有所减少,RVA谱特征值中最高粘度、热浆粘度和崩解值逐渐降低,回复值和消减值则呈现出上升的趋势,食味值显著变差。相关分析发现,蛋白质含量与微量元素含量间呈显著或极显著正相关,与大、中量元素含量和食味值呈显著或极显著负相关;Mg/K和Mg/（N·AC·K）与RVA谱特征值关系密切,有利于蒸煮食味品质的改善。由此可见,生产中应因地制宜地控制后期氮肥在适宜范围内,以提高稻米矿质营养元素含量和蒸煮食味品质。     

利用分子标记辅助选择聚合水稻Pi-ta、Pi-b和Wx-mq基因

近年来,优良食味粳稻品种南粳46、南粳5055和南粳9108在江苏等地大面积推广,促进了优质稻米产业的发展。但这些品种均不抗稻瘟病,且缺乏适合在淮北地区种植的中熟中粳型优良食味粳稻品种。本研究以同时携带稻瘟病抗性基因Pi-ta和Pi-b的江苏抗病、高产粳稻品种武粳15为母本,携带低直链淀粉含量基因Wx-mq的优良食味粳稻品种南粳5055为父本配置杂交组合进行聚合育种。利用Pi-ta和Pi-b基因的分子标记多重PCR体系以及Wx-mq基因的四引物扩增受阻突变体系PCR检测技术,分别在不同的分离世代对目标基因位点进行检测,结合田间多代选育、抗性鉴定和籽粒胚乳外观鉴定,成功地将Pi-ta、Pi-b和Wx-mq基因聚合于一体,选育出稻瘟病抗性好、食味品质优、产量高的水稻新品系"南粳0051",适合在江苏省淮北地区种植。本研究将三套自主研发的PCR检测体系成功应用于分子标记辅助选择,不仅为水稻多基因聚合育种提供了快捷、高效的选择方法,也为水稻抗病、优质育种创制了新的种质资源。