氮肥对稻米淀粉结构及理化性质影响的研究进展

淀粉作为稻米胚乳的主要组成部分，与稻米品质特别是蒸煮食味品质密切相关。合理施用氮肥可以优化稻米淀粉结构及理化特性，提高稻米品质和口感。本文梳理了前人在氮肥施用量及氮肥运筹比例对稻米淀粉结构、颗粒形态、颗粒大小、结晶度、有序度、热力学特性及糊化特性等理化性质影响的研究成果，以期从淀粉特性角度对水稻产量质量的氮肥调控提供理论基础。     

长江下游地区部分优质粳稻品种与越光稻米支链淀粉结构特征及品质性状比较

为探讨具有优异食味品质的日本粳稻品种越光与中国长江下游地区食味品质好的水稻品种稻米的支链淀粉链长分布和主要品质特征差异,以期为中国优质水稻育种提供理论依据,选用长江下游地区公认的食味品质好的5个粳型水稻品种稻米和日本新泻地区生产的越光稻米为材料,分析支链淀粉链长分布、稻米RVA谱、直链淀粉含量、蛋白质含量、TOYO味度值等主要品质特性的差异及其相关性。越光的稻米支链淀粉链长分布和直链淀粉含量等主要品质指标与长江下游地区食味品质好的品种没有明显差异,支链淀粉长链部分(Fb3)和蛋白质含量显著低于长江下游地区食味品质好的品种,支链淀粉短/长链比(Fa/Fb3)显著高于长江下游地区食味品质好的品种。越光稻米中Mg、K含量以及淀粉谱特性中最高黏度、崩解值均显著高于长江下游地区食味品质好的品种。支链淀粉的短链部分(5≤DP≤12)所占比率与最高黏度值和崩解值呈显著正相关,Fa/Fb3与最高黏度和崩解值均呈显著正相关。由此认为,通过育种手段改善稻米的支链淀粉理化特性,并在栽培措施上通过降低氮肥施用量来降低稻米中蛋白质含量,是提高长江下游地区水稻品种食味品质的有效途径。     

不同食味水稻品种稻米淀粉结构与理化特性及其对氮素响应的差异

【目的】淀粉是稻米的主要成分,其构成及理化特性基本决定了稻米食味表现。探讨优良食味稻米的淀粉构成特征,并解析结实期氮素水平的作用效应,对优良食味水稻品种的调优栽培具有重要意义。【方法】以稻米食味有明显差异的水稻品种金香玉1号、武育粳3号、武密粳和淮稻5号为试验材料,设置结实期不同氮素水平处理,分析稻米淀粉理化特性与食味品质的关系及其对氮素水平的响应。【结果】稻米的食味值表现为金香玉1号>武育粳3号>武密粳>淮稻5号,不同氮素水平下表现一致。优良食味稻米的直链淀粉和蛋白质含量均较低;淀粉RVA谱崩解值较高,消减值较低,淀粉易于糊化;溶解度、膨胀势和淀粉颗粒形态较优,淀粉相对结晶度较高;短支链淀粉占比较高。随着结实期氮素水平的提高,稻米的食味值显著下降,直链淀粉含量有所降低,蛋白质含量显著增加,胶稠度变短,最高黏度和崩解值下降,消减值上升;淀粉的颗粒形态劣化;淀粉的糊化焓、相对结晶度和支链淀粉分支中的B2、B3链含量上升,溶解度、膨胀势、A链和B1链含量下降。稻米理化特性和食味值对氮素的响应存在明显的品种间差异,优良食味品种的食味品质较为稳定,对氮素的敏感度小于普通食味稻...     

水稻灌浆过程中籽粒淀粉合成关键酶活性与蒸煮食味品质

选用稻米蒸煮食味品质有显著差异的4个粳稻品种,对水稻籽粒灌浆过程中淀粉合成关键酶的活性变化及其与蒸煮食味品质关系进行了研究。 不同品质类型的品种间籽粒直链淀粉和支链淀粉含量在灌浆前、中后期表现出差异,这种差异主要表现在灌浆不同时期淀粉积累速率上。籽粒灌浆过程中,不同品质类型的品种中ADPG焦磷酸化酶和可溶性淀粉合成酶活性出现峰值的时间无差异,但淀粉分支酶活性出现峰值的时间,劣质品种明显早于优质品种,而且优质品种灌浆中、后期仍然保持较高水平的酶活性。ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶、淀粉分支酶的活性与直链淀粉含量、支链淀粉含量、味度值、RVA谱特性间的相关性和程度因灌浆时期不同而发生变化。在整个灌浆过程中,可溶性淀粉合成酶活性与味度值间的相关均不显著,但灌浆前期和中、后期的ADPG焦磷酸化酶和淀粉分支酶的活性与味度值间呈显著或极显著相关。选择灌浆前期酶活性低或灌浆后期酶活性高的材料,将有利于提高稻米蒸煮食味品质。     

不同品质类型水稻子粒淀粉合成关键酶动态分析

选用直链淀粉含量不同的3个粳稻品种,研究灌浆过程中淀粉合成关键酶活性变化及其与稻米直链淀粉含量及食味品质的关系。结果表明：不同品质类型品种酶活性变化趋势基本一致,牡08-1404的ADPG焦磷酸化酶和淀粉分支酶峰值出现早,灌浆中、后期衰减速度快,而且优质品种灌浆中、后期仍然保持较高水平的酶活性。灌浆前期3种酶活性与直链淀粉含量呈正相关,灌浆后期呈负相关,其中抽穗后30d的ADPG焦磷酸化酶和可溶性淀粉合成酶活性与直链淀粉含量呈板显著的负相关。通过淀粉合成关键酶活性与稻米食味值相关分析表明,前期食味值与3种酶活性主要呈负相关,但在25-35d酶活性与食味值呈正相关,在35d可溶性淀粉合成酶和淀粉分支酶分别达到显著和极显著正相关。     

稻米淀粉影响食味品质机理的研究进展

稻米食味品质是决定消费者选择和市场流通最重要的因素之一。稻米食味品质主要是由淀粉（少量蛋白质和脂肪）在水和温度共同作用下经过一段时间物理和化学变化形成独特的质构和滋味。本文介绍了稻米食味品质评价的发展历程，综述了淀粉组成结构、淀粉与其他成分互作、淀粉生物合成与分解对食味品质的影响，以及利用分子生物学手段对稻米食味品质改良的研究进展，以期为稻米食味品质提升、水稻品质育种提供参考。     

稻米蒸煮品质及其淀粉合成相关酶基因的研究进展

综述了稻米品质的相关性状,对蒸煮食味品质作了详细介绍,并概述了直链淀粉含量、胶稠度和糊化温度3项指标的最新研究进展。如今,相关淀粉合成酶基因QTL已被定位,且主要酶基因也已被克隆,但是其对蒸煮食味品质的深层调控机制仍不明了,文章对今后稻米蒸煮品质的研究方向作了进一步的展望。     

江苏省半糯型粳稻蒸煮食味品质性状的差异分析

【目的】近两年江苏省选育了大量的半糯型粳稻品种。不同半糯型粳稻品种间的食味品质及稻米理化特性仍存在较大差异。探究影响半糯粳稻食味品质形成的原因,将为优良食味水稻育种提供理论依据。【方法】以2019年参加江苏省优良食味稻米评比的39个半糯型粳稻品种为试验材料,通过对蒸煮食味、外观、理化、RVA谱特征值等24个品质相关指标的测定,分析不同食味值组别间各性状指标的差异及与食味品质之间相关性。【结果】依据食味值高低将其分为高食味值（>80）、中食味值（70~80）和低食味值（<70）三组。与低食味值组相比,高食味值组品种具有较低的垩白粒率、垩白度、蛋白质含量和米饭硬度,较好的透明度,较高的胶稠度、米饭外观和黏度值。统计分析表明,直链淀粉含量、成糊温度、RVA谱特征值在三组间差异均不显著。相关性分析表明,米饭食味值与直链淀粉含量、胶稠度呈显著正相关,与蛋白质含量、成糊温度、透明度及垩白性状显著负相关。进一步分析表明高食味值组中各性状与食味值相关性均未达到显著水平,而中、低食味值组中直链淀粉含量与食味值均呈显著正相关。【结论】稻米外观和理化品质对半糯型粳稻食味品质的形成有重要影响,在半糯型粳稻中食味值较高的品种往往具有更好的外观品质、较高的直链淀粉含量和胶稠度、较低的蛋白质含量,因此在半糯型水稻育种过程中应重视这些指标的辅助选择。     

水稻可溶性淀粉合成酶基因SSⅡa和SSⅢa的功能、等位变异及其互作研究进展

水稻淀粉合成对稻米品质的影响研究一直备受关注,是水稻基础科学研究的热点和难点之一。淀粉合成途径受众多酶催化调控,可溶性淀粉合成酶(soluble starch synthase, SSS)是其中较重要的一种,极大地影响稻米食味品质的形成。可溶性淀粉合成酶基因SSⅡa和SSⅢa是控制稻米糊化温度和胚乳支链淀粉生物合成途径中的两个关键基因。本文重点回顾并归纳了国内外关于SSⅡa和SSⅢa基因的功能、等位变异及其互作对稻米蒸煮食味品质影响的最新研究进展,同时对SSⅡa和SSⅢa基因的育种利用前景进行了展望,以期为稻米品质分子改良和育种提供参考依据。     

稻米支链淀粉结构的研究进展

随着我国国民经济的发展和人民生活水平的提高,人们对稻米品质的要求越来越高,在丰产的基础上还要求有较好的口感。支链淀粉是稻米淀粉的主要成分,其结构对食味品质有重要的影响。本文介绍了稻米支链淀粉结构的测定方法,籼粳稻支链淀粉结构的差异、遗传机制,支链淀粉超长链部分的合成调控以及支链淀粉的结构与理化特性和食味品质关系等方面的研究现状,认为今后有必要改进、完善和规范现有的支链淀粉结构测定方法,进一步研究籼粳稻杂交后代支链淀粉结构的差异,明确支链淀粉结构与亚种分化之间的关系,与此同时对支链淀粉结构与稻米食味品质之间的关系进行深入研究,以期为我国水稻生产及稻米品质改良提供理论指导。     

氮肥追施量对香稻1601品质和淀粉RVA谱特征值的影响

以自育品系香稻1601为材料,研究不同氮肥追施量对其品质和淀粉RVA谱特征值的影响,为探明氮肥施用量与香稻品质关系提供数据支撑。试验结果表明:随着氮肥追施量的增加,稻米蛋白质含量增加,食味品质下降趋势,淀粉RVA谱曲线整体下降,峰值黏度、热浆黏度、冷胶黏度均呈下降趋势,崩解值和消减值先升高后降低,糊化温度和峰值时间无显著差异。相关分析表明,峰值黏度和冷胶黏度与大米蛋白质含量极显著负相关,相关系数-0.889和-0.843,与食味值存在极显著或显著正相关,相关系数0.896和0.763。     

胚乳蛋白质对稻米品质影响的研究进展

蛋白质是稻米胚乳中仅次于淀粉的第二大贮藏物质，蛋白质含量、组分、形态以及分布特征对稻米品质均具有重要影响。本文梳理了胚乳蛋白质与稻米外观品质、加工品质、营养品质和蒸煮食味品质关系的研究进展，并对未来研究方向提出了展望。结果可为进一步解析胚乳蛋白质在稻米品质形成中的作用和稻米品质改良提供参考。     

氮肥对水稻胚乳淀粉品质、相关酶活性及基因表达量的影响

【目的】旨在为阐明灌浆成熟期氮素营养对水稻淀粉品质影响机理以及建立优质高产水稻栽培技术提供理论依据。【方法】选用4个籽粒直链淀粉含量差异显著的粳稻品种,通过盆栽试验研究氮素营养对稻米淀粉组分和蛋白质含量及稻米蛋白质水解对淀粉黏滞特性的影响,并分析氮素营养对灌浆过程中籽粒蔗糖合酶(SuSy)、蔗糖磷酸合酶(SPS)、蔗糖酸性转化酶(AI)活性及OsGBSSⅠ、OsISAⅠ、OsSBEⅠ、OsSBEⅡ基因转录表达量的影响。【结果】结果表明,籽粒支链淀粉含量对氮素营养很敏感,灌浆成熟期氮素营养能改变籽粒淀粉组分含量;施氮条件下,高直链淀粉含量品种蒸煮食味品质下降更加明显,去除稻米蛋白质可明显提高稻米黏滞特性,蛋白质对淀粉黏滞特性的影响很大;增加灌浆成熟期氮素营养能显著或极显著提高籽粒SuSy和AI活性,显著抑制籽粒SPS活性;灌浆成熟期氮素营养能改变灌浆不同时期籽粒OsGBSSⅠ、OsISAⅠ和OsSBEⅡ基因转录表达量,以致灌浆过程中这些基因的转录表达量变化动态发生改变,但OsSBEⅠ基因转录表达量不因氮素营养而发生改变;受氮素营养的影响,灌浆起始期籽粒OsGBSSⅠ基因表达量明显上调,而灌浆中后期明显下调;氮素营养明显抑制灌浆成熟期籽粒OsISAⅠ基因和灌浆中后期的OsSBEⅠ基因转录表达,显著提高灌浆前期和中期的籽粒OsSBEⅠ基因转录表达量;氮素营养能抑制灌浆起始期籽粒OsSBEⅡ基因的转录表达,而提高灌浆中后期的基因转录表达。【结论】灌浆成熟期氮素营养除了通过蛋白质含量对淀粉品质产生影响外,还通过调控淀粉合成相关的酶活性和基因表达量等生理环节对淀粉含量和精细结构起作用,最终改变稻米黏滞特性和食味品质。     

稻米食味品质对结实期温度的响应研究进展

综述了稻米食味品质对结实期温度的响应特征及稻米食味品质与直链淀粉、支链淀粉和蛋白质含量的关系,并从籽粒灌浆过程中淀粉与蛋白质合成代谢角度阐明了水稻食味品质对结实期温度响应的生理基础,最后展望了结实期温度胁迫对稻米食味品质影响的研究方向。     

Rice Storage Proteins: Focus on Composition,Distribution, Genetic Improvement and Effects on Rice Quality

Rice storage proteins (RSPs) are plant proteins with high nutritional quality. As the second largest type of storage substance in rice, it is the main source of protein intake for people who consume rice as a staple food. The content and type of RSPs affect the appearance, processing quality and eating quality of rice. These effects involve the distribution of RSPs in rice grains as well as the interactions of RSPs with other components such as starch in rice grains. In the past two decades, some progress has been made in the genetic improvement of RSPs. However, the determination mechanism of protein content and composition in rice is still unclear, and the mechanism of the effect of RSPs on rice quality has not been elucidated. In this review, the composition, biosynthesis and distribution of RSPs, and quantitative trait loci mapping and cloning of RSP genes are summarized, the research progress of the influence of RSPs and their components on rice quality are reviewed, and the research directions in the future are proposed.     

灌浆期不同时段高温对稻米淀粉理化特性的影响

【目的】研究灌浆期不同时段高温对稻米淀粉组成、结构和理化特性的影响,揭示高温对稻米淀粉理化特性影响的时段效应,阐明高温、结构和功能之间的关系。【方法】以耐热水稻品种黄华占和热敏感的9311近等位基因系为实验材料,利用人工气候箱设置高温[38℃(昼)/30℃(夜)]和对照[28℃(昼)/22℃(夜)],研究灌浆前期(齐穗期后1－15 d)和后期(齐穗期后16 d至成熟)高温对稻米的加工品质、外观品质、淀粉组成、支链淀粉链长分布、粒度分布、胶稠度、黏度特性、糊化特性、结晶特性和颗粒形态的影响。【结果】灌浆期高温使糙米率、精米率、整精米率显著下降,使垩白粒率和垩白度显著升高,导致加工品质和外观品质变差。灌浆期高温使总淀粉含量、直链淀粉含量、短支链淀粉含量、大淀粉粒占比、直/支链淀粉比显著下降,而中等支链淀粉含量、小中淀粉粒占比、糊化温度和糊化焓显著上升,黏度特性显著改变,结晶类型不变但结晶度显著改变,淀粉颗粒表面出现小孔,表面变得凹凸不平,导致淀粉颗粒更加碎片化和蒸煮食味品质变劣。灌浆期不同时段高温对稻米品质的影响不同,灌浆前期高温对稻米淀粉的影响大于灌浆后期,耐热品种受影响小于热敏感品种。灌浆前期高温处理下供试材料具有较高的消减值和较低的崩解值,黏度特性变差;灌浆后期高温处理下供试材料具有较低的消减值和较高的崩解值,黏度特性变好。【结论】灌浆前期高温对淀粉理化特性的影响最大,进而导致稻米的加工品质、外观品质和蒸煮食味品质变劣,灌浆后期高温提升了黏度特性。     

施氮量对机插稻主要米质性状的影响

以粳型超级稻宁粳3号和常规粳稻镇稻11号为材料,在机械插秧条件下,研究施氮量(0、90、180、270、360 kg/hm2)对粳型超级稻主要米质性状及淀粉粘滞谱(RVA谱)特征的影响。结果表明:施氮量对两个品种的稻米加工品质、营养品质、蒸煮食味品质及淀粉RVA谱3个曲线峰值的影响达到显著或极显著水平,对淀粉RVA谱其他特征参数的影响因不同品种而异;增加施氮量使两品种外观品质变差。随施氮量的增加,两个品种的糙米率、精米率、整精米、精米蛋白质含量呈增加趋势,而稻米的直链淀粉含量、食味值和淀粉RVA谱曲线峰值(峰值黏度、热浆黏度和冷胶黏度)呈现下降趋势。表明增施氮肥在提高粳型超级稻和常规粳稻加工和营养品质的同时,降低了稻米食味品质,并使稻米淀粉粘性变劣。     

Effects of Low Light on Agronomic and Physiological Characteristics of Rice Including Grain Yield and Quality

Light intensity is one of the most important environmental factors that determine the basic characteristics of rice development. However, continuously cloudy weather or rainfall, especially during the grain-filling stage, induces a significant loss in yield and results in poor grain quality. Stress caused by low light often creates severe meteorological disasters in some rice-growing regions worldwide. This review was based on our previous research and related research regarding the effects of low light on rice growth, yield and quality as well as the formation of grain, and mainly reviewed the physiological metabolism of rice plants, including characteristics of photosynthesis, activities of antioxidant enzymes in rice leaves and key enzymes involved in starch synthesis in grains, as well as the translocations of carbohydrate and nitrogen. These characteristics include various grain yield and rice quality components （milling and appearance as well as cooking, eating and nutritional qualities） under different rates of shading imposed at the vegetative or reproductive stages of rice plants. Furthermore, we discussed why grain yield and quality are reduced under the low light environment. Next, we summarized the need for future research that emphasizes methods can effectively improve rice grain yield and quality under low light stress. These research findings can provide a beneficial reference for rice cultivation management and breeding program in low light environments.