水稻稻米垩白性状的研究与改良策略

稻米的垩白性状是评价稻米品质优劣的一项重要指标,具有垩白的稻米,透明度较差、硬度低、碎米率高、市场品质不佳。文章对前人关于稻米垩白形成的细胞学基础,稻米垩白形成的“源”“库”“流”学说以及垩白的遗传基础进行了总结;概述了环境生态因子对稻米垩白性状的影响;并探讨了稻米垩白性状改良的策略。     

水稻垩白的研究进展

垩白品质是稻米外观品质的重要组成部分,了解稻米垩白形成机理及其影响因素,对于进一步提高水稻稻米品质具有重要意义。对稻米垩白形成机理、垩白遗传及外界条件对垩白的影响进行了综述,提出了几点改良措施,以期为优质水稻育种与栽培提供参考。     

稻米垩白性状的遗传研究进展

垩白是影响稻米品质的重要因素,揭示稻米垩白性状的遗传机理是低垩白优质稻选育的理论基础。近年来,国内外研究人员成功定位和克隆了一些控制稻米垩白性状的基因。综述了稻米垩白性状的经典遗传研究、QTL定位和基因克隆等方面的研究进展。     

垩白的产生对稻米品质的影响及改良手段

垩白性状是重要的稻米外观品质指标。从品种遗传因素、温光气候因素、栽培管理水肥因素等方面分析了稻米垩白产生的原因,阐述了垩白对稻米外观品质、加工品质、蒸煮和食味品质的影响,提出了稻米垩白的改良手段,以期为水稻生产和稻米产业发展提供参考。     

稻米垩白形成的研究进展

优质稻米的最主要品质性状之一就是垩白性状指标,该指标直接关系到稻米的商品价值以及稻米品质构成,同时也是优质稻选育的主要限制因子之一。本文对前人关于水稻垩白形成的生理、经典遗传和分子生物学基础以及环境影响因素等方面的研究进行了总结,表明水稻的垩白发生是一个复杂的生理过程,与水稻＂源＂与＂库＂关系、籽粒灌浆动态以及胚乳内淀粉的合成与积累密切相关。灌浆期的温度、光照、肥水条件等对水稻垩白的发生也有影响,但是不同品种对外界条件的影响反应不一。在经典遗传上对垩白发生的原因也是说法不一。对水稻优质育种提出了一些建议。     

人工控温条件下稻米垩白形成变化及胚乳扫描结构观察

 利用人工气候箱设高温（33℃）和适温（23℃）2个不同的温度处理,对2个不同垩白类型品种西农8116和广二矮104抽穗后稻米垩白的变化动态进行了研究,并通过对不同温度下稻米胚乳内部淀粉体形态、大小、发育程度、排列结构的扫描电镜观察,分析了稻米垩白形成变化与胚乳内部淀粉体结构特征的关系,结果表明,水稻灌浆结实期稻米垩白形成的变化过程主要是在抽穗5 d到15~20 d的这一时期,其余时段垩白度的变化幅度不大;高温（33℃）与适温（23℃）处理相比,以抽穗后10~20 d间的变化差别最为明显;胚乳淀粉体表现为“裸露型”还是“非裸露型”,主要与胚乳细胞内部淀粉粒发育程度有关,而与品种本身的垩白类型特征无必然联系     

中国稻米垩白形成的地域分异规律之初步研究

 通过19个品种在全国13个点的多播期试验，分析了稻米垩白形成的气象生态基础及我国稻区不同稻作制下水稻气象垩白的分异情况。结果表明，水稻齐穗后15 d内的温度状况是稻米垩白形成的主导因子；且自北而南，稻米气象垩白随水稻齐穗后15 d内均温的变化由小到大。气象垩白<5%的稻区为四川盆地以北、淮河以北及云贵高原地区，5%～10%的稻区为四川盆地、滇南及淮南至沿江江南地区，10%～20% (只为双季稻的早稻)的稻区为云贵高原以东长江以南地区。     

粳稻垩白性状的QTL检测

 利用大粒粳稻DL115与小粒粳稻XL005杂交获得的F2群体200个单株为作图群体,采用复合区间作图方法,利用SSR标记对稻米垩白性状进行了数量性状基因座(QTL)检测。研究结果表明,稻米垩白粒率、垩白大小和垩白度在F3株系均呈连续分布,表现为由多基因控制的数量性状。检测到与稻米垩白性状相关的QTL 8个,分别位于第3（5个）、第5（2个）和第6（1个）染色体上,包括与垩白粒率有关的QTL 3个,与垩白大小相关的QTL 2个,与垩白度有关的QTL 3个。其中位于第3染色体RM6832-RM411、RM15456-RM6832和RM6266-RM15456区间的qPGWC3、qACE3b和qDEC3b,分别解释垩白粒率、垩白大小和垩白度表型变异的43.89%、18.83%和19.57%,为主效QTL。上述3个主效QTL所在染色体上的位置与前人研究结果均不一致,认为是新的QTL。所检测到的8个QTL中,除qPGWC6的增效等位基因来自无垩白亲本XL005外,其他7个QTL的增效等位基因均来自垩白性状值较大的亲本DL115。垩白粒率和垩白大小基因作用表现为部分显性,垩白度基因作用表现为加性。     

稻米垩白的双列杂交分析

以6×6完全双列杂交获得F_1及亲本在内的36个材料,用以探讨稻米垩白面积大小的遗传。对F_1的双列分析表明,稻米垩白面积大小的遗传系由加性基因效应和显性基因效应所控制。经回归图析及遗传分量的分析表明,垩白面积的显性程度属不完全显性,显性方向为两方向性。即中等垩白面积者对小者及大者为部分显性或不完全显性,且亲本间正、负效应等位基因频率不同,显、隐性基因的数目不等。     

杂交稻7个米质性状的变异及相关性分析

以10个杂交水稻组合为材料,通过重庆(璧山、沙坪坝)和海南(陵水)不同年份不同地点的2 a6点(次)种植,分析了7个品质性状的变异和各品质性状间的相关性。结果表明,杂交组合在不同点(次)之间精米率、整精米率和糙米率的变异系数较小,垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量的变异系数较大;不同杂交组合之间糙米率、精米率和整精米率的变异系数较小,垩白度、垩白粒率和垩白大小的变异系数均超过50%。经主成分分析,垩白度因子、糙米率因子和垩白粒率因子为影响稻米品质的3个主成分因子,三者对稻米品质的累积贡献率达90.307%。相关分析表明,精米率与糙米率呈极显著正相关,垩白度与垩白粒率和垩白大小呈极显著正相关,整精米率与垩白大小呈显著负相关。通过聚类分析,参试的10个杂交组合被分为4类,不同类别杂交组合间品质性状的差异与亲本的亲缘关系有关。为提升稻米品质,首先应侧重于垩白性状的改良,其次可通过提高糙米率、整精米率和直链淀粉含量,实现稻米品质的整体改善。