稻米品质形成的研究进展

1、 稻米品质形成的研究进展研究生：陈 义 芳导 师：王忠教授专 业：植 物 学文献综述稻米品质质是稻米米作为商商品在流流通过程程中所必必须具有有的基本本特征，包括外外观品质质、碾米米品质、蒸煮食食用品质质和营养养品质四四个方面面。总结多年年来国内内外对稻稻米品质质的研究究，一般般认为稻稻米品质质的优劣劣主要是是品质遗遗传特性性与环境境条件综综合作用用的结果果。鉴于遗传传特性与与环境因因素在稻稻米形成成过程中中的重要要作用，本文就就稻米品品质性状状的生理理生化及及遗传方方面的研研究进展展展开分分析，并并对稻米米品质研研究的新新方法作作一些介介绍。1 稻米米品质形形成的生生理生化化研究概概况1.1稻

2、稻米的的化学成成分胚乳是人人们食用用的最主主要部分分，由众众多薄型型细胞构构成，细细胞内含含有大量量复合状状球形淀淀粉粒。淀粉粒粒是淀粉粉的储藏藏形态，单个淀淀粉粒为为多角形形，直径径-微米，-个个单个淀淀粉粒聚聚合成复复合淀粉粉粒，其其形态有有多种，并有淀淀粉晶体体存在，直径-微米。淀粉由由直链淀淀粉和支支链淀粉粉组成。两者的的基本成成分都是是葡萄糖糖。蛋白质以以蛋白体体的形态态贮藏于于细胞中中，主要要由谷蛋蛋白、球球蛋白、白蛋白白和醇溶溶性蛋白白组成。其中水水稻前三三种蛋白白中赖氨氨酸含量量均超过过3.5%，居居谷类作作物之首首。分布布于胚乳乳中的蛋蛋白以谷谷蛋白和和醇溶性性蛋白为为主，而

3、而球蛋白白和白蛋蛋白主要要分布于于糊粉层层等组织织，多为为活性分分子。蛋白质虽虽与营养养有关，但一般般认为，谷蛋白白含量过过高可造造成食味味不佳。精米中脂脂肪含量量较低，但多为为优质的的不饱和和脂肪酸酸及淀粉粉脂肪复复合物，在一定定程度上上影响米米饭的光光泽、滋滋味及适适口性。另外，稻稻米中还还含有多多种挥发发性物质质，主要要影响稻稻米的气气味。1.2稻稻米品质质形成的的生理基基础稻米品质质形成过过程的实实质是碳碳、氮及及脂肪代代谢过程程，光合合产物合合成、转转运、籽籽粒灌浆浆动态及及关键酶酶作用等等与稻米米品质形形成密切切相关。1.2.1籽粒粒灌浆过过程的生生理研究究水稻灌浆浆结实期期的垩白

4、白形成与与籽粒灌灌浆动态态有密切切关系，灌浆曲曲线平缓缓的品种种往往垩垩白较小小，而曲曲线大起起大落的的材料垩垩白往往往较大。通过对对垩白形形成与籽籽粒灌浆浆动态研研究，可可确定形形成优质质米籽粒粒灌浆速速率上下下阈值。籽粒灌灌浆活性性与淀粉粉生物合合成能力力大小有有关，段段俊等研研究表明明，抽穗穗后的015d杂交水稻稻淀粉合合成的能能力比常常规稻强强，但抽抽穗15d之后这种种差异则则不明显显。另外，杂杂交稻籽籽粒的淀淀粉合成成能力比比常规稻稻下降得得早，李李木英等等研究指指出，强强势粒前前期灌浆浆生理活活性高，胚乳中中Q酶和ATP酶活性强强，可溶溶性糖含含量低，淀粉积积累快，而弱势势粒灌浆浆

5、启动慢慢，但中中、后期期能否有有较强的的生理活活性，不不同组合合间存在在很大差差异。唐永红等等对水稻稻结实期期综合米米质动态态变化研研究提出出，在水水稻的整整个灌浆浆结实期期，水稻稻齐穗后后30d内，稻米米品质呈呈近乎线线性增长长，是形形成综合合米质的的主要阶阶段，30d以后品质质基本稳稳定。1.2.2稻米米品质形形成过程程中关键键酶及其其活性的的动态变变化研究究发育胚乳乳中淀粉粉的生物物合成及及其积累累直接关关系到稻稻米的品品质和产产量。籽籽粒中淀淀粉粒沉沉积是通通过ADPG-焦磷酸化化酶、可可溶性淀淀粉合成成酶（SSS）、淀粉粒结结合淀粉粉合成酶酶（GBSS）、淀粉分支支酶(SBE)等一系

6、列列酶活动动进行的的。根据对水水稻胚乳乳中与淀淀粉合成成有关的的18种种酶活性性的测定定结果指指出，ADPG-焦磷酸化化酶和Q酶是控制制淀粉合合成的关关键酶。潘晓华等等研究表表明，蔗蔗糖合成成酶、ADPG-焦磷酸化化酶、淀淀粉合成成酶和Q酶是稻米米品质形形成的关关键酶。灌浆期期籽粒中Q酶、淀粉粉合成酶酶和ADPG-焦磷酸化化酶的活活性动态态表现为为，开始始灌浆时时酶活性性很低，随灌浆浆进程酶酶活性提提高，达达到峰值值后迅速速下降。酶活性的的大小和和峰值出出现的时时间因粒粒位、品品种及酶酶的不同同而异。强、弱弱势粒间间相比较较，灌浆浆前期强强势粒中中3种酶酶的活性性高于弱弱势粒，峰值出出现的时时

7、间早于于弱势粒粒。但在在灌浆中中、后期期，弱势势粒中酶酶的活性性高于强强势粒。品种间比比较，一一般灌浆浆速率高高和籽粒粒充实好好的品种种灌浆前前期弱势势粒中酶酶的活性性高，峰峰值也高高，达到到最大灌灌浆速率率时间早早的品种种，酶活活性峰值值出现的的时间也也早。3种酶峰峰值出现现的先后后顺序为为淀粉合合成酶ADPG-焦磷酸化化酶Q酶，这表表明它们们在淀粉粉合成过过程中具具有各自自独立的的作用。杨建昌等等研究发发现，Q酶与灌浆浆速率、粒重和和谷粒充充实率的的相关值值比ADPG-焦磷酸化化酶、淀淀粉合成成酶大。进一步步分析表表明，灌灌浆前期期籽粒中中ADPG-焦磷酸化化酶、淀淀粉合成成酶和Q酶活性与

8、与平均灌灌浆速率率、最大大灌浆速速率、粒粒重及谷谷粒充实实率均呈呈显著或或极显著著的正相相关，中中、后期期酶的活活性与灌灌浆速率率和粒重重等呈不不同的负负相关。因此提提高灌浆浆前期籽籽粒的生生理活性性十分重重要。1.2.3胚乳乳细胞分分裂发育育及淀粉粉粒细胞胞结构生生理特性性研究胚乳细胞胞数的多多少与籽籽粒的发发育和淀淀粉的积积累呈极极显著的的正相关关，它直直接决定定籽粒的的重量与与品质。开花后后强势粒粒胚乳细细胞数目目迅速增增加，花花后10d左右即达达最高水水平，而而弱势粒粒直到花花后7d才开始迅迅速增殖殖，30d后达到最最高水平平。对米米粒垩白白性状与与胚乳淀淀粉细胞胞结构关关系进行行研究

9、表表明，扁扁平细胞胞群的存存在和发发育是垩垩白产生生的原因因。不同同基因型型材料淀淀粉粒的的形态存存在显著著差异。2 稻米米品质遗遗传的研研究进展展及其与与环境的的关系2.1外外观品质质的遗传传米粒的大大小和形形状是水水稻外观观品质的的重要组组成部分分，是一一个很重重要的商商品性状状。有关关粒长的的遗传规规律，学学者们研研究结果果解说不不一，有有的认为为是单基基因控制制的，也也有的认认为是双双基因或或三基因因控制的的，不少少学者认认为是多多基因控控制的。在多基因因遗传的的数量性性状的累累加效应应和显性性效应都都有报道道。粒厚厚和米粒粒宽度属属多基因因遗传。2.2碾碾米品质质的遗传传与环境境出米

10、率高高低通常常与稻米米的硬度度和胚乳乳中有无无垩白密密切相关关。近年年来的一一些研究究指出，垩白的的形成是是多基因因与环境境因素相相互作用用的结果果。短圆圆粒型和和细长粒粒型相比比较，前前者出现现垩白的的机率较较大。垩白的大大小与温温度、湿湿度有关关，其中中主要因因素是温温度。齐齐穗后15内内温度越越高，垩垩白就越越大，高高于29时，垩白增增大。但但不同品品种对高高温反应应不同。同一品品种在不不同地区区的反应应也不一一样。整精米率率属遗传传性状。一般来来说，长长或短圆圆形籽粒粒及垩白白大的整整精米率率低，中中长、细细长、透透明度好好的籽粒粒的品种种整精米米率高，同时也也受成熟熟期的温温度、湿湿

11、度等环环境条件件影响。成熟期期遇高温温、干旱旱，碾磨磨时米粒粒损失较较大，整整精米率率降低。2.3蒸蒸煮品质质的遗传传与环境境直链淀粉粉含量是是决定蒸蒸煮特性性的主要要因素。目前对对直链淀淀粉含量量的遗传传尚未弄弄清，一一般认为为高直链链淀粉含含量对低低直链淀淀粉含量量为不完完全显性性。其差差异是受受一主基基因和几几个修饰饰基因的的控制，杂合子子具有中中等淀粉粉的含量量。研究证明明，谷粒粒灌浆成成熟期的的温度影影响直链链淀粉的的含量。随着平平均温度度的升高高，直链链淀粉的的含量一一般增加加，但类类型及品品种原有有直链淀淀粉含量量水平不不同，对对温度反反应不同同。有人研究究指出，水稻直直链淀粉粉

12、含量因因施氮肥肥而稍减减，但不不受施用用时期的的影响。2.4营营养品质质的遗传传与环境境稻米营养养品质主主要指稻稻米的蛋蛋白质含含量以及及必须的的赖氨酸酸水平。研究指指出，蛋蛋白质含含量受多多基因控控制，且且主要受受加性效效应作用用，同时时也观察察到了母母体效应应和花粉粉直感现现象。据分析，低蛋白白含量对对高蛋白白含量呈呈部分显显性。环境对稻稻谷蛋白白质含量量有很大大影响。据研究，谷粒发发育中(灌浆浆至成熟熟期)太阳辐辐射强时时，蛋白白质含量量倾向于于较低，在热带带条件下下，旱季季蛋白质质含量一一般低于于雨季。此外，追追施氮肥肥能提高高蛋白质质含量。由于米米粒中蛋蛋白质含含量常与与食味有有矛盾

13、，蛋白质质含量高高的一般般食味并并不好。因此，目目前尚不不能把蛋蛋白质含含量作为为评价稻稻米品质质优良与与否的标标准。3 稻米米品质研研究的新新方法为了探索索稻米品品质的奥奥秘、快快速有效效地鉴定定稻米品品质，近近年来出出现了许许多新的的研究方方法和手手段，提提高了稻稻米品质质研究的的深度。现介绍绍几种应应用较多多的方法法：（1）形形态分析析法主主要是是用扫描描电镜观观察淀粉粉粒的形形态和排排列方式式，谷粒粒的特征征。还有有用计算算机成像像分析稻稻米的裂裂纹、精精米的精精度和垩垩白度。（2）大大小分离离高效效液相色色谱法通通过柱柱层析分分离支链链淀粉和和直链淀淀粉的长长短，观观测淀粉粉的细微微

14、结构。（3）-射线线衍射法法利利用晶体体物质对对-射线衍衍射的原原理测定定淀粉中中结晶淀淀粉的比比例。（4）核核磁共振振法测测定稻稻米胚乳乳的水分分状态、其他各各成分的的结合状状态。（5）热热分析方方法主主要有有三种仪仪器，一是淀粉粉粘滞谱谱仪，测测定淀粉粉浆粘度度随温度度的变化化曲线，观测糊糊化温度度、淀粉粉粒的崩崩解情况况、淀粉粉浆的粘粘性等。现已有有快速淀淀粉粘滞滞谱仪（）；另一种是是差热分分析仪，通过测测量淀粉粉加热过过程热量量和重量量的变化化，观测测淀粉的的糊化温温度、主主要物质质成分、结合态态及其变变化；还有一种种是热导导仪，测测定淀粉粉的热扩扩散性和和传导性性。（6）米米饭质地地

15、分析法法通通过对米米饭进行行“压静止拉”的的循环，测定米米饭反作作用力参参数，判判定米饭饭的物理理咀嚼性性。（7）近近红外法法根根据稻米米各成分分在近红红外区的的反射波波长不同同，通过过多元回回归方法法测定稻稻米各成成分的含含量，甚甚至对稻稻米的食食味进行行评分。建立该该方法前前必须对对校准的的样品进进行大量量常规分分析，并并用所获获得的数数据进行行定标，因此，它的分分析准确确性取决决于定标标样品的的代表性性、常规规分析的的准确度度以及各各成分之之间的干干扰情况况，所以以该方法法主要应应用在稻稻米的品品质筛选选和工厂厂生产产产品批次次的质量量检验上上，不能能用于稻稻米品质质的评价价和特殊殊材料的的品质测测定。近年来，高新科科学技术术的支持持，开阔阔人们研研究的思思路和眼眼界，稻稻米品质质研究已已取得较较大的进进展。尤尤其在糯糯性的研研究上,有较较为完整整的理论论体系,可以以解释水水稻的直直链淀粉粉含量问问题。在在其他方方面的研研究还存存在一定定的误导导，没能能将代表表稻米商商品价值值的品质质特征与与决定稻稻米品质质的内在在因素分分开，以以品质特特征为基基础理论论研究的的主要内内容，虽虽然能找找到这样样或那样样的规律律，但稻稻米品质质的根本本问题还还是得不不到解决决。综上所述述，目前前米质研研究主要要集中在在对最终终品质