稻米品质形成的研究进展.ppt

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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：植物学稻米品质是稻米作为商品在流通过程中所必须具有的基本特征，包括外观品质、碾米品质、蒸煮食用品质和营养品质四个方面。总结多年来国内外对稻米品质的研究，一般认为稻米品质的优劣主要是品质遗传特性与环境条件综合作用的结果。鉴于遗传特性与环境因素在稻米形成过程中的重要作用，本文就稻米品质性状的生理生化及遗传方面的研究进展展开分析，并对稻米品质研究的新方法作一些介绍。1稻米品质形成的生理生化研究概况1.1稻米的化学成分胚乳是人们食用的最主要部分，由众多薄型细胞构成，细胞内含有大量复合状球形淀粉粒。淀粉粒是

2、淀粉的储藏形态，单个淀粉粒为多角形，直径３-９微米，２０-６０个单个淀粉粒聚合成复合淀粉粒，其形态有多种，并有淀粉晶体存在，直径７-３９微米。淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成。两者的基本成分都是葡萄糖。蛋白质以蛋白体的形态贮藏于细胞中，主要由谷蛋白、球蛋白、白蛋白和醇溶性蛋白组成。其中水稻前三种蛋白中赖氨酸含量均超过3.5%，居谷类作物之首。分布于胚乳中的蛋白以谷蛋白和醇溶性蛋白为主，而球蛋白和白蛋白主要分布于糊粉层等组织，多为活性分子。蛋白质虽与营养有关，但一般认为，谷蛋白含量过高可造成食味不佳。精米中脂肪含量较低，但多为优质的不饱和脂肪酸及淀粉脂肪复合

3、物，在一定程度上影响米饭的光泽、滋味及适口性。另外，稻米中还含有多种挥发性物质，主要影响稻米的气味。1.2稻米品质形成的生理基础稻米品质形成过程的实质是碳、氮及脂肪代谢过程，光合产物合成、转运、籽粒灌浆动态及关键酶作用等与稻米品质形成密切相关。1.2.1籽粒灌浆过程的生理研究水稻灌浆结实期的垩白形成与籽粒灌浆动态有密切关系，灌浆曲线平缓的品种往往垩白较小，而曲线大起大落的材料垩白往往较大。通过对垩白形成与籽粒灌浆动态研究，可确定形成优质米籽粒灌浆速率上下阈值。籽粒灌浆活性与淀粉生物合成能力大小有关，段俊等研究表明，抽穗后的0～15d杂交水稻淀粉合成的能

4、力比常规稻强，但抽穗15d之后这种差异则不明显。另外，杂交稻籽粒的淀粉合成能力比常规稻下降得早，李木英等研究指出，强势粒前期灌浆生理活性高，胚乳中Q酶和ATP酶活性强，可溶性糖含量低，淀粉积累快，而弱势粒灌浆启动慢，但中、后期能否有较强的生理活性，不同组合间存在很大差异。唐永红等对水稻结实期综合米质动态变化研究提出，在水稻的整个灌浆结实期，水稻齐穗后30d内，稻米品质呈近乎线性增长，是形成综合米质的主要阶段，30d以后品质基本稳定。1.2.2稻米品质形成过程中关键酶及其活性的动态变化研究发育胚乳中淀粉的生物合成及其积累直接关系到稻米的品质和产量。籽粒中

5、淀粉粒沉积是通过ADPG-焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶（SSS）、淀粉粒结合淀粉合成酶（GBSS）、淀粉分支Ｑ酶(SBE)等一系列酶活动进行的。根据对水稻胚乳中与淀粉合成有关的18种酶活性的测定结果指出，ADPG-焦磷酸化酶和Q酶是控制淀粉合成的关键酶。潘晓华等研究表明，蔗糖合成酶、ADPG-焦磷酸化酶、淀粉合成酶和Q酶是稻米品质形成的关键酶。灌浆期籽粒中Q酶、淀粉合成酶和ADPG-焦磷酸化酶的活性动态表现为，开始灌浆时酶活性很低，随灌浆进程酶活性提高，达到峰值后迅速下降。酶活性的大小和峰值出现的时间因粒位、品种及酶的不同而异。强、弱势粒间相比较，灌浆

6、前期强势粒中3种酶的活性高于弱势粒，峰值出现的时间早于弱势粒。但在灌浆中、后期，弱势粒中酶的活性高于强势粒。品种间比较，一般灌浆速率高和籽粒充实好的品种灌浆前期弱势粒中酶的活性高，峰值也高，达到最大灌浆速率时间早的品种，酶活性峰值出现的时间也早。3种酶峰值出现的先后顺序为淀粉合成酶>ADPG-焦磷酸化酶>Q酶，这表明它们在淀粉合成过程中具有各自独立的作用。杨建昌等研究发现，Q酶与灌浆速率、粒重和谷粒充实率的相关值比ADPG-焦磷酸化酶、淀粉合成酶大。进一步分析表明，灌浆前期籽粒中ADPG-焦磷酸化酶、淀粉合成酶和Q酶活性与平均灌浆速率、最大灌浆速率、粒

7、重及谷粒充实率均呈显著或极显著的正相关，中、后期酶的活性与灌浆速率和粒重等呈不同的负相关。因此提高灌浆前期籽粒的生理活性十分重要。1.2.3胚乳细胞分裂发育及淀粉粒细胞结构生理特性研究胚乳细胞数的多少与籽粒的发育和淀粉的积累呈极显著的正相关，它直接决定籽粒的重量与品质。开花后强势粒胚乳细胞数目迅速增加，花后10d左右即达最高水平，而弱势粒直到花后7d才开始迅速增殖，30d后达到最高水平。对米粒垩白性状与胚乳淀粉细胞结构关系进行研究表明，扁平细胞群的存在和发育是垩白产生的原因。不同基因型材料淀粉粒的形态存在显著差异。2稻米品质遗传的研究进展及其与环境的关

8、系2.1外观品质的遗传米粒的大小和形状是水稻外观品质的重要组成部分，是一个很重要的商品性状。有