稻米品质形成的研究进展

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。
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。
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。
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。
2 稻米品质遗传的研究进展及 其与环境的关系
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 关粒长的遗传规律，学者们研究结果解说 不一，有的认为是单基因控制的，也有的 认为是双基因或三基因控制的，不少学者 认为是多基因控制的。
在多基因遗传的数量性状的累加效应和显 性效应都有报道。粒厚和米粒宽度属多基 因遗传。
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，30 d以后品质基本稳定。
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。
整精米率属遗传性状。一般来说，长或 短圆形籽粒及垩白大的整精米率低，中 长、细长、透明度好的籽粒的品种整精 米率高，同时也受成熟期的温度、湿度 等环境条件影响。成熟期遇高温、干旱， 碾磨时米粒损失较大，整精米率降低。
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。
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。
1.2.1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力比常规稻 强，但抽穗15d之后这种差异则不明显。
2.2碾米品质的遗传与环境
出米率高低通常与稻米的硬度和胚乳中有 无垩白密切相关。近年来的一些研究指出， 垩白的形成是多基因与环境因素相互作用 的结果。短圆粒型和细长粒型相比较，前 者出现垩白的机率较大。
垩白的大小与温度、湿度有关，其中主要 因素是温度。齐穗后15ｄ内温度越高，垩 白就越大，高于29℃时，垩白增大。但不 同品种对高温反应不同。同一品种在不同 地区的反应也不一样。
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，合作用的结果。