優良食味水稻品種籽粒蛋白質積累特征及其對氮素水平的響應

陸丹丹 雍明玲 陶鈺 葉苗 張祖建, *

優良食味水稻品種籽粒蛋白質積累特征及其對氮素水平的響應

陸丹丹1, 2雍明玲1, 2陶鈺1, 2葉苗1, 2張祖建1, 2, *

（1揚州大學 江蘇省作物遺傳生理重點實驗室/江蘇省糧食作物現代產業技術協同創新中心，江蘇 揚州 225009；2揚州大學 農學院，江蘇 揚州 225009；*通信聯系人，email: zzj@yzu.edu.cn）

【目的】探討優良食味水稻品種的籽粒蛋白質積累特征及其對氮素水平的響應?！痉椒ā恳允澄吨挡煌某Ｒ幘竞碗s交稻為材料，在結實期設置不同氮素施用水平處理，分析不同類型品種在不同氮素水平下的蒸煮食味品質及其與稻米蛋白質及其組分含量的關系。進一步分析各品種在不同氮素水平下稻穗不同部位的氨基酸含量及籽粒蛋白質含量在結實期的動態變化，總結優良食味水稻品種的籽粒蛋白質積累特征及其對氮素水平的響應特征。【結果】優良食味水稻品種籽粒蛋白質含量較低，且隨著氮素水平的增加而上升；優良食味水稻崩解值較高，消減值較低；蒸煮食味品質受氮素水平影響較小。優良食味水稻品種蛋白組分含量較低，且稻米蛋白質含量與食味品質呈顯著負相關。在常規粳稻中，稻米食味值與清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白含量均顯著負相關；在雜交稻中，稻米食味值與醇溶蛋白和谷蛋白含量顯著負相關。優良食味水稻品種籽粒充實過程中游離氨基酸含量較低，并呈現較低水平的蛋白質積累。而食味較差品種灌漿期籽粒的氨基酸含量較高，成熟籽粒蛋白質含量也較高，且氮素供應水平提升其籽粒蛋白質含量的效應更為顯著?！窘Y論】優良食味水稻品種的籽粒蛋白質含量較低，與其充實過程中蛋白質積累水平較低有緊密關系，且受氮素水平影響較小。

水稻；籽粒；蛋白質；食味品質；氨基酸；氮素

近年來，水稻育種目標從追求高產為主逐漸向追求高產優質協同提高轉變[1]，品質育種越來越受到育種家的重視[2]。食味品質是重要的稻米品質性狀，直接決定稻米的商品價值[3]，成為稻米品質改善的目標性狀之一[4]。評價稻米蒸煮食味品質的指標主要有稻米的膠稠度、直鏈淀粉含量、糊化溫度、食味值等[5]，通常認為優良食味水稻品種稻米的膠稠度較長、直鏈淀粉含量較低、食味值較高[6]。稻米的食味品質受眾多因素影響，包括遺傳因素、光照和溫度等環境因素及栽培管理措施[7-12]。在生產中，氮肥被廣泛用來提高水稻產量[13]。然而，許多研究發現提高施氮量會導致稻米食味變差[14-16]。因此，氮素對水稻食味品質的影響及其機理值得進一步研究。

蛋白質是水稻籽粒中的第二大貯藏物質，受施氮水平的影響較大[17]。稻米蛋白質含量對食味品質有較大影響[18]，大多數研究發現稻米食味值與蛋白質含量顯著負相關，食味品質較優的品種通常籽粒蛋白質含量較低[19-21]。張春紅等[22]認為籽粒蛋白質含量對食味的影響總體上是負面的，但在同一食味類型的粳稻品種間兩者相關性并不顯著，籽粒蛋白質含量與稻米食味值的關系可能存在品種間差異。錢春榮等[23]發現籽粒蛋白質含量過高或過低都會使稻米食味值下降，稻米蛋白質含量與食味品質之間并不是簡單的線性關系。目前關于優良食味水稻品種籽粒蛋白質積累的研究較少，優良食味水稻品種的籽粒蛋白質累積特征的相關報道則更少。

本研究以食味表現不同的水稻品種為材料，分析其籽粒蛋白質積累對氮素水平的響應，探討優良食味水稻品種籽粒蛋白質積累的特征及其調控途徑，以期為優良食味水稻品種的選育及調優栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試品種

供試材料選取種植面積大且食味差異明顯的8個水稻品種，包括4個常規粳稻（武育粳3號、農墾57、淮稻5號和武運粳24）和4個雜交稻品種（豐優香占、甬優2640、揚兩優6號和汕優63）。

1.2 試驗設置

盆栽試驗于2020年在揚州大學農學院盆栽場進行。盆缽的直徑和深度均為28 cm，每盆裝土18 kg。秧田育秧，5月16日播種，6月10日移栽。每盆種植3穴，雜交稻品種每穴種植1苗，常規粳稻品種每穴種植2苗。

移栽前每盆基肥施1 g尿素和1 g磷酸二氫鉀，移栽后分次施分蘗肥共2 g尿素。

在結實期進行氮素處理。在抽穗前（30%的莖稈孕穗）施用尿素，設置3個氮素施用水平，每盆施1、2、3 g尿素，分別記為N1、N2和N3水平。每個處理種植10盆，保留4盆供成熟期取樣測定食味品質。

1.3 測定項目

1.3.1 食味值

采用日本佐竹公司生產的STA1A型炊飯食味計測定米飯的食味值。

1.3.2 蛋白質含量

用全自動凱式定氮儀（Kjeltec8400，FOSS公司，丹麥）測定米粉中的氮含量，再乘以換算系數5.95即為蛋白質含量。

1.3.3 直鏈淀粉含量和膠稠度

直鏈淀粉含量（AAC）和膠稠度（GC）的測定按照中華人民共和國國家標準《優質稻谷》（GB/T17891?1999）進行。

1.3.4 蛋白組分

稱取0.1 g米粉，依據楊靜等[24]的方法依次提取米粉中的清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白，用北京天根生化科技有限公司的BCA蛋白定量試劑盒測定各蛋白組分的含量。

1.3.5 RVA譜特征值

稱取過100目篩的精米粉3.00 g，采用澳大利亞Newport Scientific儀器公司生產的RVA-4型RVA儀進行快速測定RVA譜特征值，用TCW配套軟件進行分析。

1.3.6 蛋白質與游離氨基酸含量

分別于抽穗后10 d、20 d、30 d和40 d取樣標記單莖，剝取籽粒。

將籽粒殺青并烘干，粉碎過篩，按照1.3.2中的方法測定蛋白質含量。

將穗軸按一次枝梗數一分為二（一次枝梗數為奇數則上部比下部多一個一次枝梗），剝取所有籽粒，分別記為稻穗上、下部籽粒，分別為水稻的強勢粒和弱勢粒。

使用氨基酸含量試劑盒（蘇州科銘生物技術有限公司）測定游離氨基酸含量。

1.4 數據處理與分析

使用Microsoft Excel 2010軟件對數據進行處理，使用Sigmaplot 11.0繪圖，使用SPSS 22.0進行方差分析。采用最小顯著差異法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 供試品種蒸煮食味品質及其對后期氮素水平的響應特征

2.1.1 食味品質

圖1呈現的是供試品種在不同氮素水平下的食味值。常規粳稻的食味值在品種間有顯著的差異，武育粳3號和農墾57具有較高的食味值，與其在消費市場中的品質表現一致，在本研究中被界定為優良食味水稻品種；而淮稻5號和武運粳24的食味值較低，被界定為一般食味水稻品種。雜交稻品種的食味值差異不大，豐優香占和甬優2640具有較高的食味值，而揚兩優6號和汕優63的食味值較低。結合其在消費市場中的品質表現，認定豐優香占為優良食味雜交稻品種，揚兩優6號和汕優63為一般食味雜交稻品種，甬優2640屬于中間類型。

分析水稻在不同氮素水平下的食味品質，發現其隨著氮素水平的增加顯著下降。相對于雜交稻品種，常規粳稻以及食味較差品種的食味品質對氮素水平更加敏感。優良食味水稻品種在低氮水平下食味品質受氮素水平的影響較小，而在中等氮素水平下食味品質受氮素水平的影響較大，尤其是在農墾57中，氮素水平由N1增加到N2時其食味值下降了3.33%，而氮素水平由N2增加到N3時其食味值下降了18.33%。因此，氮素水平對稻米食味品質的影響在品種間具有顯著差異。

2.1.2 蛋白質含量、膠稠度、直鏈淀粉含量

分析不同類型品種的籽粒蛋白質含量（表1），發現優良食味水稻品種的籽粒蛋白質含量較低。氮素水平對籽粒蛋白質含量的效應非常明顯，遠遠大于品種造成的差異。此外，氮素對常規粳稻籽粒蛋白質含量的影響大于雜交稻。當氮素水平由N1增加到N2時，常規粳稻籽粒蛋白質含量增幅為11.11%～17.30%，而雜交稻增幅均小于10%；雜交稻優良食味品種在氮素水平升高的條件下，也保持較低的籽粒蛋白質增量，當氮素水平由N1增加到N3時，豐優香占的籽粒蛋白質含量增幅為19.26%，食味較差品種汕優63增幅高達35.37%。

表1 不同氮素水平下供試水稻品種的蒸煮食味品質性狀

數據為3個重復的平均值±標準差。N1、N2和N3為結實期不同氮素施用水平處理，在結實期的施氮量分別為1、2、3 g/盆。同欄中不同字母表示在=0.05水平上差異顯著。**，<0.01；ns，無顯著差異。

Data are means ± SD of three replicates. N1, N2 and N3 refer to nitrogen application levels of 1, 2, 3 g/pot at the filling stage, respectively. Different letters in the same columns indicate significant difference at the=0.05 level. **,<0.01; ns, No significant difference.

供試常規粳稻品種的稻米膠稠度在品種間差異較小，而雜交稻的稻米膠稠度有較大的品種間差異。雜交稻中，優良食味水稻品種的稻米膠稠度較長，直鏈淀粉含量較低。氮素供應水平對直鏈淀粉含量的影響不顯著。

綜上，優良食味水稻品種的稻米有較低的蛋白質含量和適宜的直鏈淀粉含量，且對氮素水平的響應弱于食味較差品種，具有較好的耐肥特性，在較高氮素供應水平下也能保持相對優良的蒸煮食味品質。

2.1.3 淀粉糊化特征（RVA譜）

淀粉糊化是蒸煮過程中稻米淀粉粒膨脹熟化的一系列變化過程，與食味品質也有密切關系，通常用RVA譜特征值來表示。從表2可以看出武育粳3號、豐優香占等優良食味水稻品種稻米的崩解值較高，消減值較小(多為負值)。氮素供應水平的增加使稻米崩解值下降，消減值上升，蒸煮品質顯著變差，與其對食味值的影響一致。

表2 不同氮素水平下供試品種稻米淀粉的糊化特征（RVA譜）的差異

數據為3個重復的平均值±標準差。N1、N2和N3為結實期不同氮素施用水平處理，在結實期的施氮量分別為1、2、3 g/盆。同欄中不同字母表示在=0.05水平上差異顯著。**，<0.01。

Data are means ± SD of three replicates. N1, N2 and N3 refer to nitrogen application levels of 1, 2, 3 g/pot at the filling stage, respectively. Different letters in the same columns indicate significant difference at the=0.05 level. **,<0.01.

2.2 供試品種籽粒蛋白組分的差異及其受氮素的影響

由表3可知，常規粳稻中優良食味水稻品種籽粒中的清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白含量較低。雜交稻中優良食味品種豐優香占籽粒中的清蛋白和球蛋白含量較高，但醇溶蛋白和谷蛋白含量均小于食味較差品種汕優63。常規粳稻和雜交稻優良食味品種的籽粒蛋白組分含量有顯著差異。

表3 不同氮素水平下供試水稻品種的籽粒蛋白組分含量的差異

數據為3個重復的平均值±標準差。N1、N2和N3為結實期不同氮素施用水平處理，在結實期的施氮量分別為1、2、3 g/盆。同欄中不同字母表示在=0.05水平上差異顯著。**，<0.01。

Data are means ± SD of three replicates. N1, N2 and N3 refer to nitrogen application levels of 1, 2, 3 g/pot at the filling stage, respectively. Different letters in the same columns indicate significant difference at the=0.05 level. **,<0.01.

表4 不同類型水稻品種的籽粒蛋白質及其組分含量與稻米蒸煮食味品質性狀的關系

Table 4. Relationship between the contents of grain protein and its components in different rice varieties and the quality traits of cooking and eating rice.

*表示在0.05 水平上顯著相關；**表示在0.01 水平上顯著相關。

* indicates significant correlation at 0.05 level; ** indicates significant correlation at 0.01 level.

籽粒蛋白組分含量均隨施氮量的增加而增加，尤其是醇溶蛋白和谷蛋白。當氮素水平由N1增加到N2時，醇溶蛋白和谷蛋白分別增加了3.23%～19.57%和3.10%～33.44%，而清蛋白含量增幅顯著小于其余蛋白組分。不同氮素水平下，常規粳稻中優良食味品種的籽粒清蛋白含量增幅較小，只有谷蛋白含量在氮素由N2增加到N3水平時顯著增加，其余各組分蛋白含量增幅均顯著小于食味較差品種；雜交稻中優良食味品種豐優香占的籽粒清蛋白含量增幅也較小，而球蛋白含量的增幅達到了60%以上，顯著大于食味較差品種。另外，當氮素水平增加時，豐優香占的籽粒醇溶蛋白和谷蛋白的增幅小于食味較差品種。因此，施氮水平增加時，優良食味水稻品種武育粳3號、農墾57和豐優香占的籽粒蛋白組分含量增幅均較小，有利于其獲得較優的食味品質。

N1、N2和N3為結實期不同氮素施用水平處理，其在結實期的施氮量分別為1、2、3 g/盆。柱上不同字母表示在0.05水平差異顯著。

Fig. 1. Taste values of the tested varieties under different nitrogen levels.

從表4可知，無論是常規粳稻還是雜交稻，籽粒蛋白質含量與食味值均呈顯著負相關，表明籽粒蛋白質含量對稻米食味品質存在顯著的負作用。進一步分析籽粒蛋白質各組分含量與蒸煮食味品質的關系發現，在常規粳稻中，清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白含量與食味值均顯著負相關。在雜交稻中，食味值與醇溶蛋白和谷蛋白含量呈顯著負相關，但與清蛋白和球蛋白含量無顯著相關性。蛋白質含量對稻米食味表現的影響在水稻亞種間可能存在區別。稻米蛋白質含量與直鏈淀粉含量和蒸煮品質性狀的相關性在常規粳稻和雜交稻之間也不同。在常規粳稻中，稻米蛋白質含量與一些蒸煮食味品質性狀負相關；在雜交稻中，稻米蛋白質含量與蒸煮品質性狀的相關性未達顯著水平。

2.3 籽粒游離氨基酸含量變化與蛋白質積累動態

2.3.1 籽粒游離氨基酸含量的變化

表5為抽穗后籽粒不同部位游離氨基酸含量的變化情況。由表5可知，在籽粒生長初期，游離氨基酸作為蛋白質合成的底物，呈現較高水平，隨著籽粒的充實，蛋白質不斷合成并在籽粒中積累，游離氨基酸水平不斷下降。但在成熟期，籽粒中依然存在一定量的游離氨基酸，表明對于籽粒蛋白質合成來說，氨基酸供應是冗余的。常規粳稻在結實前期籽粒中游離氨基酸含量顯著高于雜交稻，而在結實中后期，雜交稻籽粒中游離氨基酸的含量高于常規粳稻，至成熟期雜交稻籽粒殘留的游離氨基酸也多于常規粳稻，表明雜交稻籽粒后期蛋白質的合成能力可能弱于常規粳稻。

表5 不同氮素水平對供試水稻品種上下部籽粒氨基酸含量的影響

WYJ 3?武育粳3號；NK 57?農墾57；HD 5?淮稻5號；WYJ 24?武運粳24；FYXZ?豐優香占；YY 2640?甬優2640；YLY 6?揚兩優6號；SY 63?汕優63。數據為3個重復的平均值±標準差。N1、N2和N3分別指結實期氮素施用水平1、2、3 g/盆。同欄中不同字母表示在=0.05水平上差異顯著。**,<0.01。

WYJ 3, Wuyujing 3; NK 57, Nongken 57; HD 5, Huaidao 5; WYJ 24, Wuyunjing 24; FYXZ, Fengyouxiangzhan; YY 2640, Yongyou 2640; YLY 6, Yangliangyou 6; SY 63, Shanyou 63. Data are means ± SD of three replicates. N1, N2 and N3 refer to nitrogen application levels of 1, 2, 3 g/pot at the filling stage, respectively. Different letters in the same columns indicate significant difference at the=0.05 level. **,<0.01.

分析籽粒游離氨基酸含量的變化在不同食味類型水稻品種中的表現，發現優良食味水稻品種在灌漿過程中籽粒游離氨基酸的含量均較低，且上下部位含量差異較??；而常規粳稻中食味較差的品種在抽穗后20 d和30 d時下部籽粒游離氨基酸的相對含量要遠高于上部籽粒。表明優良食味水稻品種籽粒的蛋白質合成水平較低，且上下部籽粒相對一致，而食味較差品種籽粒蛋白質合成水平較高，上下部籽粒蛋白質積累進程差異較大。

進一步分析氮素水平對籽粒游離氨基酸含量的影響發現，氮素水平增加使灌漿各階段籽粒中的游離氨基酸含量大幅增加，且在雜交稻和食味較差的品種中表現更明顯。結合蛋白質積累的變化，可以發現游離氨基酸水平的上升與蛋白質合成水平的增加是緊密聯系的。較高的氮素水平促進了籽粒中氨基酸水平的升高，為蛋白質合成提供了更多的底物。

2.3.2 籽粒蛋白質積累

圖2為不同氮素水平下各品種籽粒蛋白質積累的變化情況。常規粳稻籽粒蛋白質含量變化呈倒“S”形，灌漿初期保持較高水平的籽粒蛋白質積累量，至抽穗后20 d籽粒蛋白質含量降至最低，隨后逐漸升高，再緩慢下降。而雜交稻品種籽粒蛋白質含量積累動態與常規粳稻不同，變化趨勢相對平緩，表現為灌漿前期籽粒積累的蛋白質含量顯著低于常規粳稻，抽穗后30 d小幅提升，隨后略有下降。這與雜交稻灌漿初期積累的游離氨基酸含量較低，抽穗后期籽粒殘留的氨基酸含量較高有關。結實期雜交稻籽?？晒┑鞍踪|合成的底物較少，因此其蛋白質積累水平較低。

不同食味類型品種間籽粒蛋白質積累水平存在顯著差異，優良食味品種武育粳3號和豐優香占籽粒蛋白質積累量均遠低于其他品種，表明優良食味水稻品種籽粒蛋白質合成能力較差。

數據為3個重復的平均值。N1、N2和N3為結實期不同氮素施用水平處理，在結實期的施氮量分別為1、2、3 g/盆。

Fig. 2. Dynamics of protein accumulation in grains of tested rice varieties at different nitrogen levels.

隨著氮素水平的提升，供試品種籽粒蛋白質含量均有所增加，N3水平下品種間差異極為顯著，可見氮素供應對籽粒蛋白質積累的影響較大。與常規粳稻相比，雜交稻籽粒蛋白質積累受氮素水平的影響較大，而優良食味水稻品種始終表現出較低水平的蛋白質積累量。

3 討論

3.1 優良食味水稻品種的籽粒蛋白質含量與組成特征

優良食味水稻品種（武育粳3號和豐優香占）的籽粒蛋白質總量顯著低于食味較差品種，從蛋白質組成來看，優良食味水稻品種各組分蛋白含量也較低。通過分析籽粒蛋白質與蒸煮食味品質的關系，發現籽粒蛋白質總量與稻米食味值呈顯著或極顯著負相關，表明籽粒蛋白質含量過高會降低稻米食味品質，這與張欣等[25]、曲紅巖等[26]的結果一致。因此，降低籽粒中蛋白質的含量有利于改善稻米食味品質。不同種類蛋白質對食味品質的影響也有差異。一般認為醇溶蛋白含量低且谷蛋白含量較高的水稻品種具有較優的食味品質，反之食味品質較差[27]。本研究也發現籽粒醇溶蛋白與稻米食味品質呈極顯著負相關。谷蛋白對食味品質的影響因品種不同而存在差異，在常規粳稻中谷蛋白與食味值無顯著相關性，但在雜交稻中谷蛋白與食味值呈顯著負相關。張春紅[22]發現，蒸煮食味優良的品種其籽粒清蛋白和球蛋白的含量較低。本研究也發現清蛋白和球蛋白含量的降低有利于改善稻米食味品質，而雜交稻中清蛋白和球蛋白的含量與蒸煮食味品質相關性較弱。因此，蛋白組分對食味品質的影響機制還有待進一步研究。總的來說，應降低籽粒中醇溶蛋白的含量以提高稻米食味品質。

從測定結果可看出，食味儀對粳稻品種的測定結果更靈敏可靠，更能反映其食味優劣的真實差異。稻米食味品質除受遺傳因素的控制，還受環境因素的影響，且不同基因型品種對氮素水平響應的敏感程度有差異[28]。與雜交稻相比，常規粳稻食味值在氮素水平增加時明顯降低，可能是其精米蛋白質含量顯著提升所致。提高氮素水平對優良食味品種蒸煮食味品質的影響較小，但是對食味較差品種的食味品質有較大影響。張軍等[28]發現降低氮素施用水平增加了稻米膠稠度和食味值，有利于改善稻米食味品質。研究發現籽粒蛋白質含量隨施氮量的增加而增加[29-32]，本研究也證實了這一結果。另外，本研究還發現氮素水平對籽粒蛋白質的調控效應大于品種間的差異，表明蛋白質形成極大依賴于氮素供應。此外，在氮素供應增加時，雜交稻優良食味品種籽粒蛋白質的增幅較小，表明增加氮素供應對雜交稻優良食味品種米質的負面影響小于常規粳稻。不同氮素水平下，供試品種籽粒的醇溶蛋白和谷蛋白含量顯著增加，這與石呂等[33]的研究結果一致。此外，優良食味水稻品種籽粒蛋白組分含量增幅均較小。

3.2 優良食味水稻品種籽粒蛋白質合成動態與積累特征

不同類型水稻品種的籽粒蛋白質積累特征存在較大差異，常規粳稻在抽穗后10～20 d時籽粒蛋白質含量明顯下降，而雜交稻結實期內籽粒蛋白質積累水平變化較平緩，可能與不同類型水稻品種灌漿前期籽粒游離氨基酸含量變化程度的不同有關。鐘明[34]對精米中的17種氨基酸含量進行QTL定位時發現，幾乎所有影響氨基酸的位點與控制蛋白質含量位點的區間基本一致。因此，氨基酸的合成可能影響籽粒中的蛋白質含量。隆艷喜等[35]發現水稻氨基酸積累較早達到峰值會導致抽穗中后期氨基酸總量降低，最終導致總蛋白質含量降低。本研究也發現常規粳稻在抽穗后20 d時氨基酸含量顯著降低，成熟籽粒中殘留的氨基酸含量較少，導致最終精米中蛋白質含量較低。較多研究認為游離氨基酸作為籽粒蛋白質合成的底物，通常其含量與蛋白質含量呈顯著正相關，對籽粒蛋白質合成有正向調控作用[36-37]。揭厚勝[38]也觀察到最終收獲時品種籽粒蛋白質含量高，是因為從灌漿開始其蛋白質合成能力較高。從不同食味類型品種蛋白質積累動態來看，優良食味水稻品種籽粒蛋白質積累量始終保持在較低水平，最終精米中蛋白質含量也顯著低于食味較差品種。劉保國等[39]指出高蛋白含量的品種籽粒中氨基酸的含量更高。本研究發現灌漿結實期優良食味水稻品種籽粒氨基酸含量較低，導致其籽粒合成蛋白質的能力較弱，為籽粒積累較少的蛋白質奠定了基礎。陳婷婷等[40]發現蛋白質二硫鍵異構酶是與氨基酸代謝及蛋白質合成相關的酶，灌漿結實期特別是早期強勢粒中該酶表達量較高，因此強勢粒中籽粒蛋白質積累速度較弱勢?？?。本研究發現不同類型品種籽粒氨基酸的空間分布上也存在顯著差異，縱觀結實期，優良食味水稻品種不同部位籽粒游離氨基酸含量的差異較小，而常規粳稻中食味較差品種灌漿中期籽粒氨基酸含量在上、下部之間存在顯著差異，是上、下部籽粒氨基酸含量變化進程的不一致導致了蛋白質積累進程的不一致。董明輝[41]觀察到稻穗中、上部枝梗上的籽粒蒸煮品質較好，而下部枝梗上的籽粒蒸煮品質較差，可見稻米的蒸煮品質與籽粒著生部位有一定關系。灌漿中期食味較差品種不同部位籽粒蛋白質積累進程不一致可能影響了稻米的蒸煮食味品質，因為齊穗以及齊穗后20～30 d是稻米品質形成的關鍵時期。提高氮素水平顯著提高了籽粒氨基酸含量，促進了蛋白質的合成，食味較優品種具有較好的耐肥特性，蛋白質積累始終維持在較低水平。

4 結論

優良食味水稻品種籽粒中的蛋白質含量較低，崩解值較高、消減值較低，蒸煮食味品質顯著優于食味較差品種，且其食味品質受氮素供應水平的影響較小。籽粒蛋白質含量與稻米食味品質呈極顯著負相關。在常規粳稻中，籽粒清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白含量均與食味值極顯著負相關；在雜交稻中，稻米食味值與籽粒醇溶蛋白和谷蛋白含量顯著負相關。優良食味水稻品種籽粒的氨基酸含量較低，并且灌漿結實期籽粒中蛋白質的積累量始終維持在較低水平；而食味較差品種則表現相反，籽粒充實過程中積累的蛋白質含量較高，籽粒蛋白質合成能力明顯強于優良食味水稻品種，且氮素供應提升籽粒蛋白質含量的作用更顯著。

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Characteristics of Grain Protein Accumulation and Its Response to Nitrogen Level in Good Taste Rice Varieties

LU Dandan1, 2, YONG Mingling1, 2, TAO Yu1, 2, YE Miao1, 2, ZHANG Zujian1, 2, *

(1Jiangsu Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology / Jiangsu Co-Innovation Centre for Modern Production Technology of Grain Crops, Yangzhou 225009, China;2Agricultural College of Yangzhou University, Yangzhou 225009, China;*Corresponding author, email: zzj@yzu.edu.cn)

【Objective】The aim of this study is to clarify the protein accumulation characteristics in grains of rice varieties with good taste and the effects of nitrogen level. 【Method】Conventionaland hybrid rice varieties with different taste values were used as materials, and different nitrogen application levels were set at filling stage to investigate the cooking and eating quality of the varieties at different nitrogen application levels and its relationships with rice protein and its componentcontents. In addition, the dynamic changes of amino acid contents and protein contents in different grain parts at different nitrogen levels were further analyzed, and finally the characteristics of grain protein accumulation and its response to nitrogen level in rice varieties with good taste were summarized.【Result】The grain protein contents of good taste varieties was relatively low, and increased with the increasing nitrogen level. Also, good taste varieties had higher breakdown viscosity, but lower setback viscosity, and the cooking and eating quality was less affected by nitrogen levels. The protein component contents of good taste rice varieties were lower, and there was a significant negative correlation between protein content and eating quality. In conventionalvarieties, rice taste value was negatively correlated with the contents of albumin, globulin and gliadin; in hybrid varieties, rice taste value was negatively correlated with the contents of gliadin and glutenin. The contents of free amino acids and protein accumulation in rice varieties with good taste were lower during grain filling. However, the varieties with poor taste had higher level of amino acid at grain filling stage. The grain protein contents were higher at maturity, and the effect of nitrogen level on improving grain protein content was more significant. 【Conclusion】The low protein content in grains of good taste varieties was closely related to the low protein synthesis and accumulation during grain filling,and was less affected by nitrogen level.

rice; grain; protein; eating quality; amino acid; nitrogen

10.16819/j.1001-7216.2022.220311

2022-03-24；

2022-06-17。

國家自然科學基金資助項目(32071945)。