不同直鏈淀粉含量軟米品種品質性狀的比較

史玉良?楊勇?李雪飛?李錢峰?黃李春?張昌泉?宋學堂?劉巧泉, *

不同直鏈淀粉含量軟米品種品質性狀的比較

史玉良1, #楊勇1, #李雪飛1李錢峰1黃李春1張昌泉1宋學堂2劉巧泉1, *

[1揚州大學 農學院/植物功能基因組學教育部重點實驗室/江蘇省作物基因組學和分子育種重點實驗室，江蘇 揚州 225009；2江蘇(武進)水稻研究所，江蘇 常州 213175;#共同第一作者;*通信聯系人, email: qqliu@yzu.edu.cn]

【目的】具有較低直鏈淀粉含量（5%～12%）的優良食味軟米在國內市場上廣受消費者歡迎，然而不同軟米品種間稻米品質表現差異較大，造成這種差異的原因尚未明確。因此，有必要深入研究不同類型軟米理化品質的差異及其成因。【方法】選取了江蘇地區具有顯著品質差異的4個軟米品種、2個糯稻品種和2個常規品種（均為粳稻品種）為對象，對其稻米理化品質和淀粉結構進行了系統的比較分析。【結果】測序結果表明，軟米品種南粳5055和南粳9108攜帶Wx等位基因，而軟米品種香軟玉和武香粳113攜帶跟2個常規粳稻品種相同的Wx等位基因。品質分析表明，香軟玉和武香粳113稻米較另兩個軟米品種中的直鏈淀粉含量更低，籽粒胚乳透明度更差；4個軟米類稻米胚乳淀粉粒內部存在明顯的孔隙，并且稻米胚乳越不透明，孔隙越明顯；較低直鏈淀粉含量的軟米食味表現更佳，這可能與低直鏈淀粉含量稻米具有更低的冷膠黏度、較大的崩解值和較小的消減值有關。淀粉精細結構測定表明，與常規粳稻米相比，軟米的直鏈淀粉組分占比較低，而支鏈淀粉短鏈組分占比較高。【結論】目前江蘇地區軟米品種間存在顯著的遺傳和理化品質特性的差異，這為新型軟米品種的培育和優異基因的克隆與利用提供依據。

水稻; 軟米; 直鏈淀粉含量; 透明度; 食味品質

改良稻米品質是水稻遺傳育種研究的永恒目標，但稻米品質性狀的評價指標與遺傳機制較為復雜。稻米品質評價指標包括外觀、食味、加工和營養等多個方面[1]。其中，食味品質是影響稻米品質的最主要因素，也是當前水稻優質育種最重要改良目標。稻米食用的部分主要是胚乳，包含淀粉、蛋白質和脂質等，其中淀粉是最主要的貯藏物質，淀粉的組成和結構是影響稻米食味品質的首要因素[2]。由于稻米食味品質影響因素多且遺傳調控復雜，具有優良食味特性的稻米與其淀粉組成和結構之間的關系仍然有待深入解析。

眾多的研究已表明，稻米胚乳中的直鏈淀粉含量（amylose content, AC）是影響稻米食味品質的最關鍵指標。一般來講，高直鏈淀粉含量的稻米質地較硬，而低直鏈淀粉含量的稻米表現為軟而黏[2-3]。水稻胚乳中的直鏈淀粉主要由基因編碼的顆粒結合淀粉合成酶負責合成。該基因存在眾多的自然等位變異類型，如Wx、Wx、Wx、Wx、Wx、Wx、Wx和等。這些多樣化的自然變異是現代栽培水稻具有不同直鏈淀粉含量的原因，也是稻米品質改良的重要基因資源[4]。在我國現代水稻品種品質改良進程中，一個重要的策略是通過降低稻米直鏈淀粉含量來提高食味品質，而基因不同等位類型的利用在這個過程中發揮了重要作用。在秈稻（包括秈型雜交稻）品種改良中，大多品種已經從早期攜帶控制高直鏈淀粉含量的Wx逐漸替換為控制中低直鏈淀粉含量的Wx[5]。

近年來，具有較低直鏈淀粉含量（5%～12%）的稻米在我國部分南方地區非常受歡迎，它們一般攜帶Wx或Wx等位基因。該類稻米在蒸煮后米飯光澤透亮，質地柔軟，彈性好，冷飯軟而不硬，具有優良食味品質，所以通常被稱為“軟米”；同時因該類稻米胚乳的透明度介于常規稻米和糯米之間，所以有時也被稱為“半糯米”[6]。我國軟米資源較為豐富，尤其是云南地區的軟米品種種植歷史悠久。值得強調的是，當前江蘇主推的軟米品種，均得益于攜帶Wx的日本種質資源“關東194”的發掘與利用，目前江蘇省主推的優良食味軟米類粳稻品種尤其是“南粳”系列品種幾乎都是利用日本來源的Wx等位基因[7]。這說明該等位基因在優良食味軟米培育方面具有重要的貢獻，但不可忽視的是這同時也導致了當前江蘇軟米品種的遺傳資源較為單一。因此，從種質資源創新角度來看，有必要開展新型軟米資源的鑒定和挖掘。為明確江蘇地區低直鏈淀粉含量軟米品種的品質和理化特性，本研究選取了江蘇地區具有代表性的部分軟米粳稻品種開展了系統的品質性狀比較，以期為新型軟米種質及其優異基因資源的挖掘提供有用信息。

1?材料與方法

1.1?試驗材料

本研究所用的水稻材料均為在江蘇省廣泛種植的粳稻品種，包括2個常規粳稻品種武運粳30和常12（均攜帶Wx），4個軟米品種南粳5055（攜帶Wx）、南粳9108（攜帶Wx）、武香粳113（攜帶Wx）和香軟玉（攜帶Wx），以及2個糯稻品系糯153和糯156（均攜帶）。以上材料于2021年正季種植于揚州大學文匯路校區試驗基地，每個品種種植6行，每行10株，土壤肥力中等，采用常規田間栽培管理技術。

1.2 Wx基因測序分析

為明確品種間所攜帶基因序列的差異，利用引物WXGf和WXGr對8.0 kb長的基因組序列進行PCR擴增[8]。將擴增產物連接到T-載體（TaKaRa, pMD?18-T），然后進行測序。利用軟件Vector NTI 9.0進行序列拼接和序列比對，參考基因上已知的功能突變位點信息[9]確定各基因的等位變異類型。

1.3 稻米樣品前處理和淀粉的提取

水稻成熟后，收獲稻谷并在自然環境下晾曬1周，在常溫條件下保存2個月后進行稻米品質分析。用稻谷經礱谷機（SY88-TH，雙龍，韓國）出糙，再用精米機（Pearlest, Kett，日本）研磨獲得精米。一部分精米用磨粉機（Cyclotec 1093, FOSS，丹麥）磨成米粉，過100目篩后放入紙袋并于37℃烘箱中烘3 d，隨后用自封袋密封儲存于4℃下備用。用堿性蛋白酶方法提取稻米淀粉[10]。提取的淀粉用無水乙醇洗滌兩次，然后加入氯仿/甲醇（1∶1,/），在40℃、200 r/min的速度下抽提2 h脫脂。脫脂后的淀粉用85%乙醇洗滌4次，然后在冷凍干燥機上進行干燥。純化的淀粉樣品經研缽研磨和過篩后用自封袋密封儲存于4℃下備用。

上述精米、米粉和淀粉樣品在在室溫下平衡水分1周，然后利用水分分析儀（Mettler Toledo MJ33, 瑞士）進行含水量測定，確保所有樣品水分接近，無顯著差異。

1.4 掃描電鏡分析

每個品種挑選代表性完整精米5粒，利用液氮處理法制備胚乳的橫斷面[11]。將籽粒橫斷面用導電膠固定在樣品臺，用IB-5離子濺射器（日本Eiko公司）進行噴金處理后，在場發射掃描電子顯微鏡（S-4800, 日本日立公司）上觀察淀粉粒的形態，于不同放大倍數下拍照并記錄。

1.5 米飯食味測定

米飯食味特性采用米飯食味計（RCTA-11A, 佐竹，日本）進行測定。

1.6 稻米理化特性測定

采用改良的微量測定法測定稻米表觀直鏈淀粉含量。準確稱取20 mg米粉，放入2 mL離心管中，加入0.1 mL無水乙醇分散樣品；然后加入1.8 mL 1 mol/L的NaOH溶液，在60℃搖床（200轉/min）糊化樣品2 h。待樣品冷卻至室溫，從中吸取100 μL溶液至含有9 mL蒸餾水的10 mL試管中，加入200 μL 1 mol/L 的乙酸鈉和200 μL 0.02% 碘液，混勻后靜止15 min。吸取200 μL反應液加入酶標板中，在多功能酶標儀上測定620。根據空白對照和AC標準樣品（1.5%、10.4%、16.2%、26.5%）繪制標準曲線，據此計算各待測樣品中的表觀直鏈淀粉含量。稻米膠稠度的測定參照國家標準《大米膠稠度的測定》（GB/T 22294―2008）進行；利用全自動凱氏定氮儀（Kjeltec2300，FOSS，瑞典）測定米粉中總氮含量，乘換算系數5.95計算粗蛋白含量。利用快速黏度分析儀（Rapid Visco Analyzer, RVA, Techmaster, Newport Scientific, 澳大利亞）測定米粉黏度特性。RVA參數包括峰值黏度(peak viscosity, PKV)、熱漿黏度(hot paste viscosity, HPV)、冷膠黏度(cool paste viscosity, CPV)、崩解值(breakdown viscosity, BDV)和消減值(setback viscosity, SBV)。稻米熱力學特性采用差示掃描量熱儀(different scanning calorimeter, DSC200-F3，耐馳，德國)進行測定。準確稱取5 mg米粉樣品放于鋁制坩堝中，加入2倍體積的去離子水，室溫平衡1 h后進行吸熱測試。獲取的特征參數包括起始溫度(onset temperature,o)、峰值溫度(peak temperature,p)、終止溫度(conclusion temperature,c)以及熱焓值(enthalpy of gelatinization, △)。

1.7 稻米淀粉精細結構測定

參考Zhang等[10]的方法，利用異淀粉酶（EC3.2.1.68, Megazyme, 愛爾蘭）對提純的淀粉進行去分支處理，隨后利用高溫凝膠排阻色譜儀（gel permeation chromatography, GPC）測定去分支淀粉樣品的相對分子量分布。

1.8 數據收集和統計分析

上述品質性狀每個樣品測定3次，利用Microsoft Excel 2010進行數據收集，用統計分析軟件SPSS 15.0進行單因素方差分析和皮爾森相關性分析。所示數據為平均值±標準差。

2?結果與分析

2.1?不同軟米品種Wx基因等位變異分析

通過序列比對和功能位點分析發現，2個常規粳稻品種武運粳30和常12含有中低AC的Wx等位基因，2個軟米粳稻品種武香粳113和香軟玉也攜帶有相同的Wx等位基因；而另外2個軟米品種南粳5055和南粳9108則攜帶有已報道的Wx等位基因，2個糯稻品種均攜帶無功能的等位基因（表1）。這些結果表明，武香粳113和香軟玉與兩個南粳系列品種并非同一種軟米類型。基于國家水稻數據庫品種信息查詢，進一步分析4個軟米品種的選育過程，發現南粳5055和南粳9108的Wx來自于日本軟米品種關東194，而武香粳113和香軟玉中的低AC性狀可能來自另一個日本品種農13。有關農13控制較低AC性狀的基因目前尚未見報道，暗示武香粳113和香軟玉可能攜帶有新的控制較低AC的基因資源。

2.2 不同軟米品種理化品質比較

如表1所示，8個粳稻品種可以明顯分為4種類型。其中，武運粳30和常12稻米的AC為16%左右，南粳5055和南粳9108稻米AC為10%左右；而武香粳113和香軟玉稻米為8%左右。此外，兩個糯稻的AC最低，在2%左右。這些結果表明，武香粳113和香軟玉稻米的軟米類型明顯有別于當前推廣的南粳系列軟米，可能為一類具有更低AC的新型軟米。8個品種稻米的膠稠度（Gel consistency, GC）也可以分為4組，并且與稻米的AC呈現出極顯著的負相關性（= ―9.83,<0.01）。武運粳30和常12稻米的GC最硬，其次是軟米南粳5055和南粳9108；而同為軟米類型的武香粳113和香軟玉稻米的GC值極顯著高于南粳5055和南粳9108，而低于兩個糯稻品種（表1）。稻米蛋白質含量測定結果顯示8個品種間的變異幅度較小，且與AC與GC無顯著的相關性。米飯食味計測定結果表明，非糯稻米的食味值隨著AC的下降而顯著增加，即具有更低AC的武香粳113和香軟玉稻米的食味值最高，其次是南粳5055和南粳9108，武運粳30和常12稻米的食味值最低。

表1?不同粳稻品種中Wx基因型和主要理化品質性狀

注：同列不同小寫字母表示品種間差異顯著（＜0.05），=3。

Note: Values with different lower case letters indicate significant difference (< 0.05)，=3.

2.3 不同軟米品種稻米外觀分析

如圖1所示，在自然干燥情況下，武運粳30和常12稻米外觀透明，而低AC的4個軟米品種和2個糯稻籽粒透明度均較差，尤其是糯稻表現為典型的不透明蠟質表型。盡管4個軟米均表現為半糯表型，但從籽粒透明度看，南粳5055和南粳9108稻米籽粒為半透明狀，其透明度明顯優于武香粳113和香軟玉（均不透明）。研究表明，稻米透明度除了受到水分含量影響外，其主要與稻米AC有關，兩者表現為正相關性[10]。此外，較低AC稻米胚乳淀粉粒內部的孔隙數目和大小也與胚乳透明度密切相關[11-12]。為了明確稻米透明度與淀粉粒結構的關系，我們對稻米橫斷面進行了掃描電鏡觀察。如圖1-B、C所示，武運粳30和常12胚乳橫斷面中淀粉粒排列緊密且規則，單個淀粉粒內部未見明顯的孔隙。盡管4個軟米和2個糯稻品種稻米胚乳橫斷面中的淀粉粒也排列較為規則且緊湊，但是在部分淀粉粒內部能觀察到明顯的孔隙，且孔隙的數目在不同品種間有顯著的差異（圖1-D～G）。其中，武香粳113和香軟玉稻米淀粉粒內部的孔隙比南粳5055和南粳9108大，而2個糯稻品種淀粉粒內部的孔隙最明顯(圖1-H～I）。上述觀察結果表明，稻米淀粉粒中的孔隙與胚乳透明度確實存在明顯的相關性，與前期的報道相符[12]。

2.4 不同軟米淀粉黏滯性分析

稻米淀粉黏滯性譜（RVA譜）是評價稻米蒸煮與食味品質的另一個重要方式[13]。如圖2所示，8個品種稻米的RVA譜可以明顯分為4種類型，其分別與各自的AC水平密切相關。兩個糯稻品種的RVA譜起峰最早，整個黏滯峰在所有樣品中最低，即使在冷卻后也保持最低的黏度，其對應的冷膠黏度曲線較為平緩。從起峰時間看，武香粳113和香軟玉僅次于兩個糯稻，并且這2個品種的RVA峰明顯介于2個糯稻和2個南粳軟米之間。從冷卻過程的黏度曲線看，武香粳113和香軟玉的RVA冷膠黏度曲線與2個糯稻品種較為接近，但又顯著低于2個南粳軟米和2個常規稻米。表2列出了不同稻米樣品的RVA參數，除了2個糯稻品種的峰值黏度最低外，其他品種間的峰值黏度無明顯變化規律；而從熱漿黏度和冷膠黏度看，在8個品種間可以明顯分成4組，對應的數值隨著稻米AC的下降依次呈現下降趨勢。武香粳113和香軟玉稻米都具有最大的崩解值和最小的消減值。通常，崩解值大并且消減值小的稻米食味品質會較好[13]，這與米飯食味測定結果較為一致。基于上述結果，進一步證明武香粳113和香軟玉稻米的食味品質要優于現有已推廣的南粳系列軟米品種。

2.5 不同軟米糊化特性的比較

糊化溫度也是評價稻米蒸煮與食味品質的一個重要指標。差式掃描量熱掃描儀（DSC）可以精確測量稻米的糊化溫度，通常用DSC數據中的峰值糊化溫度表示。如表3所示，2個糯稻的起始糊化溫度和峰值糊化溫度相對最低，而熱焓值最高。在非糯品種中，武香粳113和南粳9108的峰值糊化溫度和終止糊化溫度最高，其他品種稻米變化無明顯的規律。這說明本研究所分析的稻米品種間的糊化溫度與稻米AC無顯著相關性。

B～I分別為武運粳30、常12、南粳5055、南粳9108、武香粳113、香軟玉、糯153和糯156。

Fig. 1. Grain appearance (A) and SEM observation of rice grain cross-section (B-I) from different rice varieties.

圖2?不同品種稻米的RVA譜曲線

Fig. 2. RVA curves of rice flours from different rice varieties.

表2?不同品種稻米的RVA特征值

同列數據后跟不同小寫字母表示差異極顯著（<0.05,=2）。

Values within a column flanked by different letters are significantly different (< 0.05,=2).

表3?不同品種稻米淀粉熱力學特性比較

同列數據后跟不同小寫字母表示差異極顯著（<0.05,=3）。

Values within a column flanked by different letters are significantly different (< 0.05,=3).

但是從熱焓值看，8個品種的熱焓值隨著稻米AC的下降呈現明顯增加的趨勢，兩者表現為極顯著負相關性。研究表明，淀粉的熱焓值反映的是在加熱淀粉過程中破壞淀粉半晶體結構所需要的熱量，該數值與稻米的結晶度正相關，而淀粉結晶度又與支鏈淀粉含量密切相關，一般支鏈淀粉含量越高，稻米結晶度也越高[14]。

2.6 不同軟米淀粉的精細結構分析

對淀粉精細結構的解析有助于深入了解不同品種食味品質差異的成因。我們用高溫凝膠排阻色譜儀（GPC）測定了淀粉相對分子量分布，發現不同品種存在較大差異（圖3）。其中，2個糯稻品種淀粉只有2個支鏈淀粉峰即支鏈短鏈組分（AP1）和支鏈長鏈組分（AP2），而非糯品種的淀粉除了2個支鏈淀粉峰外，還有一個明顯的直鏈淀粉峰（AM）。研究表明，支鏈淀粉的AP1組分包括低分子量的支鏈淀粉A和短B鏈（A+B1鏈），AP2組分包括高分子量的長B鏈[15]。通過對各組分定量分析，品種間支鏈淀粉和直鏈淀粉的比例存在顯著差異（表4），兩個糯稻的AP1組分顯著高于非糯水稻，而AP2組分變化不明顯。對于非糯水稻，4個軟米品種間AP1和AP2組分均無明顯差異，但兩者的比例均顯著高于常規品種武運粳30和常12。此外，對AM組分的比較表明，8個品種可以明顯分為3組，即具有高AM組分的武運粳30和常12，具有低AM組分的4個軟米和AM組分為0的2個糯稻（表4）。其中武運粳30和常12的AM數值與對其利用碘比色法測得的AC數值較為接近，而4個軟米的AM數值均低于碘比色法測得的數據。從圖3看，盡管4個軟米AM部分的曲線較為接近，但是通過參數計算，發現武香粳113和香軟玉稻米的AM數值顯著低于南粳5055和南粳9108，這與利用碘比色法測得的AC數值非常一致。基于GPC法所計算得到的AM組分一般被認為是淀粉中真實的直鏈淀粉含量，這進一步說明武香粳113和香軟玉稻米的直鏈淀粉含量低于兩個南粳系列軟米。

AP1、AP2和AM分別指支鏈淀粉短鏈、長鏈和直鏈淀粉組分。

Fig. 3. Relative molecular weight distribution of rice starch from different varieties.

表4?不同水稻品種淀粉的高溫凝膠排阻色譜儀參數分析

同列數據后跟不同小寫字母表示差異極顯著(<0.05,=2)。AP1、AP2和AM分別表示支鏈淀粉短鏈、長鏈和直鏈淀粉組分。

Values within a column flanked by different letters are significantly different(< 0.05,=2). AP1, AP2, and AM correspond to the short-branch chains of amylopectin, long-branch chains of amylopectin and amylose fraction, respectively.

3?討論

3.1?水稻直鏈淀粉含量的遺傳調控

直鏈淀粉含量(AC)是稻米蒸煮與食味品質評價的最關鍵指標，具有中等偏低AC的稻米在我國南方地區以及東南亞的緬甸和菲律賓等國家都非常受歡迎[16]。水稻直鏈淀粉的合成途徑已經明確，主要由基因編碼的顆粒結合淀粉合成酶合成，目前至少已發掘了9個自然等位變異。其中Wx、Wx和Wx控制中高AC(20%～27%)，Wx和Wx/Wx控制低AC(13%～16%)，Wx、Wx和Wx/Wx控制較低AC(5%～13%)，而無功能的存在于糯稻中[4, 9]。目前國內市場上比較受歡迎的軟米普遍攜帶控制較低AC的Wx（粳稻）或Wx（秈稻）等位基因[4, 7]。基因序列分析表明，本研究中的武香粳113、香軟玉和兩個常規品種均攜帶Wx等位基因，該等位基因是廣泛存在于粳稻的優勢等位基因，控制低AC[9]，這與武香粳113和香軟玉品種的低AC表型明顯不相符。這些結果說明，武香粳113和香軟玉品種中存在與基因不等位的調控低AC的新位點，所以武香粳113和香軟玉是后續開展相關基因定位和克隆的重要遺傳材料。

從稻米AC的遺傳調控看，通過對基因的直接或間接的調控均能影響AC。早期通過RNA干擾、過量表達和定點突變等轉基因技術均可對基因表達進行調控，進而改變稻米AC[17-18]。近年來，通過基因組編輯技術也能有效地創建具有不同AC的基因新等位類型，其中就有不少達到較低AC軟米水平的基因編輯系[19]。但是從實際應用來看，目前基于上述基因遺傳修飾所創建的具有優異品質表現的株系還不能直接用于優質稻米育種。事實上，除了基因外，目前還發現了很多直接調控基因表達的轉錄因子，如、、和等[16, 20-22]。這些調控基因的表達強弱會不同程度地影響稻米AC，但對其他農藝性狀沒有明顯的影響。因此，這一類調控基因是培育較低AC軟米品種的重要資源。此外，一些參與胚乳發育調控且具有多效性的轉錄因子如OsbZIP58、RSR1、OsNAC20和OsNAC26等，也能調控基因的表達[23-24]。然而，由于這一類轉錄因子往往還調控其他淀粉合成相關基因的表達，從而導致這些轉錄因子的下調或上調表達往往對稻米其他品質性狀如堊白等產生不利影響。因此，這一類基因還無法直接用于稻米AC的遺傳修飾和品質改良。本研究的結果表明，武香粳113和香軟玉稻米具有較低的AC和較好的食味品質，并且攜帶有與非等位的調控稻米AC的新位點。因此，后續進一步克隆這兩個品種中調控AC的新基因，將為深入闡明水稻AC和基因遺傳調控機制提供重要補充。

3.2 稻米胚乳外觀品質與直鏈淀粉含量的關系

稻米外觀品質主要涉及籽粒透明度和堊白，其中籽粒透明度與水分含量和直鏈淀粉含量密切相關。通常，高水分條件下稻米透明度較高，即使是糯稻在高水分條件下也是透明的[11]。而在正常水分含量條件下（自然干燥），直鏈淀粉含量是籽粒透明度最關鍵的影響因素。極低直鏈淀粉含量的糯稻都為不透明的蠟質表型，而低直鏈淀粉含量的軟米類稻米多為半透明或不透明的暗胚乳（云霧狀）表型。前期基于品種間和GBSSⅠ定點突變轉基因水稻的比較，我們發現稻米胚乳中單個淀粉粒內部的孔隙數目和大小與稻米透明度直接相關，表現為顯著負相關[10-11]。本研究同樣發現類似的現象，即在4個低AC的軟米和2個糯稻胚乳淀粉內部均觀察到了明顯的孔隙，并且糯稻淀粉粒中的孔隙相對較大。從稻米外觀表現看，暗胚乳表型是低AC軟米類品種的主要缺陷，而且AC越低，稻米籽粒越不透明。因此，武香粳113和香軟玉的透明度相對南粳5055和南粳9108稻米更低，這與它們較低的AC也非常符合。

從稻米外觀品質改良需求看，通過下調AC改良稻米食味的同時也帶來了籽粒透明度差的缺陷。因此，在培育優良食味兼顧優良外觀稻米的目標下，通過適度調整AC來兼顧稻米食味和外觀品質是一種有效的方式。如通過選擇特定的等位基因Wx/Wx來獲得具有適度直鏈淀粉含量（13%～14%）稻米的方式能夠在一定程度上兼顧稻米的優良食味和優良外觀品質[8, 25]。在Wx背景下通過引入能夠適度上調AC的位點也能夠實現稻米外觀和食味品質的協同改良[26]。而在Wx背景下通過導入適度下調AC的和等調控位點均能使稻米AC的略微下調，從而改善稻米的食味品質[20-21]。此外，我們前期的研究表明，通過RNA干擾技術下調可溶性淀粉合成酶基因表達后能夠獲得極低AC（低于現有軟米）但是胚乳透明度很好[27]。說明在較低AC背景下，通過對支鏈淀粉精細結構的修飾可以達到改善胚乳透明度的效果。因此，通過拓寬水稻種質資源或者利用基因編輯技術有望解決水稻當前較低直鏈淀粉含量軟米類品種面臨的暗胚乳問題。

3.3 稻米食味品質的影響因素

盡管直鏈淀粉含量對稻米食味品質影響巨大，但研究發現一些具有相似直鏈淀粉含量的稻米也會有顯著的食味品質差異。造成這種差異的原因與胚乳中的支鏈淀粉結構密切相關[28]。支鏈淀粉在水稻胚乳淀粉中的占比遠遠高于直鏈淀粉，其精細結構的差異是造成稻米一些理化品質如糊化溫度變異的主要原因[29]。研究表明高糊化溫度的稻米往往會因冷飯易回生而導致食味品質下降[30]。此外，支鏈淀粉的鏈長分布也與稻米食味品質關系密切，一般認為支鏈淀粉的短分支鏈比例高，而長分支鏈比例低的稻米食味品質會較好[29]。Wang等[31]的研究表明軟米淀粉的短支鏈組分（DP 6–12）顯著高于普通粳稻和糯稻。通過DSC的比較，本研究8個品種間糊化溫度存在顯著的差異，但是通過對糊化溫度與食味值的相關性分析，發現稻米的食味值與糊化溫度沒有明顯的相關性，而AC與熱焓值存在顯著負相關，這與我們前期研究結論一致[10]。由于熱焓值主要與淀粉的晶體結構有關，其是否與食味品質有直接的關系還不明確[14]。本研究基于GPC分析所得的相對分子量數據表明，低AC類稻米的短支鏈部分有增加趨勢（圖3和表4）。但是，由于現有GPC分析技術的限制，AP1組分涉及到支鏈淀粉鏈長的分布范圍較廣（DP6–30），因此尚難對具體鏈長進行精細比較[10]。

胚乳中除了淀粉外，蛋白質含量是影響稻米食味品質的另一個重要因素[33]。日本和我國東北地區的優質稻米直鏈淀粉含量比一般的軟米高很多，但是由于這類稻米的蛋白質含量相對較低，其食味品質仍然較好[6]。本研究中所比較的稻米品種間蛋白質含量差異不大，說明蛋白質含量并非上述品種間食味品質差異的主要原因。從稻米食味品質改良看，通過遺傳調控手段下調稻米蛋白質含量已經被證明能夠有效改善稻米的食味品質[31]，但是由于南方稻區高氮栽培條件的限制，通過常規栽培手段無法有效地降低稻米蛋白質含量。事實上，除了蛋白質含量外，稻米中的香味成分以及脂質等都對稻米的食味品質具有一定的貢獻，尤其是香味，它是評價稻米食味品質的一個重要標準[33]。本研究中的兩個新型軟米品種武香粳113和香軟玉均具有較為濃郁的香味，這說明它們除了攜帶控制低直鏈淀粉含量的位點外，還攜帶香味性狀調控位點，可用于培育香型軟米類水稻新品種。此外，由于上述兩個新型軟米品種稻米直鏈淀粉含量比常規軟米低，在利用其所攜帶的優異性狀外，還應該綜合考慮影響稻米食味品質的各種因素，合理選擇優異種質或基因資源進行稻米外觀、食味和香味等性狀的協同改良。

4 結論

我國南方地區目前培育優良食味水稻品種的一種有效方式是通過降低稻米直鏈淀粉含量來實現的。因此，近年來在江蘇等省份所種植的水稻中具有較低直鏈淀粉含量的軟米類品種越來越多。已有研究表明，目前粳型軟米品種大多數都攜帶有Wx等位基因。本研究通過分析具有更低直鏈淀粉含量的武香粳113和軟香玉品種的基因序列，發現其并未攜帶Wx，而是攜帶常規粳稻中普遍存在的Wx等位基因。這說明上述兩個新型軟米品種攜帶有調控稻米直鏈淀粉含量的新位點。盡管武香粳113和軟香玉這兩個軟米品種稻米的透明度較差，但是相對于常規粳稻和軟米品種具有更優的食味品質，表現在其具有更低的直鏈淀粉含量和更軟的膠稠度，且稻米RVA譜介于常規軟米和糯稻之間。上述結果說明，武香粳113和軟香玉是一類新型軟米品種，這不僅豐富了粳型軟米的種類，還為當前優良食味軟米新品種培育提供了新的種質資源。

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Comparison of Grain Quality Profiles ofSoft Rice Varieties with Different Amylose Contents

SHI Yuliang1, #, YANG Yong1, #, LI Xuefei1, LI Qianfeng1, HUANG Lichun1, ZHANG Changquan1,SONG Xuetang2, LIU Qiaoquan1,*

[1Key Laboratory of Plant Functional Genomics of Ministry of Education /Jiangsu Key Laboratory of Crop Genomics and Molecular Breeding, College of Agriculture, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China;2Jiangsu(Wujin) Rice Research Institute, Changzhou 213175, China;#These authors contributed equally to this work;*Corresponding author, email: qqliu@yzu.edu.cn]

【Objective】Soft rice with low amylose content (5%?12%) usually has a good taste and is very popular in the domestic rice market. However, soft rice varieties differgreatly in the grain quality profiles, which has not been well understood yet. Thus, it is necessary to characterize the difference in grain quality profiles of different soft rice types in detail. 【Method】Eightrice varieties, including four softrice, two normal ones, and two glutinous ones released in Jiangsu Province were selected for systematicgrain qualityanalysis. 【Result】Sequencing results showed that the soft rice varieties Nanjing 5055 and Nanjing 9108 carry theWxalleles, while the other two soft rice varieties, Xiangruanyu and Wuxianjing 113, carry thesameWxalleleas that intwo normalrice varieties. Rice grain quality analysis showed that both Xiangruanyu and Wuxiangjing 113have lower amylose content and more opaque endosperm than those of the other two soft rice varieties Nanjing 5055 and Nanjing 9108. There were obvious cavities within the single starch granule in all the four soft rice. Amylose content had a negative correlation with the level of rice endosperm transparency. Rice taste quality analysis showed that the soft rice with lower amylose content had a better taste value, because rice with lower amylose content tended to have lower cool paste viscosity, setback value, and higher breakdown value. Starch fine structure analysis showed that endosperm starch from soft rice contains lessamylose and more short-chainamylopectin as compared with the two normal rice varieties. 【Conclusion】There were significant differences in genetics and grain quality among the selected four soft rice varieties in Jiangsu Province.It provides important information for thebreeding of new soft rice varieties as well as cloning ofnovel genes related to rice grain quality.

rice; soft rice; amylose content; grain transparency; eating quality

10.16819/j.1001-7216.2022.211212

2021-12-12；

2022-03-30。

國家自然科學基金資助項目(31825019; U19A2032)；江蘇省科技計劃資助項目[JBGS(2021)001; CX(20)3004]；江蘇省研究生科研創新計劃資助項目(KYCX213239)。