稻米品質(zhì)形成的研究進(jìn)展

1、 稻米品質(zhì)形成的研究進(jìn)展研究生：陳 義 芳導(dǎo) 師：王忠教授專 業(yè)：植 物 學(xué)文獻(xiàn)綜述稻米品質(zhì)質(zhì)是稻米米作為商商品在流流通過程程中所必必須具有有的基本本特征，包括外外觀品質(zhì)質(zhì)、碾米米品質(zhì)、蒸煮食食用品質(zhì)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)養(yǎng)品質(zhì)四四個(gè)方面面。總結(jié)多年年來國(guó)內(nèi)內(nèi)外對(duì)稻稻米品質(zhì)質(zhì)的研究究，一般般認(rèn)為稻稻米品質(zhì)質(zhì)的優(yōu)劣劣主要是是品質(zhì)遺遺傳特性性與環(huán)境境條件綜綜合作用用的結(jié)果果。鑒于遺傳傳特性與與環(huán)境因因素在稻稻米形成成過程中中的重要要作用，本文就就稻米品品質(zhì)性狀狀的生理理生化及及遺傳方方面的研研究進(jìn)展展展開分分析，并并對(duì)稻米米品質(zhì)研研究的新新方法作作一些介介紹。1 稻米米品質(zhì)形形成的生生理生化化研究概概況1.1稻

2、稻米的的化學(xué)成成分胚乳是人人們食用用的最主主要部分分，由眾眾多薄型型細(xì)胞構(gòu)構(gòu)成，細(xì)細(xì)胞內(nèi)含含有大量量復(fù)合狀狀球形淀淀粉粒。淀粉粒粒是淀粉粉的儲(chǔ)藏藏形態(tài)，單個(gè)淀淀粉粒為為多角形形，直徑徑-微米，-個(gè)個(gè)單個(gè)淀淀粉粒聚聚合成復(fù)復(fù)合淀粉粉粒，其其形態(tài)有有多種，并有淀淀粉晶體體存在，直徑-微米。淀粉由由直鏈淀淀粉和支支鏈淀粉粉組成。兩者的的基本成成分都是是葡萄糖糖。蛋白質(zhì)以以蛋白體體的形態(tài)態(tài)貯藏于于細(xì)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組成。其中水水稻前三三種蛋白白中賴氨氨酸含量量均超過過3.5%，居居谷類作作物之首首。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為為主，而

3、而球蛋白白和白蛋蛋白主要要分布于于糊粉層層等組織織，多為為活性分分子。蛋白質(zhì)雖雖與營(yíng)養(yǎng)養(yǎng)有關(guān)，但一般般認(rèn)為，谷蛋白白含量過過高可造造成食味味不佳。精米中脂脂肪含量量較低，但多為為優(yōu)質(zhì)的的不飽和和脂肪酸酸及淀粉粉脂肪復(fù)復(fù)合物，在一定定程度上上影響米米飯的光光澤、滋滋味及適適口性。另外，稻稻米中還還含有多多種揮發(fā)發(fā)性物質(zhì)質(zhì)，主要要影響稻稻米的氣氣味。1.2稻稻米品質(zhì)質(zhì)形成的的生理基基礎(chǔ)稻米品質(zhì)質(zhì)形成過過程的實(shí)實(shí)質(zhì)是碳碳、氮及及脂肪代代謝過程程，光合合產(chǎn)物合合成、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)、籽籽粒灌漿漿動(dòng)態(tài)及及關(guān)鍵酶酶作用等等與稻米米品質(zhì)形形成密切切相關(guān)。1.2.1籽粒粒灌漿過過程的生生理研究究水稻灌漿漿結(jié)實(shí)期期的堊白

4、白形成與與籽粒灌灌漿動(dòng)態(tài)態(tài)有密切切關(guān)系，灌漿曲曲線平緩緩的品種種往往堊堊白較小小，而曲曲線大起起大落的的材料堊堊白往往往較大。通過對(duì)對(duì)堊白形形成與籽籽粒灌漿漿動(dòng)態(tài)研研究，可可確定形形成優(yōu)質(zhì)質(zhì)米籽粒粒灌漿速速率上下下閾值。籽粒灌灌漿活性性與淀粉粉生物合合成能力力大小有有關(guān)，段段俊等研研究表明明，抽穗穗后的015d雜交水稻稻淀粉合合成的能能力比常常規(guī)稻強(qiáng)強(qiáng)，但抽抽穗15d之后這種種差異則則不明顯顯。另外，雜雜交稻籽籽粒的淀淀粉合成成能力比比常規(guī)稻稻下降得得早，李李木英等等研究指指出，強(qiáng)強(qiáng)勢(shì)粒前前期灌漿漿生理活活性高，胚乳中中Q酶和ATP酶活性強(qiáng)強(qiáng)，可溶溶性糖含含量低，淀粉積積累快，而弱勢(shì)勢(shì)粒灌漿漿

5、啟動(dòng)慢慢，但中中、后期期能否有有較強(qiáng)的的生理活活性，不不同組合合間存在在很大差差異。唐永紅等等對(duì)水稻稻結(jié)實(shí)期期綜合米米質(zhì)動(dòng)態(tài)態(tài)變化研研究提出出，在水水稻的整整個(gè)灌漿漿結(jié)實(shí)期期，水稻稻齊穗后后30d內(nèi)，稻米米品質(zhì)呈呈近乎線線性增長(zhǎng)長(zhǎng)，是形形成綜合合米質(zhì)的的主要階階段，30d以后品質(zhì)質(zhì)基本穩(wěn)穩(wěn)定。1.2.2稻米米品質(zhì)形形成過程程中關(guān)鍵鍵酶及其其活性的的動(dòng)態(tài)變變化研究究發(fā)育胚乳乳中淀粉粉的生物物合成及及其積累累直接關(guān)關(guān)系到稻稻米的品品質(zhì)和產(chǎn)產(chǎn)量。籽籽粒中淀淀粉粒沉沉積是通通過ADPG-焦磷酸化化酶、可可溶性淀淀粉合成成酶（SSS）、淀粉粒結(jié)結(jié)合淀粉粉合成酶酶（GBSS）、淀粉分支支酶(SBE)等一系

6、列列酶活動(dòng)動(dòng)進(jìn)行的的。根據(jù)對(duì)水水稻胚乳乳中與淀淀粉合成成有關(guān)的的18種種酶活性性的測(cè)定定結(jié)果指指出，ADPG-焦磷酸化化酶和Q酶是控制制淀粉合合成的關(guān)關(guān)鍵酶。潘曉華等等研究表表明，蔗蔗糖合成成酶、ADPG-焦磷酸化化酶、淀淀粉合成成酶和Q酶是稻米米品質(zhì)形形成的關(guān)關(guān)鍵酶。灌漿期期籽粒中Q酶、淀粉粉合成酶酶和ADPG-焦磷酸化化酶的活活性動(dòng)態(tài)態(tài)表現(xiàn)為為，開始始灌漿時(shí)時(shí)酶活性性很低，隨灌漿漿進(jìn)程酶酶活性提提高，達(dá)達(dá)到峰值值后迅速速下降。酶活性的的大小和和峰值出出現(xiàn)的時(shí)時(shí)間因粒粒位、品品種及酶酶的不同同而異。強(qiáng)、弱弱勢(shì)粒間間相比較較，灌漿漿前期強(qiáng)強(qiáng)勢(shì)粒中中3種酶酶的活性性高于弱弱勢(shì)粒，峰值出出現(xiàn)的時(shí)時(shí)

7、間早于于弱勢(shì)粒粒。但在在灌漿中中、后期期，弱勢(shì)勢(shì)粒中酶酶的活性性高于強(qiáng)強(qiáng)勢(shì)粒。品種間比比較，一一般灌漿漿速率高高和籽粒粒充實(shí)好好的品種種灌漿前前期弱勢(shì)勢(shì)粒中酶酶的活性性高，峰峰值也高高，達(dá)到到最大灌灌漿速率率時(shí)間早早的品種種，酶活活性峰值值出現(xiàn)的的時(shí)間也也早。3種酶峰峰值出現(xiàn)現(xiàn)的先后后順序?yàn)闉榈矸酆虾铣擅窤DPG-焦磷酸化化酶Q酶，這表表明它們們?cè)诘矸鄯酆铣蛇^過程中具具有各自自獨(dú)立的的作用。楊建昌等等研究發(fā)發(fā)現(xiàn)，Q酶與灌漿漿速率、粒重和和谷粒充充實(shí)率的的相關(guān)值值比ADPG-焦磷酸化化酶、淀淀粉合成成酶大。進(jìn)一步步分析表表明，灌灌漿前期期籽粒中中ADPG-焦磷酸化化酶、淀淀粉合成成酶和Q酶活性與

8、與平均灌灌漿速率率、最大大灌漿速速率、粒粒重及谷谷粒充實(shí)實(shí)率均呈呈顯著或或極顯著著的正相相關(guān)，中中、后期期酶的活活性與灌灌漿速率率和粒重重等呈不不同的負(fù)負(fù)相關(guān)。因此提提高灌漿漿前期籽籽粒的生生理活性性十分重重要。1.2.3胚乳乳細(xì)胞分分裂發(fā)育育及淀粉粉粒細(xì)胞胞結(jié)構(gòu)生生理特性性研究胚乳細(xì)胞胞數(shù)的多多少與籽籽粒的發(fā)發(fā)育和淀淀粉的積積累呈極極顯著的的正相關(guān)關(guān)，它直直接決定定籽粒的的重量與與品質(zhì)。開花后后強(qiáng)勢(shì)粒粒胚乳細(xì)細(xì)胞數(shù)目目迅速增增加，花花后10d左右即達(dá)達(dá)最高水水平，而而弱勢(shì)粒粒直到花花后7d才開始迅迅速增殖殖，30d后達(dá)到最最高水平平。對(duì)米米粒堊白白性狀與與胚乳淀淀粉細(xì)胞胞結(jié)構(gòu)關(guān)關(guān)系進(jìn)行行研究

9、表表明，扁扁平細(xì)胞胞群的存存在和發(fā)發(fā)育是堊堊白產(chǎn)生生的原因因。不同同基因型型材料淀淀粉粒的的形態(tài)存存在顯著著差異。2 稻米米品質(zhì)遺遺傳的研研究進(jìn)展展及其與與環(huán)境的的關(guān)系2.1外外觀品質(zhì)質(zhì)的遺傳傳米粒的大大小和形形狀是水水稻外觀觀品質(zhì)的的重要組組成部分分，是一一個(gè)很重重要的商商品性狀狀。有關(guān)關(guān)粒長(zhǎng)的的遺傳規(guī)規(guī)律，學(xué)學(xué)者們研研究結(jié)果果解說不不一，有有的認(rèn)為為是單基基因控制制的，也也有的認(rèn)認(rèn)為是雙雙基因或或三基因因控制的的，不少少學(xué)者認(rèn)認(rèn)為是多多基因控控制的。在多基因因遺傳的的數(shù)量性性狀的累累加效應(yīng)應(yīng)和顯性性效應(yīng)都都有報(bào)道道。粒厚厚和米粒粒寬度屬屬多基因因遺傳。2.2碾碾米品質(zhì)質(zhì)的遺傳傳與環(huán)境境出米

10、率高高低通常常與稻米米的硬度度和胚乳乳中有無無堊白密密切相關(guān)關(guān)。近年年來的一一些研究究指出，堊白的的形成是是多基因因與環(huán)境境因素相相互作用用的結(jié)果果。短圓圓粒型和和細(xì)長(zhǎng)粒粒型相比比較，前前者出現(xiàn)現(xiàn)堊白的的機(jī)率較較大。堊白的大大小與溫溫度、濕濕度有關(guān)關(guān)，其中中主要因因素是溫溫度。齊齊穗后15內(nèi)內(nèi)溫度越越高，堊堊白就越越大，高高于29時(shí)，堊白增增大。但但不同品品種對(duì)高高溫反應(yīng)應(yīng)不同。同一品品種在不不同地區(qū)區(qū)的反應(yīng)應(yīng)也不一一樣。整精米率率屬遺傳傳性狀。一般來來說，長(zhǎng)長(zhǎng)或短圓圓形籽粒粒及堊白白大的整整精米率率低，中中長(zhǎng)、細(xì)細(xì)長(zhǎng)、透透明度好好的籽粒粒的品種種整精米米率高，同時(shí)也也受成熟熟期的溫溫度、濕濕

11、度等環(huán)環(huán)境條件件影響。成熟期期遇高溫溫、干旱旱，碾磨磨時(shí)米粒粒損失較較大，整整精米率率降低。2.3蒸蒸煮品質(zhì)質(zhì)的遺傳傳與環(huán)境境直鏈淀粉粉含量是是決定蒸蒸煮特性性的主要要因素。目前對(duì)對(duì)直鏈淀淀粉含量量的遺傳傳尚未弄弄清，一一般認(rèn)為為高直鏈鏈淀粉含含量對(duì)低低直鏈淀淀粉含量量為不完完全顯性性。其差差異是受受一主基基因和幾幾個(gè)修飾飾基因的的控制，雜合子子具有中中等淀粉粉的含量量。研究證明明，谷粒粒灌漿成成熟期的的溫度影影響直鏈鏈淀粉的的含量。隨著平平均溫度度的升高高，直鏈鏈淀粉的的含量一一般增加加，但類類型及品品種原有有直鏈淀淀粉含量量水平不不同，對(duì)對(duì)溫度反反應(yīng)不同同。有人研究究指出，水稻直直鏈淀粉粉

12、含量因因施氮肥肥而稍減減，但不不受施用用時(shí)期的的影響。2.4營(yíng)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)質(zhì)的遺傳傳與環(huán)境境稻米營(yíng)養(yǎng)養(yǎng)品質(zhì)主主要指稻稻米的蛋蛋白質(zhì)含含量以及及必須的的賴氨酸酸水平。研究指指出，蛋蛋白質(zhì)含含量受多多基因控控制，且且主要受受加性效效應(yīng)作用用，同時(shí)時(shí)也觀察察到了母母體效應(yīng)應(yīng)和花粉粉直感現(xiàn)現(xiàn)象。據(jù)分析，低蛋白白含量對(duì)對(duì)高蛋白白含量呈呈部分顯顯性。環(huán)境對(duì)稻稻谷蛋白白質(zhì)含量量有很大大影響。據(jù)研究，谷粒發(fā)發(fā)育中(灌漿漿至成熟熟期)太陽(yáng)輻輻射強(qiáng)時(shí)時(shí)，蛋白白質(zhì)含量量?jī)A向于于較低，在熱帶帶條件下下，旱季季蛋白質(zhì)質(zhì)含量一一般低于于雨季。此外，追追施氮肥肥能提高高蛋白質(zhì)質(zhì)含量。由于米米粒中蛋蛋白質(zhì)含含量常與與食味有有矛盾

13、，蛋白質(zhì)質(zhì)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質(zhì)含含量作為為評(píng)價(jià)稻稻米品質(zhì)質(zhì)優(yōu)良與與否的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。3 稻米米品質(zhì)研研究的新新方法為了探索索稻米品品質(zhì)的奧奧秘、快快速有效效地鑒定定稻米品品質(zhì)，近近年來出出現(xiàn)了許許多新的的研究方方法和手手段，提提高了稻稻米品質(zhì)質(zhì)研究的的深度?，F(xiàn)介紹紹幾種應(yīng)應(yīng)用較多多的方法法：（1）形形態(tài)分析析法主主要是是用掃描描電鏡觀觀察淀粉粉粒的形形態(tài)和排排列方式式，谷粒粒的特征征。還有有用計(jì)算算機(jī)成像像分析稻稻米的裂裂紋、精精米的精精度和堊堊白度。（2）大大小分離離高效效液相色色譜法通通過柱柱層析分分離支鏈鏈淀粉和和直鏈淀淀粉的長(zhǎng)長(zhǎng)短，觀觀測(cè)淀粉粉的細(xì)微微

14、結(jié)構(gòu)。（3）-射線線衍射法法利利用晶體體物質(zhì)對(duì)對(duì)-射線衍衍射的原原理測(cè)定定淀粉中中結(jié)晶淀淀粉的比比例。（4）核核磁共振振法測(cè)測(cè)定稻稻米胚乳乳的水分分狀態(tài)、其他各各成分的的結(jié)合狀狀態(tài)。（5）熱熱分析方方法主主要有有三種儀儀器，一是淀粉粉粘滯譜譜儀，測(cè)測(cè)定淀粉粉漿粘度度隨溫度度的變化化曲線，觀測(cè)糊糊化溫度度、淀粉粉粒的崩崩解情況況、淀粉粉漿的粘粘性等?，F(xiàn)已有有快速淀淀粉粘滯滯譜儀（）；另一種是是差熱分分析儀，通過測(cè)測(cè)量淀粉粉加熱過過程熱量量和重量量的變化化，觀測(cè)測(cè)淀粉的的糊化溫溫度、主主要物質(zhì)質(zhì)成分、結(jié)合態(tài)態(tài)及其變變化；還有一種種是熱導(dǎo)導(dǎo)儀，測(cè)測(cè)定淀粉粉的熱擴(kuò)擴(kuò)散性和和傳導(dǎo)性性。（6）米米飯質(zhì)地地

15、分析法法通通過對(duì)米米飯進(jìn)行行“壓靜止拉”的的循環(huán)，測(cè)定米米飯反作作用力參參數(shù)，判判定米飯飯的物理理咀嚼性性。（7）近近紅外法法根根據(jù)稻米米各成分分在近紅紅外區(qū)的的反射波波長(zhǎng)不同同，通過過多元回回歸方法法測(cè)定稻稻米各成成分的含含量，甚甚至對(duì)稻稻米的食食味進(jìn)行行評(píng)分。建立該該方法前前必須對(duì)對(duì)校準(zhǔn)的的樣品進(jìn)進(jìn)行大量量常規(guī)分分析，并并用所獲獲得的數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行行定標(biāo)，因此，它的分分析準(zhǔn)確確性取決決于定標(biāo)標(biāo)樣品的的代表性性、常規(guī)規(guī)分析的的準(zhǔn)確度度以及各各成分之之間的干干擾情況況，所以以該方法法主要應(yīng)應(yīng)用在稻稻米的品品質(zhì)篩選選和工廠廠生產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn)品批次次的質(zhì)量量檢驗(yàn)上上，不能能用于稻稻米品質(zhì)質(zhì)的評(píng)價(jià)價(jià)和特殊殊材料的的品質(zhì)測(cè)測(cè)定。近年來，高新科科學(xué)技術(shù)術(shù)的支持持，開闊闊人們研研究的思思路和眼眼界，稻稻米品質(zhì)質(zhì)研究已已取得較較大的進(jìn)進(jìn)展。尤尤其在糯糯性的研研究上,有較較為完整整的理論論體系,可以以解釋水水稻的直直鏈淀粉粉含量問問題。在在其他方方面的研研究還存存在一定定的誤導(dǎo)導(dǎo)，沒能能將代表表稻米商商品價(jià)值值的品質(zhì)質(zhì)特征與與決定稻稻米品質(zhì)質(zhì)的內(nèi)在在因素分分開，以以品質(zhì)特特征為基基礎(chǔ)理論論研究的的主要內(nèi)內(nèi)容，雖雖然能找找到這樣樣或那樣樣的規(guī)律律，但稻稻米品質(zhì)質(zhì)的根本本問題還還是得不不到解決決。綜上所述述，目前前米質(zhì)研研究主要要集中在在對(duì)最終終品質(zhì)