利用基因工程改善婴儿食用稻米的营养品质

Agricell Report 2003年40卷3期19页报道：美国加利福尼亚大学营养学系的科学家B．Llonnerdal及其同事，已将连锁于水稻谷蛋白1启动子和信号序列的合成人乳铁蛋白（HLF）基因导入水稻细胞。     

稻田温室气体减排措施对稻米氨基酸含量的影响

为探索稻田中温室气体减排措施对稻米氨基酸含量的影响,用10个不同方法对双季稻田进行处理,并使用高效液相色谱分别测定了各处理稻田中所产稻米中的16种氨基酸的含量,其中色谱柱为Agilent Zorbax AAA分析柱,柱前衍生使用邻苯二甲醛(OPA)和9-芴甲基氯甲酸酯(FMOC-CL)为衍生试剂。结果发现:1)10个处理中的稻米16种氨基酸种类齐全,施氮肥+添加生物质炭48 t/hm2+间歇灌溉(NPK+HBC+IF)处理中所得氨基酸总量为6520.7 mg/100g,效果最佳;对照组处理(不施加氮肥+无稻草还田+间歇灌溉)所得氨基酸含量4338.0 mg/100g为最低。以对照组处理所得必需氨基酸百分含量36.8%为最高值;无稻草还田+长期淹水(NPK+CF)处理方法所得必需氨基酸百分含量33.1%为最低值。10个处理中16种氨基酸中含量较高的氨基酸均为天冬氨酸、谷氨酸和精氨酸,含量最低的均为甲硫氨酸;2)施氮肥量相同时,长期淹水与间歇灌溉相比,氨基酸总量增加185.1 mg/100g,非必需氨基酸百分含量增加3%,谷氨酸、组氨酸和丝氨酸含量明显升高,但亮氨酸含量显著降低;3)施用氮肥能提高稻米中的氨基酸含量,且随着氮肥使用量的增加,氨基酸含量也随之增加,组氨酸含量增加显著;4)供氮量相同时,添加猪粪使氨基酸总含量升高了286.0 mg/100g,此结果表明,在供氮量相同的情况下,施用猪粪更有利于稻米氨基酸含量的提高;5)灌溉模式相同时,稻草还田配施氮肥对必需氨基酸和氨基酸总量均有提高,天冬氨酸、谷氨酸和组氨酸的含量增加较多,甲硫氨酸含量略有下降;随着稻草还田量的增加,对非必需氨基酸影响较为明显;当稻草半量还田(还田量为3 t/hm2)时,稻米中氨基酸总量增加最多;稻草全量还田+长期淹水(NPK+HRS+CF)与稻草半量还田+间歇灌溉(NPK+LRS+IF)处理中的氨基酸含量基本接近,但必需氨基酸含量前者略高于后者,说明稻草还田与水肥管理对氨基酸含量影响可能存在交互作用;6)添加生物质炭配施氮肥提高了稻米必需氨基酸与非必需氨基酸含量,且随着生物质炭添加量的增加而增加;与稻草还田、添加猪粪处理相比,生物质炭的添加对氨基酸总含量提升的效果最为显著,对稻田实际生产具有指导意义且具有一定的环境效益。     

杂交粳稻及其亲本千粒重与产量、品质的相关性

为了探明杂交粳稻及其亲本千粒重与产量、品质的关系,以4个千粒重介于23.1~28.0 g之间的BT型不育系和24个千粒重介于18.1~32.0 g之间的三系粳稻恢复系,采用p×q不完全双列杂交(NCⅡ)设计,配制96个杂交组合为试验材料,对F1千粒重优势表现、F1千粒重与亲本千粒重及其与产量、品质性状间的相关性进行分析,确定高产优质兼顾的杂交粳稻的千粒重范围。结果表明:(1)56.3%的杂交组合千粒重超过其双亲平均值,19.8%的杂交组合千粒重表现正向超亲优势;(2)F1千粒重与母本千粒重、父本千粒重、双亲千粒重平均值的相关性均达极显著水平(r=0.33**、0.71**、0.78**),且恢复系千粒重对杂种的影响大于不育系;(3)F1千粒重、父本千粒重及双亲千粒重平均值与组合单株产量的相关性均达极显著水平(r=0.55**、0.47**、0.51**),母本千粒重与组合单株产量相关不显著;(4)F1千粒重、父本千粒重与糙米率、精米率、整精米率、垩白粒率、粒长、粒宽均呈极显著正相关,与透明度呈显著正相关,母本千粒重与垩白粒率、垩白度、粒长均呈极显著正相关,与粒宽呈显著正相关;(5)杂交粳稻育种中具有高产优质兼顾的F1千粒重范围应在25.1~27.0 g之间。     

粳稻穗角与稻米品质的相关性及稻米品质遗传分析

测定了粳稻直立穗品种丙8979与弯曲穗品种C堡杂交组合的P1、P2及其重组自交系349个株系的穗角和10个稻米品质性状, 分析了穗角与稻米品质性状之间的相关性, 并运用主基因+多基因混合遗传模型, 对稻米品质10个性状进行了遗传分析。结果表明,穗角与糙米率、整精米率、垩白粒率、垩白度、糊化温度、胶稠度和直链淀粉含量均无显著相关; 与精米率呈显著正相关(r=0.124*); 与粒长和长宽比均呈极显著正相关(相关系数分别为0.470**和0.241**)。糙米率、精米率和直链淀粉含量均受2对主基因+多基因控制, 2对主基因具有累加作用和加性×加性的上位性作用; 整精米率、粒长、长宽比和胶稠度受2对加性-上位性主基因+多基因控制;垩白粒率、垩白度和糊化温度均受3对加性-上位性主基因+多基因控制。糙米率、精米率、整精米率、垩白粒率、垩白度和糊化温度6个品质性状以主基因遗传为主,粒长、长宽比、胶稠度和直链淀粉含量4个性状以多基因遗传为主。     

转基因技术改良稻米淀粉品质的研究进展

淀粉是稻米胚乳的主要组成成分, 而淀粉含量和性质的差异又直接决定稻米的品质。早期关于稻米淀粉的研究局限于其组成成分、品种间含量的差异以及稻米淀粉合成的经典遗传学方面。随着现代分子生物学和转基因技术的发展, 稻米品质、淀粉的生物合成及其分子调控成为研究热点。随着淀粉合成相关基因的克隆、分子特性及其表达调控的研究取得了较大进展, 人们也开始尝试利用现代基因工程技术, 高效地改良稻米品质, 如提高或降低淀粉含量及改变支链淀粉的结构。本文从综述稻米淀粉的组成、结构和淀粉合成相关酶的研究进展入手, 探讨了转基因技术改良稻米品质的研究进展和发展前景。     

籼稻稻米外观品质的细胞质,母体和胚乳遗传效应分析

利用浙协2号A等9个籼型不育系和T49等5个籼型恢复系进行不完全双列杂交,研究了籼稻稻米外观品质的遗传效应．结果表明,稻米外观品质性状的表现受制于胚乳、母体和细胞质三套遗传体系．糙米长、长宽比和长厚比等性状以母体遗传率为主,而糙米宽和糙米厚则以胚乳直接遗传率为主,糙米长和长宽比等性状的细胞质遗传率亦很重要．结果还发现外观品质性状间存在着较强的遗传相关,其中糙米长与糙米宽、糙米长与糙米厚、糙米宽与糙米厚、糙米宽与长宽比、糙米厚与长厚比以及糙米长宽比与长厚比性状间以胚乳直接加性和母体加性相关为主．而糙米长与长宽比、糙米长与长厚比、糙米宽与长厚比以及糙米厚与长宽比性状间则以胚乳直接显性和母体显性相关为主．就外观品质的总体情况而言,遗传效应预测值表明参试亲本以V20A、作5A和测早2-2较好,其各种遗传效应能够显著改善稻米品质性状。V20A／102和作5A／测早2-2等组合具有较好的稻米外观品质．     

稻米营养品质性状的间接选择和遗传改良

利用9个籼型不育系与5个籼型恢复系按不完全双列杂交方式配制杂交组合,采用胚乳遗传模型分析籼稻碾磨和外观品质与营养品质性状间的多种遗传相关．结果表明,籼稻稻米营养品质与其它一些品质性状间存在着较强的胚乳直接加性相关、胚乳直接显性相关、细胞质相关、母体加性相关和母体显性相关．糙米重与赖氨酸指数等以正向加性相关和细胞质相关为主的成对性状,具有较好的间接选择效果．除了糙米宽与营养品质成对性状外,糙米长厚比与蛋白质含量等以负向加性相关为主、细胞质相关不明显或为负值的成对性状,将不易取得良好的同步改良效果．多数细胞质相关具有正向的较大相关系数,表明控制不同稻米品质性状表达的细胞质效应之间的相关是不可忽视的．糙米宽与蛋白质含量等以显性相关为主的成对性状则可以在杂交稻育种中加以应用．     

基于贝叶斯方法的湖南湘潭稻米Cd超标风险评估

于湖南省湘潭市下辖的湘潭、雨湖、湘乡3个县市区共采集稻田土壤和稻米样品73组,测定了土壤全Cd含量、土壤有效态Cd含量以及稻米Cd含量,分析了这3种Cd含量之间的相关性.在此基础上,根据先验概率与数据特征,提出了基于贝叶斯方法的稻米Cd超标风险评估方法,建立了风险评估模型.结果表明: 研究区土壤平均Cd含量、土壤有效态Cd含量及稻米Cd含量分别为(0.891±0.638)、(0.791±0.582)和(0.376±0.395) mg·kg^-1,土壤与稻米Cd含量超标率分别高达89.0%和52.1%.湘潭和雨湖稻米Cd含量与土壤Cd全量和有效Cd含量间均呈显著相关关系,且稻米Cd含量与有效Cd含量的相关性更高,湘乡稻米Cd含量与土壤Cd全量及有效Cd含量间均没有相关性.将土壤Cd全量和有效Cd含量作为贝叶斯风险评估模型的变量,预测的稻米Cd超标概率与实际超标率的偏差分别为6.6%和3.9%,说明贝叶斯风险评估模型可靠,但以有效Cd含量为依据的预测结果更准确.     

生育前期遮光对水稻后期功能叶生长及稻米品质的影响

以2个不同直链淀粉含量的水稻品种为材料,研究了生育前期(插秧至幼穗分化期)遮光对水稻后期功能叶生长及稻米品质的影响。结果表明,前期遮光处理后,水稻剑叶面积明显增大,功能叶的碳、氮代谢水平提高;2个品种的籽粒直链淀粉积累过程受到的影响不同,而蛋白质积累受到的影响均一致(即百分含量下降幅度增大);糙米率有所降低,但未达到显著水平;精米率和垩白率极显著下降;整精米率和直链淀粉含量显著或极显著升高;粒长、粒宽和蛋白质含量无显著性变化,但蛋白质含量表现为下降趋势;2个品种间存在着差异。     

灌浆期气温与源库强度对稻米品质的影响及其生理分析

利用自然条件下的早、晚季种植作为温度处理,选择米质低、中、优等级的6个水稻品种（组合）作为供试材料,研究了早、晚季种植下的稻米品质、淀粉分支酶活性变化,以及温度处理间的差异.结果表明,在籽粒灌浆初期,高温环境下灌浆充实的籽粒,其稻米的垩白增加、透明度变差、整精米率下降,对出糙率及精米率没有明显影响.与早季种植的稻米相比,晚季种植稻米的胶稠度、整精米率、透明度增加.早、晚季种植对稻米直链淀粉含量、蛋白质含量等没有显著影响.剪叶限源处理显著降低稻米质量,疏粒减库处理显著提高稻米品质.