原標(biāo)題：水稻特殊基因讓稻米更好吃

一口鮮香軟糯的米飯，令人回味無窮。如何在兼顧水稻高產(chǎn)和氮素高效利用的前提下提高稻米品質(zhì)，是培育優(yōu)質(zhì)水稻品種的重要挑戰(zhàn)。

近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院教授徐國華團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，增強(qiáng)水稻中一種特殊基因的表達(dá)豐度，能夠在不改變水稻的生育期總時長、氮素利用效率和產(chǎn)量的前提下，在不同供氮水平下顯著提升稻米的蒸煮食味品質(zhì)。相關(guān)成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《植物生物技術(shù)雜志》。

多種因素影響稻米蒸煮食味

徐國華指出，稻米品種、種植環(huán)境、栽培措施，都會影響稻米的蒸煮食味。

“稻米的品質(zhì)主要由品種決定，而品種的區(qū)分主要來自稻米中淀粉、蛋白質(zhì)含量和結(jié)構(gòu)的差異。不同的品種，決定了稻米口感和蒸煮特性等都會有所不同。”徐國華介紹，直鏈淀粉含量越高，米飯質(zhì)地越硬，黏性越低，粗糙干燥，缺乏光澤，口感較差；直鏈淀粉含量越低，米飯越軟且易黏結(jié)成團(tuán)。所以一般認(rèn)為，直鏈淀粉含量中等偏低的稻米口感最好。

“稻米中的蛋白質(zhì)含量越高，淀粉粒之間的空隙就會越小，食味品質(zhì)越差，蒸煮過程吸水少且慢。這會導(dǎo)致稻米蒸煮時間延長且無法充分糊化，煮好后的米飯黏性差，造成食味品質(zhì)不好。”徐國華說。

其次，水稻種植的土壤、溫度、光照等種植環(huán)境的差異，以及施肥、栽插密度、水分管理等栽培措施的不同，都會對稻米的食味品質(zhì)產(chǎn)生很大影響。水稻的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)十分依賴于氮肥的施用，然而氮肥對稻米食味品質(zhì)的影響十分復(fù)雜。過量的氮肥不僅會造成一系列生態(tài)環(huán)境問題，同時會降低氮素利用效率并影響稻米品質(zhì)，尤其是蒸煮食味。

“氮肥的不合理施用，還容易造成水稻生育期過短或過長，影響水稻光合作用和養(yǎng)分積累，進(jìn)而影響水稻品質(zhì)。”徐國華說。

為提高稻米品質(zhì)提供基因資源

徐國華團(tuán)隊利用分子生物學(xué)技術(shù)，分析水稻在揚花期時，在施加不同量的氮肥條件下，稻谷的花發(fā)育器官中基因的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了氮素依賴型水稻抽穗因子Nhd1。“我們發(fā)現(xiàn)，Nhd1能調(diào)控水稻抽穗和揚花的時間、水稻產(chǎn)量、氮素利用效率以及稻米口味。”徐國華說。

如何利用Nhd1，在不影響水稻高產(chǎn)和氮肥利用效率的情況下，讓水稻的口感、品質(zhì)更好呢？“在此次研究中，我們利用Nhd1自身的基因片段，創(chuàng)制了其內(nèi)源表達(dá)豐度得到大幅提高的水稻遺傳材料。”徐國華介紹，團(tuán)隊在研究中發(fā)現(xiàn)，在不同施氮水平下，與受體親本品種相比，Nhd1表達(dá)豐度高的水稻，稻米的淀粉顆粒排列更松散，稻米中直鏈淀粉的含量、糊化溫度和蛋白質(zhì)含量也顯著降低，稻米的膠稠度增加，蒸煮后更軟糯，從而提升了稻米的蒸煮食味品質(zhì)。同時，Nhd1表達(dá)豐度的提高，不會改變水稻的產(chǎn)量、氮素利用效率和生育期。

此外，團(tuán)隊在稻米品質(zhì)已經(jīng)相對較高的江蘇省主栽品種中也發(fā)現(xiàn)，Nhd1表達(dá)豐度較高的品種，稻米的蒸煮食味品質(zhì)也較優(yōu)良。這說明通過增強(qiáng)水稻內(nèi)源性Nhd1的豐度，能夠在保證高產(chǎn)的同時，有效提高稻米的食味品質(zhì)。徐國華表示，這意味著在不增加氮肥投入，不影響水稻生育期、產(chǎn)量的前提下，該研究為提高稻米品質(zhì)的分子改良提供了新思路和基因資源。

徐國華認(rèn)為，今后，育種專家在水稻優(yōu)質(zhì)食味品種選育時，可以考慮將Nhd1的表達(dá)豐度和對氮肥響應(yīng)的程度，作為高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性狀的重要篩選標(biāo)準(zhǔn)。同時也可以考慮利用其作為分子標(biāo)記，定向培育蒸煮食味品質(zhì)優(yōu)良的高產(chǎn)稻米品種。

來源：科技日報