结实期温度动态模式对软米粳稻优质食味品质形成的影响及其生理机制

Temperature during grain-filling stage decreases progressively with rice grain filled. But there was little information about effect of dynamic temperature on grain quality in rice, even more, the study about effect of dynamic temperature on the formation of good eating quality in soft japonica rice was reported hardly. Hence, by using soft japonica rice cultivar and setting five models of dynamic temperature, the research that effect of dynamic temperature on grain quality and yield of soft japonica rice was conducted. The characteristic of the formation of eating quality in soft japonica rice under different dynamic temperature during grain-filling stage will be illuminated. The relationship between the characteristic of the formation of starch/protein and high eating quality in soft japonica rice will be clarified through studying the dynamic characteristic of starch composition, starch structure, starch physicochemical property and the activity of enzymes in starch and protein metabolism. Further, we try to reveal the physiological mechanism of the formation of high eating quality in soft japonica rice. These results will provide the basic of theoretic of high quality cultivation in soft japonica rice in China.

水稻结实期温度是随着籽粒灌浆时间推移而呈递减动态变化的系统过程，关于结实期温度动态变化对水稻品质形成的影响缺乏研究，尤其是其对软米粳稻优质食味品质形成的影响未见研究报道。本项目以软米粳稻为材料，通过人工智能气候室模拟结实期温度递减动态变化的系统过程，设置5种结实期温度动态模式（涵盖结实期可能出现的温度变化），研究结实期温度动态模式对软米粳稻品质、产量的影响，明确不同结实期温度动态模式下软米粳稻食味品质形成差异特征，以籽粒灌浆为主线研明不同结实期温度动态模式下胚乳淀粉组分、淀粉精细结构、淀粉热力学特性、蛋白组分、氨基酸含量、淀粉与蛋白质合成代谢关键酶活性等动态特征及其与优质食味品质的相互关系，进而揭示不同结实期温度动态模式下软米粳稻优质食味品质形成的生理机制，为我国软米粳稻优质调控提供理论基础和技术支撑。

灌浆结实期温度是水稻产量与品质形成的关键时期。随着水稻籽粒灌浆时间推移，结实期温度呈递减动态变化。本文以软米粳稻为材料，通过人工智能气候室模拟结实期温度递减动态变化的系统过程，设置不同结实期动态温度，研究结实期动态温度对软米粳稻品质、产量的影响，明确不同结实期动态温度下软米粳稻食味品质形成差异特征。研究结果表明，随着灌浆结实期温度升高，产量有增加趋势，其中低温处理显著降低了产量。产量的增减主要是结实率和千粒重的变化，随着温度的升高，千粒重呈减少。结实期高温和低温不利于稻米加工品质、外观品质和食味品质形成。随着灌浆结实期温度增加，籽粒直链淀粉含量降低，而蛋白质含量增加。对胶稠度而言，高温和低温处理较常温处理均显著减少胶稠度，高温和低温处理相当。淀粉RVA谱特征表明，随着灌浆结实期温度增加，峰值黏度、热浆黏度、最终黏度和起始糊化温度均提高，崩解值和消减值变化不一。对淀粉结构和特性而言，高温处理显著提高大颗粒淀粉分布比例，而低温处理显著增加了小颗粒淀粉分布比例；随着灌浆结实期温度增加，淀粉相对结晶度、淀粉最大散射强度、淀粉糊化温度、糊化焓和回生焓均显著增加；结实期高温利于支链淀粉长链的形成，而低温利于支链淀粉短链的形成。因此，结实期高温增加淀粉糊化难度，淀粉热力学特性变劣，这与高温增加淀粉大颗粒分布比例、淀粉相对结晶度和支链淀粉长链分布比例有关。对籽粒蛋白组分分析表明，随着结实期温度增加，稻米粗蛋白含量、谷蛋白含量和白蛋白含量均呈增加趋势，而醇溶蛋白含量减少趋势。综上分析，灌浆结实期过高或过低温度均不利于稻米优质食味品质形成，稻米优质食味品质形成要协同好籽粒直链淀粉含量与蛋白质含量和支链淀粉短链与长链分布比例。