【摘 要】
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我国是世界上最早大面积利用水稻杂种优势的国家,杂交水稻的发展为保障我国、乃至世界粮食安全做出了巨大贡献。随着社会不断进步,“吃好”成为“吃饱”之后的普遍需求。在满足高产、适应性好等基本要求基础上,“好不好吃”决定了杂交稻品种的市场竞争力。杂交稻食味品质形成的遗传基础较常规稻复杂,其胚乳性状不仅受父母本共同影响,作为食用部分的稻米是来源于F1植株上结的种子（F2）,从遗传组成来看,杂交稻不同籽粒之间
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我国是世界上最早大面积利用水稻杂种优势的国家,杂交水稻的发展为保障我国、乃至世界粮食安全做出了巨大贡献。随着社会不断进步,“吃好”成为“吃饱”之后的普遍需求。在满足高产、适应性好等基本要求基础上,“好不好吃”决定了杂交稻品种的市场竞争力。杂交稻食味品质形成的遗传基础较常规稻复杂,其胚乳性状不仅受父母本共同影响,作为食用部分的稻米是来源于F1植株上结的种子（F2）,从遗传组成来看,杂交稻不同籽粒之间的食味品质性状是分离的。目前,国内外在常规稻米的食味品质研究上已经取得了很大进展,然而,关于杂交稻食味品质的研究相对较少,育种上缺乏相关理论支撑。本研究以一系列不同食味的杂交稻组合及其亲本为材料,系统分析了籼型杂交稻优良食味品质形成的理化基础,以及水稻淀粉合成关键基因在杂交稻食味品质形成中的作用,以期为杂交稻品质育种提供科学参考。主要研究结果如下:1、籼型杂交稻食味品质性状与其亲本关系的初步研究通过分析不同食味杂交稻组合的理化特性及淀粉分子结构,发现杂交稻食味值与RVA峰值粘度、RVA崩解值、米饭黏度、胶稠度、支链淀粉短链比例呈正相关,而与表观直链淀粉含量、RVA回复值、米饭硬度、蛋白质含量、直链淀粉比例呈负相关。通过分析食味品质性状在杂交稻组合与亲本之间的关系,发现杂交稻的食味品质性状由双亲共同决定:不育系决定了杂交稻米的整体食味特征,在同一不育系条件下,杂交稻与恢复系在食味值、RVA崩解值和回复值、表观直链淀粉含量、米饭硬度及黏度、短支链淀粉、直链淀粉等方面存在一定的相关性。2、Wx和ALK基因的不同等位组合对杂交稻食味品质的遗传效应Wx和ALK是控制稻米蒸煮食味品质最关键的两个基因。本研究通过分析Wx不同等位组合对杂交稻米食味品质的遗传效应,我们发现Wxb/Wxb组合的杂交稻食味值、米饭黏度、胶稠度、RVA崩解值和峰值粘度最高,而米饭硬度、表观直链淀粉含量、RVA回复值和最终黏度最低。而Wxlv/Wxb组合的食味值、米饭黏度、RVA崩解值和峰值粘度最低,米饭硬度、表观直链淀粉含量和RVA崩解值最高。Wxa/Wxa等位组合的食味值,表观直链淀粉含量与Wxlv/Wxb相似,但在部分RVA特征值、胶稠度及质构特性上存在差异。Wxa/Wxb和Wxb/Wxa等位组合的食味品质性状处于中间水平。通过分析Wxb/Wxb遗传背景下ALK不同等位组合对杂交稻食味品质的遗传效应,发现ALK不同等位组合的差异主要体现在RVA糊化特性上,而在食味值以及其它理化指标上无明显差异。总而言之,杂交稻食味品质主要受Wx基因控制,而RVA糊化特性主要受Wx和ALK的不同等位组合共同调控。3、理化特性和淀粉精细结构对表观直链淀粉含量相近的杂交稻食味品质的影响表观直链淀粉含量（AAC）一直被认为是影响稻米食味品质的关键因素,然而在杂交水稻品质育种过程中,具有相似AAC的杂交水稻品种有时会表现出明显的食味品质差异。针对这一现象,本研究开展了AAC相近的杂交稻食味品质相关理化特性和淀粉分子结构解析。凝胶渗透色谱法（GPC）分析表明,食味值较好的杂交稻米支链淀粉短链比例较高,而长链比例较低,这导致了较高的RVA峰值粘度和崩解值,以及较软的米饭质地。高效阴离子交换色谱（HPAEC）分析表明,食味值较好的杂交稻米支链淀粉短链（聚合度6-10）的比例较低,而中间链（聚合度13-24）的比例较高,这导致了较高的淀粉结晶度和糊化焓值。此外,本研究首次表明,淀粉颗粒形态和大小的多样性可能会影响杂交稻米的食味品质,即淀粉粒间形态大小差异越大,杂交稻米食味值越低。4、水稻Wx基因在全球范围内的等位变异及其在我国杂交水稻发展中的应用为了更好地利用全球水稻种质资源,提高杂交水稻的食味品质,我们利用全球3000份水稻基因组计划（3K RGP）的重测序数据,开展了水稻Wx基因的等位变异分析。根据1个插入突变和29个单核苷酸多态性位点（SNP）,我们共鉴定出30种Wx单倍型,包括8个已知的等位基因和5个新的非同义突变。进一步,通过分析1976-2018年36个杂交稻骨干亲本的Wx等位变异,发现杂交稻亲本中只存在3种Wx等位基因(Wxa,Wxlv和Wxb),Wxb广泛应用于杂交水稻的恢复系中,Wxa主要存在于三系不育系中,Wxlv主要存在于早期的两系不育系中,并逐渐被Wxb所取代。随着杂交水稻的发展,Wx等位基因组合由Wxa/Wxb到Wxlv/Wxb再到Wxb/Wxb。在今后的杂交稻品质育种中,应进一步从栽培稻中引入更多的Wx有利等位。
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