淀粉主要由直链淀粉和支链淀粉组成,其中直链淀粉的含量对淀粉的特性和应用具有显著的影响。高直链淀粉富含抗性淀粉,可以有效地控制餐后血糖和降低患Ⅱ型糖尿病、肥胖以及心血管疾病的发病风险,对人体健康有很大的好处。高直链淀粉谷物胚乳富含形态和大小显著不同的异形淀粉粒,但这些异形淀粉粒的特性和发育尚不清楚。本研究以高直链淀粉水稻和玉米为材料,利用一系列显微观察技术、组织化学技术和波谱分析技术研究了异形淀粉粒的特性和发育。研究结果不仅为高直链淀粉谷物异形淀粉粒的发育和特性提供重要参考,而且有助于高直链淀粉谷物的培育、开发和应用。主要研究结果如下：1、建立了一系列淀粉特性和发育的原位分析方法以及不同大小淀粉粒的纯化方法。利用这些方法原位观察和分析了不同植物来源淀粉粒的形态、组成、糊化过程、糊化模式、糊化温度和体积膨胀以及淀粉粒在谷物成熟籽粒中的空间分布,并分离纯化了玉米大、中和小淀粉粒。结果表明,建立的原位观察和分析方法非常适合研究异形淀粉粒的特性和发育,建立的不同大小淀粉粒的纯化方法非常适合纯化高直链淀粉玉米异形淀粉粒。2、利用一系列显微观察技术和组织化学技术原位观察和分析了高直链淀粉水稻异形淀粉粒的形态、结构和热特性。结果表明,高直链淀粉水稻胚乳富含单颗粒、聚合体、细长形和中空状等不同形态的异形淀粉粒,直链淀粉的分布和支链淀粉的排列在异形淀粉粒间具有显著差异。单颗粒淀粉粒的直链淀粉含量最低,抗糊化能力最弱；中空状淀粉粒的直链淀粉含量最高,抗糊化能力最强；细长形淀粉粒比聚合体淀粉粒更抗糊化。3、利用树脂半薄切片技术观察了高直链淀粉水稻异形淀粉粒在成熟籽粒中的空间分布和在发育胚乳中的形成。结果表明,单颗粒淀粉粒主要分布于胚乳中央,在花后5 d之前即开始形成；细长形淀粉粒主要分布于亚糊粉层内侧的胚乳细胞,在花后5 d开始形成,花后16 d达到最大值；聚合体淀粉粒主要分布于中央胚乳和亚糊粉层之间,在花后5 d开始形成,花后10 d达到最大值;中空状淀粉粒主要分布于亚糊粉层细胞,在花后7 d才开始形成,花后16 d达到最大值。4、利用一系列显微观察技术和组织化学技术原位观察和分析了高直链淀粉玉米异形淀粉粒的形态、结构和热特性。结果表明,高直链淀粉玉米包含单颗粒、聚合体和细长形等不同形态的异形淀粉粒,它们分别表现为球形、不规则形和短棒状,内部由一个或多个亚颗粒组成。碘染色淀粉粒的偏光颜色显示支链淀粉在异形淀粉粒中的排列显著不同。直链淀粉主要分布在异形淀粉粒的中央脐点区域和周围环带处,聚合体和细长形淀粉粒的直链淀粉含量高于单颗粒淀粉粒。单颗粒淀粉粒抗糊化能力最弱,而细长形淀粉粒抗糊化能力最强。5、利用甘油离心法分离纯化了玉米大、中和小淀粉粒,测定和分析了它们的结构和功能特性。结果表明,颗粒大小对普通玉米淀粉的结构和功能特性没有明显影响,但对高直链玉米淀粉的影响较大。高直链玉米淀粉的直链淀粉含量、支链淀粉长分支链含量和平均链长、短程有序度、糊化温度和抗性淀粉含量随着淀粉粒的变小而显著升高,而相对结晶度、支链淀粉短分支链含量和分支度、膨胀势、可溶性、糊化热焓、水解率和消化率随着淀粉粒的变小而显著降低。聚类分析表明,高直链淀粉玉米大淀粉粒在结构和功能特性上与普通玉米淀粉相似,但与高直链淀粉玉米中和小淀粉粒完全不同。