水稻营养品质的影响因素分析

2023-06-20 理论教育版权反馈

【摘要】：同一水稻品种的不同营养品质，受遗传力影响的程度也不同。随着水稻原生质体培养技术的成熟，筛选高氨基酸及其类似物的突变体，为改良稻米营养品质提供了一条新的技术途径。研究表明，推迟播期对早熟或中熟水稻的产量影响较小，但可明显降低总蛋白含量，改善稻米品质，因此，可适当推迟播期和移栽期。施氮条件下配施磷、钾肥，能改善水稻的营养品质。

1.遗传性状

不同水稻品种的营养品质不同，这主要是由水稻品种自身的遗传特性决定的。同一水稻品种的不同营养品质，受遗传力影响的程度也不同。稻米中直链淀粉含量主要受遗传力控制，受环境因素影响相对较小；蛋白质含量受遗传力控制较弱，受环境因素影响较大。水稻的直链淀粉主要由位于第6染色体上的Wx基因编码的淀粉合成酶（GBSS）控制合成，而淀粉分支酶（Q酶）能将α-1，6糖苷键连接在α-葡聚糖上，控制支链淀粉的合成和精细结构。沈波等（2005年）研究表明，水稻籽粒Q酶活性相关基因的表达，受环境因子的影响极大。因此，利用传统育种方法改良稻米蛋白质含量的效果不明显。随着水稻原生质体培养技术的成熟，筛选高氨基酸及其类似物的突变体，为改良稻米营养品质提供了一条新的技术途径。通过基因操作控制某一代谢途径的关键酶量和组成，从而修饰最终产物的含量及性能，即所谓代谢途径工程（Metabolic Engineering），这一技术已在提高作物游离氨基酸含量、改良作物淀粉品质方面取得了成功；导入异源的优质性状基因，达到改善稻米品质、增加附加值的目的。李建粤等（2007年）研究表明，在水稻中导入反义蜡质基因不仅能够降低稻米的直链淀粉含量，还可提高稻米的蛋白质含量。牛洪斌等（2007年）对水稻谷蛋白的一个新基因克隆及表达分析发现，通过筛选水稻胚乳cDNA文库得到的GluB27基因，为水稻谷蛋白家族又增加一新成员；对现有谷蛋白基因，结构特点和表达模式的分析结果，有利于深入研究谷蛋白基因的遗传进化规律和基因表达调控机制，也为利用转基因技术改良稻米品质提供了基因资源。

2.环境因素

（1）温度：稻米蛋白质和氨基酸含量受温度的影响较大。蛋白质主要受温度和日温差影响，而人体必需氨基酸主要受温度和日照时数的影响，日照时数、日温差对蛋白质、人体必需氨基酸的动态影响具有很好的一致性。由于高温条件下水稻灌浆前期叶和籽粒中FB Pase活性高，籽粒淀粉积累快，粒重增长快，蛋白质含量也高。水稻结实前后需适宜的低温环境，但温度太低对提高蛋白质、氨基酸等营养品质也有影响，低温和高温都不利于提高蛋白质和氨基酸含量。盛婧等（2007年）研究表明，灌浆结实期高温对直链淀粉的积累有促进作用；灌浆前期高温、后期低温，有利于籽粒中蛋白质的积累。

（2）光照：在水稻各生育期内，不同光照条件对水稻营养品质的影响不同。蛋白质主要受日照时数和最高温度的影响，氨基酸和人体必需氨基酸主要受日照时数和最低温度的影响。灌浆期光照不足，会导致水稻碳水化合物积累减少，同时，也会使蛋白质和直链淀粉含量增加，引起食味下降。结实期光照条件对蛋白质含量的影响较大，太阳辐射强时蛋白质的含量较低。李天（2005年）分析指出，灌浆结实期遮光条件下，ADPG焦磷酸化酶、淀粉分支酶活性与淀粉积累速率呈显著正相关；淀粉合成酶活性的降低与淀粉合成量下降有关，淀粉分支酶活性升高是直链淀粉比例减少的重要原因。

（3）土壤类型和质地：水稻蛋白质含量受土壤类型的影响较大。研究表明，不同类型土壤产出的稻米，直链淀粉和蛋白质含量差异较大，蛋白度含量差异更大。其中，灰棕紫泥土、紫泥土、灰色冲积土、紫色冲积土（代表沱江流域）和红紫泥土产出的稻米，蛋白质含量较其他土壤高。

3.栽培措施

（1）播期：播期对品质性状影响较大，且基因型与环境互作显著。研究表明，推迟播期对早熟或中熟水稻的产量影响较小，但可明显降低总蛋白含量，改善稻米品质，因此，可适当推迟播期和移栽期。

（2）栽培密度：栽培密度对水稻营养品质的影响较大。栽培密度对直链淀粉含量有明显影响，直链淀粉含量随密度降低、单穴营养面积变大而增大。栽培密度对蛋白质含量影响较小。栽培密度和方式对水稻生长的影响，主要表现为影响水稻群体叶面积指数、单株光合速率、群体内部光环境，最终影响水稻的产量和品质。在同一播期，精米蛋白质含量随栽培密度的增加呈先升后降的趋势。播期和栽培密度的互作效应差异均达极显著水平或显著水平。精米直链淀粉含量随播期的推迟而呈先升后降的趋势，精米直链淀粉含量随移栽密度的增加呈先降后升的趋势。

（3）栽培方式：栽培条件（如种植季节和管理条件等）对蛋白质含量的影响很大。水培方式下稻米的蛋白质含量明显高于大田栽培，且差异均达极显著水平，这可能是两种栽培方式中有机成分含量、生长环境的差异共同作用的结果。旱种条件与水种条件相比，水稻的支链淀粉含量减少，蛋白质的含量增加。灌水、施肥、使用生长调节剂等栽培措施和综合技术体系，不仅对水稻的产量影响较大，而且还极大程度影响了氨基酸含量。与传统栽培法相比，水稻高蛋白高产栽培综合技术体系能明显改善稻米中氨基酸总量、人体必需氨基酸含量和必需氨基酸含量。

（4）肥料：肥料对水稻营养品质的影响，主要包括肥料的种类、施用量及施用时期。增施氮肥可提高稻米蛋白质含量，降低直链淀粉含量和胶稠度。在一定范围内，氮肥用量越高，蛋白质、微量元素（铁、猛、铜、锌）含量越高，但超过一定量，蛋白质、微量元素含量反而下降；多数研究认为，氮肥施用量可调节籽粒中淀粉分支酶活性，直链淀粉含量随氮肥施用量的增高逐渐降低，且追肥越迟降幅越大，从而改善了稻米的营养品质。田秀英等（2005年）研究表明，增施氮肥可明显提高稻米中氨基酸含量，但维生素C含量有所降低。施氮条件下配施磷、钾肥，能改善水稻的营养品质。氮、磷、钾对稻米品质的影响程度，依次为氮＞钾＞磷。氮肥和磷肥的互作对糙米中蛋白质含量的影响较大。施用高磷、低氮肥和低磷、高氮肥都可提高糙米的蛋白质含量，而高磷、高氮肥效果更好。

（5）水分：土壤水分对糙米蛋白质含量有明显影响，据测定，陆稻较水稻蛋白质含量高30%；旱地陆稻比水田陆稻的蛋白质含量高39%；旱地水稻比水田水稻的蛋白质含量高25%。随着土壤水分的减少，糙米中蛋白质含量增加，但灰分含量如磷、钾、镁、锰等均有减少，锰减少最多，旱地栽培仅为水田栽培的1/3，其次为钾、磷、镁。磷和锰含量降低是因为土壤水分减少后，土壤从还原态向氧化态转化，引起这两种元素活性降低，吸收减少。磷的吸收量减少，可引起镁的吸收量相应减少，因为镁的吸收量与植物体中磷的状态有关。土壤水分降低，对糙米中铁含量的影响不大，因为铁、锰间存在拮抗作用。水分胁迫（-30kPa）处理对精米中直链淀粉含量没有明显影响，但提高了粗蛋白含量，改善了营养品质。灌溉对水稻营养品质的影响集中体现在水稻生育后期，如抽穗后期排水落干能有效提高蛋白质含量。在相同氮素水平下，节水灌溉的蛋白质含量较水层灌溉低，直链淀粉含量的变化与蛋白质相反；在氮素水平为300 kg/hm2和450 kg/hm2时，节水灌溉与水层灌溉的产量无显著差异；节水灌溉的结实率和收获指数均高于水层灌溉。结实期轻度土壤落干或轻干湿交替灌溉可提高粒重，改善稻米品质。

（6）收获时期及方法：从蜡熟期起，蛋白质含量随着收获时间的推迟而提高，至黄熟期达到最大值，之后下降。直链淀粉含量随收获时间的推迟渐增。

水稻营养品质的影响因素分析

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