贵州省粮油作物优质高效增产全省重点实验室在粮饲型再生稻稻米品质形成机理方面取得新进展
2026-03-13 浏览次数： 11
近日，Food Chemistry（中科院1区，Top，IF=9.8）在线发表了贵州省粮油作物优质高效增产全省重点实验室赵全志教授团队题为：“Metabolomics and transcriptomics analyses reveal quality differences in forage-grain ratoon rice under varying mowing stages”的研究性论文。通过多组学联合分析，首次系统阐释了不同刈割时期影响粮饲型再生稻（FG-RR）稻米品质的形成机制，为再生稻高产优质栽培提供理论基础。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2026.148608
高产和优质是水稻栽培和育种的两大关键目标。再生稻是提高水稻产量的重要栽培模式，具有省时、省力、高效和再生季稻米品质提升等优点，已在水稻生产国得到广泛应用。但传统再生稻要求一定的温度和光照条件，限制了其在温带地区的发展。团队创新性提出FG-RR再生稻模式，该模式第一茬稻收割作饲料，同时让后续稻茬成熟为优质稻米。团队前期发现，乳熟期刈割可获得高产和优质的再生稻，但其中的机理尚不明确。因此，我们假设不同刈割时期稻米外观、加工和营养品质的差异是由灌浆过程中淀粉和蛋白质生物合成途径中代谢物及相关酶活性的变化所致。通过转录组和代谢组揭示刈割时期对于再生稻稻米品质的调控机理，不仅为FG-RR模式的高效应用提供理论依据，更通过“粮饲双收”机制推动农业资源高效利用和产业链增值。
该研究以桃优香占为材料，设置抽穗期（HS）、乳熟期（MS）、蜡熟期（WS）和完熟期（FRS）四个刈割阶段，采用代谢组与转录组联合分析，揭示稻米外观品质、营养品质、淀粉合成和分子结构的差异及形成机制。
三、研究结果
研究发现，在乳熟期刈割显著提升了糙米率、精米率及整精米率，分别提高了2.37%、2.40%及13.19%。此外，与完熟期刈割相比，灌浆成熟期刈割的再生稻显著降低了直链淀粉和蛋白质含量，降低幅度分别为8.09%和26.28%。
图1 不同刈割时期稻米的加工和营养品质
2.乳熟期刈割改善稻米食味品质和淀粉分子结构
在质构分析中，乳熟期刈割的稻米表现出更低的硬度、咀嚼性和黏附性，但弹性更佳，口感更好。淀粉粘度结果显示，其峰值粘度（PKV）较高，而回生值（SBV）较低，表明具有优良的糊化特性。
图2 不同刈割时期稻米的理化特性和淀粉分子结构
3.多组学联合揭示稻米品质形成机制
转录组和代谢组联合分析发现，与完熟期（传统再生稻）相比，乳熟期刈割的糖酵解通路、氨基酸和储藏蛋白生物合成相关的代谢物及酶基因表达量下调，减少了氨基酸积累和蛋白质合成，降低了稻米中蛋白质含量，提升了食味品质。同时，GBSSI基因表达随着刈割时期的延迟逐渐增加，导致直链淀粉含量升高，使米饭质地偏硬、弹性降低、食味品质下降；OsBEIIb和OsISAI基因表达量随着刈割时期的延迟逐渐增加，使得支链淀粉分子结构发生改变，平均链长缩短，淀粉糊化温度降低。因此，FG-RR模式具有较传统再生稻更优良的稻米品质。
图3 不同刈割时期稻米储藏蛋白和氨基酸合成途径
图4 不同刈割时期粮饲型再生稻的稻米品质形成机理
博士研究生齐安银为该论文第一作者，贵州大学宋晓燕教授、赵全志教授、赵义勇教授为该论文通讯作者。该研究得到国家自然科学基金（编号：32472225）、国家重点研发计划（编号：2024YFD2300403）、贵州省粮油作物优质高效增产全省重点实验室（Qian-Ke-He-Platform ZSYS037）、贵州省功能农业重点实验室（[2023]007）等项目的资助。
图文：宋晓燕
二审：王 明
三审：冉龙彪