JGG | 華中農業大學李旭團隊提出基于Waxy和ALK不同單倍型組合的稻米食味品質設計育種策略

水稻作為全球重要作物之一，在保障糧食安全方面發揮關鍵作用。協同提升水稻產量與品質一直是育種工作的核心目標。Waxy和ALK是調控稻米蒸煮食味品質的兩個關鍵基因，然而這兩個基因的不同單倍型組合如何影響產量、食味品質及加工外觀品質，至今未得到充分探究。如何根據不同Waxy和ALK組合的品質特性，指導設計培育符合多樣化消費者偏好的水稻品種，仍有待闡明。

近日，Journal of Genetics and Genomics在線發表華中農業大學李旭副研究員團隊題為“Rational design for rice eating and cooking quality via combination of the Waxy and ALK haplotypes”的研究論文。該研究發現Waxy基因對產量和品質具有多效性影響，ALK基因主要通過微調支鏈淀粉結構影響食味品質和加工外觀品質，為水稻設計育種提供了基因資源和理論基礎。

研究團隊采用基因組育種方法，在黃華占背景下構建了6種Waxy和5種ALK單倍型的30個不同組合的近等基因系，其中包括新挖掘的基因內重組單倍型ALKe。三季的產量性狀考察結果表明，Waxy通過影響千粒重和結實率影響單株產量，且受環境溫度的調控。多元線性回歸分析表明，Waxy在精米食味品質調控中起主效作用。高糊化溫度單倍型通過降低支鏈淀粉短鏈比例、增加中間鏈比例，提高稻米糊化溫度和膠稠度，從而降低米飯硬度、改善食味值。然而在高溫環境下，高糊化溫度單倍型導致籽粒淀粉顆粒間空腔數量增加，堊白度顯著升高，降低整精米率。相較黃華占，Wxb-ALKe組合可改善食味值，加工外觀品質優良，且不影響產量，具有廣闊的應用前景。該研究綜合分析了不同Waxy和ALK單倍型組合的品質性狀，為稻米品質多元化改良提供了重要依據。

ALKe可小幅提高膠稠度改善食味值且不影響產量

綜上所述，該研究闡明了Waxy和ALK不同單倍型組合對稻米產量性狀、食味品質、加工品質、外觀品質及淀粉結構的影響，為稻米品質設計育種提供新策略。

作者簡介

華中農業大學生命科學技術學院博士生蔡元康為該論文第一作者，李旭副研究員為通訊作者。華中農業大學水稻團隊張慶路、歐陽亦聃教授、肖景華副教授、何予卿教授和張啟發教授參與了該項研究。相關工作得到農業科技重大專項、生物育種國家重大科技專項、國家自然科學基金等項目資助。