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在全球变暖背景下，高温（HT）影响稻米品质。研究人员探讨控释适度土壤干燥（MD）能否替代常规淹水（WW）缓解 HT 对稻米品质的影响。结果发现 MD 可维持植株水分平衡，提升淀粉积累，稳定淀粉结构和功能，改善稻米品质。为缓解 HT 对稻米品质的影响提供了新策略。
在当今世界，人口数量持续攀升，预计到 2050 年将达到 100 亿，这使得人均粮食需求也可能翻倍。与此同时，人们生活水平不断提高，对高品质大米的需求日益增长。然而，气候变暖却给稻米生产带来了巨大挑战。气温逐渐升高，据预测，到 2030 年全球气温可能升高超过 1.5°C，甚至有超过 2°C 的可能性。在这样的趋势下，稻米品质很可能会进一步下降。高温对稻米品质的影响不容小觑，淀粉是稻米的主要成分，占比超过 80%，它的合成和结构对稻米品质起着关键作用。可高温会干扰淀粉的积累和结构，导致垩白粒增多、直链淀粉含量（AC）改变、淀粉颗粒和结晶度变化，进而严重影响稻米的食用和蒸煮品质（ECQ） 。面对这些问题，传统的淹水灌溉（WW）方式，虽然被广泛采用，但其缓解高温胁迫的效果并不明确，而且在许多水稻种植地区，水资源匮乏，这种灌溉方式成本高昂，难以持续。因此，寻找一种更有效的应对高温胁迫、保障稻米品质的方法迫在眉睫。
在这样的背景下，扬州大学的研究人员开展了一项重要研究，旨在探究控制适度土壤干燥（MD，土壤水势在 - 10 至 -15kPa 之间）是否能成为替代传统淹水灌溉的有效方式，从而减轻高温胁迫对稻米品质的负面影响。该研究成果发表在《Carbohydrate Polymers》上。这一研究对于在全球变暖和水资源短缺的背景下，保障稻米品质、提高粮食安全具有重要意义。
研究人员采用了多种关键技术方法开展研究。实验选用了两个在当地广泛种植的水稻品种，即籼稻品种扬稻 6 号（YD-6）和粳稻品种金香玉 1 号（JXY-1） ，在扬州大学实验农场进行种植。在水稻灌浆期，设置常温（NT）和高温（HT）条件，以及淹水（WW）和控制适度土壤干燥（MD）两种灌溉方式。实验过程中，测定了水稻的多项指标，包括产量、碾磨品质、外观品质，以及淀粉相关指标，如淀粉积累量、淀粉合成酶活性、淀粉分子结构和功能特性等。
研究结果如下：
- 产量和碾磨、外观品质：研究表明，与常温条件相比，在 WW 和 MD 两种灌溉方式下，高温胁迫均对水稻产量、碾磨品质和外观品质产生负面影响。不过，在高温条件下，MD 处理比 WW 处理更能有效维持植株水分平衡，增强光合作用。这不仅促进了谷物中非结构性碳水化合物（NSC）的积累，还提高了关键淀粉合成酶的活性，显著增加了淀粉积累。例如，在高温胁迫下，MD 处理使金香玉 1 号和扬稻 6 号的整精米率分别提高了 13.6% 和 13.7% ，垩白度分别降低了 26.2% 和 24.8%。
- 淀粉结构和功能特性：MD 处理有助于稳定淀粉分子结构和功能特性。高温胁迫会改变淀粉的分子结构，影响其功能特性，而 MD 处理能缓解这些负面影响。例如，MD 处理可调节淀粉的支链淀粉链长分布（CLD），稳定淀粉的结晶结构，改善淀粉的糊化行为和消化速率，进一步减轻高温胁迫对稻米品质的不良影响。
研究结论和讨论部分指出，控制适度土壤干燥（MD）能有效减轻高温胁迫对稻米品质的负面影响。与传统淹水灌溉（WW）相比，MD 处理显著增强了根系的吸水能力，有助于在高温胁迫下维持植株的水分平衡和光合作用，促进谷物中的淀粉积累，减少稻米碾磨和外观品质的下降。此外，MD 处理还能缓解淀粉结构和功能特性的波动，对维持稻米品质起到了积极作用。这项研究为缓解高温胁迫对稻米品质的影响提供了新的策略和理论依据，有助于指导水稻生产实践，在全球变暖和水资源短缺的背景下，对保障粮食安全和提高稻米品质具有重要的现实意义。
