盐碱耐受水稻SeaRice86淀粉结构与功能特性的分子机制解析及其应用潜力

本研究针对盐碱耐受水稻品种SeaRice86（SR86）淀粉特性不明的问题，通过对比常规稻HHZ，系统解析了SR86淀粉的A型晶体结构、低直链淀粉含量（amylose）与高支链淀粉（amylopectin）短链（DP 6-12）特征，发现其黏度特性与GBSSI 、SS 、SBE 等基因表达时序差异相关，为功能性稻米开发提供新策略。

　　

研究背景与意义
水稻作为全球半数人口的主粮，其品质核心在于胚乳淀粉的精细结构。传统稻米在盐碱地种植面临产量与品质双重挑战，而中国广东沿海特有的古老品种SeaRice86（SR86）却能在海水周期性浸泡的盐碱贫瘠土壤中茁壮成长。这种红米不仅富含黄酮、花青素等活性成分，更因其独特的淀粉特性引发关注——淀粉的直链/支链比例、链长分布（CLD）及结晶度直接影响米饭口感、加工适应性及营养功能。然而，SR86淀粉的分子基础及其与盐碱适应性的关联仍是未解之谜。

为揭示这一机制，广东省自然科学基金等项目支持的研究团队以SR86与华南主栽优质稻黄华占（HHZ）为对照，从表型、淀粉理化特性到转录调控网络展开多维度解析，成果发表于《Carbohydrate Polymers》。

关键技术方法
研究采用田间种植样本（Zhanjiang），在12/18/24天灌浆期（DAF）采集胚乳，通过X射线衍射（XRD）分析晶体结构，傅里叶变换红外光谱（FTIR）检测短程有序性，快速黏度分析仪（RVA）测定糊化特性，RNA-seq追踪GBSSI
、SSI
、SBE
等基因表达动态。

研究结果

1. 外观与加工品质
SR86籽粒呈红褐色，粒宽显著大于HHZ，但长宽比更低。其垩白度（chalkiness）与淀粉结晶度呈正相关，而1022/995?cm^?1
FTIR比值与糊化温度负相关，暗示结构松散性影响蒸煮特性。

2. 淀粉结构与功能

• 晶体特性：12 DAF时SR86呈现更高结晶度的A型结构，但24 DAF时降低，与HHZ趋势相反。
• 分子排列：FTIR显示SR86短程有序性降低，对应其较低的最终黏度和抗老化性。
• 链长分布：SR86支链淀粉短链（DP 6-12）占比更高，长链（DP 25-36）减少，与SBE
  活性负相关。

3. 分子机制

• 关键酶基因：GBSSI
  表达受抑制导致SR86直链淀粉含量降低；SS
  活性峰值延迟出现，与淀粉颗粒增大同步；SBE
  下调促使支链长链减少。
• 协同调控：去分支酶ISA1-3
  与PUL
  的差异表达共同塑造独特淀粉架构。

结论与展望
该研究首次阐明SR86淀粉低直链、高短链支链的特性由GBSSI
-SBE
-SS
协同调控网络决定，其黏度特性适合即食食品开发。更深远的意义在于，SR86为盐碱地水稻品质改良提供了天然基因库——通过调控OsNAC20/26
或RISBZ1
等转录因子（TFs），可定向设计兼具抗逆性与优良食味的水稻新品种。未来研究可结合表观遗传学（如甲基化）进一步解析环境胁迫与淀粉合成的互作机制。