《Food Bioscience》：Breeding for Better Eating Quality in Whole-Grain Rice (
Oryza sativa L.): Genetic Determinants and Precision Breeding Strategies
编辑推荐：
•保留麸皮会限制全谷水稻的吸水率、淀粉糊化和风味稳定性。•关键遗传靶点按优先级排列：核心基因（Wx、SSIIa/ALK）、可转移基因和新兴基因。•蛋白质-淀粉相互作用和直链淀粉-脂质相互作用共同塑造口感质地和烹煮时间。•整合育种（分子标记辅助选择、基因组选择、CRISPR/C
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保留麸皮会限制全谷水稻的吸水率、淀粉糊化和风味稳定性。
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关键遗传靶点按优先级排列：核心基因（Wx、SSIIa/ALK）、可转移基因和新兴基因。
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蛋白质-淀粉相互作用和直链淀粉-脂质相互作用共同塑造口感质地和烹煮时间。
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整合育种（分子标记辅助选择、基因组选择、CRISPR/Cas）必须克服营养与感官之间的权衡关系。
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优先事项包括验证麸皮相关基因、基因×环境互作研究以及降低污染物风险。
引言
水稻（Oryza sativa L.）是全球经济中的主要粮食作物，在许多地区仍是粮食安全和膳食结构的核心。尽管精制大米因其柔软的口感、良好的外观和适宜的烹煮特性而更受青睐，但随着人们对碾米过程中被去除的麸皮和胚芽中营养重要成分的认识加深，对全谷水稻的兴趣日益增加。因此，全谷水稻被广泛认为是精制大米在营养方面更优越的替代品（Kodape et al., 2025; Tan et al., 2023）。
全谷水稻的口感质量从根本上比精制大米更为复杂，其品质的改善不能简单地通过从精制大米体系中迁移知识来实现（Gondal et al., 2021）。烹煮后的全谷水稻通常被认为口感较硬、黏性较差，需要更长的烹煮时间，且在储存过程中更容易发生不良的风味变化。与精制大米不同，后者的口感质量主要由胚乳淀粉特性决定，而全谷水稻的适口性受麸皮层、淀粉、蛋白质、脂质及其他生物活性成分之间复杂相互作用的支配（Zhao et al., 2023）。这些感官方面的局限性构成了消费者接受度和商业推广的主要障碍，尤其是在那些水稻质地和适口性强烈影响购买和消费偏好的地区（Carcea, 2021; Champagne et al., 2004）。
全谷水稻的口感质量受到麸皮和胚芽保留的强烈影响，这改变了籽粒结构和成分间的相互作用（Li et al., 2025）。这些结构特征赋予了全谷水稻独特的烹煮特性和口感质量。同时，全谷水稻的蛋白质、脂质、膳食纤维和多酚化合物含量高于精制大米，这些成分会影响淀粉膨胀、质地形成、风味感知和储存稳定性。因此，在保持全谷水稻营养价值的前提下改善其适口性，仍然是水稻育种和食品科学领域面临的主要挑战（Saleh et al., 2019）。
以往关于稻米品质的研究主要集中在精制大米上，其中胚乳淀粉特性（尤其是直链淀粉含量和支链淀粉结构）是决定质地和烹煮质量的主要因素。Wx和SSIIa/ALK等基因已被广泛研究，并在育种项目中成功应用于提高精制大米品质（Bao et al., 2023）。然而，全谷水稻口感质量的决定因素更为复杂，不仅涉及胚乳淀粉，还包括果皮、糊粉层、麸皮和胚芽的生物化学和结构特性。因此，在精制大米中有效的策略不能直接迁移到全谷水稻中，除非考虑这些额外层次的复杂性（Li et al., 2025）。
水稻遗传学、分子育种和基因组编辑的最新进展为克服这些局限性提供了新的机遇。分子标记辅助选择、基因组预测和基于CRISPR/Cas的基因组编辑等技术为调控参与淀粉生物合成、蛋白质积累、脂质代谢和籽粒结构特性的基因提供了日益精准的工具（Zafar et al., 2020）。然而，将这些技术有效应用于全谷水稻品质改良需要更深入地了解协调适口性的结构、生化及遗传网络。尽管已有大量综述讨论了稻米品质问题，但大多数综述要么侧重于糙米的营养价值，要么侧重于精制大米适口性的理化及遗传决定因素（Gong et al., 2023）。相比之下，全谷水稻作为一套独特品质体系的关注度较低，在该体系中，麸皮、胚芽和胚乳的特性共同决定了质地、烹煮特性和风味。本综述旨在填补这一空白，具体包括：(i) 系统比较区分全谷水稻与精制大米的结构和生化制约因素，(ii) 以证据为基础的分层方式批判性地评估遗传决定因素，以及(iii) 提出一个针对全谷水稻改良量身定制的整合育种框架，该框架结合了分子标记辅助选择、基因组预测和基于CRISPR/Cas的基因组编辑技术。
章节摘要
全谷水稻与精制大米的结构差异
全谷水稻与精制大米的主要差异在于籽粒结构。全谷水稻保留了果皮、种皮、糊粉层、胚芽和胚乳，而精制大米则去除了麸皮层和胚芽，主要保留淀粉质胚乳。麸皮部分包括果皮、种皮和糊粉层，富含膳食纤维、脂质、蛋白质、维生素和多酚化合物（Juliano & Tua?o, 2019）。胚芽也提供脂质，
淀粉组成与结构
淀粉是水稻胚乳的主要成分，也是决定质地和烹煮质量的主要因素（Wani et al., 2012）。众所周知，直链淀粉含量是影响稻米口感质量的关键因素。直链淀粉含量较高的品种通常烹煮后口感较硬、黏性较差，而低直链淀粉品种则倾向于具有更柔软和更富有凝聚力的质地（Tu et al., 2023; Yuan et al., 2015）。然而，在全谷水稻中，直链淀粉含量的影响在一定程度上被……
影响全谷水稻口感质量的遗传因素
全谷水稻的口感质量由复杂的遗传架构决定，涉及淀粉生物合成、蛋白质积累与氮代谢、脂质代谢以及麸皮结构与组成（Bao et al., 2023）。与精制大米品质主要由胚乳特性决定不同，全谷水稻品质反映了这些通路在胚乳、糊粉层、果皮、种皮和胚芽之间的协同调控，所有这些都……
传统育种方法
传统育种长期以来通过表型选择理想的稻米品质特性来提高稻米的口感质量。传统育种项目通常评估质地、香气、直链淀粉含量、糊化温度和蛋白质含量，然后跨世代选择优良品系（Bassinello et al., 2020）。如表2所述，该方法依赖种质筛选、杂交和多世代选择来改善稻米品质……
全谷水稻中的营养-感官权衡
全谷水稻保留了麸皮和胚芽，它们提供了膳食纤维、维生素、矿物质、必需脂肪酸和多种生物活性化合物，从而赋予全谷水稻相比精制大米明显的营养优势（Kasote et al., 2022）。然而，保留这些组织也与口感质量的降低直接相关，包括硬度增加、黏性降低、烹煮时间延长以及在储存过程中更容易发生风味劣变（Chattopadhyay et al., ……）
未来展望与研究空白
尽管在理解稻米口感质量决定因素方面取得了广泛进展，但在保持全谷水稻营养价值的前提下改善其适口性仍然是一个重大挑战。未来的研究应超越单因素分析，转而关注淀粉功能性、蛋白质积累、脂质行为以及麸皮结构特性之间的协同相互作用。因为麸皮、糊粉层、胚芽和胚乳对……的贡献各不相同……
结论
改善全谷水稻的口感质量仍然是开发营养更优水稻品种面临的主要挑战。与精制大米不同，精制大米的适口性主要由胚乳淀粉特性决定，而全谷水稻品质则受淀粉、蛋白质、脂质、多酚化合物以及麸皮和胚芽结构效应之间更复杂的相互作用所塑造。这些综合因素解释了为什么全谷水稻通常更硬、黏性更差、需要更长的……
CRediT 作者贡献声明
Daud Ali Shah：写作——审阅与编辑、写作——原稿撰写、调查研究、概念构思。Shanshan Zhou：软件技术。Lingshang Lin：写作——审阅与编辑、监督指导、项目管理、概念构思。Zameer Hussain Jamali：写作——审阅与编辑、调查研究。Hussam Ahmad：写作——审阅与编辑、调查研究。Hakim Zamir：写作——审阅与编辑、调查研究。Jiacheng Shi：写作——原稿撰写、调查研究、概念构思。Qiaoquan Liu：
未引用参考文献
Butardo Jr et al., 2019; Liu et al., 2022.
生成式人工智能和人工智能辅助技术声明
作者声明，在本文的写作或准备过程中未使用任何生成式人工智能或人工智能辅助技术。
资金支持
本研究得到国家自然科学基金（批准号：32201692）和扬州大学"青蓝"人才支持计划的资助。
竞争性利益声明
作者声明不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本文所述工作的客观性。
Daud Ali Shah|Jiacheng Shi|Hakim Zamir|Hussam Ahmad|Zameer Hussain Jamali|Fawad Rauf|Shakal Khan Korai|Shanshan Zhou|Qiaoquan Liu|Lingshang Lin
