新型水稻品种‘Baromi3’（结合粉质胚乳与脂氧合酶3缺失）的农艺性状与储藏稳定性评价

《Journal of the Science of Food and Agriculture》：Evaluation of agronomic traits and storage stability in novel rice cultivar ‘Baromi3’ combining floury endosperm and lipoxygenase 3 deficiency

　　

背景：稻米碾磨特性与储藏稳定性是影响工业应用的关键性状。携带flo4-4等位基因的粉质胚乳水稻在干法碾磨中具有价值，但因淀粉结构特性改变而表现出降低的储藏稳定性。本研究开发了一种新型水稻品种‘Baromi3’，结合flo4-4等位基因与脂氧合酶3（LOX3）缺失，并评估了其品质与储藏稳定性。结果：为振兴粉质胚乳水稻产业，通过标记辅助育种培育了‘Baromi3’。与商业粉质胚乳水稻品种‘Baromi2’相比，‘Baromi3’抽穗期延迟3天，且秆长显著缩短。两品种间干法碾磨特性无显著差异，表明‘Baromi3’保留了干法碾磨特性。在储藏稳定性评估中，己醛含量随储藏时间逐渐增加，但其积累模式因储藏温度和样品类型而异。在低温（15?°C）和高温（30?°C）储藏条件下，‘Baromi3’均保持比‘Baromi2’更低的己醛含量。相反，在高温储藏下，‘Baromi2’的米粉比稻谷显示出更大的己醛含量增加，表明粉状样品更易受脂质氧化影响。这些结果表明，LOX3缺失抑制了己醛积累，即使在粉质胚乳遗传背景下也有助于提高储藏稳定性。结论：本研究证明‘Baromi3’成功结合了粉质胚乳性状与改善的储藏稳定性。这些特性突显了其在稻米加工工业中用于干法碾磨米粉生产与品质保持的潜在价值。? 2026 The Author(s). 《Journal of the Science of Food and Agriculture》由John Wiley & Sons Ltd代表Society of Chemical Industry出版。

**研究背景与问题**
稻米作为全球主要粮食，其用途正从餐桌米饭向加工食品扩展。在韩国，因单人家庭增加和饮食变化，餐桌米消费下降，而米制加工食品需求在2022至2024年间增长超25%。为应对这一转变，粉质胚乳水稻品种（如‘Baromi2’）被开发以优化米粉生产，其由flo4-4等位基因导致淀粉颗粒松散排列、粒间黏附力弱，适合干法碾磨。然而，粉质胚乳的脆弱内部结构可能增加氧气和水分渗透，导致储藏期间易酸败变质。脂氧合酶3（LOX3）催化脂质过氧化，生成己醛等挥发性醛类，是稻米陈化异味的主要来源。LOX3缺失已被证实可抑制亚油酸氧化和己醛形成，从而增强储藏稳定性，但此前研究多集中于非粉质胚乳背景。因此，研究人员需评估LOX3缺失是否能在粉质胚乳水稻中同样减少脂质氧化并改善储藏稳定性。本研究旨在通过标记辅助育种培育结合粉质胚乳性状与LOX3缺失的新型品种‘Baromi3’，并评价其农艺性状、干法碾磨特性和储藏稳定性，为粉质胚乳水稻的工业应用提供基础。论文发表在《Journal of the Science of Food and Agriculture》。

**主要关键技术与方法**（不超过250字）
研究人员采用标记辅助育种方法，通过杂交‘Baromi2’（粉质胚乳，携带flo4-4）与HR31553-AC5-4（携带LOX3缺失等位基因）获得‘Baromi3’。利用dCAPS标记（识别flo4-4）和CAPS标记（识别LOX3缺失）进行基因型验证。田间试验于韩国全州国立作物科学研究所（NICS）进行，为期两年（2023–2024），采用双季稻种植制度。农艺性状评估依据韩国农村振兴厅（RDA）标准方法。干法碾磨特性通过针式碾磨机、质地分析仪、破损淀粉检测试剂盒及色差仪测定。储藏稳定性评估：将米粉和稻谷样品分别置于15°C（低温）和30°C（高温）条件下储藏6个月，每月取样，采用固相微萃取-气相色谱（SPME-GC）定量己醛含量。脂肪酸组成通过气相色谱（GC）分析，使用BF₃/MeOH衍生化处理。统计学分析采用Student t检验（P<0.05）。

**研究结果**
**1. 农艺性状评估与目标基因确认**
通过标记辅助验证，‘Baromi3’同时携带flo4-4等位基因和LOX3缺失。在双季稻条件下，‘Baromi3’的平均抽穗期为8月17日，比‘Baromi2’晚约3天；秆长76 cm，显著短于‘Baromi2’（83 cm）。两品种在穗长、穗数、千粒重、产量等农艺性状上无显著差异。这表明‘Baromi3’在保持产量的同时改善了植株结构。

**2. 淀粉颗粒形态特征**
通过扫描电子显微镜（SEM）观察，‘Baromi3’和‘Baromi2’的胚乳均呈白色不透明，淀粉颗粒主要为球形、松散排列，具有典型的粉质胚乳形态；而对照品种‘Jopyeong’（非粉质）的淀粉颗粒呈多角形、紧密堆积。SEM图像证实‘Baromi3’保留了来自亲本的粉质胚乳结构特征。

**3. 干法碾磨特性**
干法碾磨分析显示，‘Baromi3’与‘Baromi2’在稻谷硬度（28.4 N）、米粉平均粒径（42.0 μm vs 41.4 μm）、破损淀粉含量（7.9% vs 7.5%）、直链淀粉含量（17.5% vs 16.6%）、蛋白质含量（8.4% vs 8.8%）、亮度及灰分含量上均无显著差异。这表明粉质胚乳赋予的干法碾磨适宜性在‘Baromi3’中得以保留。

**4. 不同储藏条件下己醛含量变化**
利用SPME-GC定量己醛（保留时间8.35 min）。所有储藏条件下，己醛含量随储藏时间逐渐增加，积累模式受温度和样品类型影响。在低温（15°C）储藏下，米粉中‘Baromi2’的己醛含量在0个月时为0.68 μL L^?1，比‘Baromi3’（0.54 μL L^?1）高约26%；6个月后，‘Baromi2’为2.38 μL L^?1，‘Baromi3’为1.80 μL L^?1，前者高约32%。在高温（30°C）储藏下，差异更显著：‘Baromi2’的己醛在1–2个月间急剧升至2.51 μL L^?1，而‘Baromi3’为1.32 μL L^?1；6个月后，‘Baromi2’为2.90 μL L^?1，‘Baromi3’为2.25 μL L^?1，前者高29%。稻谷样品中，‘Baromi3’在各温度下均保持较低己醛水平。此外，米粉样品比稻谷样品更易积累己醛，尤其在高温下，表明碾磨破坏结构后氧化敏感性增加。

**5. 低温储藏期间米粉脂肪酸组成变化**
对15°C储藏的米粉进行脂肪酸分析，鉴定出12种脂肪酸。亚油酸（C18:2）和油酸（C18:1）在储藏1个月时，‘Baromi3’的含量（9.9和9.6 g kg^?1）显著高于‘Baromi2’（8.0和7.9 g kg^?1）；储藏6个月后，亚油酸差异仍显著（‘Baromi3’ 11.4 g kg^?1 vs ‘Baromi2’ 10.3 g kg^?1）。棕榈酸和cis-11-二十碳烯酸增加，硬脂酸减少，部分脂肪酸无变化。这些结果表明LOX3缺失减少了亚油酸作为底物的氧化消耗，从而保留更多亚油酸并降低己醛生成。

**讨论与结论**
讨论部分指出，‘Baromi3’通过单一杂交和系谱育种法培育，成功将粉质胚乳与LOX3缺失整合。SEM显示其淀粉颗粒形态与‘Baromi2’相似，维持了干法碾磨优势。己醛积累模式表明，稻谷的完整结构可限制氧气扩散，而米粉因结构破坏更易氧化，尤其在高温下。脂肪酸分析支持LOX3缺失减少亚油酸氧化、降低己醛生成的机制。因此，‘Baromi3’兼具粉质胚乳的干法碾磨适宜性和LOX3缺失带来的改善储藏稳定性，可作为米粉加工和品质保持的种质资源。工业应用建议：稻谷宜低温储藏，碾磨成粉后尽快使用，避免高温长期储存。研究结论翻译如下：本研究证明‘Baromi3’成功结合了粉质胚乳性状与改善的储藏稳定性。这些特性突显了其在稻米加工工业中用于干法碾磨米粉生产与品质保持的潜在价值。