淀粉是稻子的主要成分，主要由直链淀粉和支链淀粉组成。直链淀粉含量（AC）和支链淀粉链长分布（CLD）共同决定淀粉物理化学性质和稻米品质（Ke et al., 2025; Lou et al., 2026）。因此，调控直链淀粉和支链淀粉的合成一直是稻米品质育种的关键研究重点。
直链淀粉具有很少的支链，由大分子束缚淀粉合成酶I（GBSSI）合成，该酶由Waxy（Wx）基因编码（Huang et al., 2020b）。迄今为止，已在天然稻米群体中鉴定出八个Wx等位基因，负责合成含量从0%到30%不等的直链淀粉（Huang et al., 2020b）。为了进一步微调稻米AC，通过碱编辑Wx基因已成功产生了同一遗传背景下具有不同AC的新型种质（Huang et al., 2020a; Huang et al., 2021a; Lin et al., 2024; Xu et al., 2021; Zeng et al., 2020）。支链淀粉具有高度分支结构，其生物合成主要由淀粉合成酶（SSs）、分支酶（BEs）和去分支酶（DBEs）协调，分别负责支链延伸、新支链形成和异常支链的去除。这些酶以多种异构体存在，调节其表达或活性可以在不同程度上改变淀粉成分和稻米品质（Huang et al., 2021b; Ke et al., 2025）。其中，BEIIb和SSIIIa是目前研究最为广泛的（Huang et al., 2024; Ke et al., 2025; Tiozon et al., 2025; Wang et al., 2023; Yang et al., 2025; Ying et al., 2025）。最近关于BEIIb突变的研究表明，BEIIb功能的改变显著增加支链淀粉的长支链比例，减少短支链比例，提高平均支链长度，同时增加AC，从而显著改变淀粉物理化学性质并增加抗性淀粉（RS）含量（Ke et al., 2025; Tiozon et al., 2025）。关于SSIIIa突变的类似研究表明，这类突变显著增加支链淀粉的短支链比例，减少长支链比例，降低平均支链长度，也显著增加AC，从而改变淀粉物理化学性质并增加RS含量（Huang et al., 2024; Wang et al., 2023; Yang et al., 2025; Ying et al., 2025; Zhou et al., 2016）。值得注意的是，与完全基因敲除或功能缺失突变体相比，BEIIb和GBSSI的氨基酸替换突变体允许淀粉成分发生定量的、分级变化，使其成为研究淀粉成分与物理化学性质关系的理想材料（Huang et al., 2020a; Huang et al., 2020b; Huang et al., 2021a; Ke et al., 2025; Lin et al., 2024; Xu et al., 2021; Zeng et al., 2020）。
许多研究报告了AC对淀粉物理化学性质的调控效应，一些研究也考察了支链淀粉CLD对这些性质的影响（Li et al., 2021a; Li et al., 2022; Li and Gong, 2020, Li and Gong, 2021; Lin et al., 2018; Luo et al., 2021; Nakamura et al., 2023; Park et al., 2020; Xu et al., 2024; Zhang et al., 2017, Zhang et al., 2022; Zhong, Bertoft, Li, Blennow and Liu, 2020, Zhong et al., 2021; Zhou et al., 2025; Zhu et al., 2021）；然而，其中存在一些相互矛盾的结果。主要原因是支链淀粉CLD的显著变化通常伴随着AC的实质性同时改变（Butardo et al., 2011; Fujita et al., 2007; Huang et al., 2024; Lin et al., 2019; Miura et al., 2021; Wang et al., 2023; Yang et al., 2025; Ying et al., 2022; Ying et al., 2023; Ying et al., 2025; Zhang et al., 2022; Zhou et al., 2016; Zhou et al., 2023），这使得很难确定观察到的物理化学性质变化是由于AC的变化还是支链淀粉CLD的变化。为了解决这一问题，最近的研究使用了AC相似的材料来分析支链淀粉CLD对淀粉性质和稻米品质的影响（Luo et al., 2023; Peng et al., 2021; Yao et al., 2025; Zhang et al., 2021; Zhu et al., 2023），或使用各种蜡质稻材料进行类似分析（He et al., 2025; Liang et al., 2025; Tian et al., 2025; Wu et al., 2025; Xu et al., 2026）。然而，这些方法存在三大问题：首先，材料间支链淀粉CLD的变异相对较小；其次，有限的材料数量使得可靠的关联统计分析变得困难；第三，材料间的遗传背景差异引入了混杂因素。此外，虽然增加AC是提高RS的直接策略，如广泛报道的那样，高AC通常与稻米食味和烹饪品质（ECQ）恶化相关，这严重限制了消费者接受度和育种应用。调节支链淀粉的精细CLD提供了一种替代途径来增强RS而不提高AC，从而可能保持ECQ。
为了克服这些问题，并在不受AC混杂影响的情况下直接评估支链淀粉结构对RS和其他物理化学性质的内在效应，本研究利用了一个蜡质稻品种通过碱编辑产生的11个SSIIIa和BEIIb氨基酸替换突变体。这一设计结合了三个关键特征：蜡质背景消除了直链淀粉干扰，11个突变体提供了足够样本数量用于稳健的统计分析，同基因背景排除了遗传变异的混杂效应。系统地测量了支链淀粉CLD和淀粉物理化学性质，并采用偏最小二乘回归（PLSR）分析支链淀粉CLD与各种物理化学性质之间的关系。由于CLD数据的组成特性（在每种分类方法中各分数之和为100%）以及突变体面板的单梯度变异（从ssIIIa到beIIb突变体），PLSR结果应被解释为揭示沿此梯度的总体方向性和共变模式，而非分数特异性的因果效应（见第2.10节）。我们假设支链淀粉CLD以分数特异性的方式差异性调控淀粉物理化学性质。检验这一假设将阐明支链淀粉的结构-功能关系，识别基于方向性的稻米品质改良育种目标，并为开发具有定制功能特性（如低血糖指数（GI）和高RS品种）的淀粉基食品提供基础。
