水稻糙米缺陷检测相关论文

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水稻的种子叫稻谷,稻谷外面的壳去掉后就是我们吃的大米.一棵水稻有几十到上百粒稻谷.

PBDEs被公认为新兴的一种普遍存在的 持久性有机污染物 ，通常在聚合物泡沫、建筑材料、塑料、电子和家具中用作阻燃剂。其中BDE-47由于分布广泛，并具有高亲脂性和半衰期长的特点，是在环境中检测到的最普遍的PBDEs之一。2，2‘，4，4’-四溴联苯醚(BDE-47)是一种主要的多溴二苯醚(PBDE)。累积的研究表明，BDE-47可以诱导代谢反应并改变动物和人类细胞中相关基因的表达。然而，关于BDE-47在作物中引起的代谢组学和转录组学改变的分子机制的研究较少。

2，2‘，4，4’-四溴联苯醚(BDE-47)是一种主要的多溴二苯醚(PBDE)，因其对环境的影响而受到广泛关注。本研究分别对 两个水稻品种 ， BDE-47耐受 的连粳7号(LJ-7)和 敏感 的品种甬优9号(YY-9)进行了代谢组学和转录组分析，研究它们对BDE-47耐受能力不同的分子机制。研究发现：

3.代谢途径和KEGG富集分析表明，BDE-47抑制了这两个水稻品种能量消耗和生物合成等许多生物学过程。而BDE-47增加了YY-9的能量消耗，而抑制了生物合成过程，导致YY-9对BDE-47的敏感性。

综合分析表明， 这两个水稻品种对BDE-47反应的不同防御能力归因于它们在能量消耗策略和籽粒营养成分生物合成方面的差异 。本研究为多溴二苯醚污染地区的水稻栽培提供了有益的参考。

本研究选择BDE-47的 耐受性材料LJ-7和敏感性材料YY-9 ，分别种植于 0、1、10和50 mg/kg BDE-47四个不同浓度 的土壤中，约180天后收集谷物。分析两个水稻品种BDE-47浓度及地上部分长度测定，同时去除稻壳后得到糙米进行转录组和代谢组分析。通过对 差异表达基因和差异代谢物的联合分析 ，挖掘不同抗性材料对不同浓度BDE-47的分子响应机制。

通过GC-MS对两个抗性差异品种籽粒中代谢产物的变化进行了分析，经BDE-47处理后， 两品种中代谢物含量相比对照组都发生明显变化，尤其是10 mg/kg和50 mg/kg浓度组与对照组相比差异显著。这两个品种的代谢产物含量表现出相反的趋势。 与对照组相比，LJ-7中的65种代谢产物和YY-9中的45种代谢产物的浓度变化显著。

经PCA分析，发现不同浓度污染物中代谢物分布的区别 ：

RNA-Seq结果表明，两个水稻品种 表达的基因总数不同 。在LJ-7籽粒中检测到55802个基因，在YY-9中检测到55986个基因。

FDR<的基因被定义为差异表达基因（DEG）。通过火山图可以直观的看到，

DEG 的 GO 和 KEGG 富集分析 为了深入了解DEG的生物学意义，研究人员进行了GO和KEGG富集分析。GO富集分析发现所有DEG可分为生物过程、细胞组成和分子功能三大类。

KEGG富集分析发现，

KEGG富集分析表明，两个品种的代谢途径均增强，表明DEG与代谢物关系密切。

整体来说，在YY-9的谷物中TCA循环增加，而糖和氨基酸的生物合成受到抑制。而LJ-7品种的谷物糖代谢、氨基酸代谢生物合成相关酶增加。

研究人员通过代谢途径分析暴露于BDE-47的两个水稻品种的生物学过程的变化。分析发现，LJ-7和YY-9分别有12条和4条代谢途径显著变化。两个品种的氨基酸代谢、糖代谢和三羧酸循环（TCA循环）均发生了显着变化。

为了在转录组水平上研究BDE-47对LJ-7和YY-9细胞的代谢反应机制，研究人员重点研究关键生物学过程相关基因的表达水平。结合代谢组学结果，重点研究了 糖代谢、氨基酸代谢和TCA循环途径的基因表达 。代谢物浓度的变化与相关酶的基因表达是一致的。

在LJ-7中，大部分编码上述三个途径中的关键酶的基因表达上调：

YY-9与LJ-7相比，大部分编码上述三个途径中的关键酶的基因表达下调：

YY-9籽粒中的TCA循环被激活，而糖和氨基酸的生物合成受到抑制。

糖代谢： LJ-7在暴露于10和50 mg / kg的BDE-47后， d-葡萄糖的含量增加了约倍。d-葡萄糖作为光合作用的重要产物，是谷物的主要的碳和能源来源。其次己糖激酶的水平增加，由于只有磷酸化的己糖在植物的生命活动中有效，因此己糖激酶被认为在己糖磷酸化的信号传递中起关键作用。己糖激酶在糖利用的调节中起双重作用，其一可充当糖酵解过程中d-葡萄糖和d-果糖的传感器；其二可作为ROS自由基的清除剂，防止氧化损伤植物细胞。LJ-7谷物中的酶和代谢产物共同抵抗BDE-47暴露后的能量消耗。而在YY-9的谷粒中大部分基因受到抑制，与相关代谢产物的变化一致，这表明YY-9无法产生更多的能量物质来对抗BDE-47的暴露。

氨基酸代谢： 将LJ-7品种分别暴露于10 mg / kg和50 mg / kg的BDE-47后，籽粒中L-赖氨酸的含量分别增加了倍和倍。L-赖氨酸在应对非生物胁迫条件如水分限制、营养限制和氧化胁迫中起重要作用。转录组发现与l-赖氨酸相关的基因表达增强，进一步的促进赖氨酸的生物合成从而发挥抗性品质。与LJ-7中的氨基酸不同，YY-9的谷物中氨基酸变化不显著。综上所述，两个品种之间氨基酸代谢的显着对比表明，在暴露于BDE-47的条件下，LJ-7在植物生长中采取了更为复杂的反应。与YY-9相比，LJ-7中糖和氨基酸的代谢相对活跃，从而解释它们对BDE-47的耐受性的差异。

结论 利用水稻籽粒代谢组学和转录组相结合的分析方法，研究了两个水稻品种对BDE-47抗性的分子差异。

这些结果为揭示环境污染物对水稻不同生物效应的分子机制提供了有益的启示。

评论 代谢组学和转录组学的综合分析揭示了接触BDE-47引起的代谢物和基因的变化。本研究重点关注水稻籽粒中发生的代谢和转录变化。对作物如何系统地对不利环境做出反应提供了新的见解，旨在帮助育种计划中的生物标记物选择，并降低可能受到多溴二苯醚污染的农田中的作物健康风险。但是BDE-47对粮食产量和品质的影响目前仍不清楚。利用这两个水稻品种进一步研究环境污染物对作物品质的影响，探索较低浓度的BDE-47和其他污染物的潜在影响是后续研究的重点。

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水稻是我国最主要的粮食作物，水稻的品种和品质与稻作行业的质量和效益直接相关，影响到国家粮食安全和广大农民的收入。 为了深入了解我国稻作行业的基本情况，摸清我国水稻品种与品质的现状，从而为调整我国水稻品种结构、改善我国稻米质量、提高稻作效益、增加农民收入打下坚实基础，根据农业部的统一部署，我们于2000年开展了对全国水稻品种与品质的普查工作。 一、基本情况 普查工作于2000年7月开始，到2001年2月结束，前后历时8个月。我们先后派出12个工作小组，赴全国26个省（市、区）水稻种植地区，拜访各地有关的领导、专家、技术工作者、生产者和经营者，了解各地水稻品种与品质的情况，也了解各地与稻作相关的科研、生产和销售的情况，有关稻作结构调整、发展优质米生产的经验和情况，有关稻作结构调整、发展优质米生产的经验和做法，并落实水稻品种样品的征集工作。本次共征集全国除新疆、西藏、青海、山西、台湾外的27个省（市、区）的水稻样品1109份，品种919个。其中早籼稻品种349个、中籼稻148个、晚籼稻120个、南方粳稻172个、北方粳稻97个、籼糯稻14个、粳糯稻19个（表1）。其中当年种植面积达6667hm2（10万亩）以上的主栽品种332个，非主栽品种587个，包含了各地种植的传统品种、特质品种、专用品种和近年审定推广的新品种。 表1征集的品种情况 类别品种数占％类别品种数占％ 早籼稻北方粳稻 中籼稻籼糯稻 晚籼稻粳糯稻 南方粳稻合计919100 样品的理化品质指标的检测依据农业行业标准""NY/T83-1988米质测定方法""进行，感官品质指标依据国家标准""GB/T15682-1995稻米蒸煮试验品质评定""进行。食用水稻品种的品质评价根据农业行业标准""NY20-1986优质食用稻米""进行，也参照国家标准""GB/T17891-1999优质稻谷""中相应部分的品质指标进行评价；特异种质品种的评价参照""中国优特稻种质资源评价""中的相应标准执行。 二、结果及分析 1、品种分布情况 由于我国地域辽阔，南北、东西的气候、生态条件差别很大，水稻品种类别的分布也有明显的差异。籼稻品种主要分布于我国南方15个省（市、区），即海南、广东、广西、湖南、湖北、云南、贵州、四川、重庆、福建、江西、浙江、江苏、上海和安徽。此外，北方地区的陕西和河南有小面积种植少数籼稻品种。而粳稻品种主要分布于北方地区和长江中下游地区，包含东北、内蒙、华北、西北（除青海外）及湖北、安徽、江苏、上海、浙江和云南等省市。我国南方的广东、广西、福建、浙江、江西、湖南、湖北、安徽、海南等9个省（区），仍是早、晚稻都种植的双季稻区；而云南、贵州、四川、重庆、江苏、上海等南方省（市）经过近年种植结构的调整，已基本上由过去的双季稻区改成单季稻（中稻）区了。 目前，杂交稻仍以籼型杂交稻为主，分布于南方地区，其中湖南、湖北、四川、重庆、广西、广东、江西、福建、贵州等省（市）是杂交稻的主要产区。 2、优质品种评价筛选 依据国家《优质稻谷》三级标准中与品种品质相关的品质指标（糙米率、整精米率、长宽比、垩白率、垩白度、胶稠度、直链淀粉），评价筛选出优质品种118个，占普查品种总数的％。其中籼稻13个，占％；粳稻94个，占％，糯稻11个，占％。各稻组评价筛选的优质品种情况见表2。 表2品种米质达国标3级以上的食用稻优质品种 项目 品种 粳稻一级 （19个） 嘉64-1、秀水11、滇系4号、99鉴72、CR99、沈农8718、上育397、宁稻216、97XW-723、津原28、1045、9618、中系8215、水晶3号、黄金晴、豫粳6号、富士光、寒优湘晴、品优湘晴 二级（53个） 皖稻54、华安2号、当选晚2号、88-146、滇杂32、越富A/南34、云陆29、楚粳香1号、珍优1号、沈农8801、辽优7号、辽137、辽371-308、辽粳294、辽粳454、宁粳16号、98XW-258、腾系747、9807、牡丹江17、龙粳8号、东农V10、合江23、中作321、中作23、1613、京稻21、中作93、中作37、寒幽湘晴、牡丹江19、合江19、垦育16、新秋光、丰优201、农大3号、晚粳9873、晚粳太子11、农大7、农大3号、圣稻301、京引119、971、8-502、9602、常优99-1、武育粳3号、沛优801、金优湘晴、996022、中优4号、沛优01、申优1号 三级（21个） 99-39、西22-2、合系22-2、沈农18、农林315、辽盐16、金引2号、吉96010、975、龙粳10、临稻6号、中作93、九稻19、九稻22、九稻20、空育131、秋光、96-50、R109、苏农86、98-110 籼稻一级（1个） 赣晚籼19号 二级（5个） 枝优香、培两优288、两优培九、98-9 三级（6个） 优I桂99、桂香占、D优527、9709、秋优1025、湘晚籼9号 粳糯优质（11个) 凉糯2号、沈农香糯1号、津糯6号、太子粳糯、丙97-48、嘉99-7、祥湖84、紫香糯2315、97-48、D26、糯22 3、特质品种的评价与筛选 以《中国优特稻种资源评价》中的相应标准评价筛选了具有特异品质性状的水稻品种115个，占％。其中高糙米率（籼稻≥％，粳稻≥％）品种21个，包含籼稻13个，粳稻8个；高蛋白质含量（≥13％）品种13个，全部为籼稻品种；低垩白率（≤5％）品种49个，包含籼稻335个，粳稻14个；特低直链淀粉含量（＜10％并＞2％）品种9个，全部为籼稻品种；高直链淀粉（籼≥％，粳≥％）并软胶稠度（籼≥60mm，粳≥70mm）品种23个，其中籼稻21个，粳稻2个。具体品种见表3。 表3水稻特质品种 项目 品种 高糙米率品种 籼稻13个（≥％） 粳稻8个（≥％） 嘉育948、K88A/7044、培杂28、培杂279、香两优463、香二优781、金优315、金优80、闽科早22、金优18、金优456、协优390 沾粳7号、武粳4号、武粳5号、鲁粳12号、镇稻88、9707、镇稻5171、9632 高蛋白质含量（≥％） 籼稻13个 湘早籼7号、南保早、抗优148、2757、浙9248、博优212、博优270、金优80、K优47、D优13、C优22、冈优缙恢1号、1290S/F674 低垩白率（≤5％） 籼稻35个 粳稻14个 香两优68、西光、特籼占25、海香1号、浙9248、茉莉新占、闽香早占948、舟优早1号、汕优占、莉花香粘、泰国18、西山香、桥圩香占、黄壳香、双丰占、田东香、桂华占、七桂占、新马占、莉花香、桂艮占、马隘香米、E优540、香优61、中国香稻、91315、黄梅香稻、湘晚籼9号、郴优早2号、优99、晚籼选5、益晚籼7号、Y9413-5、1504、双佳1号 滇粳优1号、滇系4号、99鉴72、双竹粘、CR99、金引二号、宁稻216、97XW-723、98XW-258、975、1613、富士光、观95、品优湘晴 特低直链淀粉含量（＜10％并＞2％）籼稻6个 粳稻2个 中丝2号、浙农8010、渝优2142、西软米84-4、优99、Y9413-5 滇粳优3号、银光 高直链淀粉含量（籼≥25，粳≥22％） 并软胶稠度（籼≥60mm，粳≥70mm）籼稻20个 粳稻2个 汕优64、优Ⅰ晚三、金优402、金早22、中优402、优154、绵优151、博优大占、金优77、赣晚籼29号、金优207、金优64、金新优77、金优晚3、博优964、Ⅱ优128、博优64、汕优晚3、粤优016、K优507 高原粳2号、珍优2号 4、各稻组品质性状比较 除去不合格的或特殊的18个样品外，其余的1091份样品，分别统计各稻组的理化品质指标，结果见表4．根据以上统计结果，比较分析了各稻组的品质优劣；也对杂交稻和常规稻的品质作了比较。 （1）不同季节种植的籼稻品种品质有所差异。早籼、中籼和晚籼的整精米率分别为％、％和％；垩白度分别为％、％和％。可见，晚籼的碾磨品质和外观品质均优于早籼和中籼；中籼的外观品质与早籼相仿，但碾磨品质优于早籼。 （2）北粳品质较南粳为优。通常把东北、内蒙、华北、西北等北方地区种植的粳稻称为北粳，其余地区（主要是长江中下游地区）种植的粳稻称南粳。南粳和北粳的垩白度分别为％和％，透明度分别为级和级，可见北粳的外观品质较南粳优；胶稠度分别为和，说明北粳的质地一般较南粳的粘。 （3）籼粳和粳糯分属不同的亚种（前者属籼型，后者属粳型），其品质也大不相同。从表可见，两类粳稻除碾磨品质和外观品质有很大的差别外，与蒸煮和食味品质相关的直链淀粉和碱消值两项指标也有明显的差别，籼糯的分别为％和级，粳糯的分别为％和级，表明粳糯的糯性优于籼糯。 （4）根据对495份杂交籼稻样品和271份常规籼稻样品理化品质指标的统计结果，杂交稻的碾磨品质（糙米率、精米率和整精米率）与常规稻的相仿，这与通常认为杂交稻出米率差的观念不一致，有待进一步考证；但杂交稻的平均垩白率（％）和垩白度（％）都明显大于常规稻的垩白率（％）和垩白度（％），可见杂交稻的外观品质不如常规稻。另外，杂交稻的直链淀粉含量（％）高于常规稻（％），而胶稠度（）也较常规稻）的短，说明两者适口性也有差异。 5、优质性状评价比较 以农业行业标准《优质稻米》二级标准评价品种品质各项指标，并分别统计总体和各稻区的优质性状率，其结果见表5。总体上看，直链淀粉含量、精米率和碱消值等品质指标的优质率较高，都达90％以上；而垩白率、垩白度和整精米率等3项指标优质率较低，均不足50％。其各项同品质指标达标率的高低顺序为：直链淀粉含量＞精米率＞碱消值＞糙米率＞长宽比＞胶稠度＞蛋白质含量＞粒长＞透明度＞整精米率＞垩白度＞垩白率。分别观察各组的品质性状达标率，情况大体相似，但有以下两点明显差异：（1）南粳和北粳的整精米率的达标率比较高，分别达％和％；（2）籼糯的直链淀粉含量达标率低，仅％。 三、存在问题 1、品种多、乱、杂多数水稻主产区省份都有千百个水稻品种在生产上应用，一些乡镇内应有数十个品种种植，混杂着籼、粳、糯，早、中、晚，杂交、常规等各种类型的水稻品种。多数品种年种植面积在几千至几万亩之间，百万亩以上的品种很少。由于品种杂，规模小，影响了稻作的规模效益和产业化发展。 2、优质品种少，专用品种不明显目前多数品种的食用品质处于中下水平，优质品种少，仅占品种总数的12％上下，尤其是籼稻品种。籼稻品种品质的主要问题是整精米率低（碎米多）、垩白大，影响了稻米的外观品质和市场价值。此外，多数水稻品种的品质雷同，有特色的专用品种少，影响了水稻品种的开发利用，如饲用、食用原料及其他工业原料用等。 3、缺少产业化经营从品种（种子）到稻米产品，各地区仍主要是小生产、小经营状态，实行产业化经营的为数极少。育、繁、推脱节，产、加、销分离的格局，还没有从根本上打破。农民不管品种品质混种，粮食部门不问品种品质混收，加工企业不明原粮品种品质混杂加工。其结果是产品质量低，市场竞争力弱，行业效益差等，产生了恶性循环。 4、质量保证体系不健全品种要优化，品质要分流，需要有适宜的评价标准，以便引导选育优质品种，筛选专用品种。但目前尚缺相应的质量标准。实践证明，原农业行业标准《优质食用稻米》，已不能适应现代稻米市场对品种品质和稻米品质评价的要求；新国家标准《优质稻谷》面向流通和仓贮的稻谷，不很适合于品种品质或市场稻米品质的评价。目前，市场缺乏有效的自我约束机制和监督管理制度，很多水稻种子或稻米产品，都标榜自己是优质品种、优质产品，鱼目混珠、良莠混杂的现象严重；而制假售假，以次充好，毒谷、毒米等事件时有发生，影响极坏，危害极大。 四、建议 1、加速水稻品种结构调整的步子 各地区主管部门要按照食用、饲用、食品加工用和工业原料用不同角度，根据市场发展的需求预测，尽快作出品种结构调整的规划，发展那些优质、适销品种，限制或淘汰那些品质差、市场不适销的品种。优质育种、优质引种及优质品种的示范推广应成为当地品种工作的重心，加大投资力度；并落实强化优质优价政策，发挥经济杠杆作用，指导品种结构的调整。力争在今后三五年内，当地的水稻品种结构有一个明显的改观。 2、发展产业化经营 要制定相应的法律法规，打破部门及地域封锁、分离的格局，以便创造市场化的良好氛围，实现公平竞争的法则。要积极扶持龙头企业，发展订单农业，组建""公司+基地或农户+科技单位""的经济共同体模式，实施科研、生产、加工、经营一体化的产业化经营，创建名牌产品，实现产业最大化效益。 3、健全并强化质量保障体系 要健全水稻产品质量标准体系，包括制订不同用途的水稻品种品质标准、稻米质量等级标准和各种米制品的质量标准。要适应稻米市场发展的需求，加强质检机构的建设，更新技术设备，加强检验测试能力；并发挥质检机构在稻米的生产、加工、贮运及市场销售全过程的质量保障和监控作用，保护生产者和消费者的权益，促进稻米市场的健康发展。