1月6日,中国水稻研究所胡培松院士团队在Plant Biotechnology Journal杂志在线发表了题为“Production of Grains with Low-glutelin and High Eating Quality by using Dominant Allele Lgc-1 in Three-line Japonica Hybrid Rice”的研究论文。这项研究表明,通过使用水稻中的低谷蛋白主要基因座 Lgc-1,研究人员成功开发出了具有较低谷蛋白含量、优良口感和较高产量的新型三系杂交粳稻。
稻米蛋白质占干重的7%至12%,其中约60%-80%是谷蛋白,它是影响米饭口感的主要因素之一。通常,较高的蛋白质含量会降低米饭的口感质量。此外,谷蛋白与另一种名为醇溶蛋白的成分对米饭的食味有负面影响。由于现有水稻品种中谷蛋白的高水平以及赖氨酸的丰富,可能导致某些健康问题,如肾脏疾病和糖尿病患者的蛋白质代谢紊乱。因此,开发低谷蛋白且食味佳的杂交水稻对于扩大其应用范围尤为重要。
本研究中,科学家们将低谷蛋白粳稻品系L9037(携带Lgc-1基因但不含恢复基因)与广亲和恢复系R228(不携带Lgc-1功能位点)进行杂交,并通过多代自交结合分子标记和表型筛选,最终得到了三个新的低谷蛋白恢复系HL8005、HL8023和HL8027。这些恢复系不仅显著降低了谷蛋白的含量,而且在农艺性状上表现优异,尤其是在食味品质方面,HL8027获得了最高的评分。
随后,这三个新恢复系分别与三个不同的粳型三系不育系(嘉禾212A、嘉81A和春江23A)进行了杂交,产生了九个杂交组合(C1 – C9)。以非低谷蛋白粳稻品种嘉优5号作为对照组,研究结果显示,所有九个杂交组合的谷蛋白含量都明显低于对照组。
特别是C2(春江23A/HL8023)、C4(嘉81A/HL8005)、C5(嘉81A/HL8023)和C6(嘉81A/HL8027)这四个组合,在单株和群体产量上均优于对照组。而在米饭光泽度方面,C6、C8(嘉禾212A/HL8023)和C9(嘉禾212A/HL8027)表现出色,尤其是C6的综合食味评价得分最高。基于谷蛋白含量、食味品质和产量的表现,研究最终确定了综合性状最优的三系低谷蛋白杂交粳稻组合C6(81A/HL8027),为未来的推广和应用提供了坚实的基础。
该研究得到国家农业科技重大专项、国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、浙江省重点研发计划等项目的资助。胡时开研究员、博士研究生杨灵威、嘉兴市农科院蔡金洋研究员为论文共同第一作者,胡培松院士为通讯作者,唐绍清研究员和胡时开研究员为共同通讯作者。水稻所焦桂爱研究员、博士后操瑞节、博士生惠索祯、周亮、王晶鑫和嘉兴市农科院杨海龙博士等对本研究提供了重要帮助。