水稻抗性淀粉亚型QTL定位发现Wxa-SSIIaG-TT单倍型可协同提升蒸煮抗性淀粉含量与食味品质

《Frontiers in Plant Science》：QTL mapping for different resistant starch subtypes identified a superior haplotype balancing high RS content and relatively good eating and cooking qualities in rice

本研究通过重组自交系群体定位调控水稻不同抗性淀粉亚型的QTL，发现Wx和SSIIa为主要效应位点，其中Wxa-SSIIaG-TT单倍型在提高蒸煮后抗性淀粉含量（RSc）和回生抗性淀粉含量（RSr）的同时，显著改善糊化温度、回生特性与黏度性状，为培育高抗性淀粉且食味品质优良的水稻品种提供了关键遗传靶点。

　　

引言

抗性淀粉在维持人体健康中发挥重要生理作用，但提高水稻抗性淀粉含量常伴随食味品质下降。为破解这一矛盾，研究利用籼稻CG133R与爪哇稻22杂交构建的重组自交系群体，对米粉抗性淀粉、蒸煮米抗性淀粉和回生米抗性淀粉进行QTL共定位分析，并结合食味品质指标开展相关性研究。

材料与方法

研究选用F₈和F₁₁两个世代群体，通过833对分子标记构建遗传图谱，采用QTL IciMapping进行多位点分析。抗性淀粉含量通过酶法测定，食味品质指标涵盖表观直链淀粉含量、胶稠度、糊化特性、回生特性及快速黏度分析仪参数。

结果

不同抗性淀粉亚型的遗传分布

五个抗性淀粉类型在群体中均呈现广泛变异，其中RSm、RSc、RSr和RSa的广义遗传力均大于0.7，受遗传主导；而RSb的遗传力低于0.5，易受环境影响。相关性分析显示，RSm与RSa、RSc与RSr在世代间保持稳定正相关。

抗性淀粉相关QTL鉴定

共检测到33个与抗性淀粉相关的QTL，其中染色体6上的Wx和SSIIa为主要效应位点。Wx对RSm、RSc、RSr、RSa和RSb的表型贡献率分别为27.34%、64.16%、68.07%、29.95%和39.62%；SSIIa对RSm、RSc、RSr和RSa的贡献率分别为42.42%、17.82%、14.09%和51.16%。此外，在染色体3、5、9上发现新型微效QTL如q2ERSc3.2、q2ERSb5.1等。

关键基因单倍型效应解析

Wx^a单倍型显著提升所有抗性淀粉亚型含量，而SSIIa^G-GC单倍型特异性提高RSm和RSa，SSIIa^G-TT单倍型则促进RSc和RSr积累。值得注意的是，Wx^a-SSIIa^G-TT单倍型在维持高直链淀粉含量的同时，表现出最低的糊化温度、回生焓变和崩解值，以及最高的热浆黏度、冷浆黏度和回升值。

抗性淀粉与食味品质的关联机制

糊化特性与回生特性与RSm呈正相关，与RSc、RSr呈负相关；黏度特性中，崩解值与RSc、RSr负相关，而热浆黏度、冷浆黏度和回升值与其正相关。Wx^a-SSIIa^G-TT单倍型通过降低淀粉结晶度、增加短链比例，实现高抗性淀粉含量与优良食味品质的协同调控。

讨论

本研究阐明不同抗性淀粉亚型的遗传调控网络，发现Wx^a-SSIIa^G-TT单倍型可通过优化淀粉精细结构，平衡抗性淀粉生物合成与食味品质形成。该遗传背景为培育高RSc功能性水稻提供了精准育种策略，对糖尿病膳食干预具有重要意义。