范名宇 王曉菁 王旭虹 唐亮 徐銓 徐正進

稻米支鏈淀粉結構的研究進展

范名宇 王曉菁 王旭虹 唐亮 徐銓 徐正進*

(沈陽農業(yè)大學 水稻研究所/教育部和遼寧省北方粳稻遺傳育種重點實驗室/農業(yè)部東北水稻生物學與遺傳育種重點實驗室，沈陽 110866；*通訊聯(lián)系人，E-mail: xuzhengjin@126.com)

隨著我國國民經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對稻米品質的要求越來越高，在豐產的基礎上還要求有較好的口感。支鏈淀粉是稻米淀粉的主要成分，其結構對食味品質有重要的影響。本文介紹了稻米支鏈淀粉結構的測定方法，秈粳稻支鏈淀粉結構的差異、遺傳機制，支鏈淀粉超長鏈部分的合成調控以及支鏈淀粉的結構與理化特性和食味品質關系等方面的研究現(xiàn)狀，認為今后有必要改進、完善和規(guī)范現(xiàn)有的支鏈淀粉結構測定方法，進一步研究秈粳稻雜交后代支鏈淀粉結構的差異，明確支鏈淀粉結構與亞種分化之間的關系，與此同時對支鏈淀粉結構與稻米食味品質之間的關系進行深入研究，以期為我國水稻生產及稻米品質改良提供理論指導。

稻米；支鏈淀粉結構；理化特性；食味品質

水稻是人類重要的糧食作物，中國作為水稻生產和消費大國，60%以上的人口以稻米為主食[1]。隨著社會、生產的發(fā)展和生活水平的提高，人們對稻米的需要開始從數(shù)量型向品質和食味型轉變[2]。淀粉是稻米的主要成分，占稻谷籽粒質量的75%～85%，分為直鏈淀粉和支鏈淀粉，其中秈米的直鏈淀粉含量為25.4%，粳米為18.4%，而糯米的直鏈淀粉含量幾乎為零（0.98%）[3]。以往大量的研究表明，直鏈淀粉含量直接影響稻米的蒸煮食味品質，但是隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)支鏈淀粉是造成直鏈淀粉含量相同或相近的水稻品種間食味品質差異的重要原因[4-7]。越來越多的學者開始關注支鏈淀粉的結構以及支鏈淀粉結構與稻米理化特性和食味品質間的關系，但是不同學者使用的材料和方法不同，得出的結論也不相同[4,8-11]。本文綜合評述了支鏈淀粉結構的測定方法、秈粳稻支鏈淀粉結構的差異及其與稻米理化特性和食味品質間的關系等，分析了目前支鏈淀粉研究存在的問題，并提出了展望。

圖1 支鏈淀粉的分支結構Fig. 1. The branch structure of amylopectin.

1 支鏈淀粉的結構與測定方法

1.1支鏈淀粉的組成與結構

支鏈淀粉是一個多分支結構的分子，分子量較大，一般由1300個以上的葡萄糖殘基組成。它是由α-D葡萄糖通過α-1,4糖苷鍵連接而成主鏈，加上由α-1,6糖苷鍵連接的葡萄糖支鏈共同構成的多聚體。支鏈淀粉的各條鏈可以分為A、B、C鏈三種，C鏈是唯一一個具有還原性末端的主鏈，還原性末端在臍點，B鏈有一個或多個分支的葡聚糖鏈；A鏈沒有分支，通過α-1,6糖苷鍵連接在B鏈上。因為A鏈和B鏈只有非還原性末端基，所以淀粉不表現(xiàn)出還原性[3,7]（圖1）。

支鏈淀粉的鏈分為外鏈和內鏈[12]。外鏈形成雙螺旋結構，存在于淀粉顆粒的結晶片層，內鏈主要存在于非結晶片層。因為A鏈不攜帶其他的鏈，所以A鏈屬于外鏈，而B鏈一部分屬于外鏈，一部分屬于內鏈[13]。支鏈淀粉的分支形成有規(guī)則的結構簇，通常用鏈的聚合度（degree of polymerization, DP）,即分子中脫水葡萄糖苷元的平均數(shù)目來表示鏈的長度（chain length, CL）。水稻支鏈淀粉平均聚合度8200～12800，平均鏈長19～23，外部平均鏈長11.3～15.8，內部平均鏈長3.2～5.7[14-15]。通常將支鏈淀粉的鏈分為4種類型，即Fa (5≤DP≤12)、Fb1(13≤DP≤24)、Fb2(25≤DP≤36)和Fb3(37≤DP≤58)[15]。

1.2支鏈淀粉鏈長分布的測定方法

目前關于支鏈淀粉鏈長分布的測定方法很多，主要分為兩大類，一類為電泳法，另一類為色譜法。每一大類方法又根據自身的特點，衍生出許多新方法，這些方法各有其優(yōu)點和缺點。

1.2.1 熒光糖電泳法(Fluorophore-assisted carbohydrate electrophoresis, FACE)

FACE是利用還原胺化反應，在支鏈淀粉脫分支支鏈的還原末端進行熒光基團衍生標記，并利用熒光基團帶有的電荷實現(xiàn)電泳分離的鏈長分布分析方法。

基于DNA測序儀的熒光糖電泳法：利用熒光劑APTS(8-氨基芘-1,3,6-三磺酸三鈉鹽)標記的基于DNA測序儀的FACE法，測定支鏈淀粉鏈長和鏈長分布具有快速靈敏、分辨率高、重復性好和高通量的特點。賀曉鵬等[8]提出了直接用異淀粉酶酶解精米粉測定支鏈淀粉鏈長分布的簡化方法，即改進的基于DNA測序儀的FACE，由于此方法省去了繁瑣的純化過程，從而提高了實驗效率, 更適用于大批量樣品的分析。

基于毛細管電泳的熒光糖電泳法：需對糖分子的還原端進行熒光衍生化反應，影響因素較多、操作繁瑣以及使用的試劑較貴，但是準確性較高，聚合度能達到150左右，并且重復性好，適用于比較不同水稻品種支鏈淀粉的精細結構，是目前測定支鏈淀粉鏈長分布的常用方法之一。將毛細管電泳法得到的支鏈淀粉鏈長數(shù)據進一步處理，建立數(shù)學模型，可以發(fā)掘出支鏈淀粉合成相關酶活性等生物合成信息[16-17]。

1.2.2 色譜法

色譜法的原理是不同物質在固定相和流動相中具有不同的分配系數(shù)，當兩相作相對移動時，使這些物質在兩相間反復多次分配，原來微小的分配差異產生明顯的分離效果，從而按先后順序流出色譜柱。

凝膠滲透色譜法(Gel permeation chromatography, GPC)：也稱為凝膠層析法等。它是一種依靠專用色譜柱按尺寸分離天然及合成聚合物、生物聚合物、蛋白質或納米顆粒的液相色譜技術。雖然該技術在稻米支鏈淀粉鏈長分布分析上已多有應用[9,18-19]，但該方法缺點是靈敏度低，也無法檢測分子質量較大的聚合物，只能對不同聚合度范圍的脫分支支鏈進行簡單的分離檢測，不適用于支鏈淀粉精細結構的比較。

高效體積排阻色譜法（high-performance size-exclusion chromatography, HPSEC）：常與示差折光檢測器（RI）聯(lián)用。同凝膠色譜技術相比，它的靈敏度更高，能夠提供脫分支支鏈淀粉的整體質量分布信息，缺點是無法像離子色譜那樣提供某單獨色譜峰所代表的分子聚合度大小，僅是對多聚物分子質量大小分布范圍的描述?？傮w上，該法操作簡單、測定周期短、數(shù)據可靠、重現(xiàn)性好，但是受校正等一些因素的影響，不適合支鏈淀粉短鏈的測定，是高聚物分子質量分布研究中最普遍和常用的方法，例如測定直鏈淀粉的精細結構[20]。

圖2 L型和S型支鏈淀粉簇狀結構Fig. 2. Schematic representation of cluster structure of L-type and S-type amylopectin.

高效陰離子交換色譜-脈沖安倍檢測法(high-performance anion exchange chromatography with pulsed amperometric detection, HAPED-PAD)，是近十多年發(fā)展起來的一種分析多糖的有效方法，該方法具有在強堿性條件下靈敏度高、有機溶劑兼容性好以及無需衍生等特點[21]，分離特定聚合度下的各個色譜峰，即對葡萄糖鏈的分布進行測定，從而成為檢測支鏈淀粉鏈長分布的一種重要方法，但所能檢測到的最大分子聚合度大小一般不超過80，樣品前期處理復雜、時間長，對儀器操作人員及儀器配置要求極高，也是目前國內外測定支鏈淀粉鏈長分布的常用方法之一。

2014年Nakamura等[22]提出了利用碘吸收曲線來計算支鏈淀粉鏈長分布的公式。此方法相對于以上方法，操作簡單、成本較低，但是只能計算出支鏈淀粉短鏈Fa（DP≤12）和長鏈Fb3（DP≥37）的比率，具有一定的局限性。

2 秈稻與粳稻支鏈淀粉結構的差異及其遺傳機制

2.1秈稻與粳稻支鏈淀粉結構的差異

一般來說，秈稻支鏈淀粉的平均聚合度低于粳稻，而鏈長、外鏈長和內鏈長高于粳稻，而糯稻的平均聚合度要高于秈稻和粳稻，平均鏈長約17～20，秈稻和粳稻的平均鏈長分別為18～22、15～18[14,23]。Nakamura等[24]利用毛細管電泳FACE分析了129個不同類型水稻品種的支鏈淀粉結構，將支鏈淀粉結構分為S型和L型，也有極少數(shù)品種的支鏈淀粉結構介于S型和L型之間，稱為M型(中間型)；以∑DP≤10/∑DP≤24的鏈長比值來作為劃分標準，S型支鏈淀粉的鏈長比值大于0.24，而L型支鏈淀粉的鏈長比值小于0.20；粳稻品種基本屬于S型，多數(shù)秈稻品種屬于L型（圖2）。

賀曉鵬等[8]利用改進的基于DNA測序儀的FACE測定支鏈淀粉結構，以∑DP≤11/∑DP≤24的鏈長比值作為劃分標準，將測試品種的支鏈淀粉分為Ⅰ型和Ⅱ型兩種結構類型，Ⅰ型支鏈淀粉的鏈長比值小于0.22，Ⅱ型支鏈淀粉的鏈長比值大于0.26，分別對應L型和S型。粳稻品種的支鏈淀粉結構屬Ⅱ型，秈稻品種既有屬于Ⅰ型也有屬于Ⅱ型結構。

相對粳稻而言，秈稻除了直鏈淀粉含量高外，還含有更多的長鏈支鏈淀粉，而短鏈（6≤DP≤11）比率較小，中鏈（12≤DP≤24）比率較大[9,25-26]。彭小松等[10]利用重組自交系研究表明，群體中支鏈淀粉短鏈( 6≤DP≤11) 分配比率表現(xiàn)為秈型＜偏秈型＜偏粳型＜粳型，中鏈( 12≤DP≤24) 分配比率表現(xiàn)為秈型＞偏秈型＞偏粳型＞粳型，存在極少量短鏈分配率較高而中鏈分配率較低的秈型株系。蔡一霞等[9]利用不同類型的水稻品種作為試驗材料，研究結果表明不同品種支鏈淀粉的長鏈與短鏈分配的比率存在明顯的差異，在供試的糯性品種中，秈糯含的長鏈比粳糯多；在供試的非糯性品種中，雜交稻支鏈淀粉中含有的長分支鏈要比常規(guī)稻多，陸稻品種含的長分支鏈要多于水稻品種。同時Huang等[27]利用秈糯和粳糯作為試驗材料進行研究，發(fā)現(xiàn)秈糯比粳糯含有更多的長鏈，而短鏈比率低，這與蔡一霞等[9]的研究結果是一致的。

2.2支鏈淀粉結構差異的遺傳機制

可溶性淀粉合酶（SSS）Ⅰ活性在不同的亞種間表達有顯著差異，秈稻品種Kasalath中SSSⅠ的活性只有粳稻品種日本晴的1/6，甚至更少。利用HPAEC-PAD分析秈稻Kasalath和粳稻日本晴的F3和F4群體, 發(fā)現(xiàn)SSSⅠ基因主要負責支鏈淀粉結構中短鏈(DP≤12)的合成，等位基因間的變異導致秈粳稻之間支鏈淀粉結構產生差異[28]。

Umemoto等[26]將控制秈粳稻支鏈淀粉結構[(DP≤11)/(12≤DP≤24)]差異的基因acl、膠稠度基因gel、糊化溫度基因alk定位在第6染色體的同一位點上，并與SSⅡa基因位置相同，表明SSⅡa位點等位基因的差異是秈粳亞種間支鏈淀粉結構即短鏈(DP≤11)與中等長度鏈(12≤DP≤24)比例不同的主要原因。隨后Nakamura等[29]檢測了粳稻品種日本晴、Kinmaze與秈稻品種IR36、Kasalath的SSⅡa氨基酸多態(tài)性，并通過體外表達和轉基因試驗證明SSⅡa活性決定了形成支鏈淀粉結構是S型還是L型，也驗證了Umemoto[26]的結論。同時也有研究發(fā)現(xiàn)SSⅡa基因的表達量在品質不同的秈粳稻胚乳中存在明顯差異，秈稻表達量大于粳稻[30]。

3 支鏈淀粉的超長鏈及其遺傳機制

3.1支鏈淀粉的超長鏈

采用碘比色法測得直鏈淀粉實際上是由兩部分組成：真正的直鏈淀粉和支鏈淀粉的長鏈B?；诖颂岢隽恕氨碛^直鏈淀粉含量”（apparent amylose content, AAC）的概念，認為碘比色法測的直鏈淀粉含量就是表觀直鏈淀粉含量[31]。用碘比色法測出的總直鏈淀粉也被分為兩部分：熱水可溶性直鏈淀粉和熱水不溶性直鏈淀粉[31]。隨后Reddy 等[32]采用凝膠滲透色譜技術分離水稻淀粉，證實熱水不溶性直鏈淀粉就是支鏈淀粉的長鏈B。因為支鏈淀粉的長鏈B與直鏈淀粉的短鏈部分很難分離，所以在目前的研究中，如沒有特別指出，所說的直鏈淀粉含量就是指表觀直鏈淀粉含量。

支鏈淀粉的長鏈B通常也被稱作支鏈淀粉的超長鏈（Extra-long chains, ELCs），通常是指支鏈淀粉中DP＞100的長鏈部分。一些秈稻品種的表觀直鏈淀粉含量顯著高于粳稻，但是真正的直鏈淀粉含量卻相差不多，原因可能是支鏈淀粉中超長鏈部分的差異造成的[23]。Horibata等[33]根據支鏈淀粉中超長鏈的含量，將水稻品種劃分成了高（13%～16%）、中（5%～7%）和低（＜2%）3種類型。除水稻外還在其他多種植物的貯藏淀粉中證實了超長鏈的存在，包括大麥、蕎麥、四季豆、玉米、甜薯和小麥等[34-37]。但是在糯稻淀粉中沒有發(fā)現(xiàn)支鏈淀粉的超長鏈部分。在對水稻和小麥的研究中發(fā)現(xiàn)，表觀直鏈淀粉含量與支鏈淀粉中的超長鏈含量顯著相關[34,38]。這些研究結果表明支鏈淀粉中超長鏈部分的合成與直鏈淀粉的合成相關。

3.2支鏈淀粉超長鏈的遺傳機制

顆粒性結合淀粉合成酶有兩種同工型：GBSSⅠ和GBSSⅡ。GBSSⅠ主要參與了水稻胚乳中直鏈淀粉的合成，同時也參與了支鏈淀粉中超長鏈部分的合成[33,39-40]，GBSSⅡ主要是在水稻葉片中表達，參與葉片中直鏈淀粉的合成[41]。Hizukuri等[38]通過試驗證實GBSSⅠ缺失導致了支鏈淀粉中超長鏈部分的缺失，這一結果在小麥等其他作物中得到了證實[34]。編碼水稻胚乳GBSS的是蠟質基因（Wx），位于第6染色體上，傳統(tǒng)的秈稻品種大多是Wxa基因型，粳稻品種則大多為Wxb基因型，糯稻中只有wx基因[42-43]。支鏈淀粉長鏈部分的合成受控于Wx位點，秈稻Wxa相對于粳稻Wxb合成更多的直鏈淀粉和支鏈淀粉長鏈部分[44]，盡管攜帶了Wx等位基因，但大多粳稻品種卻缺乏支鏈淀粉的超長鏈部分[23,38,45]。Ball等[46]認為支鏈淀粉的超長鏈是直鏈淀粉合成的中間部分，并且假設直鏈淀粉的合成是由支鏈淀粉作為合成前體，同時由GBSSⅠ催化延伸，當達到了足夠的大小時裂開，成為成熟的直鏈淀粉分子。

4 稻米支鏈淀粉的結構與理化特性和食味品質的關系

4.1支鏈淀粉的結構與理化特性的關系

前人關于水稻支鏈淀粉結構與理化特性關系的研究很多，特別是支鏈淀粉的鏈長分布與RVA譜特征值之間的關系，由于使用的材料、方法不同，得出的結論也不盡相同。

Han等[11]利用凝膠層析法，根據分子的大小將稻米支鏈淀粉分支分成FrⅠ(DP>100)、FrⅡ(DPn為44)和FrⅢ(DPn為17) 3個片段范圍，認為超長鏈FrⅠ與崩解值呈極顯著負相關，短鏈FrⅢ則與崩解值呈極顯著正相關；蔡一霞等[9]同樣利用凝膠層析法將稻米支鏈淀粉分支分成FrⅠ(DP>100)、FrⅡ(DPn44～47)和FrⅢ(DPn10～17) 3部分，認為FrⅢ的比率與最高黏度和崩解值呈極顯著正相關, 而Fr(Ⅰ+Ⅱ)與最高黏度和崩解值呈極顯著負相關。李丁魯?shù)萚2]利用BioLC儀器測定稻米支鏈淀粉鏈長聚合度，認為支鏈淀粉的短鏈Fa所占比率與最高黏度值和崩解值均呈顯著正相關，這與蔡一霞[9]所得的結果基本一致。同樣，支鏈淀粉短長鏈比（Fa/Fb3）與最高黏度和崩解值均顯著正相關[2]。支鏈淀粉中所含的長鏈部分[Fr(Ⅰ+Ⅱ)]可能形成雙螺旋結構或與稻米中其他組分如脂、蛋白形成復合物，抑制淀粉的膨脹，從而導致最高黏度降低。此外，崩解值是由最高黏度減去熱漿黏度得來的，在淀粉糊化達到最高黏度時，膨潤化的淀粉粒發(fā)生破裂，此時淀粉中直鏈淀粉將流出，如果支鏈淀粉含有的長鏈越多，則不易使支鏈淀粉的結構破裂，有助于維持膠稠化的淀粉顆粒結構，則熱漿黏度高，從而降低了崩解值[9]。

Vandeputte等[4]利用HAPED-PAD測定了5個糯性和10個非糯性水稻品種的支鏈淀粉結構, 并認為DP6～9的短鏈與稻米淀粉的糊化起始溫度（To）、峰值溫度（Tp）、最終溫度（Tc）及糊化溫度（PT）呈負相關, 而DP12～22則正相關。同時DP6～9和DP12～22的支鏈數(shù)量還與淀粉的膨脹、回生特性有關，而與淀粉RVA譜的最高黏度、崩解值、消減值和最終黏度相關性不顯著[4]。賀曉鵬等[8]利用改進的基于DNA測序儀的FACE研究發(fā)現(xiàn)，材料中9個糯稻的支鏈淀粉結構與淀粉的糊化特性以及相對結晶度的相關性，與全部品種的相關性是一致的，即不同鏈長范圍的支鏈數(shù)量比例主要與淀粉的糊化溫度和結晶度相關, 而與淀粉的膠稠度（GC）和RVA譜特征值相關不顯著。其中DP6～11和DP13～24與糊化溫度分別呈極顯著負相關和極顯著正相關，鏈長比值（ΣDP≤11/ΣDP≤24）與糊化溫度呈極顯著負相關, 這一結果與Nakamura[24]的研究結果基本一致。Cai等[47]利用直鏈淀粉含量不同的水稻品種作為試驗材料，研究結果表明糊化溫度、水溶度與直鏈淀粉含量呈極顯著正相關，與支鏈淀粉的短分支鏈呈極顯著負相關。Chung等[48]研究認為淀粉的膨脹系數(shù)與支鏈淀粉的短分支鏈、分支度及相對結晶度呈極顯著正相關，與直鏈淀粉含量呈極顯著負相關，同時指出水稻淀粉的結晶度隨著表觀直鏈淀粉含量和支鏈淀粉的分支鏈長分布的變化而變化。支鏈淀粉的短鏈（DP＜11）太短，不能形成跨越整個結晶片層的雙螺旋結構，導致結晶區(qū)域缺陷和晶體結構的不穩(wěn)固。另一方面，長鏈（例如DP 16～21）能夠形成跨域整個結晶片層的雙螺旋結構，使得晶體結構更加穩(wěn)固[49-52]。

Qi等[51]認為糯稻淀粉中直鏈淀粉、脂肪等的含量較低，相比之下更適合作為試驗材料來研究淀粉的理化特性，與此同時對6個糯稻品種的支鏈淀粉結構進行分析，發(fā)現(xiàn)高糊化溫度的淀粉，其長鏈比例也高。支鏈淀粉DP6～9的超短鏈降低了糯稻淀粉的糊化溫度[15]，而長鏈的比率高增加了糊化溫度和消減值，降低了最高黏度和剪切稀化能力[6,53-54]。Lin等[55]利用糯稻作為試驗材料，發(fā)現(xiàn)糯稻淀粉的分子結構對理化特性的影響主要是膨脹性和糊化特性，對黏滯性的影響較弱，指出淀粉的黏滯性主要是由顆粒結構所決定，糯稻淀粉的膨脹和糊化熱力學特性與支鏈淀粉的鏈長有極顯著的相關性，表明糯稻淀粉顆粒的糊化，膨脹以及有序結構的打亂取決于支鏈淀粉鏈間的相互作用。

以上學者都是用不同的水稻品種作為研究材料，彭小松等[10]利用重組自交系研究表明，群體中支鏈淀粉短鏈（6≤DP≤11）分配率與糊化溫度呈極顯著負相關，中鏈（12≤DP≤24）分配率與糊化溫度呈極顯著正相關，長鏈（25≤DP≤50）分配率與消減值呈極顯著負相關，而支鏈淀粉鏈長與膠稠度和RVA譜其他特征值的相關性因種植地點不同而有差異，說明在秈粳稻雜交后代中支鏈淀粉結構與淀粉理化特性的關系比較復雜，受環(huán)境因素的影響也較大。

也有一些學者利用突變體材料來研究支鏈淀粉結構與理化特性的關系。Nishi等[56]對Kinmaze及其ae突變體進行分析，認為支鏈淀粉的側鏈對水稻胚乳淀粉在堿溶液及尿素中的消化起重要的作用，支鏈淀粉中、短鏈的降低導致糊化溫度的升高。Fujita等[57]將反義異淀粉酶基因轉入日本晴sugary-1突變體EM-935中，發(fā)現(xiàn)轉基因后代植株與對照相比，DP≤12的支鏈淀粉增加，黏度和糊化溫度下降，同時淀粉顆粒的X射線衍射圖譜、形態(tài)學發(fā)生改變。Satoh等[58]發(fā)現(xiàn)水稻ae突變體中DP≥37和12≤DP≤21的鏈減少，而DP≤10的鏈則顯著增加，同時DP24～34中等長度鏈稍有增加，支鏈淀粉結構的改變使得突變體中淀粉的糊化溫度較正常水稻低。糯稻突變體淀粉在回生性、流變學以及質地方面與普通糯稻品種相差很多，短鏈與長鏈的比率比品種高出許多，因此可能影響著回生淀粉形成交聯(lián)點和雙螺旋結構的能力[59]。

4.2支鏈淀粉的結構與食味品質的關系

直鏈淀粉和支鏈淀粉的含量、分子量、空間結構及相互關系是影響稻米食味品質的重要因素[60]，表觀直鏈淀粉含量相似的品種之間米飯質地尤其是口感出現(xiàn)明顯的差異，不少研究報道認為這種差異是由支鏈淀粉的精細結構(如分支度、鏈長分布、平均鏈長等)差異所引起的[11,61-62]。

熱水不溶性直鏈淀粉含量越高的稻米，分布在淀粉粒外部的長鏈B就越多，該特點有助于長鏈與淀粉粒內外的其他成分相互作用，形成堅硬的質地[63]。Ong等[62]研究指出，支鏈淀粉長鏈越多且短鏈少的水稻品種，其米飯質地就越硬，反之其米飯質地就越軟，這與一些研究結果一致[64-66]。Li等[20]認為支鏈淀粉的含量以及支鏈淀粉短鏈的比率與米飯的黏性有極顯著的正相關性。支鏈淀粉中[Fr(Ⅰ+Ⅱ)]的比率高，淀粉粒得不到充分糊化，最高黏度和崩解值將越低，其硬性和凝聚性大、松弛性和黏附性小, 米飯的口感表現(xiàn)硬, 咀嚼有渣感；相反，支鏈淀粉短鏈部分（FrⅢ）的比率高，利于淀粉糊化，易形成較高的最高黏度和崩解值，有利于米飯食味的改善[9]。金正勛等[67]研究表明，食味值與最高黏度值和崩解值呈顯著正相關。這也間接說明支鏈淀粉長鏈少且短鏈多的水稻品種，其米飯食味好，反之其米飯食味就差。

金麗晨等[68]用凝膠層析法分析淀粉3種組分(直鏈淀粉、支鏈淀粉和中間成分)的鏈長分布與食味品質相關性的結果表明，稻米淀粉中的支鏈淀粉、中間成分、直鏈淀粉和總淀粉的（FrⅠ+FrⅡ）組分含量與食味品質均呈極顯著負相關，說明稻米的食味品質是淀粉各組分鏈長結構的綜合表現(xiàn)，其中支鏈淀粉的鏈長結構對于稻米的食味品質起到了決定性作用，中間成分和直鏈淀粉對于食味品質也有一定的影響。

5 目前支鏈淀粉研究存在的問題以及展望

5.1改進并完善現(xiàn)有的試驗方法

支鏈淀粉作為稻米淀粉最主要的組分，是淀粉粒各級結構形成和稻米淀粉理化特性的主要決定因素，也是造成直鏈淀粉含量相同或相近的水稻品種間食味品質差異的重要原因，近年來也有越來越多的學者開始研究支鏈淀粉。相對于直鏈淀粉而言，支鏈淀粉無論是含量還是結構都不易測定。關于支鏈淀粉結構研究最多的就是鏈長分布，支鏈淀粉鏈長分布的測定方法有很多，其原理和特點也各不相同，有的操作相對簡單，但是試驗準確性不高；有的試驗方法準確性高，但是樣品處理復雜且成本較高，最重要的是不同學者使用的方法不同，得出的試驗結論也不同，所以目前有必要就現(xiàn)有的試驗方法進行改進和完善，在保證準確性的基礎上提高效率，降低成本，節(jié)省時間。

5.2深入研究秈粳稻雜交后代支鏈淀粉結構的差異

目前大多數(shù)的研究都集中在不同水稻品種間支鏈淀粉結構的差異，粳稻一般屬于短鏈比率較大的S（Ⅱ）型結構，秈稻品種中既有S（Ⅱ）型也有L(Ⅰ)型結構[8,24]。以綜合亞種優(yōu)點和利用亞種間雜種優(yōu)勢為目的的秈粳稻雜交育種已成為我國水稻育種的重要方法之一，但是對于秈粳稻雜交后代支鏈淀粉結構差異的研究卻很少，已有的研究表明秈粳稻雜交后代中支鏈淀粉結構與淀粉理化特性的關系比較復雜，受環(huán)境因素的影響也較大[10]，所以了解不同生態(tài)條件下秈粳稻雜交后代支鏈淀粉結構的差異以及與淀粉理化特性的關系，明確支鏈淀粉結構與亞種分化之間的關系，對于水稻生產及稻米品質改良具有重要的指導意義。

5.3進一步探討支鏈淀粉結構與稻米食味品質之間的關系

稻米的食味品質越來越得到研究者們的重視。但是目前大多是以糊化溫度、膠稠度、直鏈淀粉含量以及RVA譜特征值等這些理化指標間接評價食味值，而支鏈淀粉與食味值的相關性也都以支鏈淀粉與這些指標的關系來間接評定，不能很好地體現(xiàn)支鏈淀粉與食味值之間的關系。目前對于支鏈淀粉結構的研究大多集中在短鏈以及長鏈的鏈長分布，而支鏈淀粉中能與碘反應的超長鏈部分（DP＞100）的長度和數(shù)量與米飯質地也顯著相關[62]。同時，支鏈淀粉的精細結構還涉及到平均鏈長、分支度以及內/外鏈比例等, 這些因素對稻米淀粉的形成及食味品質的影響有待于進一步的研究。

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Research Advances of Amylopectin Structure in Rice

FAN Mingyu, WANG Xiaojing, WANG Xuhong, TANG Liang, XU Quan, XU Zhengjin*
(Rice Research Institute，Shenyang Agricultural University/ Key Laboratory of Northern Japonica Rice Genetics and Breeding, Ministry of Education and Liaoning Province/ Key Laboratory of Northeast Rice Biology and Genetics and Breeding, Ministry of Agriculture, Shenyang 110866, China; *Corresponding author, E-mail: xuzhengjin@126.com)

Rice is one of the mankind’s major food staples. Given economic development and living standard improving, the quality of rice is becoming an ever more major demand in China. Improving the cooking and eating quality has been the key focus of national and international rice breeding programs. The amylopectin is the main component of rice endosperm and its structure significantly influences the eating and cooking quality of rice. In this review, we summarized the methods of detecting the fine structure of amylopectin and the structure variations of amylopectin between indica and japonica, and concluded the genetic regulation and the synthesis regulation of extra-long chains in amylopectin. The relationships among amylopectin structure, starch physicochemical characteristics and palatabilities were also described. It is necessary to standardize and improve the method of detecting the amylopectin. Investigation on the offsprings derived from the cross between indica and japonica will be an effective way to elucidate the relationship between amylopectin structure and subspecies differentiation. Moreover, the in-depth study on the relationship between eating quality and amylopectin structure will provide theoretical guidance of high-quality rice breeding in China.

rice; amylopectin structure; physicochemical characteristics; eating quality

Q539+.1；S511.033

A

1001-7216(2017)02-0124-09

2016-03-24；修改稿收到日期：2016-07-10。

國家自然科學基金資助項目(31371587；31430062)。