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JIA优先上线 | 江西农业大学水稻栽培课题组：幼穗期减施氮肥调控优质晚籼稻食味品质形成的机制

已有 717 次阅读 2026-7-11 19:03 |个人分类:论文|系统分类:论文交流

为破解优质稻栽培中“产量与食味品质难以兼得”的核心痛点，江西农业大学水稻栽培课题组曾研华教授团队最新研究揭示氮肥减施提升水稻品质的机制。

近期，江西农业大学水稻栽培课题组完成的题为“Reducing nitrogen application at the panicle stage improves eating quality of high-quality late indica rice by optimizing starch structure, functionality and sucrose metabolism”的研究在Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》，JIA）优先在线发表。

针对幼穗期氮肥过量导致米饭口感变差的问题，团队发现将幼穗期氮肥减施50%（DN处理）能够实现产量与品质的协同优化。研究通过多组学分析揭示其分子机理：适度减氮通过下调核酸与叶绿体功能基因，精准重塑了籽粒内的碳流方向，特别是通过上调海藻糖合成基因，加速了葡萄糖转化，从而抑制了短链支链淀粉合成，促进了超长链直链淀粉的积累。这种“淀粉精细结构”的优化显著提升了米饭的黏度与软糯口感，为优质晚籼稻的绿色高效栽培提供了重要的理论依据与技术支撑。

主要发现如下：

表型响应：幼穗期减施氮肥显著改善优质晚籼稻食味品质

在水稻生产中，氮肥投入不仅关乎产量，也深刻影响稻米品质。本研究明确证实，减少穗期氮肥（PNF）的施用，能够直接改善优质晚籼稻的食味品质。减氮处理显著降低籽粒蛋白质含量，削弱蛋白质构成的坚硬网络，为米饭软糯口感的形成提供了基础。

结构基础：减氮驱动淀粉链长的重组与理化特性演变

食味的提升源于淀粉多尺度结构的根本性转变。精细结构分析表明，减施氮肥显著增加超长链直链淀粉的比例，同时减少短链支链淀粉的合成。这种分子层面的重排，使得淀粉糊化所需的能量（糊化焓）显著降低，从而产生更高的崩解值和更低的消减值，有效抑制米饭的回生老化。

分子机制：海藻糖途径介导碳流重定向促生长链直链淀粉

结合转录组与非靶向代谢组学联合分析，研究团队系统解析了减氮改善品质背后的分子调控网络。在极端缺氮（LN）和减半施氮（DN）条件下，水稻籽粒内的海藻糖代谢通路被特异性激活。该途径将碳流进行重定向，专一性地推动极长链直链淀粉的合成，优先保障长链淀粉的碳源供应，进而限制消耗巨大底物的短链支链淀粉的合成。

不同穗氮肥处理下淀粉颗粒形貌、分布及相关性分析

不同穗氮肥处理下淀粉与蔗糖的差异代谢通路

基于转录组和代谢组的不同穗期氮肥减施下籽粒品质差异机制

江西农业大学农学院曾研华教授为该论文的通讯作者，博士研究生杨世奇和熊若愚博士（已毕业，现为上海市农业科学院助理研究员）为共同第一作者。此外，江西农业大学曾勇军教授、潘晓华教授对该工作进行指导。

本研究得到了江西省自然科学基金重点项目 (20232ACB205011, 20202ACBL215004)、国家自然科学基金 (32272212)、江西省现代农业产业技术体系专项 (JXARS-01) 以及国家重点研发计划 (2023YFD2301303) 的资助。

Cite the article:

Shiqi Yang, Ruoyu Xiong, Shanmei Cheng, Xueming Tan, Yongjun Zeng, Xiaohua Pan, Yanhua Zeng. 2026. Reducing nitrogen application at the panicle stage improves eating quality of high-quality late indica rice by optimizing starch structure, functionality and sucrose metabolism. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2026.06.022

Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》, JIA）由中华人民共和国农业农村部主管，中国农业科学院与中国农学会主办，中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊，月刊。创刊于2002年，现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子5.7，位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中国科学院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。