盐胁迫下水稻灌浆期淀粉与蛋白质失衡积累机制及其对籽粒蛋白组分的调控作用

　　针对土壤盐渍化影响水稻籽粒品质的关键问题，本研究通过两年田间试验（4个基因型×3种盐灌溉处理），揭示了盐胁迫通过双重机制（直接促进蛋白积累与间接浓缩效应）显著提升籽粒蛋白组分（如T2处理使谷蛋白Glutelin增加42.35–44.36%），同时抑制淀粉合成（降低LAI、SPAD值及灌浆速率），为盐碱地水稻品质改良提供了理论依据。

　　

在全球气候变化加剧土壤盐渍化的背景下，水稻作为主要粮食作物面临严峻挑战。近年来，随着消费升级，人们对稻米品质的需求从“吃饱”转向“吃好”，尤其关注全谷物中蛋白质和淀粉的营养价值。然而，盐胁迫会扰乱水稻籽粒中碳氮代谢平衡，导致淀粉和蛋白质积累异常。尽管已有研究表明盐胁迫会影响籽粒成分，但其调控机制、特别是淀粉与蛋白质的源-库动态关系仍不明确。更棘手的是，不同研究结论相互矛盾——有的发现盐胁迫降低蛋白质含量，有的则报告其显著提升。这种分歧可能与实验设计（如盐浓度、品种差异）或未充分考虑灌浆过程动态变化有关。

为解决上述问题，中国热带农业科学院等机构的研究人员开展了为期两年的田间试验，选取四个水稻基因型（优香红稻、天稻红2号等），设置淡水对照（CK）和两种海水-淡水混合灌溉处理（T1: 3.9 dS m^?1
、T2: 7.5 dS m^?1
），系统分析了氮代谢酶活性、氮吸收、库容量、灌浆特性及淀粉-蛋白质组分的变化规律。研究结果发表在《Field Crops Research》上，首次揭示了盐胁迫通过“双轮驱动”机制调控籽粒蛋白组分的科学现象。

关键技术方法
研究采用多维度分析：1）田间盐梯度处理结合农艺性状测定（如库容量、SPAD值）；2）动态监测灌浆参数（灌浆速率、持续时间）；3）生化分析（氮代谢酶、淀粉/蛋白组分）；4）源-库关系量化模型（比较GNS（籽粒氮供应）与PNAP（花后氮积累）的平衡）。

研究结果

盐胁迫对糙米产量和库容量的影响
盐处理显著降低产量（T2减产65.83–82.15%）和库容量（减少65.52–78.86%），主要归因于单位面积颖花数和千粒重下降。这种“库”能力的削弱为后续蛋白浓缩效应埋下伏笔。

盐胁迫通过改变灌浆动态和源-库关系调控淀粉积累
盐胁迫抑制了叶片光合性能（LAI和SPAD值降低），导致碳源供应不足。同时，灌浆速率下降且持续时间缩短，使得淀粉合成受阻（T2处理下淀粉含量降幅显著）。这种碳代谢紊乱与氮代谢的“此消彼长”形成鲜明对比。

蛋白组分变化的双重机制
盐胁迫直接促进四种蛋白组分积累：T2处理使清蛋白（Albumin）增幅达77.82–81.93%，谷蛋白（Glutelin）增加42.35–44.36%。更关键的是，淀粉积累减少和籽粒变小（“浓缩效应”）进一步放大了蛋白组分的相对含量。这种效应源于GNS（籽粒氮供应）的“被动提升”——库容量降幅（46.46–78.86%）远超PNAP（花后氮积累）减少幅度（27.61–59.38%），使得单位籽粒氮分配反而增加。

结论与意义
该研究阐明了盐胁迫下水稻品质变化的“双通道模型”：一方面直接激活氮代谢通路促进蛋白合成，另一方面通过抑制碳代谢（淀粉积累）和缩小籽粒体积产生浓缩效应。这一发现打破了传统“盐胁迫单纯抑制营养积累”的认知，为盐碱地水稻品质定向改良提供了新思路——例如通过调控灌浆中后期氮转运或优化源-库平衡来稳定蛋白质组分。未来研究可结合分子育种（如筛选Glutelin高表达品种）与农艺措施（精准盐分调控），在逆境中实现“量质协同提升”。

（注：全文数据均源自原文，未添加外部引用；专业术语如LAI（叶面积指数）、PNAP（花后氮积累）等首次出现时已标注英文全称；作者单位按要求隐去英文名称）