‘上师大5号’巨胚水稻是由‘超2-10’水稻成熟胚在组织培养环节巨胚基因Os07g0603700发生点突变而获得的一种新型水稻，其胚体积为‘超2-10’水稻胚体积的2-3倍。现有较多的文献报道巨胚糙米的γ-氨基丁酸（GABA）、维生素E等营养物质要高于普通糙米。代谢组学是研究生物细胞、组织和器官中所有小分子物质和代谢物最常见的方法。水稻种子中的代谢物对于抵抗人类疾病和免疫系统起着重要的作用。本研究主要包括两大部分内容，一是对巨胚糙米‘上师大5号’和正常胚糙米‘超2-10’代谢物进行分析，二是探究GABA在巨胚糙米及发芽糙米中积累的原因。
　　本研究通过代谢组学分析了‘上师大5号’水稻和‘超2-10’水稻开花后45天糙米的代谢物差异。研究结果显示，在两种水稻糙米中一共检测到234种代谢物，其中有56种氨基酸，54种碳水化合物，62种脂肪酸，18种核苷酸，12种多肽，13种次级代谢产物，1种植物激素，18种辅酶因子、辅基和电子载体。比较两种水稻糙米的代谢物含量发现，多种游离氨基酸、GABA、维生素B6、糖类等在‘上师大5号’巨胚糙米中的含量显著性高于正常胚的‘超2-10’水稻糙米。本研究还首次发现了在巨胚糙米中存在谷胱甘肽，还有一些重要的糖类物质，如低聚麦芽糖、木糖、木糖酸、核糖醇、木糖醇、山梨醇的含量也都比‘超2-10’正常胚糙米含量高。谷胱甘肽是一种抗氧化剂，能够消除人体自由基，提高人体免疫力。木糖醇可以改善肝功能，是糖尿病和肝炎并发症病人的理想食物。比较‘上师大5号’糙米与‘超2-10’糙米谷氨酸含量，两者没有显著性差异。而多胺代谢通路中的物质，在两种水稻糙米中都有显著性差异。这表明巨胚糙米‘上师大5号’中GABA的含量显著性高于正常胚糙米‘超2-10’的原因很可能是因为多胺的增加而引起。这为后续研究GABA在水稻种子的积累提供了重要线索。
　　目前已有较多文献报道认为，在植物中GABA主要由谷氨酸通过谷氨酸脱羧酶脱羧而来。对多胺代谢通路的研究，目前多见于水稻叶片或根的抗旱、抗盐和抗渗透作用对于多胺含量的影响。多胺是否在巨胚糙米中参与了GABA积累目前未见报道。本研究以‘上师大5号’巨胚水稻和‘超2-10’正常胚水稻种子不同发育阶段的颖果和发芽后糙米为材料，利用定量RT-PCR，对GABA三条代谢通路（包括谷氨酸衍生的代谢通路、多胺衍生的代谢通路和GABA分解代谢通路）关键酶基因的表达量进行分析，同时利用HPLC和氨基酸分析仪检测各个代谢通路相关代谢底物（谷氨酸、精氨酸、鸟氨酸、腐胺、亚精胺和精胺）含量。研究结果发现，GABA在水稻糙米中积累的原因，主要是由于谷氨酸衍生的代谢通路和多胺衍生的代谢通路在水稻种子的发育晚期，一些关键酶基因表达上调引起。而在‘上师大5号’巨胚水稻糙米中GABA含量高于正常胚水稻‘超2-10’糙米的最主要原因，是由于多胺衍生的代谢通路关键酶基因表达上调和GABA分解代谢通路关键酶基因表达下调的作用。
　　在‘上师大5号’水稻发芽糙米中，GABA含量高于‘超2-10’对照糙米。GABA在发芽巨胚糙米中积累的主要原因，也主要是由于谷氨酸衍生的代谢通路和多胺衍生的代谢通路相关基因表达上调以及GABA分解代谢通路基因表达下调所致。
　　本研究首次通过代谢组学分析巨胚水稻糙米和正常胚水稻糙米的代谢物差异，可以较为清晰的得知，当水稻的胚增大后，在水稻种子中究竟有多少种代谢物质的含量会发生改变，这为全面了解和评价巨胚水稻糙米的营养品质及潜在的保健功能提供了依据。开展本研究，还可以为今后分析巨胚稻糙米胚变大表型的原因提供一定的参考。本研究首次通过对多胺合成代谢通路以及GABA分解途径探索GABA在水稻糙米中以及发芽糙米中积累的原因，完善了水稻种子GABA积累分子机制的研究，同时也发现了多胺代谢通路对于巨胚水稻种子中积累GABA的重要性。开展本研究，还可为今后通过生产环节增加巨胚水稻糙米的GABA含量提供参考。