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易俊良等
, 2011,
水稻稻米品质的分子设计育种研究进展
,
分子植物育种
Vol.9 No.19 (doi: 10.5376/mpb.cn.2011.09.0019)
1137
BIL
群体及其亲本脂肪含量的表型变异，结果表明，
脂肪含量表型值在
BIL
群体中呈现连续分布，并存
在双向超亲分离现象，说明脂肪含量是典型的数量
性状，受多基因控制，同时利用
RT-PCR
方法克隆
了脂肪合成途径中一个重要的酶，二酰甘油酰基转
移酶
(DGAT)
，从而为进一步研究水稻
TAG
的合成
和调控机制提供一定的理论基础。
Hu
等
(2004)
利用
Gui630/02428
构建的加倍单倍体群体和一个包含有
232
个标记位点的
RFLP
连锁图谱，对稻米脂肪含量
的遗传基础进行了研究，结果表明，控制稻米脂肪
含量的
3
个
QTL
分别定位于第
1
、
2
、
5
染色体上，共
解释
44%
的表型变异，位于第
2
、
5
染色体上的
QTL
表现为主效
QTL
。
人类在
20
世纪
40
年代就已经发现了所有的必
需维生素，并实现了必需维生素的人工合成。与饮
食有关的必需矿质营养元素
(Ca, P, K, Na
等
)
的功能
和微量元素
(Si, Ni, Sn, V
等
)
也已被发现。维生素
A
、
Fe
和高质量蛋白的缺乏，通常被认为是人类营养中
最严重的问题。维生素、矿质营养元素功能的研究
远远超出了在预防特殊的缺乏症方面的作用
(David,
2005)
。当前，分子遗传学方法正被用于增加农作物
中某种或某几种营养元素的含量
(Grusak and Dean,
1999)
。水稻中
Fe
3+
的增加，不仅可以预防人类的缺
Fe
症状，而且还可以增加水稻的产量
(Mary, 2007)
。
矿质营养元素或微量元素含量丰富的稻米在加工
过程中，所产生的副产品
(
米糠
)
的价值也高，而米
糠中营养物质的的分离与提取，则是一种提升人类
健康的重要途径
,
同时有利于经济回报的增加
(Schramm et al., 2007)
。
2
水稻品质分子设计育种开展的相关基础工
作研究
分子设计育种的目标在于控制所有与重要农
艺性状有关的等位基因变异。优良基因的聚合和基
因与表达调控元件的有机整合，是其基本思想
(
肖景
华等
, 2009)
。分子设计育种不仅能够改善现有的选
择途径，而且还能帮助创造具有优良农艺性状
(
优
质、高产、多抗
)
的新品种或组合，它主要包括
3
个
方面的步骤
:(1)
定位所有与农艺性状有关的基因
座；
(2)
等位基因效应的评价；
(3)
分子设计育种的开
展
(Johan and Jeroen, 2003)
。因此，加强水稻品质分
子设计育种的相关基础工作研究，是十分必要的，
有助于培育出集色、香、味、营养于一体的优质稻
米品种或组合，从而达到高营养高产量高效益的目
的。目前水稻品质分子设计育种的基础工作研究主
要表现在如下几个方面。
2.1
生物信息学数据库中基因组序列信息、功能基因
组学遗传信息资源的累积与整合
水稻作为作物基因组研究的模式作物，基因组
大小约为
4.3
亿个碱基对，是禾谷类作物
(
玉米、小
麦
)
中最小的。水稻基因组研究计划
(RGP)
最初于
1991
年提出，共分为两个阶段：第一阶段的主要目
标，包括构建了近
2257
个
DNA
标记的高密度遗传连
锁图谱和
YAC
克隆为基础的覆盖水稻全基因组序
列约
70%
的物理图谱；第二阶段的主要目标，包括
基因组序列的测定、基因功能的分析、基因组学在
遗传育种中的应用等
(Katsumi et al., 2000)
。水稻的
两个籼、粳亚种，即以
9311
为代表的籼亚种和以
―
日
本晴
‖
为代表的粳亚种的测序工作已经完成
(Matsumoto et al., 2005; Yu et al., 2002)
，从而奠定了
基因分析和分子设计育种的基因遗传信息基础。美
国国家信息中心
(National Center of Biotechnology
Information, NCBI)
的
GenBank(http:
、欧洲分子生物学
室验室
(European Molecular Biology L aboratory-Eu-
ro-pean Bioinformatics Institute, EMBL-EBI)
的
EM-BL (http://
和
日本
DNA
数据库
(DNA Data Bank of Japan, DDBJ)
被称为三大国际一级核苷酸生物信息数据库，截止
2009
年，三大数据库收录的核苷酸序列信息分别为
108,431,692
条，
185,231,366
条和
116,720,237
条。蛋
白质序列数据库则主要是
SWISS—PROT
、
PRI
、
TrEMBL
等，其中成立于
1996
年的
TrEMBL
，是对
SWISS—PROT
数 据 库 注 解 的 补 充 ， 这 使 得
SWISS—PROT
蛋白质序列数据库的功能变得更加
完善
(Boeckmann et al., 2003)
。蛋白质结构数据库
PDB
，是由
X
射线晶体衍射和核磁共振测得的生物
大分子的三维结构所组成的最完整的蛋白质结构
数据库。它在全世界有七个镜像站点，可应用于蛋
白质结构预测和结构同源性比较，是进行生物分子
结构研究的基本数据
(Berman et al., 2000)
。据
2010
年
5
月的最新统计，
PDB
已收录了
60409
个蛋白质结
构序列，其中
52753
个结构序列是由
X
射线衍射所