Basic HTML Version
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)
1140
BeadXpress
数码微珠芯片系统，该系统可同时进行
大量
SNP
位点的研究，包括
GoldenGate
技术和
ASPE
方法。
2.3
高密度、高质量分子图谱的构建及重要品质性状
QTL
、
基因研究的深入
分子标记技术的发展与应用促进了高密度、高
质量分子图谱的构建，高密度、高质量分子图谱不
仅是开展分子设计育种的基础，也是定位和克隆基
因的起始点。
Wu
等
(2002)
利用
PCR
为基础的
YAC
克
隆筛选技术，构建了包含有
6591
个
EST
位点的水稻
转录分子图谱，该图谱不仅覆盖水稻基因组
80%
以
上的区域，而且还显示出水稻
1
、
2
、
3
号染色体分
布有较高密度的
EST
位点，约为
11
、
12
号染色体的
2
倍左右，其中更多的
ETS
密集区分布在每条染色体
臂的末端区域。
Li
等
(2007)
构建了具有植株转化能
力的
BIBAC/BAC
水稻图谱，用于基因组序列的功能
分析和遗传转化分析。稻米品质是一种由多基因控
制和多项指标组成的综合性状。近年来我国水稻科
学工作者从分子
(
基因
)
领域对稻米品质进行研究，
并取得了重大的突破与进展
(
表
1
所示
)
，不仅促进了
对稻米品质分子机理的理解，而且为高效、定向改
良稻米品质奠定了坚实的基础。
2.4
水稻核心种质、骨干亲本资源的构建与研究
种质资源常被称之为遗传资源、基因资源，是
进行作物育种的
―
元件
‖
和物质基础。作物育种过程
实际上是由原始的基因系统向理想基因系统运动
的轨迹。为了解决遗传研究和育种工作中大量材料
的保存、评价、鉴定等工作所面临的困难
,
澳大利亚
Frankel
提出了核心种质
(Core collection)
概念，即以
最小的资源数量和遗传重复最大程度地代表整个
遗传资源的多样性，具有代表性、实用性、动态性
和有效性的特征。周少川等
(2005, 2008)
从
―
优良种
质及其衍生系统
‖
即
(
骨干亲本
)
发展到动态的核心
种质，从而使水稻种质资源学与水稻遗传育种学实
现有效联接，核心种质育种理论进一步得到完善。
在品种改良中，核心种质能够沿着育种目标置换和
扩充基因群体，直至全面符合育种目标。核心种质
可用一级、二级、三级核心种质标志其动态变化，
并随着科技的发展而逐步精确地量化。周少川等人
继
2008
年启动水稻核心种质体系关键节点青六矮
1
号等三个品种高倍数重测序后，于
2010
年对具有完
整家系背景的一级核心种质青六矮
1
号至七级核心
种质黄丝占
(
约
21
份育种材料
)
的全基因组序列进行
了重测序
(
未发表
)
。一方面通过生物信息学平台对
各级核心种质的基因组序列进行比对，以筛选与水
稻品质、抗性有关的
SNP
标记进行水稻的品质、抗
性方面的分子设计育种工作；另一方面通过基因组
序列信息能实现种质资源的聚类压缩，有利于从分
子水平更好的把握核心种质对外源基因的兼容以
及不断创新升级的动态过程，为展开高效的水稻核
心种质育种奠定基础。该团队还以六级优质稻核心
种质黄华占为受体材料，构建了几十份黄华占重组
自交系，用于基因、
QTL
定位和品质、抗性的分子
设计育种研究。
2.5
水稻遗传转化体系及分子标记辅助选择技术的
发展与成熟
生物技术的应用，尤其是转基因技术及分子标
记辅助选择技术的应用，被认为是未来改良作物品
种的重要技术手段，它们所体现的也是一种农业可
持续发展的方法。
Zhang(2007)
认为通过转基因技术
及分子标记辅助选择技术与常规育种技术相结合，
是实现将当前优良骨干品种
(elite cultivars)
改造、升
级为绿色超级稻
(GSR)
的一条重要途径，主要包括
产量、稻米品质和抗性间的
―
飞跃
‖
。
Li
等
(2003)
构
建了可同时插入多个外源基因的
TAC
载体系统，可
同时实现多个外源基因的遗传转化操作，从而为多
基因聚合育种奠定了基础。
Qu
等
(2008)
对
6
个来源于
水稻的种子贮藏谷蛋白基因的启动子在转基因水
稻中的时空表达特意性进行了研究，结果表明，由
这
6
个贮藏谷蛋白基因的启动子所连接的
β-
葡萄糖
苷酶
(GUS)
基因能在水稻胚乳中实现预期的特意性
表达，此研究不仅有助于解决胚乳特意性强表达启
动子缺乏的问题，而且在一定程度上阐明了时空特
意性启动子在水稻胚乳中特意性表达的调控机理。
近年来，随着一些控制稻米品质性状的重要基因被
克隆以及稻米品质相关
QTL
被精确定位
(
表
1
所示
)
，
在很大程度上促进了借助转基因技术及分子标记
辅助选择技术来实现对稻米品质的改良。当前转基
因技术主要被应用于改良稻米营养方面的品质
(
表
2
所示
)
，笔者认为这很可能与稻米其它品质方面的遗
传调控机理的复杂性有关。