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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)
1144
选择、评价
―
艺术
‖
，即经验选择，因为它是以育种
学家多年的工作经验及分布于各生产
(
品比
)
点的表
型观测值和数据统计分析结果作为衬垫的，因此经
验选择是一种主观性很强的实践工作，与育种学家
的主观技能及工作经验有关
(
John,
2004)
。分子生物
学家却是在基因
(
分子
)
水平上实现对材料的筛选工
作并与目标性状的表型值相结合。分子标记技术、
基因组学信息、
QTL
理论及统计学方法和分子设计
育种等技术的概念不能被作物育种学家或其它的
植物学家所理解与把握。此外，在分子生物学平台
中所使用的设备与仪器是以分析标记基因型的复
杂技术作为基础的。与此类似，在作物育种学中的
一些基本概念及原理，分子生物学家也不能很好的
理解。因此，在分子生物学家与作物育种学家之间
出现的
―
知识断层
‖
，大大限制了传统育种技术与分
子育种技术的结合，并最终影响到新育种技术体系
的形成与发展。
针对上述水稻分子育种工作中所存在的限制因
子，未来有关稻米品质分子设计育种工作的研究策
略主要集中于，
(1)
进一步加强对控制稻米品质形成的基因或主
效
QTL
的发掘工作，同时建立适用于分析数量性状
变异更为复杂的高精确度、高效率的统计学模型或
作图软件，以提高
QTL
分析、定位的准确性；
(2)
注重大型稻米品质方面数据库的研究与开发
工作，建立拥有自主知识产权的计算机软件和生物
信息学技术平台，加强对
―
逆向遗传学
‖
分析方法
(
如
RNAi
技术、离体定向诱变技术等
)
、转录组学、蛋
白质组学及代谢组学的研究工作，以便在各级水平
上把握和理解稻米品质性状表达调控的各级网络
基础和每一品质性状在数量、质量上表达的细微差
别，以便为水稻品质方面的分子设计育种研究提供
重要的
―
信息元件
‖
；
(3)
分子生物学的研究工作主要是在实验室进
行，而育种研究主要的工作需要在田间完成，但决
定两者工作成败的最重要、最具挑战性的因素在于
所设计和筛选材料最后在田间的表型性状，因此，
必需实现分子育种技术与传统育种技术相结合，同
时注重培养既具有扎实分子生物学理论基础和遗传
育种实践基础的年轻科学家，以便更好的消除分子
生物学家与作物育种学家之间出现的
―
知识断层
‖
；
(4)
建立高效的技术转化平台，实现实验室研究
工作者与田间育种工作者之间的直接
―
对话
‖
。美国
国家农业研究部定期主办关于农作物基因组学研
究成果转化的研讨会，并决定出资建立一项联合农
业基金计划，用于加快基因组学研究成果向应用领
域的
―
扩散
‖
，以便田间育种工作者能更好的利用基
因组学信息用于品种改良
(Deborah, 2005)
，同时还
必需将分子设计育种涉及的相关分子生物学技术
向简单实用化方向发展，而且最好能高效率
(
高通量
)
这样才能提高检测与选择的效率，从而真正能被育
种家所采用；
(5)
加强与国际的合作。到目前为止，中国已经
同世界上
95
个国家签署了
(
生物
)
科学技术合作协
议，并与
150
多个国家开展各种形式的生物技术合
作研究，如人类基因组计划、国际
HapMap
计划和
国际水稻基因组测序计划等，所有这些国际
―
大科
学
‖
合作计划的参与，对提高我国在基因组学、转
录组学、蛋白质组学及代谢组学等研究领域的整体
技术水平和加快相应研究平台的建设，将发挥着至
关重要的作用。
4
以基因组学
SNP
标记为基础的水稻品质分
子设计育种技术路线的探讨
分子设计育种技术目标的进行，主要取决于高
精度遗传连锁图谱、高分辨率染色体单体型图和全
面表型分析三者的结合。由于分子标记技术、模拟
软件工具和基因表达调控原理的深入研究，使得分
子设计育种技术目标从理论层次转变为现实层次。
笔者对以基因组学
SNP
标记为基础的水稻品质分子
设计育种技术路线进行了探讨
(
图
1
所示
)
，可望为分
子标记辅助育种乃至全基因组层次的分子设计育
种提供理论与实践基础。
5
水稻品质的分子设计育种研究展望
水稻是二倍体作物，基因组较小，在遗传和育
种研究上具有雄厚的基础，因而是开展分子设计育
种的首推作物。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，在杂交后代中具有连续的
表型变异性，因此采用传统的育种方法来提高水稻
品质，将会面临很大的困难。近年来，随着水稻基
因组序列信息的获得，代谢网络和基因调控网络数
据的大量增长，基因型-表型关联分析模型的建立