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稻米品质的遗传改良

万建民  
【摘要】:我国水稻品种的产量获得了重大突破,但其品质仍不能满足人们的需求。稻米品质是综合性状.涉及外观品质、蒸煮品质、碾磨品质三类十余个指标。品质性状均为数量性状, 且环境稳定性差和表型鉴定相对滞后等因素严重阻碍了稻米品质改良的深入开展,研究表明对关键节点基因的克隆是品质性状改良的重点。而且新兴的分子设计育种技术克服了传统育种技术的预见性差、育种周期长、育种方法效率偏低的缺陷。基于品质数量性状的复杂性, 我们建立了水稻食味品质鉴定、稻米脂肪和蛋白含量近红外光谱分析模型,并进行同质性测验和联合方差分析,在基因型与环境互作效应显著的基础上进行稳定性分析。将多基因控制的复杂数量性状分解为单基因控制是研究的关键,我们创建了14套永久性群体,18个优质水稻品种。8份 T-DNA 插入的粒型突变体,7份储藏蛋白含量突变体和稻米垩白突变体等一系列材料。利用多套永久性群体的多年多点分析,我们获得了分别控制稻米粒长、粒宽、垩白率、精米率、整精米率直链淀粉含量糊化温度、胶稠度、脂肪和蛋白含量的主效 QTL 位点。进一步利用 Asominori 染色体置换系,并精细定位了第3染色体上控制的稻米长粒的 g1-3基因, 第5染色上控制稻米宽粒的 gw-5基因,第8、9染色体上分别控制稻米低垩白率的 pwgc-8、9。基于上述稳定的品质性状 QTL 与基因的获得,我们利用分子标记辅助选择的方法,开展优质 QTL 的聚合育种,培育优质高产粳稻品种,如宁粳2号。脂质的氧化降解导致了稻谷在贮藏过程中易发生陈化、霉变。我们克隆了水稻脂氧合酶3(LOX3)与脂氢过氧化物裂解酶基因(HPL), 利用 LOX3缺失突变体,建立了耐贮藏水稻分子育种体系,并育成耐贮藏水稻新品系 WO17。功能性水稻的研究日益活跃,低谷蛋白含量水稻品种的培育满足了肾脏病和糖尿病患者等特殊人群由于肾机能障碍,不能食用可吸收蛋白质含量超过4%大米的特殊需求。我们通过筛选获得各种类型的谷蛋白突变体,图位克隆了控制谷蛋白合成途径中的关键基因 LGC-1、OsVPE1 和 Rab5a。并利用与上述基因紧密连锁的标记选育低谷蛋白水稻品种(如 W3660、W1721)。总之。随着研究的深入,将分子生物学、功能基因组学及分子设计育种的理论和方法与传统育种技术相结合,必能加快我国水稻品质遗传改良的进程。

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