| 单词 | 水稻高蛋白育种 |
| 释义 | 【水稻高蛋白育种】 拼译：breeding in high protein rice 培育高蛋白质含产量的水稻新品种，必须同时兼备较高的稻谷产量，它更科学地反映了水稻育种中高产、优质的要求。 稻米蛋白质含量是稻米的重要品质性状之一，其含量高低直接决定着稻米的营养价值。稻米蛋白质含量一般精米为7%，糙米为8%，低于小麦，但稻米蛋白质是最好的谷物蛋白，其生物价比小麦、大麦、玉米的高得多，所以稻米中可利用的蛋白质量与小麦中可利用蛋白质量实际上是相近的，如能将稻米的蛋白质含量提高到国际水稻研究所曾提出的在高产和多抗性基础上精米为9%，糙米为10%的目标，则稻米的营养价值将大大超过小麦。为此，水稻高蛋白育种受到国内外育种专家的重视。1950年，印度即开始水稻高蛋白育种，但此后25a末见成效。国际水稻研究所于1966年开始这项工作，1969年在分析了7760个水稻品种蛋白质含量的基础上，发现有6个品种蛋白质含量超过14%，但都是早熟的粳稻，产量低，易感病虫；后来用其作为亲本，通过长周期轮回选配的方法获得了一批品系，其蛋白质含量较高，其中被认为最好的品系是IR2153－338－3。1976年来在3年(6季)试验后证明其平均蛋白质含量比亲本高1%多，但该品系于1977年遭受一种新的病害——齿叶矮缩病的严重为害，结果产量锐减，也无从比较其蛋白质含量，这说明在高蛋白品种改良中出现了抗病性的新难题。过去的水稻高蛋白育种遇到的另一难题是稻米蛋白质含量和稻谷含量的关系很难统一，致使总的蛋白质含量难以提高。一些研究者报道，稻米蛋白质含量与稻谷产量呈负相关，但是深入的研究结果表明，虽然稻谷产量与稻米蛋白质含量之间存在有负相关现象，但这一相关程度一般并不大，而且观察到的负相关更多的是由环境因素而非遗传因素造成。为了提高水稻高蛋白育种成功的机率，减少盲目性，探明稻米高蛋白质含量形成的机理，近年来对稻米蛋白质含量的遗传规律、高蛋白水稻的代谢特性及环境因素对稻米蛋白质含量的影响力作了一些研究。关于栽培条件、环境因素对稻米蛋白含量的影响，H．M．Beachll(1972)、K，A，Gomez(1979)、M，Tamaki(1989)、封晋(1991)等人在报道中都有阐述，一般认为，生育期中氮肥施用量与稻米蛋白质含量呈正相关，尤以生殖生长期施氮对提高稻米蛋白质含量的效果最好；就密植程度而言，行株距大稀植的稻米蛋白质含量高，成熟期太阳辐射强的稻米蛋白质含量最低，灌浆成熟期的温度也影响稻米蛋白质含量。有报道认为，当结实期平均气温为24．4～28℃的稻米蛋白质含量较高，超过30℃以及低于20℃时稻米蛋白质含量均降低；灌溉条件和大气相对湿度都会影响稻米的蛋白质含量，一般在干旱条件下稻米蛋白质含量提高，生长期间较高的相对湿度能降低蛋白质含量。此外，收割期、成熟度、生育期长短、杂草防除，土壤含硫量和含钼量等因素也会影响稻米的蛋白质含量。对稻米高蛋白质含量形成的生理基础的研究结果表明，稻米蛋白质含量高的水稻，其体内蛋白质合成能力强，氮素从营养器官向生殖器官的转移快、转移量多(扶惠华等，1990、1991)。为了缩短水稻高蛋白育种周期，方便高蛋白水稻新品种的早期预测，人们企图找到稻米高蛋白质含量的生理生化标志，定位高蛋白质含量基因，以为高蛋白育种的遗传操作打下基础。V．VShenoy等(1990)曾报道，莽草酸脱氢酶－12(Sdh12)可以作为稻米蛋白质含量高的标志。稻米蛋白质含量是数量性状，其遗传因素相当复杂，有人认为有3对或3对以上的基因控制蛋白质含量，增加了有性杂交成功的困难；低蛋白对高蛋白为显性，难于在杂交后代进行选择，环境因素的强烈影响又增加了在遗传上鉴定的困难。这表明，水稻高蛋白育种研究的突破，有赖于在传统育种方法的基础上有新方法的引进，在途径上有所突破。自20世纪70年代以来，新兴的生物技术飞速发展，植物组织培养特别是花药培养、原生质体培养和融合，在农作物品种改良中显示出巨大的潜力，给水稻高蛋白育种也注入了活力，通过生物技术曾获得了一些可供育种利用甚至具有重要推广潜力的高蛋白水稻新质源。杨学荣、扶惠华等(1989、1990)培育成功的早籼稻高蛋白新品系华O3，不仅其稻米蛋白质含量平均高出糙米的13．72%，而且蛋白质的8种必需氨基酸有6种超过了联合国粮农组织和世界卫生组织(FAO／WHO)推荐的理想的蛋白质含量标准，稻谷产量基本与推广的高产品种持平。华O3的育成丰富了高蛋白水稻的种质资源基因库，也以实践证明应用先进的生物技术与常规育种相结合是实现水稻高蛋白育种目标的最有效方法。植物基因工程所获得的一系列成果为水稻高蛋白育种展示了美好的前景。20世纪80年代初，美国科学家首先将菜豆贮藏蛋白基因转移到向日葵细胞，并得到表达；此后，日本科家将菜豆种子贮藏蛋白质基因转移到烟草细胞也得到了表达。水稻的原生质体培养已于1985～1987年先后由日本、法国、中国以及英国的科学工作者报道得到了再生植株。日本农业生物资源研究所已弄清了水稻中谷蛋白的基因结构；中国农业科学院作物研究所采用胚珠直接注射法和通过花粉管通道的技术将外源DNA导入水稻，获得了具有供体植物特异性状的子代；中国水稻研究所将动物DNA片断注入水稻已获得植株，这些都为通过水稻基因工程培育高蛋白水稻新品种奠定了基础。当然，尽管植物基因工程是未来水稻高蛋白育种获得突破性进展的最有效最具潜力的手段，但仍有许多尚待研究的问题。植物基因工程的核心是基因转化和受体细胞植株再生，目前有应用前景的转基因植物还只限于双子叶植物，限制因子在于尚不能使任何一个单子叶大田作物的优良推广品种的转化和植株再生成功，这需要在寻找最适的感受态细胞或组织、最优化的转化方法和最佳的再生培养条件等方面做深入细致的研究。植物基因工程应用于水稻高蛋白育种是近年来以及今后相当长一段时间内的一个活跃研究领域。水稻高蛋白育种研究的另一活跃领域是对已有高蛋白水稻资源的生理生化、遗传及分子生物学方面作深入的研究；尤其是在遗传、分子生物学方面，水稻基因库的构建、高蛋白基因的定位又是该领域的当务之急，因为这方面的研究成果将大大推动已有资源在育种中的利用，提高通过传统的常规育种途径培育高蛋白水稻新品种的成功率。【参考文献】：1 杨学荣，扶惠华，等．高蛋白华O3早籼稻的育成及其稻米品质分析．中国农业科学，1990，23(2)：10～142 Yang xuerong and Fu huihua，Hua－03 a high protein indicarice，IRRN，1989，14(3)：14～153 扶惠华．高蛋白水稻生殖生长期的氮代谢特性．中国植物生理学会第2届青年植物生理工作者会议论文摘要汇编，1992．1214 闵绍楷．稻米品质的鉴定与改良．国外农学——水稻，1981，(3)：113～1235 K A Gomez．环境对水稻蛋白质和直链淀粉含量的影响．国外农学－水稻，1981，(3)：146～1486 卢良恕，司洪文．作物遗传育种的发展与展望．种子世界，1989，(1)：2～57 史蒂文斯著，穆博伦，译．生物工程改良水稻品种．国外科技动态，1991，(5)：27～298 王根庆．不同稻类品种蛋白质和氮基酸含量差异的研究．华北农学报，1991，6(2)：7～129 封晋．影响优质水稻米质的环境条件及高产栽培技术．湖南农业科学，1991，(3)：4～510 BeachhllH M，et al．Breeding for high protein content in rice．Rice breeding 1972；419～428 IRRI11 Shenoy V V，et al．shikimate Dehydrogenase-I2 Allozyme as a Marker for high seed protein Content in Rice．Crop Science，1990，30(6)：937～94012 Tamaki M，et al．Physico-ecological studies on quality formation of rice kerndl．Ⅰ－Ⅲ，Japan，Jour，Crop Sci．，58(4)：653～658．659～663．695～703(华中师范大学扶惠华副教授、杨学荣教授撰) |
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