水稻種子蛋白質含量遺傳研究進展

彭波 孫艷芳 龐瑞華 孔冬艷 宋曉華 李慧龍 李金濤 周棋贏 段斌 柳琳 宋世枝

摘要：水稻（Oryza sativa L.）種子中的蛋白質含量是決定稻米營養(yǎng)品質的一個關鍵因素，增加稻米中的蛋白質含量對其品質改良具有十分重要的意義。文章綜述了水稻種子蛋白質的組成、蛋白質含量的數(shù)量性狀位點（Quantitative trait locus， QTL）定位、相關基因分離克隆及其基因表達調控等方面的研究進展，針對目前對水稻種子蛋白質含量相關基因功能和遺傳調控規(guī)律尚不清楚的問題，提出采用基因聚合或利用分子標記輔助選擇育種提高水稻種子蛋白質含量的策略，為水稻和其他重要作物品質的遺傳改良提供參考和借鑒。

關鍵詞： 水稻；種子；蛋白質含量；QTL定位；基因克?。贿z傳改良

中圖分類號： S330.25 文獻標志碼：A 文章編號：2095-1191（2017）03-0401-07

0 引言

水稻（Oryza sativa L.）是世界上最重要的糧食作物之一，世界上有50%、我國有近2/3的人口以稻米為主食（Tian et al.，2009）。以提高水稻產(chǎn)量為育種目標曾導致市場上很多稻米品質欠佳，如今，隨著世界人口的持續(xù)增長和生活水平的不斷提高，人們對稻米品質的要求越來越高，科學家也越來越重視對稻米品質的研究（Fitzgerald et al.，2008，2009；Chen et al.，2012；Peng et al.，2014a）。然而水稻品質性狀極其復雜，受到許多基因的控制與調節(jié)，且易受到外界環(huán)境因素的影響（Chen et al.，2012；彭波等，2016）。一般認為水稻品質由營養(yǎng)品質、外觀品質、加工品質、蒸煮和食味品質等組成（Zhang，2007；Pandey et al.，2012；Bhullar and Gruissem，2013；Peng et al.，2014b）。不同地區(qū)對水稻各品質性狀的關注有所不同，如遠東地區(qū)喜歡黏性且偏軟的稻米，而印度優(yōu)先選擇非黏性的稻米，發(fā)達國家則要求稻米具有良好的蒸煮和食味品質，許多發(fā)展中國家和地區(qū)以稻米為唯一營養(yǎng)來源，營養(yǎng)品質是最重要也是最受關注的性狀（Chen et al.，2012）。水稻的營養(yǎng)品質主要決定于水稻種子中蛋白質、氨基酸及部分維生素含量的高低，而蛋白質含量是水稻最重要的營養(yǎng)品質之一，水稻是人們從食物中獲取蛋白質的主要來源（Peng et al.，2014a；Raubenheimer and Simpson，2016）。同時，稻米中蛋白質的氨基酸組成比較均衡、限制性氨基酸含量較高，容易被人體消化吸收，在我國頒布的農(nóng)業(yè)行業(yè)標準《食用稻品種品質》中，稻米的蛋白質含量被列為檢測項目之一（鄢寶等，2012）。

Fitzgerald等（2009）預測，到2050年世界人口將達到或超過90億，人們對高品質作物的需求預計在未來相當長的一段時間內(nèi)還將不斷增加。因此，在未來的水稻育種過程中提高水稻籽粒的蛋白質含量并調節(jié)其比例，進而提升稻米的營養(yǎng)品質對水稻育種具有重要意義。水稻功能基因組學在全球的研究已取得重要進展并不斷快速發(fā)展，主要表現(xiàn)在各種技術和資源平臺的建設為高通量基因或基因型鑒定打下了基礎；已開展針對各種農(nóng)藝性狀和生物過程功能基因組學的研究和分析；分離、克隆和鑒定功能基因并已應用于水稻育種（Jiang et al.，2012）。同時，水稻品質方面的遺傳改良也取得了巨大進步（Chen et al.，2012；Bhullar and Gruissem，2013），如發(fā)現(xiàn)水稻種子蛋白質含量不僅是決定營養(yǎng)品質的重要指標，還對稻米的外觀品質、加工品質和食用品質有一定影響（Cao et al.，2013）。因此，闡明水稻種子蛋白質含量的遺傳基礎對水稻品質改良具有重要意義。本文綜述了近期水稻種子蛋白質含量在數(shù)量性狀位點（Quantitative trait locus，QTL）定位、相關基因克隆和調控方面的新進展，并提出了遺傳改良策略，以期為水稻蛋白質含量的深入研究、稻米營養(yǎng)品質的改良和優(yōu)質水稻新品種的培育提供參考。

1 水稻種子蛋白質的組成及含量

水稻中的蛋白質種類繁多，按照其功能可分為儲藏蛋白（水稻種子儲藏物質的蛋白，同時具有保護功能）、結構蛋白（維持水稻種子細胞正常代謝的蛋白）和保護蛋白（Shewry and Halford，2002）。通常水稻種子中的結構蛋白種類較多，但每種結構蛋白的含量極少（田爽和王曉萍，2014）。與其他種類蛋白相比，儲藏蛋白含量較高，通常所指的水稻蛋白質，主要是指儲藏蛋白。水稻籽粒干重的90%以上是由儲藏淀粉和蛋白質組成（Tian et al.，2009；Wang et al.，2009a），水稻胚中的蛋白質含量最高，變異范圍為16.8%～24.1%；糙米和精米中的蛋白質含量變異范圍分別為5.1%～

15.4%和4.5%～14.3%（Juliao，1972）。根據(jù)水稻種子儲藏蛋白的溶解情況和不同的分離提取方法可將儲藏蛋白分為四大類：可溶解于水的蛋白質稱為清蛋白，溶于稀鹽溶液的蛋白質稱為球蛋白，能溶解于醇和水混合物的蛋白質稱為醇溶蛋白，可溶解于稀酸或稀堿的蛋白質稱為谷蛋白（焦愛霞等，2008；He et al.，2013）。水稻胚乳中的儲藏蛋白主要是谷蛋白和醇溶蛋白，其中，谷蛋白是最容易消化的蛋白質，約占胚乳中蛋白質含量的80%（Wang et al.，2009a），醇溶性蛋白含量約占20%（Kawakatsu et al.，2010；He et al.，2013）。清蛋白和球蛋白含量分別約占稻米總蛋白質含量的5%和10%（Shewry and Halford，2002；Peng et al.，2014a）?？傮w上，水稻籽粒的蛋白質含量為4.3%～

19.3%（Shewry，2007；Lu et al.，2009；周麗慧等，2009； Ye et al.，2010），為全世界人口提供約15%的蛋白質來源（He et al.，2013）。水稻胚乳蛋白質含量和必需氨基酸含量均衡是決定稻米營養(yǎng)質量的兩個最重要因素（Duan and Sun，2005；Peng et al.，2014a），稻米中的氨基酸含量相對其他作物（如小麥、玉米等）而言比較均衡，因此，增加水稻種子的蛋白質含量對提高稻米的營養(yǎng)品質具有重要意義。

2 水稻種子蛋白質含量的QTL定位

水稻種子蛋白質含量是典型的數(shù)量性狀（Shewry， 2007），容易受環(huán)境條件的影響。目前，關于水稻種子蛋白質含量的研究報道很多，其中大部分為蛋白質含量定位，對蛋白質含量功能方面基本上是利用突變體進行研究（Wang et al.，2010）。不同研究小組利用不同的遺傳作圖群體針對水稻種子蛋白質含量QTL定位進行了探討（Aluko et al.，2004；鐘明等，2007；Wang et al.，2007；Kepiro et al.，2008；Mahmoud et al.，2008；張濤等，2009；Lou et al.，2009；Yu et al.，2009；Ye et al.，2010；Liu et al.，2011；鄢寶等，2012；楊亞春等，2012）。

Tan等（2001）利用1個重組自交系（Recombinant inbred lines，RILs）群體在水稻第6和第7染色體上分別定位到1個控制稻米蛋白質含量的主效QTL，其中第6染色體上的QTL在Waxy基因附近。吳長明等（2003）利用Asominori/IR24來源于秈稻和粳稻的RILs群體在第1染色體定位到1個貢獻率為17.2%的稻米蛋白質含量控制QTL，在第7染色體定位到的2個QTLs貢獻率均大于10.0%。Aluko等（2004）利用來源于BC3F1（O. sativa×O. glaberrima）的1個單雙倍群體（Doubled haploid line，DH）在第1、2、6和11染色體上分別檢測到1個控制蛋白質含量的QTL，其中在第6染色體上掃描得到的QTL與Tan等（2001）定位的結果是同1個位點。李晨等（2006）利用1個BC1群體共定位到6個控制糙米蛋白質含量的QTLs，且定位到1個主效的QTL qCP12，這個QTL很可能與谷蛋白基因Glu1緊密連鎖。于永紅等（2006）利用協(xié)青早B/密陽46的RILs群體共定位到5個控制蛋白質含量的QTLs分別位于第3、4、5、6和10染色體上，總的貢獻率達42.8%。鐘明等（2007）利用RILs群體（來源于珍汕97/南洋占）對糙米蛋白質和精米蛋白質含量分別進行QTL定位研究，共檢測到4個控制糙米蛋白質含量的QTLs和2個控制精米蛋白質含量的QTLs，其中控制精米蛋白質含量的2個QTLs與控制糙米蛋白質含量的QTLs完全重合。同樣利用RILs群體，Kepiro等（2008）在糙米中定位到2個QTLs，在精米中定位到3個QTLs，其中2個位于第1、4染色體上的QTLs同時控制糙米和精米的蛋白質含量。Mahmoud等（2008）利用F2分離群體（Oryza nivara/IR64）發(fā)現(xiàn)來源于野生稻的部分片段可顯著提高雜交后代的蛋白質含量。Zhang（2007）用RILs群體及2套染色體片段代換系（Single chromosome segment substitution line，SCSS）的定位結果表明，控制蛋白質含量的QTL主要分布在第2、7、8和12染色體上，在第2、7和12染色體上分別發(fā)現(xiàn)3個控制粗蛋白質含量的QTLs，而位于第12條染色體的QTL不但影響谷蛋白含量，而且控制糙米蛋白質含量。Lou等（2009）利用川7和南洋占構建的RILs群體共檢測到2個控制蛋白質含量的QTL，其共同解釋的表型變異僅有7.2%。張濤等（2009）在第3、6、7、8和11染色體上共檢測到6個控制糙米蛋白質含量的QTLs，聯(lián)合貢獻率達61.07%。Yu等（2009）利用RILs群體（Xieqingzao B×Milyang 46）分別在第3、4、5、6和10染色體上定位到控制籽粒蛋白質含量的QTLs，其中在第6染色體短臂上Waxy基因附近的qPC-6效應達19.3%。Ye等（2010）利用SCSS在4個地點兩年的數(shù)據(jù)檢測到至少15個與蛋白質含量相關的片段，其中在8種環(huán)境條件下均可檢測到第8染色體上的SCSS-48。同樣利用SCSS（Asominori×IR24）群體，Liu等（2011）分別在第1、2、3、6、8和11染色體上定位到蛋白質含量的QTLs。黃覃等（2012）利用明恢63和優(yōu)質泰國香米KDML105的重組自交系群體也定位到控制糙米蛋白質含量的QTLs，但效應較小。楊亞春等（2012）在兩種環(huán)境下從糙米和精米中共檢測到9個控制蛋白質含量的QTLs。鄢寶等（2012）利用兩年的田間數(shù)據(jù)在糙米中共定位到3個控制蛋白質含量的QTLs，且發(fā)現(xiàn)有16對上位性互作位點，位于第8染色體上的qbpc8在兩年中均被檢測到。

以上研究在水稻的12條染色體上均定位到與稻米蛋白質含量相關的QTLs，盡管不同研究小組所使用的親本、定位群體、環(huán)境和定位方法等存在或多或少的差異，但有些QTLs在不同的研究結果中均能檢測得到。例如位于第6染色體Waxy基因附近的區(qū)域在不同研究結構中均檢測到該位點影響稻米的蛋白質含量（Tan et al，2001；Aluko et al.，2004；于永紅等，2006；Yu et al.，2009）；位于第10染色體上主要影響谷蛋白和醇溶性蛋白的區(qū)域在不同研究中也反復被檢測到（Yu et al.，2009）。鐘明等（2007）利用RILs群體（來源于珍汕97/南洋占）對糙米和精米蛋白質含量進行QTL定位研究，發(fā)現(xiàn)第1染色體RM472～RM104區(qū)間有控制精米蛋白質含量的2個QTLs與控制糙米蛋白質含量的QTLs完全重合，遺傳效應均在20.0%以上。隨后筆者針對此區(qū)間建立遺傳群體進一步驗證該QTLs的真實性，并利用圖位克隆策略分離到1個控制稻米蛋白質含量的主效QTL基因OsAAP6（Peng et al.，2014a）。因此，針對遺傳效應較大的QTLs，建立相應的遺傳群體進行精細定位，最后利用圖位克隆策略分離目標基因切實可行。

3 水稻種子蛋白質相關基因的克隆

水稻種子儲藏蛋白的編碼基因通常由一個復雜的多基因家族或單個基因的多個拷貝控制，且同類儲藏蛋白是具有高度多態(tài)性的多肽混合物（Duan and Sun，2005）。目前，影響水稻儲藏蛋白的基因多數(shù)是通過各種水稻突變體進行分離克隆而獲得（Takemoto et al.，2002；She et al.，2010；Wang et al.，2010；Ren et al.，2014）。

在水稻基因組中至少有15個基因編碼谷蛋白（Kawakatsu et al.，2008；Xu and Messing，2009；Kawa-

katsu et al.，2010）。根據(jù)編碼谷蛋白基因氨基酸序列的形似性，可將谷蛋白分為四種類型：A型谷蛋白（Glutelin type-A，GluA）、B型谷蛋白（Glutelin type-B，GluB）、C型谷蛋白（Glutelin type-C，GluC）和D型谷蛋白（Glutelin type-D，GluD）。其中，A型谷蛋白包括GluA-1、GluA-2、GluA-3和GluA-4，B型谷蛋白包括GluB-1、GluB-2、GluB-3、GluB-4、GluB-5和GluB-6（Takaiwa et al.，1991；Kawakatsu et al.，2008）；GluA-1和GluA-4基因均位于第1染色體上，GluA-4基因是一個假基因；GluA-3基因位于第3染色體上；GluA-2基因位于第10染色體上；其余基因均分布在第2染色體上。對C型谷蛋白僅鑒定到2個基因，D型谷蛋白僅鑒定到1個基因（Takaiwa et al.，1991；Kawakatsu et al.，2008；Kawakatsu et al.，2010；Chen et al.，2012）。水稻種子儲藏蛋白的合成及合成后的加工轉運過程極其復雜，且不同儲藏蛋白的加工運輸方式和途徑均有所區(qū)別（Jolliffe et al.，2005；Vitale and Hinz，2005；Ren et al.，2014）。對水稻種子儲藏蛋白合成后加工轉運過程的了解目前也僅局限于對突變體研究，至少已有11個與谷蛋白合成轉運相關的突變體獲得報道，如esp2、glup1（esp5）、glup2（esp6）、glup3（esp7）、glup4（esp8）、Glup5、glup6、glup7、Osvpe1、OsRab5a和gpa3（Wang et al.，2009b；Wang et al.，2010；Ren et al.，2014）。這些突變體中，只有gpa3、Osvpe1和OsRab5a基因已被成功克隆，其中Osvpe1被克隆是由于其在第269個氨基酸殘基發(fā)生突變使半胱氨酸突變?yōu)楦拾彼?，進而導致谷蛋白前體不能正常加工轉運，最終在成熟突變體中蛋白變?。╓ang et al.，2009b）。Wang等（2010）通過檢測谷蛋白前體存在突變的水稻植株，發(fā)現(xiàn)1個參與囊泡轉運谷蛋白前體的突變gpa1（Glutelin precursor accumulation），進一步研究表明gpa1是編碼1個小GTPase的蛋白，該蛋白在水稻胚乳灌漿過程中可能參與種子儲藏蛋白在內(nèi)膜系統(tǒng)細胞間的轉運及最終轉運到蛋白體Ⅱ。gpa3突變體中呈現(xiàn)粉質的胚乳，谷蛋白前體在水稻種子胚乳中得到大量積累（Ren et al.，2014）。

在水稻基因組中至少有34個基因編碼醇溶性蛋白（Kawakatsu et al.，2008；Xu and Messing，2009），根據(jù)聚丙烯酰胺凝膠電泳可檢測醇溶蛋白的分子量，將其分為三種類型：10 kD-醇溶蛋白（10 kD-prolamin）、13 kD-醇溶蛋白（13 kD-prolamin）和16 kD-醇溶蛋白（16 kD-prolamin）。其中，13 kD-醇溶蛋白占總醇溶蛋白的比例較大，根據(jù)其半胱氨酸含量可分為3個亞類（13 kD-prolamin亞類Ⅰ、13 kD-prolamin亞類Ⅱ和13 kD-prolamin亞類Ⅲ）。水稻胚乳中的醇溶蛋白是由多基因家族編碼，且每種單倍型均有80～100個重復（Wen et al.，1993；Mitsukawa et al.，1999），所以一直以來對水稻醇溶蛋白的研究進展緩慢。在水稻醇溶蛋白的80～100個編碼基因中，10 kDa-醇溶蛋白基因和3個13 kDa-醇溶蛋白基因的表達模式與谷蛋白基因的表達模式非常相似，但13 kDa-醇溶蛋白基因亞家族中的另外2個基因自受精后其表達量就不斷緩慢增加直至種子成熟（Duan and Sun，2005）；還有2個16 kDa-醇溶蛋白基因亞家族中的基因自受精后8 d其基因的表達量開始逐漸積累直至受精后的26～28 d（Mitsukawa et al.，1999）。這些研究結果表明，大部分控制種子儲藏蛋白的基因表達模式相似，可能在種子蛋白積累過程中存在功能冗余現(xiàn)象。

目前，對于清蛋白和球蛋白的研究比較有限，因為它們在水稻種子中的含量較少，主要積累在胚和胚乳的糊粉層中，有些球蛋白是在蛋白體Ⅱ中不斷積累。已經(jīng)報道的清蛋白基因僅有RA16和RA17，二者均屬于2S清蛋白家族，序列相似性約80%（Adachi et al.，1993）。對水稻球蛋白相關基因克隆的報道極少，僅有Glb基因被成功分離克隆，對應GenBank中的登錄號為D50643（Nakase et al.，1996）。

利用水稻自然群體已在第1染色體的長臂上分離克隆到第1個控制稻米蛋白質含量的主效QTL基因OsAAP6（Peng et al.，2014a），該基因是一個正調控因子：OsAAP6基因上調表達能增加稻米中谷蛋白、醇溶蛋白、球蛋白和清蛋白4種種子儲藏蛋白含量，進而引起總蛋白質含量升高；反之4種種子儲藏蛋白和總蛋白質含量均降低。盡管目前已克隆到控制水稻種子蛋白相關的基因，但對這些基因在水稻種子中定量調控的機制還不清楚。

4 水稻種子儲藏蛋白基因的調控

水稻種子儲藏蛋白基因在籽粒灌漿期均有強烈表達（Duan et al.，2005），意味著與種子儲藏蛋白相關的基因可能有相似的調控機制。目前，在水稻種子儲藏蛋白基因的5'啟動子中已鑒定到一些普遍存在的順式調控原件，這些調控原件不僅在水稻中存在，在別的作物中也有發(fā)現(xiàn)（Chen et al.，2012）。比較不同作物醇溶蛋白基因的啟動子序列發(fā)現(xiàn)，在翻譯起始位點上游-300 bp的一段序列比較保守，稱為雙因子胚乳盒（Bifactorial endosperm box，BE-box），BE-box由1個醇溶谷蛋白盒模體（Prolamine box class endosperm motif）和1個鄰近的類似GCN4的模體（GCN4-like motif）組成。醇溶蛋白盒（Prolamin box）和GCN4在小麥、玉米、高粱、大麥、黑麥和燕麥的種子儲藏蛋白中均存在（Marzabal et al.，1998；Norre et al.，2002）。GCN4、ACGT盒、醇溶蛋白盒和AACA盒在水稻的GluA、GluB和GluD亞家族基因中均能找到對應的順式作用原件（Kawakatsu et al.，2008；Qu et al.，2008），但這些順式作用原件在GluC啟動子區(qū)找不到對應的序列，意味著GluC的表達調控可能有所不同（Qu et al.，2008）。在水稻的醇溶蛋白基因中也發(fā)現(xiàn)存在醇溶蛋白盒及類似GCN4的模體（Qu and Takaiwa，2004；Chen et al.，2012）。

在水稻中發(fā)現(xiàn)能結合ACGT元件且能夠激活檢測報告基因瞬時表達的第1個蛋白質是堿性亮氨酸拉鏈蛋白（bZIP蛋白）家族的一個蛋白質，后來命名為RITA-1，在α-球蛋白啟動子區(qū)域發(fā)現(xiàn)了另外一個bZIP蛋白（后來命名為REB）可與GCCACGT（c/a）AG序列進行特異互作（Nakase et al.，1997）。bZIP蛋白家族中的另外5個反式作用因子RISBZ1、RISBZ2、RISBZ3、RISBZ4和RISBZ5的結合功能后來也通過來源于水稻種子的cDNA文庫得到鑒定，并發(fā)現(xiàn)這些作用因子能與水稻GluB-1啟動子上的GCN4-Box結合，但僅RISBZ1能反式激活用1個截短啟動子連接五聚體的GCN4-box，進而驅動報道基因的表達（Kawakatsu et al.，2008）。醇溶蛋白盒結合因子（Prolamin box-binding factor，RPBF）能識別GluB-1啟動子的AAAG/CTTT模體，用水稻種子儲藏基因啟動子驅動GUS基因的表達試驗結果顯示，RISBZ1和RPBF因子可反式激活GUS基因的瞬時表達，如GluA-1、GluA-2、GluA-3、GluB-1、GluD-1、10 kDa-醇溶蛋白基因、13 kDa-醇溶蛋白基因、16 kDa-醇溶蛋白基因和α-球蛋白基因的啟動子等（Chen et al.，2012）。在瞬時表達分析中發(fā)現(xiàn)，反式作用因子RISBZ1和RPBF存在協(xié)同促進作用（Yamamoto et al.，2006；Kawakatsu et al.，2008），但只有在水稻的轉基因品種中表達才顯示目標基因表達受到影響且改變蛋白質的積累（Kawakatsu et al.，2009；Chen et al.，2012）。

在成熟的水稻種子中，雖然谷蛋白比醇溶蛋白在摩爾數(shù)上略多，但谷蛋白的重量約為醇溶蛋白的4倍。研究其對應基因的表達水平發(fā)現(xiàn)，在受精后5 d表達水平基本上未存在差異，但自種子灌漿到開花后10 d谷蛋白基因的表達量遠高于醇溶蛋白（Duan et al.，2005；Chen et al.，2012），說明水稻谷蛋白和醇溶蛋白多基因家族具有不同轉錄方式和轉錄后的調控方式。水稻胚乳中的內(nèi)質網(wǎng)對蛋白質合成、加工、儲藏及其轉運均是極重要的內(nèi)膜組織，如Esp2是一個類似于蛋白二硫鍵異構酶的基因，不對稱分布于光面內(nèi)質網(wǎng)的內(nèi)部，在Esp2突變體中谷蛋白前體得到積累，而谷蛋白的酸性亞基和堿性亞基明顯減少（Satoh-Cruz et al.，2010）。也有研究表明，水稻的醇溶蛋白和內(nèi)質網(wǎng)分子伴侶結合蛋白（ER chaperone binding protein）對于從內(nèi)質網(wǎng)上形成蛋白體非常重要（Saito et al.，2009）。如果結合蛋白1（Binding protein 1，BiP1）基因被抑制表達或過量表達，則引起嚴重的表型：種子中的儲藏蛋白和淀粉含量均明顯降低，且儲藏蛋白的組成發(fā)生改變（Kawakatsu et al.，2010；Wakasa et al.，2011）。Satoh-Cruz等（2010）研究發(fā)現(xiàn)，囊泡中一些酶類對谷蛋白前體的處理加工對于正常蛋白囊泡的結構和儲藏蛋白的分揀運輸起著重要作用。因此，水稻種子儲藏蛋白相關的基因具有不同轉錄和轉錄后的調控方式，可能參與水稻胚乳中內(nèi)質網(wǎng)對蛋白質的合成、加工、轉運及儲藏過程。

5 展望

水稻種子蛋白質含量是典型的數(shù)量性狀，遺傳基礎比較復雜，且易受環(huán)境因素影響（Chen et al.，2012）。過去相當長的時期內(nèi)，測定蛋白質含量的經(jīng)典方法是凱式定氮法，但該方法的最大缺陷是耗時費力，且許多人為因素導致測量結果重復性不佳，不利于大規(guī)模分析測定種子中的蛋白質含量。近紅外分析儀的出現(xiàn)給蛋白質含量的高通量檢測分析帶來了極大便利，于是大量與水稻種子蛋白質含量相關的QTL相繼被發(fā)掘，甚至得到成功的分離與克?。≒eng et al.，2014a）。同時，利用大量的突變體材料，一批與控制水稻種子蛋白質含量相關的基因也不斷被克隆（She et al.，2010；Wang et al.，2010；Ren et al.，2014），相關的遺傳規(guī)律得到逐步解析。但一些重要的機理問題至今尚不清楚，如這些基因在水稻中如何定量調控其蛋白質含量，在蛋白質合成、轉運和積累過程中如何與別的因子協(xié)同發(fā)揮功能，以及多個蛋白質合成相關基因間的調控網(wǎng)絡等問題，將在今后針對已克隆基因功能的深入研究中逐漸得到解密。

隨著水稻功能基因組的快速發(fā)展和分子標記輔助選擇體系的建立與完善，對已檢測到遺傳效應較大的QTL，可嘗試轉移和聚合其中比較穩(wěn)定表達的QTL，從而提高水稻種子的蛋白質含量，進而改善稻米營養(yǎng)品質；還可充分利用我國種質資源庫中豐富的水稻種質資源開展篩選與鑒定工作，從而有效地利用高蛋白質含量的水稻資源，發(fā)掘新基因并深入研究其功能及其調控規(guī)律。同時，可利用分子標記輔助選擇將相關控制高蛋白質的基因或QTL轉移或聚合到現(xiàn)有的優(yōu)良栽培品種中，培育稻米市場廣泛需求的優(yōu)質水稻新品種。

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（責任編輯 思利華）