利用分子標誌輔助研發低消化性蛋白之水稻品種--前言 - 農業知識入口網

水稻是國際上三大糧食作物之一，亦是超過半數世界人口的主要糧食，稻米的營養價值豐富，白米除了主要成份澱粉可供給大部份熱量來源外，也包含了約7%的蛋白質，在以稉米為主食的亞洲國家中，由米飯攝取的蛋白質約占總蛋白質攝取量的15% (Tanaka, 1983)。隨著社會生活水準提高慢性病患者數量也隨之提升，其中慢性腎臟病患者必須限制蛋白質的攝取以降低腎臟負擔(Fouque, et al. 2000)，因此若能透過育種、加工等技術降低稻米中的蛋白質含量，則可作為慢性腎臟病患者適宜的食品。市面上已有透過乳酸菌代謝蛋白質的加工技術，或利用米榖粉加工以移除蛋白質的澱粉重組米等加工技術可降低米粒蛋白質含量，但加工產品往往有失去米飯原有風味，且生產成本偏高消費者難以負擔等問題(Morita, et al. 2009)。
稻米中具有四種蛋白質，可依照溶解條件略分為水溶性的乳清白蛋白(albumins)、鹽溶性的球蛋白(globulins)、醇溶性的醇溶蛋白(prolamines) 及酸鹼溶性的穀蛋白質(glutelins)，其中以消化性榖蛋白所占的比例最高，大約占75-80%，醇溶蛋白次之約占10-15%。而醇溶蛋白及榖蛋白多分布於胚乳(陳與黃，2014)。
稻米的儲藏性蛋白質常以SDS-PAGE蛋白質電泳(sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis)分析。常見的有分子量為55-57 kD的榖蛋白蛋白質前驅物(precursor)，及前驅物經降解後形成的37-39 kD 酸性次單元體(acidic subunits) 與21-23 kD 鹼性次單元體(basic subunits)。此外，也包括分子量為10-16 kD 之醇溶蛋白與26 kD之球蛋白(Ogawa et al., 1987)。因此蛋白質電泳分析可檢視水稻蛋白質之變異。Iida等人(1993)利用日本良質米品種‘Nihonmasari’進行誘變，開發出具低穀蛋白及高醇溶蛋白的水稻品種LGC1。而LGC1品種經研究顯示為顯性突變Lgc1所造成，該突變為3.5kb的基因片段缺失，發生於第二條染色體上(Kusaba et al., 2003)。
水稻榖粒蛋白質含量及比例易受到施肥量、氣候等環境條件的影響，其蛋白質含量及比例亦是多基因遺傳，與環境交感作用下較不穩定且遺傳率較低。為了提升低穀蛋白品種選育選拔效率，Morita等人於2009年開發了Lgc1突變專一性分子標誌，並利用此分子標誌選育出‘LGC-Katsu’以及‘LGC-Jun’兩個低消化性蛋白品種，國內亦針對該突變進行分子標誌之開發與研究，設計不同的位置之專一性引子對及實際育種利用(王等，2014；林等，2014)。本研究以具有Lgc1突變的日本低消化性蛋白水稻品種‘Shunyo’與台灣優良水稻推廣品種‘台稉16號’雜交後代之族群，並以Morita (2009)等人開發的分子標誌進行DNA基因型與榖粒蛋白質含量之雙重選拔，期能選育適宜台灣栽培的低消化性水稻品種。