亚洲杂草稻红色果皮分子鉴定及其Rc-bHLH序列多态性分析

多数杂草稻的果皮是红色,该特征可用于稻田中杂草稻的早期的初步鉴定,也可用于水稻果皮Rc/rc基因的起源进化研究。本研究利用红色果皮Rc基因第六外显子的In Del标记RID14对来自亚洲不同稻作区的199份杂草稻(O.sativa f.spontanea)、24份栽培稻(O.sativa)和9份野生稻(O.rufipogon)进行基因型鉴定并与表型比对;同时对9份代表性杂草稻Rc-b HLH位点的DNA序列进行测序,并将其与下载的29份栽培稻(籼,粳)和14份野生稻的对应序列进行比对分析。研究结果表明:(1)亚洲杂草稻的果皮颜色的表型多样,多数(84.4%)为红色或褐色(由浅至深)、少数(15.6%)为白色,其基因型与表型鉴定结果高度一致;杂草稻红色果皮Rc基因第六外显子均为无14 bp缺失的类型,仅有一份中国东北杂草稻除外(为14 bp缺失型),揭示用RID14标记可以早期快速的鉴定稻田中红色果皮杂草稻;(2)测试的9份杂草稻其Rc-b HLH位点的DNA序列均较为保守,其中出现4个突变位点;(3)在Rc-b HLH部分区域(1~115 bp),红色果皮的籼型栽培稻、杂草稻和野生稻的DNA序列相同,但红色果皮粳型栽培稻与白色果皮籼型栽培稻和杂草稻在106 bp处存在一个A/G替换;(4)通过对比野生稻和栽培稻,杂草稻在Rc-b HLH位点核苷酸多态性多态性最高,但是野生稻在该位点Tajima'D检验值呈显著,说明Rc-b HLH位点在野生稻中有选择性;通过聚类分析发现分为2个类群,类群1由白色果皮的杂草稻、籼型栽培稻和红/白果皮的粳型栽培稻组成;类群2由红色果皮的栽培稻(籼型)、杂草稻和野生稻组成。该结果暗示:在粳稻区,白色果皮的亚洲杂草稻可能由栽培稻退化返祖而形成的;在籼稻区,红色果皮的亚洲杂草稻可能经由栽培稻及野生稻杂交(如籼籼交或栽野交)演化而来。     

中国普通野生稻与栽培稻种SSR多样性的比较分析

采用48对SSR引物对288份我国普通野生稻和栽培稻的遗传多样性进行比较分析。结果显示, 共检测到505个等位基因, 每个位点的等位基因数变幅为5~20, 平均10.5个; 平均Nei基因多样性指数(He)为0.731, 变幅为0.384(RM409)~0.905(RM206)。普通野生稻遗传多样性高于栽培稻种, 栽培稻等位基因数和平均Nei基因多样性指数分别为普通野生稻的70.2%和88.2%, 其中, 栽培稻地方品种和选育品种等位基因数分别为普通野生稻的65.4%和53.0%, 选育品种等位基因数仅为地方品种的81.1%。AMOVA分析表明, 总变异的10.3%是由于种间SSR遗传差异所引起的, 不同SSR位点种间的分化程度不同, 在0.7%~46.3%之间, 有43个位点种间遗传分化达到显著水平, 其中以RM427分化最为明显, 达46.3%。聚类分析表明, 中国普通野生稻总体偏粳, 极少数广东、海南材料偏籼。     

水稻过氧化物酶基因OsPOX1遗传变异分析

本研究对来自世界不同稻区的29份亚洲栽培稻和7份野生稻过氧化物酶基因Os POX1编码区序列进行了分析。结果表明Os POX1编码区序列中存在6个变异位点,Tajima's D检验表明符合中性进化规律,所有供试材料可归为六种单倍型。籼稻和粳稻均有优势单倍型,粳稻优势单倍型是H1,籼稻优势单倍型是H3,两个亚种在此位点上已发生明显的遗传分化;所有热带粳稻与温带粳稻共同享有单倍型H1,不存在明显的分化,Os POX1位点的变异与温度并不存在明显的关联;多数香稻(ARO)和AUS型品种具有H1单倍型,偏粳稻;4份O.nivara共享籼稻的优势单倍型H3,而3份O.rufipogon分别独享3个H4、H5、H6单倍型,与栽培稻不同,表明O.nivara与栽培稻亲缘关系更近,而与O.rufipogon较远。进化树分析表明H2单倍型与其他单倍型存在显著的差异。各单倍型编码蛋白并不存在差异,表明该基因功能在水稻进化中比较保守,与各水稻类型的分化形成无关。     

栽培稻种内核糖体基因的ITS序列比较研究

以普通野生稻(O. rufipogon)为外类群,对栽培稻(O. sativa)籼亚种(O. sativa ssp. indica)和粳亚种(O. sativa ssp. japonica)18个材料的核糖体基因(rDNA)内转录间隔区（internal transcribed spacers, ITS）全序列进行比较分析。供试材料中有籼亚种品种(系)9个,粳亚种品种(系)6个,爪哇稻2个和陆稻1个。结果发现,栽培稻种内总变异位点23个,占总碱基数的5.41%;8个信息位点,占总碱基数的1.82%。籼亚种ITS全序列的长度为425~430 bp,G+C含量为74.25%~75.59%;粳亚种ITS序列总长度为425 bp,G+C含量为74.25%~75.59%。以ITS全序列构建的系统树能将栽培稻区分为籼、粳2个亚种群,爪哇稻与籼稻有较近的亲缘关系,这对研究栽培稻的演化有一定的指导意义。     

用SSR标记初步分析高州普通野生稻的籼粳分化

利用34对SSR引物对高州普通野生稻(简称"高野",下同)7个自然居群217份个体进行研究,并结合统计软件进行遗传距离和遗传结构分析.通过已明晰籼、粳类型的中国栽培稻微核心种质作对照检测,所用引物能有效区分籼粳亚种,并在高野材料中扩增出籼稻带型、粳稻带型以及野生稻特殊带型.结果表明,高野群体总体比较原始,已经出现了籼粳分化,其中偏粳多于偏籼,但这种分化是初步的.本研究为进一步明确高野在中国栽培稻的起源演化上的地位、并对其有效的发掘利用提供科学参考.     

中国普通野生稻遗传多样性研究进展

普通野生稻是亚洲栽培稻的祖先,中国作为亚洲栽培稻的起源地之一,蕴藏着丰富的普通野生稻资源。为了揭示中国普通野生稻的遗传多样性分布状况,探索普通野生稻的遗传变异规律、居群遗传结构以及演化途径等,为亚洲栽培稻的起源进化研究、品种改良和普通野生稻保护提供科学依据,国内外学者对中国普通野生稻开展了大量的遗传多样性研究,获得了丰富的研究结果。本文分别从遗传多样性研究方法、普通野生稻与亚洲栽培稻遗传多样性的比较、普通野生稻遗传多样性与地理分布和生态环境的关系、保护措施和栽培稻基因渗入对遗传多样性的影响等几个方面的研究结果进行了综述,总结了中国普通野生稻遗传多样性的主要特征,提出了未来我国普通野生稻遗传多样性的研究方向。     

中国西双版纳水稻老品种在育性恢复基因Rf-1位点的遗传多样性

云南西双版纳素有"物种基因库"的美称,是稻种资源的多样性中心区和优异种质富集区之一.本研究利用8个位于Rf-1位点的PCR分子标记对53份西双版纳地方籼稻、粳稻和光壳稻种质资源的遗传多样性和遗传分化进行了分析,共检测到15种多态性扩增片段.Shannon's信息指数和Nei'S遗传多样性指数分析表明西双版纳水稻地方品种在Rf-1位点具有较高的遗传多样性,这些遗传变异主要来自于不同品种之间的遗传差异.分析表明西双版纳籼稻的遗传多样性要显著高于粳稻和光壳稻.结果还表明籼稻与粳稻和光壳稻之间的分化要显著大于粳稻与光壳稻之间的分化,光壳稻与粳稻的亲缘关系更近.这一结果可能表明水稻Rf-1位点的遗传分化与水稻的籼粳分化紧密相关,还暗示水稻Rf-1位点遗传分化可能是与籼粳分化同时进行的.     

江苏省杂草稻遗传多样性及其起源分析

前期调查研究表明江苏是中国杂草稻危害最严重的省份之一,尤其以苏中地区最甚。因此,本文利用具有多态性的33个共显性SSR标记,分析苏中地区的11个杂草稻种群以及苏南苏北部分杂草稻样品,以揭示江苏省主要杂草稻的遗传多样性及其来源。结果表明苏中地区11个杂草稻群体总的遗传多样性(He)为0.1661,Shannon指数(I)为0.2872;多态位点百分率达到87.88%,等位基因数(Na)为2.1515,有效等位基因数(Ne)为1.2887。其中,泰州的遗传多样性最高而南通地区的最低。杂草稻在地区之间的遗传分化(1%)显著小于杂草稻种群之间的遗传分化(39%),更小于种群内的遗传分化(60%)。聚类分析和主成分分析结果表明苏中和苏南地区杂草稻以籼型为主,苏北地区存在少量粳型杂草稻;苏中地区的杂草稻与现有栽培稻品种和普通野生稻没有明显的亲缘关系,但与曾经栽培过的杂交水稻品种有关。因此,本研究相对支持江苏省杂草稻可能主要来自栽培稻的基因重组或回复突变等产生野生性状即返祖遗传的假说。苏北地区的杂草稻可能来源于穞稻与现今栽培稻杂交的后代。     

中国辽宁省杂草稻遗传多样性及群体分化研究

杂草稻是指在稻田间或周边作为杂草类型而伴随栽培稻生长的水稻植株, 现已严重发生于中国辽宁省。2003—2005年对中国辽宁稻区的杂草稻进行了初步的考察、收集和整理, 对其植物学特性进行了初步研究;利用收集到的部分杂草稻、栽培稻和野生稻, 采用SSR分子标记方法对其遗传多样性和群体分化进行了初步研究。发现杂草稻植物学特性变异较大。SSR分子标记结果表明, 中国辽宁杂草稻具有较高的遗传多样性, 30对SSR引物中有26对在杂草稻中扩增出多态产物, 多态性位点所占比例为86.67%, Shannon多样性指数平均为0.762。杂草稻群体的基因分化系数(GST)平均为0.843, 杂草稻群体间的遗传分化较大, 遗传差异明显。中国辽宁杂草稻与当地粳型栽培稻血缘关系很近, 与籼稻和野生稻的遗传关系较远, 很可能起源于当地栽培稻品种, 是栽培稻种个体间自然杂交、回复突变等产生的退化类型,远距离种子调运促进了它的进一步扩散。     

黑龙江省杂草稻与栽培稻的生物学多样性及遗传关系研究

为评价杂草稻与栽培稻的遗传多样性及其变异关系,用9个农艺性状研究了50份杂草稻和18份栽培稻的生物学多样性及遗传关系。结果表明,杂草稻株高、穗长、平均穗粒数、结实率、芒长、芒色、粒色等植物学特性均较栽培稻变异大。Nei’s遗传多样性值（h）明显高于栽培稻,表明杂草稻比亚洲栽培稻具有更丰富的遗传多样性。UPGMA聚类为明显的杂草稻与栽培稻两个类群,且关系密切,但在遗传上存在明显的分化。杂草稻较栽培稻植物学特性变异大,遗传多样性丰富,在遗传上存在明显的分化,支持将其视为不同亚种的观点。     

海南三种野生稻遗传多样性的比较研究

利用39对SSR引物对海南114份普通野生稻、146份疣粒野生稻和81份药用野生稻进行扩增,从多态位点比率、平均等位基因数、香农指数等多个指标比较了3种野生稻遗传多样性的差异。结果表明,普通野生稻的遗传多样性最高,疣粒野生稻次之;在所检测的53个位点中,药用野生稻和疣粒野生稻的多态位点数分别为普通野生稻的1/7和2/7,等位基因数分别为普通野生稻的37%和39%;平均每个位点的实际杂合度,以普通野生稻杂合度最高（60%）,分别是疣粒野生稻和药用野生稻的4.6倍和6.6倍。Wright-统计量和聚类分析结果表明,普通野生稻群体的遗传多样性主要来自群间,当遗传一致度I等于0.53时,3个居群分别属于不同类群,因此建议将3个普通野生稻居群都纳入原生境保护点建设范围。同时,药用野生稻和疣粒野生稻无论居群间还是居群内遗传变异都很小,各居群个体间出现部分交叉,只有当I大于0.9时才分别聚为不同的类群,因此,在进行原生境保护时只需保护遗传多样性水平高的居群即可。     

普通野生稻东乡群体等位酶水平的遗传多样性研究

利用普通野生稻东乡群体苗期幼叶,采用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,对采自异位种质圃内9个小群体的材料进行研究。选取12种酶系统进行等位酶分析,共获得21个等位酶位点。对这21个位点等位基因的统计分析表明：普通野生稻东乡群体多态位点的百分数为P = 23.3%,等位基因平均数为A = 1.166,观察杂合度为Ho = 0.148,预期杂合度     

海南普通野生稻琼海居群与三亚居群的遗传分化

普通野生稻(OryzarufipogonGriff.)是栽培稻的近缘祖先,蕴藏着丰富的优异基因,是宝贵的水稻遗传资源。普通野生稻主要分布在我国的南方地区,海南岛是我国普通野生稻的主要分布区之一,野生稻的遗传多样性曾经非常丰富。三亚是海南岛典型的热带地区,是普通野生稻主要的分布区。最近在海南琼海发现一个原生境普通野生稻居群,尚不清楚海南普通野生稻琼海居群与三亚居群之间的遗传关系。本研究采用37个SSR标记从SSR座位的多态率、SSR座位的基因杂合性、两居群间的遗传相似性和遗传距离以及两居群间的遗传分化等四方面,对海南普通野生稻琼海居群与三亚居群进行了遗传分析,旨在为海南普通野生稻的深入研究提供基础。结果表明SSR座位在两群体中存在较高的遗传变异,且其在普通野生稻三亚居群的遗传变异高于在普通野生稻琼海居群的遗传变异。SSR座位在琼海居群中的多态率为81.0811%,在三亚居群中的多态率为91.8919%;观察杂合性、理论杂合性、非偏性杂合性在三亚居群中的平均值为0.5651、0.4449、0.4661,高于在琼海居群中的相应平均值(0.4097、0.2057、0.2670)。根据Nei遗传相似性和遗传距离普通野生稻琼海居群与三亚居群间的遗传相似性为0.6385,遗传距离为0.4486。FST检验表明,两群体之间存在着中等程度的遗传分化(FST=0.3909),表明这两个普通野生稻居群内存在着60.91%的遗传变异。     

云南3种野生稻中抗白叶枯病基因的鉴定

白叶枯病是水稻生产上最重要的细菌性病害之一,培育抗病新品种是防治白叶枯病最经济有效的途径。然而,栽培稻来源的抗病基因数量有限,并且部分抗病基因的抗病谱窄。因此,从野生稻中发掘抗病基因,将有利于培育抗病谱广且抗病能力强的水稻新品种。本研究通过抗性鉴定和PCR分析,检测云南野生稻中的抗白叶枯病基因。结果表明,云南野生稻对2个代表性白叶枯病菌Y8和PXO99具有不同程度的抗性,疣粒野生稻甚至达到免疫的程度。功能标记检测结果显示,3种野生稻中均不含xa5、xa13和Xa21抗病基因,元江普通野生稻含Xa23和Xa3/Xa26基因或其同源基因,景洪普通野生稻中含Xa1、Xa3/Xa26和Xa27基因或同源基因,药用野生稻含Xa3/Xa26基因或同源基因,而疣粒野生稻含有Xa27抗性基因。本研究结果为进一步发掘和克隆云南野生稻中的抗白叶枯病新基因提供了理论参考。     

黑稻资源遗传多样性的SSR分析

利用24对SSR引物比较了来自中国6个省市的29个黑稻品种的遗传多样性。结果表明,24对引物在上述品种中共检测到76个多态位点;多态位点的等位基因丰度、遗传多样性指数和平均香农指数分别为3.17、0.5287和0.9058,品种间遗传相似系数变异在0.0833-0.9583之间,说明黑稻中存在丰富的遗传多样性。利用品种间的遗传相似系数进行聚类分析,可将29份材料分为3个类群,其SSR分子标记分析表现出一定的地域相关性。     

广东高州野生稻应用核心种质取样策略

广东省高州野生稻(简称“高野”,下同)具有丰富的遗传多样性,是水稻遗传改良的重要基因库。以217份高野保存材料为对象,结合按居群分类和系统聚类选择的方法,通过多重比较认为20%为最佳取样比例,从中筛选出了43份材料作为应用核心种质。对表型保留比例、表型方差、多样性指数、变异系数、极差符合率、均值符合率、标准差符合率等重要检验指标的分析表明,该应用核心种质很好地代表了总样品的遗传多样性和变异幅度。利用34对SSR引物对应用核心种质进行分析表明,其平均等位基因数为6.879,平均遗传多样性指数达0.656,基因杂合度达0.558,76.7%的材料在遗传背景上不同,且各居群材料相对较为独立。高野应用核心种质的筛选为该资源的高效研究利用奠定了良好的材料基础。