利用重復(fù)序列對(duì)幾種野生稻基因組的比較分析.pdf

1、本文以斑點(diǎn)野生稻(O. Punctata)、短藥野生稻(O. Brachyantha)、藥用野生稻(O. Officinalis)、澳洲野生稻(O. Australiensis)、非洲野生稻(O. Schweinfurthiana)、高桿野生稻(O. Alta)、寬葉野生稻(O. Latifolia)以及亞洲栽培稻(O. Sativa L.)和非洲栽培稻( O. Glaberrima)幾個(gè)稻種為研究材料，利用稻屬基因組中的三種重復(fù)序列C

2、0t-1 DNA、rDNA和ITS序列進(jìn)行細(xì)胞遺傳定位和序列分析，旨在闡明這些重復(fù)序列在基因組中的分布和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、為稻屬系統(tǒng)進(jìn)化研究建立一種新的研究手段，進(jìn)而探討不同基因組和稻種之間的親緣關(guān)系，促進(jìn)對(duì)栽培稻遺傳背景的了解，為水稻雜交育種和野生稻資源的充分利用提供分子遺傳學(xué)指標(biāo)。其主要結(jié)果如下：
　　 1.C0t-1 DNA的定位分析利用來(lái)源于AA基因組亞洲栽培稻(O. Sativa L.)的中高度重復(fù)序列C0t-1 DNA和基

3、因組DNA作為探針，對(duì)斑點(diǎn)野生稻(O. Punctata)和短藥野生稻(O. Brachyantha)根尖染色體進(jìn)行了比較基因組分析。一方面，根據(jù)C0t-1 DNA的雜交信號(hào)結(jié)果對(duì)三種稻的染色體進(jìn)行了核型分析，發(fā)現(xiàn)C0t-1 DNA主要分布在這三種染色體的著絲粒、近著絲粒和端粒區(qū)域，并對(duì)這3個(gè)種的核型進(jìn)行了同源性聚類。另一方面，根據(jù)基因組DNA和C0t-1 DNA對(duì)斑點(diǎn)野生稻(O. Punctata)和短藥野生稻(O. Brachyan

4、tha)的雜交信號(hào)結(jié)果對(duì)三種稻的基因組關(guān)系進(jìn)行的比較分析，均發(fā)現(xiàn)A基因組和B基因組間的進(jìn)化關(guān)系明顯近于A基因組和F基因組間的進(jìn)化關(guān)系。并確定了含有中高度重復(fù)序列的C0t-1 DNA用于屬內(nèi)種間關(guān)系研究的可行性。
　　 2.rDNA的定位分析利用5S rDNA和45S rDNA分別對(duì)秈稻“廣陸矮4號(hào)” (AA)、非洲栽培稻(AA)、藥用野生稻(CC)、非洲野生稻(BBCC)、高桿野生稻(CCDD)、寬葉野生稻(CCDD)以及栽培

5、稻×藥用野生稻F1植株(ACC)等7個(gè)種(包括3個(gè)二倍、3個(gè)四倍體以及人工選育雜種)進(jìn)行原位雜交。確定了5S rDNA和45S rDNA在其染色體上的數(shù)目和位置，并初步探討多倍體rDNA的進(jìn)化關(guān)系。其中5S rDNA位點(diǎn)數(shù)不管在栽培稻、藥用野生稻等二倍體中，還是非洲野生稻、高桿野生稻和寬葉野生稻的異源四倍體中都只有2個(gè)位點(diǎn)。這表明在稻屬中，二倍體在加倍形成四倍體的過(guò)程中，5S rDNA位點(diǎn)傾向于丟失。而稻屬中45S rDNA基因座的多態(tài)

6、性要遠(yuǎn)高于5S rDNA，5S rDNA同步進(jìn)化力量較強(qiáng)，其重復(fù)單位間純合或接近純合，而45S rDNA這種力量較弱，重復(fù)單位間還存在雜合性。這些多態(tài)位點(diǎn)為弄清多倍體植物的起源，揭示這些屬內(nèi)植物間的網(wǎng)狀進(jìn)化關(guān)系提供了重要證據(jù)。
　　 3.ITS序列分析為探討稻屬藥用野生稻復(fù)合體不同種間的遺傳進(jìn)化及不用基因組之間的親緣關(guān)系，本研究運(yùn)用PCR技術(shù)擴(kuò)增并測(cè)序了該復(fù)合體的5個(gè)野生稻種的完整的ITS區(qū)及5.8S區(qū)。以ITS序列為研究對(duì)象

7、，構(gòu)建了分子系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)。對(duì)ITS序列的分析表明，ITS1 和ITS2均有較高的G/C含量，長(zhǎng)度較為保守。對(duì)完整ITS及5.8S區(qū)聚類分析發(fā)現(xiàn)，藥用野生稻(O. Officinalis)和高桿野生稻(O. Alta)聚為一類，序列同源性關(guān)系很近；斑點(diǎn)野生稻(O. Punctata)、短藥野生稻(O. Brachyantha)和澳洲野生稻(O. Australiensis)聚為一類，但斑點(diǎn)野生稻和短藥野生稻的ITS序列同源性關(guān)系要近于斑點(diǎn)野