基于葉綠體基因組序列多態(tài)性的雜草稻起源以及雜草稻的落粒性研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、雜草稻(Oryza sativa f. spontanea)是近年來爆發(fā)在世界各地并嚴(yán)重威脅水稻生產(chǎn)的一類田間雜草。它與野生稻,栽培稻屬同一基因池,而在形態(tài)上與栽培稻相似,且能適應(yīng)稻田的生存環(huán)境。雜草稻具有與野生稻一樣的落粒和休眠性狀,使其在稻田中持續(xù)的繁衍生存并入侵栽培稻田,難以治理。根據(jù)雜草稻的這些性質(zhì),對(duì)雜草稻的起源方式提出了多起源假說。通過對(duì)野生稻,栽培稻與雜草稻的核基因組分析及比對(duì)方法,了解到雜草稻有較高的遺傳多樣性水平,并得

2、知它大多數(shù)群體的親緣關(guān)系與栽培稻更近。但雜草稻的起源假說并沒有找到足夠有力的證據(jù),特別的,有關(guān)雜草稻野生起源的證據(jù)還沒有得到肯定。無論雜草稻的起源方式如何,雜草稻獲得的異于栽培稻的落粒性狀是雜草稻起源過程的主要事件。因此對(duì)參與控制雜草稻落粒性的基因的了解是解決雜草稻起源的辦法之一。通過分析比對(duì)野生稻,栽培稻,雜草稻三個(gè)群體在已克隆的落?;蛐蛄校l(fā)現(xiàn)在雜草稻群體與栽培稻群體落?;蛐鸵恢?。由此造成雜草稻的起源方式變得更復(fù)雜。為了深入了解

3、雜草稻的起源方式及進(jìn)化過程,及對(duì)雜草稻群體落粒性狀得獲得。我們通過了解野生稻,栽培稻,雜草稻的葉綠體基因組序列的差異,并使用雜草稻W(wǎng)D1292及栽培稻MH86雜交獲得的F2群體,通過統(tǒng)計(jì)分析此群體的表型及其分子數(shù)據(jù)來定位雜草稻的落粒性狀基因。研究結(jié)果表明:
  1野生稻,雜草稻,和栽培稻三個(gè)群體的葉綠體基因組遺傳多樣性指數(shù)值π=~0.002,雖然稻屬葉綠體基因組的遺傳多樣性水平偏低。但是栽培稻群體和野生稻群體之間出現(xiàn)了分化(Fst

4、=0.108)。
  2雜草稻群體與栽培稻群體之間的分化(Fst=0.047)比雜草稻群體與野生稻群體(Fst=0.144)低。結(jié)果與前人以核基因組為研究目標(biāo)一致。
  3單倍型分析結(jié)果表明野生稻群體中的個(gè)體和栽培稻群體中的個(gè)體之間不存在共享單倍型。雜草稻群體中的個(gè)體分別與野生稻及栽培稻都含有共享有單倍型,證實(shí)了雜草稻的野生起源方式。
  4與野生稻共享,或親緣關(guān)系與之較近的雜草稻群體中的個(gè)體主要存在于野生稻分布區(qū),從

5、地里分布上進(jìn)一步證明了雜草稻的野生起源。
  5雜草稻含有其他獨(dú)立的單倍型,不但遠(yuǎn)離野生稻群體,也與栽培稻群體相距甚遠(yuǎn)。證實(shí)雜草稻的高遺傳分化及適應(yīng)性進(jìn)化。
  6其次通過QTL方法定位到三個(gè)與落粒性狀相關(guān)的基因位點(diǎn),分別位于水稻的1,3,5號(hào)染色體上。通過與其他的落粒位點(diǎn)比對(duì)后,證實(shí)雜草稻因群體不同,環(huán)境不同而形成不同的落粒機(jī)制。進(jìn)一步觀察到雜草稻的適應(yīng)性進(jìn)化。
  以上結(jié)果肯定了雜草稻的多起源假說。特別是其野生起源

6、地假說。我們的結(jié)果不但為我們描述了雜草稻起源的不同方式,也講述了栽培稻的起源故事。在這一系列事件的發(fā)生中,伴隨著不同群體之間的基因交流,不斷形成不同的新群體。其中,雜草稻的獨(dú)立單倍型說明雜草稻葉綠體可能在起源后的進(jìn)化事件中發(fā)生了快速的突變事件。對(duì)葉綠體遺傳水平多樣性的調(diào)查研究,發(fā)現(xiàn)水稻的葉綠體序列在栽培稻品種及野生稻群體之間發(fā)生了明顯的分化,為研究栽培稻起源與進(jìn)化提供了可靠的方案。通過雜草稻群體落粒性狀QTL定位,了解到控制水稻落粒的機(jī)

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