太湖流域水稻地方品種和老撾野生稻的群體遺傳結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、亞洲栽培稻由野生稻演化而來，在栽培馴化過程中形成秈、粳兩個(gè)亞種。地方品種是野生祖先在向栽培稻演化過程中，人為選擇自然突變而形成的適于人工管理的栽培稻群體。地方品種的遺傳組成未經(jīng)有意識的改造加工，所以地方品種保存了大量野生稻的遺傳特性，具有野生稻不具備的栽培型，以及水稻改良品種不具備或已經(jīng)消失了的遺傳基因，是未來水稻改良有用的基因庫。研究各種水稻地方品種資源和野生稻群體遺傳變異的結(jié)構(gòu)、分布及遺傳變異的動力，不僅可以更加有效地保存、管理和利

2、用這些種質(zhì)資源，而且可以為水稻的起源分化研究提供新的論據(jù)。本研究對太湖流域水稻地方品種和老撾野生稻的群體遺傳結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，主要研究結(jié)果如下:
　　1.用21對SSR分子標(biāo)記、一對葉綠體DNA標(biāo)記、一對同功酶基因標(biāo)記(Cat)和一對紅米基因標(biāo)記(Rc)對包括太湖流域秈稻地方品種（27份）、太湖流域粳稻地方品種（35份）、江西省秈稻地方品種（50份）及江西省普通野生稻（12份）和廣西壯族自治區(qū)普通野生稻（15份）等五個(gè)群體（共139份

3、水稻材料）的遺傳結(jié)構(gòu)（遺傳變異在物種或群體中的一種非隨機(jī)分布）及相互關(guān)系進(jìn)行了分析。主坐標(biāo)分析(PCA)結(jié)果表明，江西野生稻與廣西野生稻兩個(gè)野生稻群體與三個(gè)栽培稻群體完全分開，太湖流域秈稻地方品種與江西省秈稻地方品種等兩個(gè)群體有小部分的重疊，這兩個(gè)秈稻群體與太湖流域粳稻地方品種群體也有極個(gè)別穿插;聚類分析結(jié)果表明，江西野生稻與廣西野生稻兩個(gè)群體各自聚為一群，三個(gè)栽培稻群體除個(gè)別個(gè)體之外，各自聚為一群。Nei遺傳距離分析結(jié)果表明，兩個(gè)野生

4、稻群體間有最近的遺傳距離，江西秈稻地方品種與兩個(gè)野生稻群體間的遺傳距離基本沒有差異，與太湖流域粳稻類群有最遠(yuǎn)的遺傳距離，太湖流域粳稻群體與江西野生稻、廣西野生稻群體間的遺傳距離沒有明顯差異，與江西秈稻群體間的遺傳距離遠(yuǎn)大于與兩個(gè)野生稻類群間的距離;太湖流域秈稻類群與江西野生稻群體比與廣西野生稻群體有更近的遺傳距離，與江西秈稻群體更近。三種分析方法的結(jié)果均表明不同群體之間存在不同程度的基因滲交現(xiàn)象;中國的野生稻（江西與廣西野生稻）尚未明顯

5、分化成秈粳類型，在遺傳距離上與秈稻較近，暗示太湖流域粳稻的起源分化與現(xiàn)存的普通野生稻可能沒有直接的聯(lián)系，同時(shí)也表明中國的秈粳稻之間有比中國普通野生稻更近的遺傳關(guān)系。
　　2.用33對SSR分子標(biāo)記對239份太湖流域傳統(tǒng)水稻地方品種（1988年以前）和近代品種（1988年以后）的群體遺傳結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，33對SSR引物在239份材料中共檢測到85個(gè)等位基因，每個(gè)位點(diǎn)的等位基因數(shù)目為2-4，平均2.5個(gè);平均Shannon's

6、基因多樣性指數(shù)為0.751，變幅為0.190(RM280)-1.058(RM1337);平均Nei's基因期望雜合度He為0.485，變幅為0.090(RM280)-0.641(RM1337)。RM3703、RM3513、RM1054、RM3628、RM5474、RM1337等標(biāo)記所在的位點(diǎn)具有較高的多樣性。遺傳多樣性分析表明，太湖流域地方品種具有較豐富的遺傳變異，傳統(tǒng)品種的等位基因數(shù)高于近代品種的等位基因數(shù)，尤其是特異等位基因數(shù)，傳統(tǒng)

7、品種有較高的遺傳多樣性;秈稻品種的高頻等位基因數(shù)和特有等位基因數(shù)均高于粳稻品種，尤其是特有等位基因更高，秈稻品種的Shannon's遺傳多樣性指數(shù)和Nei's期望雜合度均略高于粳稻品種，差異不大;水稻品種的等位基因數(shù)略高于陸稻品種，特有等位基因數(shù)明顯高于陸稻品種，陸稻品種與水稻品種有同樣高的遺傳多樣性。主坐標(biāo)分析(PCA)顯示，秈稻與粳稻明顯分開，只有少數(shù)品種互相穿插;水稻與陸稻、傳統(tǒng)品種與近代品種分別相互重疊，仍表現(xiàn)出秈粳的分化。聚類

8、分析顯示，在相似系數(shù)0.45處，可將這239個(gè)品種基本分成秈粳兩大類;在秈、粳居群中相同地理來源、水陸生態(tài)型和熟期的材料之間具有較近的親緣關(guān)系。這些結(jié)果表明太湖流域水稻在品種改良的過程中損失了一部分等位基因;太湖流域秈稻地方品種具有自身的獨(dú)特性，在水稻育種中具有其獨(dú)特的利用價(jià)值;太湖流域陸稻地方品種與水稻品種具有同等的利用潛力;水稻品種生長的地理位置、所需要的水分、溫光條件與水稻的群體遺傳結(jié)構(gòu)存在著一定的聯(lián)系。
　　3.老撾原地保

9、存區(qū)的普通野生稻是一個(gè)特殊的群體類型，一年生和多年生類型的普通野生稻在此共生。為闡明該地一年生和多年生普通野生稻的群體內(nèi)與群體間的遺傳結(jié)構(gòu)關(guān)系，運(yùn)用分布在水稻12條染色體上的16對SSR標(biāo)記對其群體遺傳結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，多年生群體比一年生群體有更高的遺傳多樣性。聚類分析表明一年生和多年生群體之間發(fā)生了基因流現(xiàn)象。對原地保存區(qū)沼澤內(nèi)部的多年生群體的聚類分析顯示，沼澤內(nèi)部的多年生群體被分成為了兩群，兩群的遺傳多樣性存在一定差異。

10、在地理位置上，兩群分別位于沼澤池的兩部分，表明多年生群體可能有空間生殖障礙。對兩類普通野生稻和秈粳栽培稻之間的遺傳關(guān)系分析顯示，兩類普通野生稻有最大的遺傳相似性，老撾野生稻尚未明顯分化成秈粳類型，在遺傳距離上兩類普通野生稻均與秈稻較近。
　　本文的研究表明，處于同一地理位置、生長在相同生態(tài)型下的不同稻種群體具有相對較近的親緣關(guān)系;在不同類型或具有不同生長習(xí)性的栽培稻或野生稻之間發(fā)生過基因交流，具有同一生長習(xí)性的野生稻群體內(nèi)也可能存

11、在空間生殖障礙。
　　中國和老撾的普通野生稻尚不能看到分化為秈、粳兩種類型的趨勢，雖然與粳稻相比，野生稻均與秈稻有較近的血緣關(guān)系;但秈、粳間的血緣關(guān)系更近于它們與普通野生稻間的關(guān)系。這可以做為目前關(guān)于粳稻的起源先于秈稻，秈稻可能源于粳稻與野生稻間的基因滲交假說的佐證，但需要有進(jìn)一步的證據(jù)采集與分析，確認(rèn)栽培稻的起源演化和秈粳分化與現(xiàn)存普通野生稻之間的親緣關(guān)系。
　　本文的研究結(jié)果，印證了秈粳起源多元化的學(xué)說，對野生稻是否存在