亞洲栽培稻秈—粳遺傳分化及其與地理分布的關(guān)系.pdf

1、秈—粳分化代表亞洲栽培稻(OryzasativaL.)遺傳分化中主要的分化類型,長期以來也是栽培稻遺傳分化及其利用研究的焦點。由于秈稻和粳稻之間在形態(tài)、生理、遺傳以及對應(yīng)的生境存在一系列差異,有些極端分化的秈稻和粳稻類型在雜交時存在顯著的生殖隔離,因此,栽培稻被劃分為秈稻亞種(O.sativaL.subsp.IndicaKato)和粳稻亞種(O.sativaL.subsp.japonicaKato)。本研究首次采用高效精確鑒定秈—粳分化

2、的插入—缺失分子標(biāo)記(Insertion/Deletion,InDel),系統(tǒng)闡明栽培品種的秈—粳遺傳分化,并定量地確定秈—粳遺傳分化的程度。本研究根據(jù)不同類型栽培稻品種的地域適應(yīng)性,分析其地理分布規(guī)律,并分析海拔和緯度怎樣影響這一分布,為進一步理解秈稻和粳稻種植區(qū)的劃分提供依據(jù);同時,秈稻和粳稻類型的精確鑒定,為其在育種中的合理應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù),特別是秈—粳雜種優(yōu)勢的利用和在分子輔助育種中有效地選擇親本的種質(zhì)資源提供依據(jù)。本研究的主要

3、結(jié)果如下:
　　1.栽培稻品種沿著海拔梯度的秈—粳分化及其分布:采用34對能夠特異區(qū)分秈粳的InDel分子標(biāo)記,分析了來自中國云南省的203份亞洲栽培稻品種和14份野生稻種,海拔梯度在450m到23.50m之間。研究結(jié)果表明:(1)云南栽培稻品種發(fā)生了顯著的遺傳分化,分成秈稻和粳稻兩大類群,其中只有極少數(shù)的栽培稻和幾乎所有的野生稻種表現(xiàn)為中間類型,沒有發(fā)生分化;(2)秈稻適應(yīng)區(qū)幾乎覆蓋了所有的采樣區(qū)域,而粳稻更適應(yīng)于海拔高于140

4、0m的區(qū)域,表明秈稻對海拔具有很寬的適應(yīng)范圍,而粳稻則更適應(yīng)于高海拔地區(qū);(3)云南的栽培稻品種未出現(xiàn)大量的中間類型,表明在云南分化程度較高的秈稻和粳稻可能由其它地方引種而來,因此云南可能不是栽培稻的起源中心之一,而是栽培稻的遺傳多樣性中心之一。
　　2.栽培稻品種沿緯度梯度的秈—粳分化及其分布:采用34對InDel分子標(biāo)記,對分布于亞洲南緯3。到北緯45。的緯度區(qū)間內(nèi)的387個品種以及5個不同來源的非洲栽培稻品種和52個野生稻種

5、群作為研究材料進行實驗分析。結(jié)果表明:(1)亞洲栽培稻聚類為兩個相對獨立的群體,表明亞洲栽培稻發(fā)生了顯著的遺傳分化,而非洲栽培稻和野生稻則沒有相應(yīng)的遺傳分化;(2)秈稻和粳稻沿緯度梯度的地理分布呈現(xiàn)不同的模式:秈稻在南緯2。到北緯40。的廣大范圍內(nèi)具有廣泛的適應(yīng)性;粳稻則明顯集中分布在高于北緯15。的地區(qū);大部分的中間類型則分布在低于北緯270的地區(qū);(3)對取樣區(qū)間的栽培稻類型的種植比例和各緯度梯度30年年均溫的相關(guān)分析表明:秈稻的分

6、布對溫度變化不敏感,粳稻的分布則對溫差變化反應(yīng)敏感;同樣中間類型對溫度變化反應(yīng)敏感。因此,栽培稻沿著不同緯度梯度的秈—粳遺傳分化以及地理分布與其所在環(huán)境的生態(tài)因子—溫度緊密相關(guān)。
　　3.為了進一步了解能夠特異區(qū)分秈—粳的InDel分子標(biāo)記與秈—粳遺傳分化功能基因的關(guān)系,本文分析了與InDel分子標(biāo)記緊密連鎖的基因序列,發(fā)現(xiàn)有50條基因序列具有一定的功能結(jié)構(gòu)域。比對日本晴和93-11中獲得序列結(jié)果發(fā)現(xiàn):(1)與標(biāo)記R2M10緊密相

7、鄰的基因序列存在90個變異;(2)與標(biāo)記R4M43緊密相鄰的基因序列存在19個變異;(3)與標(biāo)記R8M46緊密相鄰的基因序列存在18個變異;(4)與標(biāo)記R3M10緊密相鄰的基因序列存在1個變異,在420bp位置日本晴有一個缺失突變,93-11在此位置插入堿基T,造成蛋白序列發(fā)生移碼突變,且93-11中該基因在609bp位置提前終止。深入研究這些基因序列并進行進一步驗證其功能,將有助于深入了解栽培稻秈—粳遺傳分化過程中所受到的選擇作用,為