云南元陽哈尼梯田水稻地方品種的遺傳多樣性研究.pdf

1、水稻是我國第一大糧食作物,近年來,由于育成高產(chǎn)品種的大面積單一化種植,導(dǎo)致種植的水稻品種遺傳基礎(chǔ)狹窄,多樣性下降。本研究首先采用半問卷式和農(nóng)村參與式評(píng)價(jià)方法(PRA),在村寨和農(nóng)戶兩個(gè)水平,調(diào)查分析云南省元陽哈尼梯田種植的水稻品種多樣性,尤其是當(dāng)前仍在種植的地方品種的多樣性,為水稻地方品種多樣性農(nóng)家就地保護(hù)提供典型范例。結(jié)果表明,在調(diào)查的30個(gè)村寨750戶中,共種植135個(gè)具不同名稱的水稻品種(組合),包括100個(gè)地方品種,12個(gè)雜交稻

2、組合和23個(gè)現(xiàn)代育成品種；種植地方品種的面積占總水稻面積的56.2％,每個(gè)村寨至少種植2個(gè)地方品種和1個(gè)現(xiàn)代品種；有11個(gè)村寨(占30個(gè)村寨的36.7％)的所有農(nóng)戶均種植地方品種。在農(nóng)戶級(jí)水平,平均每戶種植2.2個(gè)品種(組合)；有611戶(占81.5％)種植地方品種；有391戶(占52.1％)同時(shí)種植地方品種和現(xiàn)代品種,其種植地方品種與現(xiàn)代品種的面積比例平均為1/2；僅種植地方品種的有220戶(占29.3％)。地方品種的豐富度,村寨平均

3、為5.9,最高達(dá)12,而農(nóng)戶平均為1.541；地方品種的均勻度,村寨平均為0.670,農(nóng)戶平均為0.192；不同村寨種植地方品種的差異度平均值為0.702。其中太陽老寨、新寨村、歐樂、多沙和上馬點(diǎn)等5個(gè)村寨地方品種的豐富度與均勻度均較高,在水稻地方品種農(nóng)家保護(hù)中扮演著重要角色。在村寨和農(nóng)戶水平,地方品種豐富度與均勻度的相關(guān)性均呈極顯著正相關(guān)(r=0.627***,0.925***)；村寨地方品種豐富度與農(nóng)戶數(shù)呈極顯著正相關(guān)(r=0.47

4、3**)；村寨農(nóng)戶年人均純收入分別與村寨地方品種豐富度和農(nóng)戶數(shù)呈極顯著和顯著負(fù)相關(guān)(r=-O.570**,-0.370*)。
　　 在調(diào)查分析基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對(duì)元陽哈尼梯田農(nóng)戶當(dāng)前種植(69個(gè))與過去種植(即20世紀(jì)70年代收集于該地,現(xiàn)保存于種質(zhì)庫)(66個(gè)),共計(jì)135個(gè)水稻地方品種的23個(gè)農(nóng)藝性狀多樣性進(jìn)行分析。結(jié)果表明元陽哈尼梯田的水稻地方品種表型類型豐富,農(nóng)戶當(dāng)前和過去種植的品種均以秈型為主。23個(gè)農(nóng)藝性狀多樣性指數(shù)(H

5、')的平均值為過去(1.784)>當(dāng)前(1.766),相似系數(shù)平均值為當(dāng)前(0.2149)>過去(0.2107)；因子特征值大于1的主成分,過去有8個(gè)(PC1-PC8),當(dāng)前有6個(gè)(PC1-PC6),分別能夠解釋總變異的83.2％和81.4％。23個(gè)性狀聚類樹形圖和前3個(gè)主成分分布散點(diǎn)圖均將供試材料劃分為兩大類,與秈粳亞種相對(duì)應(yīng)。當(dāng)前與過去種植的水稻地方品種相比,株高、穗頸長和穗下節(jié)長等3個(gè)性狀的方差達(dá)到極顯著差異,單株有效穗和劍葉角度

6、等2個(gè)性狀的方差達(dá)到顯著差異；另外,劍葉寬、每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重等4個(gè)性狀的方差齊性,但表型均值達(dá)到顯著差異；其余14個(gè)性狀的表型方差齊性,均值差異均不顯著。表現(xiàn)為當(dāng)前種植的品種株高降低、無效分蘗減少、劍葉長寬比降低、株型更緊湊、成穗率增加、單株穗粒數(shù)與結(jié)實(shí)率增加,千粒重減小。元陽哈尼梯田當(dāng)前種植的水稻地方品種相比過去,在部分性狀與類型數(shù)量上發(fā)生一定的變化,當(dāng)前種植的水稻地方品種的遺傳多樣性及抗性品種的比例較過去種植的品種均略有降

7、低。主要原因可能是受當(dāng)?shù)孛褡鍖?duì)產(chǎn)量性狀的選擇與傳統(tǒng)文化的影響。
　　 同時(shí),以云南稻作生產(chǎn)上出現(xiàn)頻率比較高的兩個(gè)稻瘟病生理小種007和017,對(duì)元陽哈尼梯田當(dāng)前與過去兩個(gè)不同年代種植的水稻地方品種進(jìn)行苗期接種鑒定。結(jié)果顯示,針對(duì)生理小種007,抗性品種的比例為當(dāng)前(55.9％)<過去(64.6％)；針對(duì)生理小種017,為當(dāng)前(46.7％)<過去(57.0％):抗稻瘟病的品種比例均為當(dāng)前種植的品種低于過去種植的品種。其中來自秈粳交

8、錯(cuò)區(qū)的生理小種017對(duì)元陽哈尼梯田水稻地方品種的致病性強(qiáng)于來自粳稻區(qū)的007,表現(xiàn)抗病的品種數(shù)分別占供試材料總數(shù)的51.7％和60.1％。最終篩選出“紫糯”、“月亮谷”等16個(gè)具有優(yōu)異農(nóng)藝性狀的地方品種,其中“紫糯”等8個(gè)地方品種對(duì)稻瘟病表現(xiàn)抗病性,可提供深入研究與育種利用。
　　 為了從分子水平了解云南元陽哈尼梯田不同年代種植的水稻地方品種的遺傳多樣性變化狀況,對(duì)農(nóng)戶當(dāng)前種植(76個(gè))與過去種植(即2泄紀(jì)70年代收集,現(xiàn)保存于

9、過去)(72個(gè)),共計(jì)148個(gè)水稻地方品種,以及58個(gè)育成品種為對(duì)照進(jìn)行SSR分子標(biāo)記的遺傳多樣性分析。首先采用48個(gè)SSR分子標(biāo)記,以元陽哈尼梯田農(nóng)戶當(dāng)前、過去種植及對(duì)照品種共計(jì)206個(gè)為供試材料,結(jié)果顯示,平均每個(gè)標(biāo)記檢測到的等位基因數(shù)(Na)、有效等位基因數(shù)(Ne)、位點(diǎn)多態(tài)信息含量(PIC)和基因型多樣性(H')指標(biāo)均為農(nóng)戶過去種植高于當(dāng)前種植的品種,分別是(Na)為5.313>5.063,(Ne)為3-317>3.235,(P

10、IC)為0.660>0.652,(H')為1.292>1.252；對(duì)照品種平均每個(gè)標(biāo)記的(Na)為5.375,(Ne)為3.3.212,(PIC)為0.649,(H')為1.274。共有24個(gè)SSR標(biāo)記的52個(gè)等位基因位點(diǎn)在農(nóng)戶過去與當(dāng)前種植的水稻地方品種中存在差異,其中,共有18個(gè)SSR標(biāo)記的32個(gè)等位基因位點(diǎn)在農(nóng)戶當(dāng)前種植的品種中未檢測到,同樣,共有16個(gè)SSR標(biāo)記的20個(gè)等位基因位點(diǎn)在過去種植的品種中未檢測到?；?8個(gè)SSR標(biāo)記

11、的平均遺傳相似系數(shù)(GS),農(nóng)戶當(dāng)前種植為0.3340,變幅為0.021-0.915,過去為0.3313,變幅為0.062-0.938,而對(duì)照為0.3387,變幅為0.063-0.875。農(nóng)戶當(dāng)前種植、過去種植及對(duì)照品種分別在遺傳相似系數(shù)0.174、0.03和0.220處分為秈粳兩個(gè)亞種群。
　　 本研究進(jìn)一步針對(duì)兩個(gè)不同年代,呈一一對(duì)應(yīng)的6對(duì)12個(gè)元陽哈尼梯田水稻地方品種,采用60個(gè)SSR分子標(biāo)記進(jìn)行遺傳多樣性分析,結(jié)果顯示平

12、均每個(gè)標(biāo)記檢測到的等位基因數(shù)(Na)、有效等位基因數(shù)(Ne)、位點(diǎn)多態(tài)信息含量(PIC)和基因型多樣性(H')指標(biāo),均為農(nóng)戶過去種植的6個(gè)品種高于當(dāng)前種植的6個(gè)品種,分別是(Na)為2.567>2.450,(Ne)為2.052>1.968,(PIC)為0.469>0.439,(H')為0.768>0.722。共有13個(gè)SSR標(biāo)記的17個(gè)等位基因位點(diǎn)在農(nóng)戶過去與當(dāng)前種植的水稻地方品種中存在差異,其中,共有11個(gè)SSR標(biāo)記的12個(gè)等位基因位

13、點(diǎn),在農(nóng)戶當(dāng)前種植的6個(gè)品種中未檢測到；同樣,有4個(gè)SSR標(biāo)記的5個(gè)等位基因位點(diǎn),在過去種植的6個(gè)品種中未檢測到。基于60個(gè)SSR標(biāo)記的平均遺傳相似系數(shù)(GS),農(nóng)戶當(dāng)前種植的6個(gè)品種為0.611,過去為0.402。12個(gè)品種在遺傳相似系數(shù)(GS)0.205處分為秈粳兩亞種群。
　　 綜合本論文研究結(jié)果,表明元陽哈尼梯田水稻地方品種具有豐富的遺傳多樣性,但在經(jīng)過農(nóng)家30多年的種植后,其遺傳多樣性較30年前略有降低,說明在自然環(huán)境