云南元阳哈尼梯田两个不同时期种植的水稻地方品种表型比较

为揭示中国云南元阳哈尼梯田中所种植的水稻(Oryza sativa)地方品种的表型性状在30年间的变化,我们通过田间实验方法,对元阳哈尼梯田农户在20世纪70年代种植的66个(简称"过去的品种")和近10年间种植的69个(简称"当前的品种")代表性水稻地方品种的农艺性状进行了比较.结果表明,23个农艺性状的多样性指数(H')平均值,过去的品种(1.784)大于当前的品种(1.766);过去品种的变异系数平均值和相似性系数平均值(分别为19.5%和0.2107)均小于当前的品种(分别为21.7%和0.2149).因子特征值大于l的主成分,过去的品种有8个(PCI-8),当前的品种有6个(PCI-6),分别能够解释总变异的83.2%和81.4%.23个表型性状的聚类树形图和前3个主成分分布散点图均能将供试品种分为与籼、粳两个亚种相对应的两类.与过去种植的品种相比,当前种植的品种表现为籼型品种、糯性品种、红米品种,以及落粒性极强和强的品种比例降低;当前种植品种的株高、穗颈长、穗下节长、千粒重和剑叶角度等参数显著下降,相反,单株有效穗、剑叶宽、每穗实粒数和结实率等参数显著增加,其株型更紧凑.总体而言,元阳哈尼梯田农户当前种植的水稻地方品种有单一化和遗传多样性降低的趋势,这可能是由于杂交水稻的推广.以及当地农民对产量性状的选择和传统文化习俗的淡化所致.建议对云南元阳哈尼梯田及时采取水稻地方品种与稻作传统文化并重的保护举措.     

中国云南元阳哈尼梯田种植的稻作品种多样性

稻作是我国第一大粮食作物,近年来,选育品种的大面积单一化种植,导致种植的稻作品种遗传基础狭窄,多样性下降,已经受到关注。然而在一些少数民族地区,如元阳哈尼梯田,当地民族的传统文化习俗已经保护了当地的水稻资源,高度的多样性依然存在。采用半问卷式和农村参与式评价方法(PRA),在村寨和农户两个水平,调查分析中国云南省元阳哈尼梯田种植的稻作品种多样性,尤其是当前仍在种植的传统品种的多样性,为稻作传统品种多样性农家就地保护提供典型范例。结果表明,在调查的30个村寨750户中,共种植135个具不同名称的水稻品种(组合),包括100个传统品种,12个杂交稻组合和23个现代育成品种;种植传统品种的面积占总稻作面积的56.2%;平均每个村寨种植9.7个品种,最多的达19个,最少仅4个;每个村寨至少种植2个传统品种和1个现代品种;种植最多的是传统品种"老粳糯",有12个不同村寨种植;大多数传统品种仅有12个不同村寨种植。有11个村寨(占的30个村寨36.7%)的所有农户均种植传统品种。在农户级水平上,有611户(占81.5%)种植传统品种;有391户(占52.1%)同时种植传统品种和现代品种,其种植传统品种与现代品种的面积比例平均为1/2;仅种植传统品种的有220户(占29.3%)。平均每户种植2.2个品种(组合),最多的农户种植5个品种,包括3个传统品种,1个现代常规品种,1个杂交稻组合。传统品种的丰富度,村寨平均为5.9,最高达12,而农户平均为1.541;传统品种的均匀度,村寨平均为0.670,农户平均为0.192;不同村寨种植传统品种的差异度平均值为0.702。其中太阳老寨、新寨村、欧乐、多沙和上马点等5个村寨传统品种的丰富度与均匀度均较高,在稻作传统品种农家保护中扮演着重要角色。在村寨和农户水平,传统品种丰富度与均匀度的相关性均呈极显著正相关(r=0.627,0.925);村寨传统品种丰富度与农户数呈极显著正相关(r=0.473);村寨农户年人均纯收入分别与村寨传统品种丰富度和农户数呈极显著和显著负相关(r=-0.570,-0.370*)。在如此小的耕地面积(142.29hm2)上,当前生产上仍种植着如此丰富的稻作传统品种,实属少见。高度异质的生态环境和民族文化习俗是哈尼梯田传统稻作品种多样性种植的重要因素,建议将元阳哈尼梯田作为稻作传统品种多样性农家就地保护区。     

SSR标记揭示的云南地方稻品种遗传多样性及其保育意义

为了探索水稻(Oryza sativa L.)地方品种的遗传多样性及其有效保育方法,对采自云南省17个村寨的82个水稻地方品种和3个国际常用的典型籼稻和粳稻品种进行了微卫星(SSR)分子标记的分析.利用19对SSR引物在85个水稻品种中共扩增出了83个基因型,其分子量变异在100～500 bp之间.基于各品种SSR基因型遗传相似系数聚类分析而获得的UPGMA树状图表明各水稻品种之间存在较大的遗传多样性,其相似系数变异在0.15～0.90之间.但这些地方品种的遗传多样性并非呈均等的地理分布.这85个水稻品种在相似系数为0.52之处分为二组,其中一组包括几乎所有的籼稻品种,而另一组包括全部的粳稻品种,表明SSR标记能很好揭示水稻籼-粳分化.同时,有些来自不同采集地的同名品种表现出一定的遗传差异,说明同名异物的现象存在.云南水稻地方品种具有丰富的遗传多样性,对其有效保育十分重要和迫切,但只有根据遗传多样性的水平和分布特点,采用正确的保育对策和取样方法才能确保对云南水稻地方品种的有效保育.结果进一步表明,选用适当的微卫星引物,可以为准确鉴定籼稻和粳稻品种及研究其进化规律提供有效的分子标记方法,并有利于有目标的水稻遗传资源保育和育种创新.     

SSR标记揭示的云南地方稻品种遗传多样性及其保育意义

为了探索水稻(Oryza　sativa　L.)地方品种的遗传多样性及其有效保育方法,对采自云南省17个村寨的82个水稻地方品种和3个国际常用的典型籼稻和粳稻品种进行了微卫星(SSR)分子标记的分析。利用19对SSR引物在85个水稻品种中共扩增出了83个基因型,其分子量变异在100～500　bp之间。基于各品种SSR基因型遗传相似系数聚类分析而获得的UPGMA树状图表明各水稻品种之间存在较大的遗传多样性,其相似系数变异在0.15～0.90之间。但这些地方品种的遗传多样性并非呈均等的地理分布。这85个水稻品种在相似系数为0.52之处分为二组,其中一组包括几乎所有的籼稻品种,而另一组包括全部的粳稻品种,表明SSR标记能很好揭示水稻籼-粳分化。同时,有些来自不同采集地的同名品种表现出一定的遗传差异,说明同名异物的现象存在。云南水稻地方品种具有丰富的遗传多样性,对其有效保育十分重要和迫切,　但只有根据遗传多样性的水平和分布特点,采用正确的保育对策和取样方法才能确保对云南水稻地方品种的有效保育。结果进一步表明,选用适当的微卫星引物,可以为准确鉴定籼稻和粳稻品种及研究其进化规律提供有效的分子标记方法,并有利于有目标的水稻遗传资源保育和育种创新。     

微卫星标记分析水稻地方品种30年的遗传变异

为揭示水稻(Oryza sativa)地方品种30年的遗传变异状况,文章通过60个SSR标记,对元阳哈尼梯田农户在20世纪70年代种植的6个(简称"过去的品种")和近10年间种植的对应6个(简称"当前的品种")代表性水稻地方品种进行检测。结果表明,共检测到159个等位基因(Na),等位基因数1～4不等,当前的品种较过去的品种减少7个等位基因。平均每个标记检测到的等位基因数(Na)、有效等位基因数(Ne)、基因型多样性(H′)和位点多态信息含量(PIC)4个指标均为过去的品种高于当前的品种,分别是(Na)为2.567>2.450,(Ne)为2.052>1.968,(H′)为0.768>0.722,(PIC)为0.469>0.439。基于60个SSR标记,过去6个品种间的遗传相似性系数(GS)平均值为0.437,变幅为0.117～0.667,而当前6个品种间平均值为0.473,变幅为0.200～0.700。总的说来,水稻地方品种经过30年自然和人工选择,遗传多样性降低,不同品种存在等位基因大小的差异程度不同。     

山东地方水稻品种的农艺性状与品质性状的多样性分析

采用多样性指数分析了102份山东水稻地方品种抽穗期、株高、穗长等13个农艺性状和蛋白质含量、直链淀粉含量、胶稠度及RVA谱特征值等12个品质性状的多样性。结果表明,山东地方水稻品种农艺性状存在较高的多样性,多样性指数(H’)范围为1.42～2.05,株高、穗颈长、每穗粒数的多样性指数较高,分别为2.01、2.02、2.05;品质性状的多样性指数范围为0.99～2.04,其中蛋白质含量、胶稠度、最高粘度、热浆粘度、崩解值的多样性指数分别为2.00、2.04、2.04、2.01、2.04。结果表明,山东地方水稻农艺性状与品质性状存在较为广泛的多样性,可为山东地方水稻品种的有效利用提供依据。     

基于DUS测试的上海粳稻地方品种遗传多样性分析

利用水稻DUS测试指南(2012版)中的38个水稻标准品种和52个基本测试性状对上海地区的172个粳稻地方品种进行遗传多样性分析,并与14个上海地区选育的申请品种保护的粳稻品种作比较。结果表明:地方品种表型性状共检测到176个等位变异,平均每个测试性状检测到3.6667个,变幅介于1~8个。Shannon's多样性指数(H')平均值为0.6834,变幅介于0~1.9327,77.08%的性状存在3个及以上的等位变异;地方品种的等位变异数、每个性状的等位变异数及其变异幅度、多样性指数平均值等均大于现代育成品种,在外观形态上,地方品种的遗传多样性比现代育成品种更丰富。利用UPGMA法进行聚类分析发现在相似系数为0.53时,可将186个粳稻品种分为3个类(亚)群,现代育成品种单独组成一个亚群;而主坐标分析将186个粳稻品种明显的分为地方品种和现代育成品种两大区。地方品种具有丰富的多样性,与现代育成品种具有明显的形态差异,可为今后粳稻育成品种的改良提供更多的形态基础。     

云南栽培稻种SSR 遗传多样性比较

采用64个SSR标记对96份云南水稻(Oryz a sativa)地方品种和选育品种的遗传多样性进行比较分析。结果发现64个标记都具有多态性, 共检测到741个等位基因, 每个多态性位点检测到的等位基因数为2-29个, 平均11.57个; Nei基因多样性指数(He)范围在0.345(RM321)-0.932(RM1)之间, 平均为0.56。水稻品种的遗传多样性并非按地理位置均匀分布, 而是在相 似系数为0.17的水平上明显分为2个不同类群, 即籼稻类群和粳稻类群, 且籼粳亚种间的SSR多样性差异不明显, 籼稻平均等位基因数(Ap)和Nei基因多样性指数(Ap=10.6, He=0.46)与粳稻品种(Ap=10.7, He=0.48)十分接近, 可能与这些品种间存在一定频率的基因交流有关。糯稻和非糯稻在籼稻群和粳稻群中都有表现, 没有特别的分布规律。云南栽培稻选育品种与地方稻亲缘关系较近, 其遗传基础可能来源于云南水稻地方品种。本研究结果表明, SSR标记能较好地区分云南栽培稻品种, 且云南水稻地方品种遗传多样性丰富, 存在大量的优质性状可供育种实践选择。     

云南栽培稻种SSR遗传多样性比较

采用64个SSR标记对96份云南水稻（Oryza sativa）地方品种和选育品种的遗传多样性进行比较分析。结果发现64个标记都具有多态性,共检测到741个等位基因,每个多态性位点检测到的等位基因数为2—29个,平均11．57个：Nei基因多样性指数（He）范围在0．345（RM321）-0．932（RM1）之间,平均为0．56。水稻品种的遗传多样性并非按地理位置均匀分布,而是在相似系数为0．17的水平上明显分为2个不同类群,即籼稻类群和粳稻类群,且籼粳亚种间的SSR多样性差异不明显,籼稻平均等位基因数（Ap）和Nei基因多样性指数（Ap=10．6,He=0．46）与粳稻品种（Ap=10．7,He=0．48）十分接近,可能与这些品种间存在一定频率的基因交流有关。糯稻和非糯稻在籼稻群和粳稻群中都有表现,没有特别的分布规律。云南栽培稻选育品种与地方稻亲缘关系较近,其遗传基础可能来源于云南水稻地方品种。本研究结果表明,SSR标记能较好地区分云南栽培稻品种,且云南水稻地方品种遗传多样性丰富,存在大量的优质性状可供育种实践选择。     

中国水稻地方品种与选育品种遗传多样性的比较分析

利用98对SSR标记对202份中国水稻地方品种和选育品种的遗传多样性进行比较分析.结果显示供试品种具有较丰富的遗传多样性,共检测到等位基因1350个,每个位点的等位基因数(Na)变化范围为3～ 39,平均14个;Nei基因多样性指数变化范围(He)为0.125 ～0.955,平均0.733;多态信息量(PIC)变化范围为0.122 ～0.953,平均0.680;稀有等位基因数(Nr)913个;等位基因丰度(Rs)8.33.栽培稻地方品种和选育品种遗传多样性差异明显,地方品种等位基因数、Nei基因多样性指数、多态信息量、稀有等位基因数和等位基因丰度(Na=1219,He=0.747,PIC=0.710,Nr=756,Rs =8.50)均高于选育品种(Na =919,He =0.704,PIC =0.650,Nr=529,Rs =7.01).各染色体组水平的遗传多样性分析表明,选育品种仅在1号染色体上的遗传多样性高于地方品种,进一步分析显示选育品种的遗传改良在基因组水平上具有区间特异性.     

云南水稻地方品种月亮谷的群体多样性分析

月亮谷是云南元阳梯田种植历史悠久、种植面积最大的优良水稻地方品种之一,当地少数民族具有引种或换种的稻作习惯。为揭示这种稻作习惯对月亮谷群体遗传多样性的影响,本研究对该品种群体内和群体间进行了遗传多样性的比较和分析,目的是为更好地了解月亮谷的群体遗传结构,为持久利用地方品种提供理论依据。首先采用分层随机取样的策略从元阳梯田不同海拔获得24个原位栽培群体,采用形态指数分类法和抗病性测定对24个群体共720个单株样品的月亮谷进行形态学分类和稻瘟病抗性鉴定,并分析了这些单株材料在48个SSR位点的遗传多样性。研究结果表明,形态上月亮谷属于栽培稻的籼稻类型,其群体对稻瘟病具中抗水平,但无论是在群体内还是群体间,均普遍表现出明显差异,说明不同来源的月亮谷存在抗病功能表型上的变异;遗传多样性分析显示,48对SSR引物共检测出91个多态位点,多态性位点百分率为77.08%,Nei多样性指数平均值为0.064,变幅为0~0.4302。24个群体之间的遗传相似系数在0.9753~0.9866之间,群体内个体之间的遗传相似系数在0.86~1.00之间;AMOVA分析显示,以地理村寨作为自然居群单位,居群间的变异为3.36%,居群内群体间的变异为33.15%,居群内的变异为63.49%;聚类分析显示,村寨群体间的遗传多样性与村寨间的地理空间距离有一定相关性。     

元阳3个长期连续栽培水稻地方品种内部遗传异质性分析

水稻地方品种是稻种资源的重要组成部分,遗传多样性十分丰富,具有推广改良品种所缺少或没有的优质种质,是水稻育种和稻种起源、进化研究不可缺少的过渡材料。目前,对水稻地方品种间遗传多样性研究较多,而对其内部异质性研究甚微。本研究用24对微卫星(SSR)引物对云南元阳梯田3个栽种历史悠久的水稻地方品种的内部遗传异质性进行了分析。共检测出117个等位基因,香农指数为红脚老粳居群(0.5911)>白脚老粳A居群(0.4875)>月亮谷居群(0.3070)。结果显示:3个地方品种的内部遗传异质性丰富,且遗传异质性主要得益于个体间,而非居群间。     

Indigenous ecological knowledge and natural resource management in the cultural landscape of China’s Hani Terraces

Indigenous ecological knowledge (IEK) can contribute to the management of local ecosystems and landscapes. Cultural landscapes are produced by and reflect the long-term interactions between humans and nature in indigenous societies. Yunnan Province, located in southwestern China, is the homeland of many ethnic groups, and is also a refuge for numerous species of wild plants and animals. Indigenous people in Yunnan, who have rich ecological knowledge, play an important role in the conservation of local biodiversity and the region’s unique terraced agricultural landscapes. We used the Hani people and their outstanding cultural landscape of rice terraces in Yuanyang County of Yunnan Province as a case study to describe their worldview and discuss their formation of IEK; their roles in the preservation of rice landraces and in pest regulation; their management of water, forest, and soil resources; and the vertical landscape pattern and resource-circulation system that has evolved in the areas managed by the Hani. We also discuss the challenges and threats facing the Hani, their IEK, and their cultural landscape, as well as discuss the potential for integration of the Hani’s IEK with modern conservation efforts.     

Natural and human‐mediated selection in a landrace of Thai rice (Oryza sativa)

Landrace rice in Thailand consists of managed populations grown under traditional and long‐standing agricultural practices. These populations evolve both in response to environmental conditions within the local agro‐ecosystem and in response to human activities. Single landraces are grown across varying environments and recently have experienced temporal changes in local environments due to climate change. Here we assess the interplay between natural selection in a changing climate and human‐mediated selection on the population genetic structure of Muey Nawng, a local landrace of Thai rice. Genetic diversity and population structure of landrace rice were assessed by a STRUCTURE analysis of 20 microsatellite loci. The first exon–intron junction of the waxy gene was sequenced to determine genotypes for glutinous or non‐glutinous grain starch. Muey Nawng rice is genetically variable and is structured based on starch grain types and the level of resistance to gall midge pest. A strong positive correlation was found between genetic diversity and the percentage of gall midge infestation. Variation in the waxy locus is correlated with starch quality; selection for non‐glutinous rice appears to involve additional genes. The dynamics of genetic diversity within Muey Nawng rice depends on three factors: (a) a genetic bottleneck caused by strong selection associated with gall midge infestation, (b) selection by local farmers for starch quality and (c) variation introduced by farmer practices for cultivation and seed exchange. These results, when taken in total, document the ability of landrace rice to quickly evolve in response to both natural and human‐mediated selection.     

广西地方稻种资源核心种质构建和遗传多样性分析

以丁颖分类体系分组原则与组内逐层聚类取样方法,对8609份广西地方栽培稻资源表型数据信息进行分析,通过对表型保留比例等评价指标的多重比较确定核心种质总体取样比例,构建出占总体样本5%(414份)的广西地方栽培稻资源初级核心种质。初级核心种质能代表总体遗传变异的89%。用34对SSR分子标记对初级核心种质进行遗传多样性分析,结果表明:广西地方栽培稻资源有较高的遗传多样性(等位基因数A为4.91,Nei’s多样性指数为0.574)。就Nei’s遗传多样性指数而言,粳稻高于籼稻,晚稻高于早稻,水稻高于陆稻,糯稻高于粘稻;来自桂中的稻种资源具有最高的遗传多样性。研究最终利用SSR数据,把414份初级核心种质压缩50%后形成209份核心种质,核心种质基因保留比例达到98%以上,有效代表了广西地方栽培稻资源多样性水平。     

Role of seed flow on the pattern and dynamics of pearl millet (<Emphasis Type="Italic">Pennisetum glaucum</Emphasis> [L.] R. Br.) genetic diversity assessed by AFLP markers: a study in south-western Niger

We studied the regional genetic diversity and seed exchange dynamics of pearl millet landraces in south-western Niger. The genetic study was based on AFLP markers. We found significant genetic differentiation between landraces in different geographical areas of south-western Niger. However, the degree of differentiation was low insofar as only 1.9% of the total molecular diversity was due to regional differentiation, suggesting a relatively high gene flow. Anthropologic studies on farming practices have suggested that seed exchanges between farmers on a large geographical scale probably make a considerable contribution to this result. In order to test this hypothesis, the effects of seed exchange on the genetic diversity of landraces was analyzed on seed samples from two distant villages in contrasting areas of south-western Niger. Seeds imported by farmers into the southern village of Sina Koara did not differ significantly from locally grown landraces. By contrast, in the northern village of Alzou, several samples were genetically different from locally grown landraces and closer to southern accessions. These data suggest that the seed flow is preferentially from south to north, i.e. from an area with more favorable rainfall conditions. The potential consequences for the genetic diversity and adaptation of northern pearl millet landraces are discussed.     

Heterogeneity of the rice microbial community of the Chinese centuries-old Honghe Hani rice terraces system

The Honghe Hani rice terraces system (HHRTS) is a traditional rice cultivation system where Hani people cultivate remarkably diverse rice varieties. Recent introductions of modern rice varieties to the HHRTS have significantly increased the severity of rice diseases within the terraces. Here, we determine the impacts of these recent introductions on the composition of the rice-associated microbial communities. We confirm that the HHRTS contains a range of both traditional HHRTS landraces and introduced modern rice varieties and find differences between the microbial communities of these two groups. However, this introduction of modern rice varieties has not strongly impacted the overall diversity of the HHRTS rice microbial community. Furthermore, we find that the rice varieties (i.e. groups of closely related genotypes) have significantly structured the rice microbial community composition (accounting for 15%–22% of the variance) and that the core microbial community of HHRTS rice plants represents less than 3.3% of all the microbial taxa identified. Collectively, our study suggests a highly diverse HHRTS rice holobiont (host with its associated microbes) where the diversity of rice hosts mirrors the diversity of their microbial communities. Further studies will be needed to better determine how such changes might impact the sustainability of the HHRTS.     

麻疯树不同种源的结实性差异与初期选择

采用随机完全区组设计对5年生麻疯树Jatropha curcas种源林进行结实性调查。结果表明,不同种源麻疯树单株产种量有不同程度的差异,云南元阳种源最高,达218.96 g,四川盐边种源最低,仅为48.42 g。不同种源麻疯树种子平均含油率也有所不同,广西隆林种源最高,达42.80%,贵州望谟种源最低,为37.23%。单株产种量与种源地纬度、年均气温显著相关,而与种源地无霜期极显著相关,其中与纬度为负相关,与年均气温、无霜期为正相关,说明纬度较低、气温较高和无霜期较长的种源在福建平和县的单株产种量高。而种子平均含油率与各地理气象因子之间没有显著相关性。根据单株产种量和种子平均含油率聚类分析,分别将9个种源分成优、良、中、差4个不同的类别,综合来看,云南东南部和广西西北部可能是麻疯树的优良种源区,该区域内的5个种源,单株产种量达147.43 g,种子平均含油率达41.07%。     

广东省地方稻种品质性状表型多样性及其形成的生态因子分析

（广东省农业科学院水稻研究所,广州 510640） 摘要 为了进一步完善广东地方稻种资源的鉴定评价,并为该资源在水稻品质育种中的有效利用提供科学依据,我们以国家作物种质库编目的2974份广东地方稻种为研究对象,其9个品质性状数据为基础,研究了广东地方稻种品质性状的区域分布特点,并对总体和不同稻作区品质性状多样性进行了比较分析.同时对部分生态因子与品质性状的相关性进行了初探。结果显示,广东地方稻种资源品质性状具有丰富的多样性。其糙、精米率较高,蛋白质含量丰富多样,胶稠度的变异幅度大,直链淀粉含量适中达国标的材料偏少;中南稻作区为广东优质地方稻种的主要集中地;不同稻作区的品质性状多样性表现各异;直链淀粉含量、碱消值及胶稠度是影响广东地方稻种品质形成的主要指标;湿度和温度的地域差异是广东地方稻种稻米品质多样性的主要成因。本研究结果充分说明,广东地方稻种中具有优异品质性状资源的利用对改良现有品质的稻米品质和拓宽遗传基础具有十分重要的意义。