基于线粒体基因片段核苷酸多态性的亚洲栽培稻起源进化研究

亚洲栽培稻的祖先是普通野生稻,已成为世界公认的观点,然而亚洲栽培稻的2个亚种:粳稻和籼稻是一次起源还是二次起源仍存在很大争议,其起源地是国内还是国外依然是国际学者间争论的焦点。本文通过对184份亚洲栽培稻和203份普通野生稻3段基因序列cox3、cox1、orf 224和2段基因间序列ssv-39/178、rps2-trnfM的多样性研究,验证了以下观点:1)粳稻起源于中国,籼稻起源于中国和国外;2)亚洲栽培稻的起源为二次起源,即普通野生稻存在偏籼和偏粳2种类型,亚洲栽培稻的2个亚种籼稻和粳稻在进化过程中分别由偏籼型的普通野生稻和偏粳型的普通野生稻进化而来。     

PNAS：大规模基因重测序确认亚洲栽培稻起源于中国

美国研究人员在一项通过大规模基因重测序分析稻米进化史的研究中确认,亚洲栽培稻起源于中国,最早可能8000多年前就出现在中国长江流域。亚洲栽培稻是世界上最古老的农作物物种之一。此前曾有研究认为,亚洲栽培稻有两个起源地,印度和中国。但5月2日刊登在美国《国家科学院院刊》（PNAS）一项新研究说：”分子学证据表明（亚洲）栽培稻只有单一起源……最早出现在中国长江流域。”亚洲栽培稻具有籼稻和粳稻两个主要亚种,其起源相应也出现两种理论,其中一种为单一起源理论,即籼稻和粳稻均由野生稻栽培而来;     

云南地方稻种的遗传变异和籼粳分化

用７ 个单拷贝探针对８７ 份云南稻地方品种进行了ＲＦＬＰ分析．结果表明∶云南稻（Ｏｒｙｚａｓａｔｉｖａ Ｌ．）地方品种中,籼稻（ｉｎｄｉｃａ）和粳稻（ｊａｐｏｎｉｃａ）都表现出较高水平的变异,粳稻的等位基因数目和遗传多样性水平都高于籼稻,表明粳稻的遗传变异比籼稻丰富． 云南稻地方品种中的籼稻和粳稻间表现出明显的遗传分化,且不同染色体区段分化程度不同． 研究结果支持栽培稻的二系起源学说     

基于叶绿体基因多样性的中国水稻起源进化研究

针对目前亚洲栽培稻起源地和进化途径学说众多、分歧巨大的现状,本研究选择原产中国的98份亚洲栽培稻和125份普通野生稻为材料,对叶绿体中atpA序列、rps16内含子序列、trnP-rpl33间隔区、trnG-trnfM序列、trnT-trnL间隔区序列的五段高突变序列进行测序,利用生物信息学方法进行比对分析,绘制Network网络图,构建系统发育树。结果表明,普通野生稻的Indel和SNP数目均比亚洲栽培稻多,序列多样性丰富;基于单倍型的Network网络图和系统发育树可将所有参试材料归为3个类群,类群I主要为粳稻与普通野生稻,类群II主要为籼稻,类群III主要为普通野生稻,而类群II和类群III亲缘关系较近,提示粳、籼两个亚种可能由偏粳、偏籼的普通野生稻分别进化而来,支持二次起源学说;所有与亚洲栽培稻亲缘关系较近的普通野生稻均来源于华南地区,支持华南地区为我国亚洲栽培稻起源中心的论点。     

贵州地方水稻种质资源籼-粳遗传分化的InDel分子标记研究

本研究利用36对InDel分子标记引物对贵州地方水稻种质的籼-粳遗传分化和亲缘关系进行分析,结果表明,82份贵州地方栽培稻中49份为粳稻,33份为籼稻,贵州地方栽培稻“禾”品种主要属于粳稻,而“谷”品种主要为籼稻。基于Nei氏遗传距离的亲缘关系分析表明在粳稻群体和籼稻群体中均存在与野生稻亲缘关系近的品种,其中的粳稻品种与野生稻的遗传关系比之籼稻品种近。而基于MCMC算法的遗传结构分析揭示了贵州地方籼稻品种中存在较为复杂的遗传结构。分子变异分析显示,粳稻和籼稻品种的遗传变异主要来自亚种内,遗传多样性分析表明其亚种内籼稻品种的遗传多样性略高于粳稻品种。研究结果揭示了贵州省黔东南地区栽培稻种质资源的籼-粳分化程度、遗传关系及其遗传多样性。     

一个AA基因组特异的串联重复序列的克隆及其在中国普通野生稻和栽培稻中的分化特征

从籼稻（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ．ｓｐｐ．ｉｎｄｉｃａ）“窄叶青”中克隆到了１个重复序列（ｐＯｓ１３９）。经分子杂交证明,ｐＯｓ１３９为一稻属内ＡＡ基因组特异的串联重复序列。序列分析表明,ｐＯｓ１３９以３５５ｂｐ为一重复单位。以ｐＯｓ１３９为探针对２９份中国普通野生稻和４３份中国栽培稻的基因组ＤＮＡ进行的分子杂交表明,籼、粳亚种之间具有明显的差异,籼稻杂交带数明显多于粳稻,普通野生稻与籼稻相似,具有较多的杂交带数。拷贝数测定结果表明,ｐＯｓ１３９在普通野生稻和籼稻中丰度均较高,在粳稻中丰度较低。结合ｐＯｓ１３９的Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交结果和以前的ＲＡＰＤ结果,认为籼稻和粳稻共同起源于普通野生稻。     

基于大样本数据的中国水稻扇型植硅体形态特征研究

水稻扇型植硅体在水稻起源研究中起着重要的作用,但由于野生稻和栽培稻扇型植硅体的区分存在不确定性,限制了扇型植硅体在早期稻作研究中的应用。本研究通过对植硅体大样本数据的统计分析得出:扇型植硅体长宽大小趋势是,普通野生稻大于栽培稻,粳稻大于籼稻;普通野生稻B/A显著大于栽培稻,粳稻B/A又显著小于籼稻。水稻扇型植硅体的长(VL)与宽(HL)呈现正相关的规律,扇型植硅体主要分布在VL<41μm和HL<39μm与VL>41μm和HL>39μm的区间内;在遗址水稻鉴定中,如发掘的扇型植硅体中多数B/A小于等于1.20就有很大可能是粳稻;如B/A大于1.2,可再根据扇型植硅体的大小区分野生稻和籼稻,多数植硅体在VL<41μm和HL<39μm的区间内可能是籼稻,在VL>41μm和HL>39μm的区间内则可能是普通野生稻。     

栽培稻及其近缘野生种间杂交揭示杂草稻的起源

通过水稻种间、亚种间和品种间的杂交,在套袋隔离和自然授粉两种条件下,对其杂交亲本主要农艺性状类型及杂交后代群体中杂草稻发生频率、类型及主要特征以及杂草稻的发生趋势进行调查分析,直接验证和重演杂草稻起源的主要路径。杂草稻的主要特征为:颖壳褐色或金色,种皮红色,散穗、易落粒,中长芒或无芒。结果表明,如果以近缘野生种为亲本,在其F2群体中比较容易发生类似杂草稻的单株;杂交组合中杂草稻出现频率的大小依次为:杂草稻或野生稻/粳稻(44.16%)>杂草稻或野生稻/籼稻(27.84%)>籼稻/粳稻(3.30%)>籼稻/籼稻(1.41%)>粳稻/粳稻(0)。这一结果显示杂交亲本间遗传差异越大,在后代中出现杂草稻类型植株的频率就越高。套袋条件下,后代中杂草稻出现的频率为10.70%,而不套袋情况下为4.90%。     

云南省思茅地区籼、粳稻垂直分布调查报告

思茅地区位于云南省西南部,境内山峦起伏。这个地区的自然地理垂直带谱不仅反映在植被垂直带,而且也反映在籼、粳稻的垂直分布上。本文根据调查结果,认为这个地区海拔1,400米以下是籼稻带,海拔1,401—1,800米是籼、粳交错带,海拔1,800米以上是粳稻带。这种随着海拔上升从籼到粳的演替过程,不论从籼、粳稻的品种数比率或主要品种栽培面积比率来看,都比较明显。通过对籼、粳稻的性状差异与海拔关系和系统变异的调查,发现一些籼、粳难分的系统变异,这是追溯由籼到粳的演化过程中值得注意的品种类型。此外,本文对光稃陆稻的亲缘关系以及护颖在稻的分类上的意义,都进行了阐述。     

水稻长日抑制基因PhyB的多样性及区域适应性初探

Phy 是在长日照条件下抑制水稻开花的关键基因,但目前对水稻PhyB基因的遗传基础还不清楚,研究其分子遗传机制,对于培育光周期适应性广的品种以及扩大水稻种植区域具有重要意义。本研究选择78份亚洲栽培稻(34份籼稻和44份粳稻)及47份野生稻进行测序,对Phy B基因的核苷酸多态性、单倍型进行分析,计算籼稻、粳稻和野生稻的遗传多样性。结果表明,Phy B基因共有28个单倍型,其中有2个高频率的单倍型分别存在于2个栽培稻亚种中。从Network图可以看出栽培稻分为2组(A组和B组),A组栽培稻包括全部的籼稻和4个粳稻个体,B组栽培稻全是粳稻品种。亲缘地理学分析发现,A、B两组栽培稻具有明显不同的地理分布格局,且A组和B组开花时间差异显著,说明Phy B基因的2个高频率单倍型在2个栽培稻亚种中具有区域适应性,Phy B基因在栽培稻中具有明显的驯化信号,随着水稻种植区域的扩大,进化出适应不同地域特有的等位基因,导致开花时间对不同地区的区域适应性及多样性。     

不同类型特种稻种质营养及功能性成分含量的差异

本研究以具有有色种皮、巨胚、甜味、香味、糯性等单一特殊性状或2个以上特殊性状聚合于一体的新创制特种稻种质39份和1份白米种质(对照)为试验材料,进行了黑米、黑褐米、红米、香糯米、黑巨胚糯米、红巨胚糯米、巨胚糯米、黑甜米、红甜米、白甜米等不同类型特种稻种质的营养及功能性成分含量的差异评价。结果表明,供试特种稻类型在大部分氨基酸含量和矿质元素含量上与白米差异不显著,只在个别氨基酸和矿质元素含量上与白米呈显著或极显著差异。黑褐米、红米、黑巨胚糯米、红巨胚糯米、巨胚糯米、红甜米和白甜米等7种类型的赖氨酸含量显著或极显著高于白米,高2.91%~24.68%;黑米、黑褐米、红米、香糯米、黑巨胚糯米和红甜米等6种类型的铁含量显著或极显著高于白米,高17.62%~68.09%;黑褐米、红米、黑巨胚糯米、红巨胚糯米、黑甜米、红甜米、白甜米等7种类型的钙含量显著或极显著高于白米,高23.56%~49.46%;黑米、黑褐米、红米、黑甜米、红甜米、白甜米等6种类型的锌含量显著或极显著高于白米,高12.21%~55.87%。由此表明,具有有色种皮、巨胚、甜味、香味、糯性等单一特殊性状或2~3个特殊性状的聚合对赖氨酸含量与铁、钙和锌含量的提高方面具有一定的增加效应,认为在今后以赖氨酸、铁、钙和锌含量为目标性状的功能性水稻育种中,多个特殊性状的聚合将是增加上述功能性成分含量的有效途径之一。通过鉴定评价,从创新种质中还筛选出一些功能性成分含量相对较高的优异种质,白甜米1553和红巨胚糯米1476的赖氨酸含量较高,比白米分别高29.37%和23.42%;红米1439和红米1440的铁含量较高,比白米分别高99.05%和80.00%;黑甜米1511和黑甜米1515的硒含量较高,比白米分别高194.14%和136.48%;白甜米1551和香糯米1446的γ-氨基丁酸含量较高,比白米分别高14.56%和11.83%;黑巨胚糯米1464和黑米1432的花色苷含量较高,比供试18份有色稻米的平均值分别高253.23%和248.83%。这些新创制的功能性成分含量较高的水稻种质有待于今后在育种、生态适应性鉴定与产业化中进一步得到利用。     

Origin,dispersal, cultivation and variation of rice

There are two cultivated and twenty-one wild species of genus Oryza. O. sativa, the Asian cultivated rice is grown all over the world. The African cultivated rice, O. glaberrima is grown on a small scale in West Africa. The genus Oryza probably originated about 130 million years ago in Gondwanaland and different species got distributed into different continents with the breakup of Gondwanaland. The cultivated species originated from a common ancestor with AA genome. Perennial and annual ancestors of O. sativa are O. rufipogon and O. nivara and those of O. glaberrima are O. longistaminata/, O. breviligulata and O. glaberrima probably domesticated in Niger river delta. Varieties of O. sativa are classified into six groups on the basis of genetic affinity. Widely known indica rices correspond to group I and japonicas to group VI. The so called javanica rices also belong to group VI and are designated as tropical japonicas in contrast to temperate japonicas grown in temperate climate. Indica and japonica rices had a polyphyletic origin. Indicas were probably domesticated in the foothills of Himalayas in Eastern India and japonicas somewhere in South China. The indica rices dispersed throughout the tropics and subtropics from India. The japonica rices moved northward from South China and became the temperate ecotype. They also moved southward to Southeast Asia and from there to West Africa and Brazil and became tropical ecotype. Rice is now grown between 55°N and 36°S latitudes. It is grown under diverse growing conditions such as irrigated, rainfed lowland, rainfed upland and floodprone ecosystems. Human selection and adaptation to diverse environments has resulted in numerous cultivars. It is estimated that about 120000 varieties of rice exist in the world. After the establishment of International Rice Research Institute in 1960, rice varietal improvement was intensified and high yielding varieties were developed. These varieties are now planted to 70% of world's riceland. Rice production doubled between 1966 and 1990 due to large scale adoption of these improved varieties. Rice production must increase by 60% by 2025 to feed the additional rice consumers. New tools of molecular and cellular biology such as anther culture, molecular marker aided selection and genetic engineering will play increasing role in rice improvement.     

超级杂交水稻谷粒产量与叶光合速率的关系

在2000～2005年期间,通过测定几种超级杂交水稻与普通杂交水稻‘汕优63’的产量构成和叶片光合作用探讨了谷粒产量与光合作用的关系。结果表明:(1)4种超级杂交水稻‘培矮64S/E32’、‘P88S/O293’、‘金23A/611’和‘GD-lS/ RB207’的产量水平显著高于‘汕优63’,是对照的108%～120%。(2)与‘汕优63’相比,这些超级杂交水稻的株型好,上层叶片直立,穗大即每穗粒数多,是对照的125%～177%。(3)与‘汕优63’相比,这些组合第二叶的净光合速率显著提高,但第一叶即剑叶的未必都较高。(4)去半叶处理降低了‘GD-1S/RB207’的结实率,而去半穗处理显著提高了结实率。因此,这些超级杂交水稻的高产原因在于穗大、株型好以及群体光能利用效率高。增加单叶特别是剑叶的光合能力是克服谷粒产量的光合产物源限制和在未来的超级杂交水稻育种中实现产量潜力新突破的关键。     

玉米和水稻重要性状QTL的比较研究

在构建玉米分子标记连锁图和对重要性状进行QTL定位的基础上,以玉米和水稻的分子标记比较图谱为桥梁,分析了控制玉米和水稻F2：3群体重要农艺和产量性状QTL的共线性关系。研究结果表明：在玉米和水稻共线性的染色体区段,控制玉米株高、行数和行粒数的QTL与控制水稻株高、单株有效穗和每穗实粒数的QTL存在广泛的对应关系;在已定位的影响玉米株高等5个性状的45个QTL中,有16个与水稻“汕优63”群体中5个相同或相似性状所定位的38个QTL中的12个具有共线性关系。这一结果为利用水稻的基因组数据来定位、分离和克隆玉米重要性状的QTL提供了有益信息。同时发现,控制水稻某一个性状的QTL常常与控制玉米同一性状的两个QTL相对应,这一结果为玉米染色体是由水稻染色体加倍而来的理论假设提供了支持。研究还发现,不管是玉米还是水稻在染色体上都存在QTL的富集区域,而这些富集区域常常存在于相同的共线性区域,暗示着玉米和水稻控制相同或相似性状的QTL可能有着相同的起源。基于性状的比较基因组研究不但有助于新基因或QTL的发现、克隆和利用,同时还有助于研究不同物种间染色体的演变和进化规律。     

中国栽培稻的起源与演化

中国栽培稻起源地主要有4种假说:华南起源说、云南起源说、长江中下游说和长江中游-淮河上游说。对其进行了简要概括,并进行评述:目前没有一种假说能完全符合水稻起源的4个条件,此外有些学者提出水稻的多起源中心;从分子生物学角度综述了栽培稻籼粳分化研究进展,主要有两个起源说:一源论和二次(或多次)起源论,大量研究支持籼稻和粳稻多起源论;从古DNA、水稻落粒性与驯化、植硅石等方面探讨栽培稻起源演化的研究方法。旨在能为水稻的起源演化研究提供有价值的参考。     

Segmental Duplications Are Common in Rice Genome

Segmental duplications on rice (Oryza sativa L.) chromosomes 8, 9, 11, and 12 were studied by examining the distributions of sequences resolved by 13 probes detecting multiple copies of DNA sequences. Four of the hybridization bands detected by a repetitive sequence probe, rTRS, were mapped to the ends of all the four chromosomes. Two or three of the bands detected by each of the other 12 probes were also mapped to different chromosomes. The bands detected by the same probe usually occurred in similar locations of different chromosomes. Loci detected by different DNA probes were often similarly arranged on different chromosomes. Chromosomes 8 and 9 showed colinearity of marker loci arrangement indicating a possible common origin. A segment on chromosome 9 was also very similar to the previously reported duplicated fragments on the ends of chromosomes 11 and 12 which were also detected in this study, indicating a likely common origin. Moreover, the various degrees of distributional similarity of the segments suggest a complex relationship among the chromosomes in the evolution of the rice genome. These results support the proposition that chromosome duplication and diversification may be a mechanism for the origin and evolution of the chromosomes in the rice genome.     

耐氨固氮菌接种水稻所需最低活菌数的测定

耐氨固氮菌在谷芽上能生长,每粒谷芽上的菌数可达１０４－１０５个。当７０％以上的秧苗带有耐氨固氮菌时,经根系交叉感染能使所有的秧苗根系带上耐氨固氮菌。菌液浸泡谷芽接种水稻,耐氨固氮菌数／谷芽数达２０时,可使７０％的谷芽接种上菌,有２１０以上时,可使１００％的谷芽接种上菌。菌液淋施秧苗接种水稻,耐氨固氮菌数／秧苗数为１６００以上时,１００％的秧苗带有耐氨菌。菌液浸泡秧根接种水稻,耐氨固氮菌数／秧苗数为７０个以上时,可使１００％的秧苗根部带有耐氨菌。     

高原粳稻光合生理生态的梯度变化

采用大田和盆栽试验研究了西昌高原稻作区不同海拔高度粳稻品种的光合特性及对遮荫和温度的反应。结果表明,不同海拔高度粳稻品种的光合特性诸方面表现明显的梯度变化。在低光强下,光合速率随海拔升高而降低,在高光强下,随海拔升高而增加．光合速率和光强关系符合P=a+blgI的曲线方程。品种原产地越高,光饱和点有越大的趋势。遮荫使高海拔品种光合产量下降更大。开花期耐冷抗冷性因海拔升高而增强。     

Genetic Variation and Indica Japonica Differentiation in Yunnan Indigenous Rice

Yunnan, in Southwest China, has long been recognized as part of a center of diversity for Asia cultivated rice (Oryza sativa L. ). The authors surveyed DNA restriction fragment length polymorphisms (RFLPs) in a sample of 87 accessions from Yunnan indigenous rice with 7 single copy probes. The results ihdicated that both indica and japonica rice are genetically highly diverse. The number of alleles and the level of genic diversity in japonica rice were higher than those in indica rice. The results also showed that indica and japonica rices were clearly differentiated and the extent of differentiation varies with chromosomal regions as represented by the RFLP markers. Authors' results appeared to be in favor of the diphyletic hypothesis concerning the origin of cultivated rice.     

多效唑调节水稻植株生长的作用机理

多效唑处理水稻植株后使株高降低和分蘖增加,植株体内的GA类物质和IAA含量相应下降,乙烯释放率显著增加;用外源GA_3和氮肥能逆转多效唑的抑制作用而使株高增加,同时GA类物质含量也明显增加。因此,多效唑不仅调节体内的GA类物质含量,还能通过调节IAA含量和乙烯释放率而影响植物生长。