生物多样性的起源演化及亚洲栽培稻的分类

本定义的生物多样性包括基因多样性、物种多样性及生态系统多样性。生命起源后到人类明40亿年的地球发展史可划分为前生命的化学进化、生物学进化和人类化进化与生物学进化并行3个阶段,并着重阐述了生物多样性演化中起关键性作用的蓝菌、维管植物与人类三类生物的重要地位和作用,以及地球上生态系统的4次明显扩展。最后以亚洲栽培稻为例说明其历经万年的起源与演化所形成的遗传多样性与分类。     

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%。     

中国栽培稻遗传多样性中心和起源研究

本研究对中国栽培稻6个地理分布群的700份古老地方栽培品种进行9个多态性等位酶基因位点的遗传多样性分析.结果表明籼稻和粳稻的平均基因多样性均以云南最大,淮河上游次之,黄河以北最小.中国栽培稻有3个遗传多样性中心:云南,长江中游-淮河上游,华南.长江中游-淮河上游可能是中国栽培稻的起源中心.结合考古学资料及前人的工作,认为云南不是中国栽培稻的起源中心,而可能是中国起源中心衍生的一个次生中心并受到南亚中心的强烈影响.     

亚洲栽培稻起源、演化中两个重要稻种类型的研究

分布子云南及南亚的光稃稻和镰刀谷在研究亚洲栽培稻(O.sativa L.)的起源、演化及稻作育种上有重要意义。它们在分类上的地位往往被误分,进而影响这些类型的开发利用。研究表明,光稃稻是普通野生稻被引上亚洲的热带与亚热带山区在旱地上首先被人类驯化成的原始粳型陆稻,当其进一步被引向高海拔和高纬度时则演化成普通粳稻。镰刀谷迄今多被划为籼稻,我们的初步研究表明,镶刀谷大部分属粳稻,其中也包括一部分籼稻。它的起源及其分类上的地位尚待研究。     

亚洲栽培稻分散起源的研究

分析中国、东南亚和南亚的96份普野的12个等位酶位点,及885份地方品种的10个酶位点的遗传多样性。结果表明,中国与南亚普野和栽培稻在Est—2、Est—10、Mal—1、Cat—1四个位点发生了地理分化。中国普野以Acp-1^2、Acp-2^0、Amp-2^2、Est—2^0、Cat—1^2、Mal—1^1基因型为主,是偏粳型。南亚普野以Acp-1^2、Acp-2^0、Amp—2^2、Est—2^1／Est—2^0、Cat—1^1、Mal—1^2基因型为主,是偏籼型。中国和南亚是两个独立的稻作起源中心。     

中国莲的起源与演化

1　荷花与莲荷花是莲(NelumbonuciferaGaertn.)的俗称。它的别名很多,如荷华、菡萏(《诗经》)、莲藕、莲花、水华(《本草纲目》)、芙蕖(《尔雅》)、芙蓉(《古今注》)、水芙蓉(《群芳谱》)等。荷花之名来自《诗经》的荷华,华为花之古字。李时珍(1518～1593)《本草纲目》莲藕条的释名说:“其根(应为根状茎前梢数节肥大部分)藕,其实莲,其茎叶荷”;“莲者,连也,花实相连而出也”。中国荷花是由它们的古代野生祖先野生莲演变而来的。荷花是我国水生花卉之王,被誉为花中君子,它在我国南北各地广泛栽培;小种荷花(碗莲)用缸、盆、碗栽植。无土栽培…     

海南黎族聚居区山栏稻的起源演化研究

以14份海南黎族聚居区的山栏稻为研究材料、以原产于中国的69份亚洲栽培稻和110份普通野生稻为对照组,分别对核中SSⅡ基因、ITS基因和Ehd1基因、叶绿体中ndhC-trnV基因以及线粒体中cox3基因等5段序列进行测序,分析基因序列多样性和单倍型,并揭示海南黎族聚居区山栏稻的起源地和驯化过程。结果表明,黎族聚居区山栏稻的基因多样性低于亚洲栽培稻,而亚洲栽培稻的基因多样性低于普通野生稻;85%左右的山栏稻为偏粳型;山栏稻与广东和湖南的普通野生稻亲缘关系较近,而与海南的普通野生稻的亲缘关系较远,推测黎族的山栏稻可能起源于广东和湖南的普通野生稻。     

中国梅花的起源,演化与分类

梅花是深受中国人民喜爱的传统名花。好凌寒开放、坚强不屈、高洁抗逆的特性,被视为中华民族的精神象征。阐述了梅原产于中国;野梅的基本形态和习性;果梅起源于它们野生的租先;梅花是从果梅中分化出来的;中国梅花的演化分类。     

中国牡丹的起源,演化与分类

牡丹被誉为中国国花。牡丹的野生种仅分布于我国。介绍了牡丹的基本形态,习性和民已鉴定的主要种类。     

影响籼稻DNA限制性片段长度多态性检测的因素分析

对窄叶青（籼稻）和京系１７（粳稻）的ＲＦＬＰ进行了系统分析。结果表明,某种酶多态性检测能力与同时检测到此多态性的其余酶的数目之间存在极显著的正相关（ｒ＝０．９６２＊＊）。由此推论,籼粳稻大部分ＲＦＬＰ可能来自大范围ＤＮＡ的结构变化而不是碱基取代。ｃＤＮＡ克隆虽然具有高度的保守性,但却具有比基因组克隆更高的多态性检测能力。在实验使用的探针范围内,探针长度和检测到多态性无相关性。由探针检测到的多态性位     

MITE类转座子mPing在水稻不同亚种间的差异分析

mPing是水稻中第一个被鉴定出的有活性的MITE类转座子,为了探索mPing在水稻粳稻品种日本晴和籼稻品种93-11基因组中的分布差异,本研究首先运用Southern杂交的方法初步检测m Ping在两个亚种中拷贝数的差异,然后通过同源性探寻方法发现,m Ping在水稻亚种日本晴和93-11基因组中拷贝数分别为52和14,并且日本晴基因组中的m Ping均为m Ping-1,93-11中m Ping-1的拷贝数为3,m Ping-2的拷贝数为11。通过分析m Ping上下游5 kb侧翼序列发现m Ping在日本晴和93-11中分别与23和3个已知基因相关联。本研究为阐明以m Ping的分布多样性为主要原因的粳稻和籼稻之间的遗传差异提供初步理论基础。     

利用热稳定蛋白特异条带鉴别籼粳稻的方法研究

以85份栽培稻为材料,利用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳和蛋白免疫印迹技术分析籼稻和粳稻热稳定蛋白的表达差异.探讨利用特异蛋白来建立籼粳稻的鉴别方法.结果表明,在籼粳稻品种之间存在热稳定蛋白的差异表达,尤其在分子量约42～47kD范围.其中45.2kD条带(Band I)和46.5 kD(Band Ⅱ)条带为典型粳稻特异蛋白(Os03g0168100)的标志带,42.0kD条带(Band Ⅲ)为典型籼稻特异蛋白(OsI_10172)的标志带.以这3条带作为鏊别方法,并与程氏指数法进行比较,典型籼稻和粳稻的一致度分别为80.0%和86.4%,表明热稳定蛋白标志带法在一定程度上可用于鉴别典型的籼稻和粳稻.     

淹水条件下籼稻与粳稻苗期根际土壤硝化作用的时空变异

由于硝态氮（NO3^--N）对于水稻的生长起到非常重要的作用,所以发生在水稻根际的硝化作用越来越受到人们的重视.试验采用根盒（3室）--速冻切片技术研究了常规籼稻（扬稻6号）和常规粳稻（农垦57）苗期根际土壤矿质态氮、硝化作用和氨氧化细菌数量的时空变异.结果表明,在淹水条件下,土壤矿质态氮主要为铵态氮（NH4^＋-N）,NH4^＋含量随水稻生育期的推进变化不大,但随着距根区的距离增加其含量随之增加,两个水稻品种之间差异不显著;而NO3-的变化趋势与NH4^＋不一致,NO3^-含量随水稻生育期的延长而显著下降,在培养58d时其平均含量约为0.05 mg kg^-1,同时在整个土体内呈均匀分布,两个水稻品种之间差异显著.土壤的硝化强度随水稻的生长而增强,且两种水稻的硝化强度均为根际土壤最高,然后依次为土体土壤和根区土壤.扬稻6号和农垦57硝化强度最大值分别出现在距根6 mm和2 mm处,最大值分别为0.88 mg kg^-1h^-1和0.73 mg kg^-1h^-1.土壤氨氧化细菌（AOB）数量随水稻生长时间的增加而增加,且其水平变异趋势与土壤的硝化强度一致,根际土壤AOB数量最多,土体土壤次之,根区土壤最少.相关分析结果表明,硝化强度和AOB数量呈显著正相关关系（r=0.86,p＜0.01）.种植扬稻6号的土壤NO3^-浓度、硝化强度以及AOB数量总是高于农垦57.     

Cloning and Characterization of OsORC2, A New Member of Rice Origin Recognition Complex

In eukaryotic cells, the origin recognition complex (ORC) governs the initiation site of DNA replication and formation of the prereplication complex. The isolation, characterization and tissue-specific expression of a putative ORC subunit 2 (OsORC2) in Oryza sativa is described here. A novel cDNA fragment encoding rice ORC2 was isolated by screening the subtractive library, which had a higher expression level in inflorescence meristem than in shoot apical meristem. The full-length cDNA of rice ORC2 was obtained by the method of rapid amplification of cDNA ends, which contained an 1140 bp open reading frame encoding a 379 amino acid polypeptide. Sequence alignment shows that there is a high homology between the deduced amino sequence of OsORC2 and maize ORC2 (85%). The tissue-specific expression pattern of OsORC2 reveals that it is abundant in roots, seedling and inflorescence meristem, while its expression level is much lower in mature leaves and shoot.     

Elemental Content in Brown Rice by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy Reveals the Evolution of Asian Cultivated Rice

The phylogenetic relationship for classification traits and eight mineral elements in brown rice （Oryza sativa L.） from Yunnan Province in China was carried out using microwave assisted digestion followed by inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy, and the analytical procedures were carefully controlled and validated. In general, the results show that the mean levels of K, Ca, Mg, Fe and Cu in brown rice for 789 accessions of rice landraces was distinctly lower than that of improved cultivars. They further demonstrate that Ca plays an important role in the differentiation of subspecies indica-japonica, especially to enhance adaptation of cold stress, and that five mineral elements in brown rice enhance the eurytopicity from landrace to improved cultivar. Hierarchical cluster analysis, using average linkage from SPSS software based on eight mineral elements in brown rice, showed that Yunnan rice could be grouped into rice landrace and improved cultivar, with the rice landrace being further clustered into five subgroups, and that, interestingly, purple rice does not cluster with either of the groups. Our present data confirm that indica is the closest relative of late rice and white rice, and that they constitute rice landraces together, whereas japonica is the closest relatives of non-nuda, early-mid and glutinous rice. It is further shown that japonica, non-nuda, early-mid, glutinous, white and red rice might be more primitive than indica, nuda, late, non-glutinous and purple rice, respectively.     

籼稻基因枪转化的研究

对国内外１７个籼稻品种进行了基因枪转化,研究了有利于籼稻愈伤组织诱导和生长的培养条件和筛选程序,１５个品种获得了潮霉素抗性愈伤组织,５个品种再生了植株,包括当前国际上推广的ＩＲ系统及国内的优良品种和恢复系,分子生物学证据证明潮霉素基因已经整合入籼稻的基因组。最高植株转化频率接近一般粳稻水平,多数低于粳稻水平。这为建立籼稻的转化系统打下了基础。     

栽培稻与普遍野生稻两个重要分类性状花药长度和柱头外露率的QTL分析

用江西东乡普通野生稻（简称东乡普野）和桂朝２号的１１５株的ＢＣ１群体,构成了１张长度为１４１８．２ｃＭ．包含１２０个ＲＦＬＰ标记的遗传图谱,该图谱除第１染色体短臂上的标记的顺序与日本水稻基因组计划发表的图谱不同外,其他染色体上相对应的标记的顺序及标记之间的遗传距离基本一致。对控制花药长度和柱头外露率这两个栽培稻和野生稻的重要分类性状的ＱＴＬ分析结果表明,控制花药长度的２个ＱＴＬｓ分别位于第２染色体Ｃ４２４～Ｇ３９和第９染色体Ｃ２８０７～Ｃ１２６３间;控制柱头外露率的２个ＱＴＬｓ分别位于第５染色体Ｒ２２８９～Ｒ１５５３间和第８染色体Ｇ１１４９～Ｒ１９６３间。这两个重要分类性状的ＱＴＬｓ定位,为进一步研究野生稻进化到栽培稻的分子进化机理提供了有益的信息。     

提高光敏感雄性不育水稻花粉单倍体育种效率及不育花粉植株育性转换特点的研究

比较了(光敏s/正常品种)F_1及F_2为供体亲本,对在花药培养时所获得的花粉植株中不育个体/全部花粉植株之比例的影响。结果表明,以F_1为供体亲本,在所获得的二倍体花粉植株(A_1)中,不育株(长日下)约占20%左右;而从F_2分离的不育株为供体亲本,相应的比例为90%左右。对获得不育的花粉植株而言,供体亲本经过F_2的选择,在花粉一代中可以提高育种效率3—4倍。指出,以培育光敏感雄性不育系为目的的花药培养,与一般育种之花药培养采用杂种F_1为供体亲本不同,不仅应对杂种F_2代在长日照条件下进行不育株的选择,而且应在短日照下对这种不育株作育性转换的双重选择。以这种个体作为花药培养的供体亲本,可以大大提高育种效率。 在长日照下表现不育的花粉植株的育性转换具多样性。来自同一组合的不育花粉植株在晚造(短日照)条件下,其花粉有的染色,频率高且稳定;有的虽然可变为染色,但频率不高或不稳定或二者兼有;有些却一直不为Ⅰ-KⅠ染色,或即使染色频率也在10%以下。这一结果与收集全国各地15个光敏核不育系在本昕同期种值条件下的反应十分吻合。这说明通过花药培养,从特定的组合培育出所需要的光敏/光温互作或温敏型的核不育系的可能性是存在的。     

Pyramiding transgenes for multiple resistance in rice against bacterial blight,yellow stem borer and sheath blight

The present investigation revealed that the alk and gel(t) genes, which cause the differences between a japonica rice variety Nipponbare and an indica rice variety Kasalath in terms of the disintegration of endosperm starch granules in alkali solution and their gelatinisation in a 4 M urea solution, respectively, cosegregated in backcross inbred lines derived from a cross between the two varieties. The segregation pattern of the profile for amylopectin chain-length, which was distinguished by enrichment in short chains of DP≦11 and depletion in intermediate-size chains of 12≦DP≦24 in japonica as compared with indica, was exactly the same as those of the above physico-chemical properties of starch granules, and the gene was designated as acl(t). Gene-mapping analysis showed that the starch synthase IIa (SSIIa) gene is located at the alk locus on chromosome 6 in the rice genome. These results lead us to the possibility that different alleles of the SSIIa gene are responsible for differences in amylopectin structure between the two varieties, in that SSIIa plays a distinct role in the elongation of short chains within clusters (A+B₁ chains) of amylopectin. It is proposed that the activity of SSIIa in japonica rice is reduced in amount or functional capacity relative to the activity of this enzyme in indica rice. This, in turn, would explain why starch from japonica rice has a lower gelatinisation temperature than starch from indica rice and is more susceptible to disintegration in alkali or urea. The evidence for this hypothesis is that the alk(t), gel(t), acl(t) and SSIIa genes all map to the same locus. Received: 29 January 2001 / Accepted: 12 April 2001