基于表型性状和SSR分子标记的云南省水稻主要育成品种(系)的遗传相似性分析

利用株高等17个表型性状和48个SSR标记,对云南省18个育种部门(或课题组)自20世纪60年代以来选育的40个品种(系)进行遗传相似性分析.结果显示,基于17个表型性状,40个品种(系)间的遗传相似性系数值平均为0.244,籼型品种间为0.289,粳型为0.309,籼粳亚种间为0.162;基于48个SSR分子标记,40个品种(系)间的遗传相似性系数值平均为0.383,籼型为0.318,粳型为0.478,籼粳亚种间为0.267;表明表型遗传相似性低于DNA水平.48个SSR分子标记共检测到214个等位基因(Na),每个标记平均为4.458个,变幅为2～8个;有效等位基因数(Ne)平均值为2.8336,变幅为1.1515～5.2981;多态性信息含量(PIC)平均值为0.6058,变幅为0.2118～0.8816;基因型多样性指数(H’)平均值为1.1328,变幅为0.3768～1.8087;其中RM84、RM249、RM152、RM222和RM528是评价云南省水稻选育品种(系)遗传相似性比较理想的SSR标记.聚类分析显示,云南省水稻主要选育品种(系)表现为亚种间遗传差异明显,亚种内遗传差异较小,粳型品种间遗传相似性高于籼型,表明云南省选育的粳型品种(系)遗传多样性低,尤其是同一育种部门(或课题组)选育的品种间遗传相似度较高.     

基于表型性状和SSR分子标记的云南省水稻主要育成品种（系）的遗传相似性分析

为了揭示云南省水稻主要育成品种（系）的遗传相似性。本文利用株高等17个表型性状和48个微卫星（SSR）分子标记,对云南省18个育种部门（或课题组）60年代以来选育的40个品种（系）进行遗传相似性评价。结果显示表型遗传相似性低于DNA水平。40个品种（系）基于17个表型性状的平均遗传相似系数为0.244,籼型为0.289,粳型为0.309,籼粳亚种间为0.162;基于48个SSR分子标记的平均遗传相似系数为0.383,籼型为0.318,粳型为0.478,籼粳亚种间为0.267。48个SSR分子标记共检测到等位基因214个,每个标记2～8,平均4.458个;平均有效等位基因数为2.8336,变幅为1.1515～5.2981;多态性信息含量（PIC）平均值为0.6058,变幅为0.2118～0.8816;基因型多样性指数（H′）平均值为1.1328,变幅为0.3768～1.8087。RM84、RM249、RM152、RM222和RM528是评价云南省水稻选育品种（系）遗传相似性比较理想的SSR分子标记。聚类分析显示,云南省水稻主要选育品种（系）表现为亚种间遗传差异明显,亚种内遗传差异较小,粳型遗传相似性高于籼型。表明云南省选育的粳型品种（系）遗传多样性低,且同一育种部门（或育种人）选育的品种遗传相似度高。     

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。     

国内外香稻资源遗传多样性研究

收集来源于16个国家和地区的345份香稻和89份非香材料开展了遗传多样性研究。利用分布于12条染色体上77对SSR标记,共检测出573个等位基因位点,多态信息含量(PIC)变幅为0.090~0.845,平均为0.516;基因多样性(GD)变幅为0.091~0.859,平均为0.573;主效等位基因频率(MAF)平均为0.540,变幅从0.251~0.953。聚类分析和群体结构分析将434份材料分成3个亚群,亚群与亚群间FST平均为-0.116,变幅从-0.623~0.494;据Nei’s方法计算的亚群间遗传距离从0.207~0.355;各亚群内的主效等位基因频率为0.408~0.746,基因多样性变幅为0.354~0.699,多态信息含量则从0.320~0.658。通过对18个水稻品种中的6个线粒体基因测序结果发现5个基因内不存在核苷酸的差异,仅Mit4中包含了3个SNP的两种基因型,可以作为反应籼粳分化与香味基因进化的重要功能标记。本研究较为系统地反映了不同香稻材料间以及与非香稻资源间的亲缘关系,为进一步了解国内外香稻种质资源和优质香稻育种提供了重要的参考依据。     

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。     

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。     

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.     

中国水稻地方品种与选育品种的遗传多样性比较分析

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。     

宁夏不同年代水稻品种的遗传多样性比较

对宁夏不同阶段主栽水稻品种(系)的主要农艺性状比较表明,第1阶段(1950-1962年)宁夏地方品种与第2阶段(1978-1989年)、第3阶段(1990-1999年)、第4阶段(2000-2005年)、第5阶段(2006-2012年)、第6阶段(2010-2013年)育成品种(系)的农艺性状差异显著,说明通过育种手段宁夏水稻品种的主要农艺性状得到了改良;从第2阶段到第6阶段的变化趋势为生育天数变长,有效穗数减少,穗长、穗粒数、单株粒重、单穗粒重、产量等增加,说明产量性状的育种改良从穗数型向穗粒兼顾型或穗重型发展。利用48对SSR引物对76份宁夏不同年代水稻品种(系)进行遗传多样性分析表明,共检测出290个等位基因,每个位点等位基因变幅为3~15个,平均6.04个;稀有等位基因有109个,占等位基因总数的37.59%;多态信息含量(PIC)变异范围为0.1423~0.8783,平均为0.5512;Nei’s基因多样性指数(He)的变幅为0.1492~0.8945,平均为0.6032。RM333、RM297、RM249、RM501和RM206引物表现为较高的等位基因数和稀有等位基因数,认为较适合应用于宁夏水稻品种的遗传多样性检测。分子方差分析(AMOVA)结果表明,6个不同阶段间遗传变异占总体变异的19.27%,各阶段内品种间的遗传变异占总体变异的80.73%。参试水稻UPGMA聚类分析表明,在遗传相似系数(GS)为0.805处可将其划分为5大类群,12个地方品种都被聚为第Ⅰ类群,具有外来引进血缘的8个常规粳稻品种被聚为第Ⅱ类群,5个优质常规粳稻被聚为第Ⅲ类群,第Ⅴ类群包括2个大穗高产品种,49个宁夏常规粳稻选育品种被聚为第Ⅳ类,说明大多数宁夏水稻品种的亲缘关系较近。6个不同阶段品种聚类分析,第1阶段(地方品种)独聚一类,第2、第3、第4阶段与第5、第6阶段育成品种亲缘关系相对较远;表明不同年代宁夏水稻遗传多样性有较大差异,2005年后宁夏水稻品种的遗传多样性趋于变小。宁夏水稻育种中应加强国内外种质资源的引进和利用,深入挖掘宁夏稻区地方品种和杂草稻资源的有利基因,拓宽宁夏水稻品种的遗传基础,以促进宁夏水稻育种的快速发展。     

东北地区杂草稻与栽培稻的遗传多样性及籼粳分化

利用88对籼粳特异性分子标记对收集于我国东北三省的35份杂草稻和36份栽培稻遗传基础及籼粳分化进行研究,结果表明上述标记能够高效地鉴别稻属资源的籼粳属性,共检测到156个等位基因,平均有效等位基因(Na)为1.773。遗传多样性分析表明,东北地区杂草稻多样性水平略高于当地栽培稻,其中杂草稻的等位基因数(Na)、杂合度(He)、基因多样性(Hsk)以及多态性信息含量(PIC)分别为1.659、0.006、0.076和0.085,而东北栽培稻分别为1.557、0.004、0.060和0.067。遗传结构和聚类分析结果表明,东北地区杂草稻与栽培稻具有较近的亲缘关系,均存在一定程度的籼粳分化。进一步对籼粳血缘进行相对量化分析发现,杂草稻的籼型基因型频率(F_i=0.050)略高于当地栽培稻(F_i=0.043)。东北三省籼型基因型频率变化趋势为:辽宁杂草稻(0.062)辽宁栽培稻(0.058)吉林栽培稻(0.048)黑龙江杂草稻(0.041)吉林杂草稻(0.024)黑龙江栽培稻(0.020)。     

Temporal changes in SSR allelic diversity of major rice cultivars in China

Forty simple sequence repeats （SSRs） were used to assess the changes of diversity in 310 major Chinese rice cultivars grown during the 1950s-1990s. Of the 40 SSR loci, 39 were polymorphic. A total of 221 alleles were detected with an average of 5.7 alleles per locus （Na）. The Nei＇s genetic diversity index （He） varied drastically among the loci （0.207 to 0.874, mean 0.625）. Comparing the temporal changes in Na and He, the cultivars from the 1950s had more alleles and higher He scores than the cultivars from the other four decades. Analysis of molecular variance （AMOVA） indicated that the genetic differentiation among the five decades was not significant in the whole set, but significant within indica and japonica. More changes among the decades were revealed in indica cultivars than in japonica cultivars. Some alleles had been lost in current rice cultivars in the 1990s, occurring more frequently in indica. These results suggest that more elite alien genetic resources should be explored to widen the genetic backgrounds of rice cultivars currently grown in China.     

Genetic diversity analysis of traditional and improved Indonesian rice (Oryza sativa L.) germplasm using microsatellite markers

The archipelago of Indonesia has a long history of rice production across a broad range of rice-growing environments resulting in a diverse array of local Indonesian rice varieties. Although some have been incorporated into modern breeding programs, the vast majority of these landraces remain untapped. To better understand this rich source of genetic diversity we have characterized 330 rice accessions, including 246 Indonesian landraces and 63 Indonesian improved cultivars, using 30 fluorescently-labeled microsatellite markers. The landraces were selected across 21 provinces and include representatives of the classical subpopulations of cere, bulu, and gundil rices. A total of 394 alleles were detected at the 30 simple sequence repeat loci, with an average number of 13 alleles per locus across all accessions, and an average polymorphism information content value of 0.66. Genetic diversity analysis characterized the Indonesian landraces as 68% indica and 32% tropical japonica, with an indica gene diversity of 0.53 and a tropical japonica gene diversity of 0.56, and a Fst of 0.38 between the two groups. All of the improved varieties sampled were indica, and had an average gene diversity of 0.46. A set of high quality Indonesian varieties, including Rojolele, formed a separate cluster within the tropical japonicas. This germplasm presents a valuable source of diversity for future breeding and association mapping efforts.     

Microsatellite diversity within Oryza sativa with emphasis on indica-japonica divergence

The molecular evolution of cultivated rice Oryza sativa L. has long been a subject of rice evolutionists. To investigate genetic diversity within and differentiation between the indica and japonica subspecies, 22 accessions of indica and 35 of japonica rice were examined by five microsatellite loci from each chromosome totalling 60 loci. Mean gene diversity value in the indica rice (H=0.678) was 1.18 times larger than in the japonica rice (H=0.574). Taking the sampling effect into consideration, average allele number in the indica rice was 1.40 times higher than that in the japonica rice (14.6 vs 10.4 per variety). Chromosome-based comparisons revealed that nine chromosomes (1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10 and 11) harboured higher levels of genetic diversity within the indica rice than the japonica rice. An overall estimate of F(ST) was 0.084-0.158, indicating that the differentiation is moderate and 8.4-15.8% of the total genetic variation resided between the indica and japonica groups. Our chromosome-based comparisons further suggested that the extent of the indica-japonica differentiation varied substantially, ranging from 7.62% in chromosome 3 to 28.72% in chromosome 1. Cluster analyses found that most varieties formed merely two clusters for the indica and japonica varieties, in which two japonica varieties and five indica varieties were included in the counterpart clusters, respectively. The 12 chromosome-based trees further showed that 57 rice varieties cannot be clearly clustered together into either the indica or japonica groups, but displayed relatively different clustering patterns. The results suggest that the process of indica japonica differentiation may have proceeded through an extensive contribution by the alleles of the majority in the rice genome.     

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。     

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。     

不同国家水稻品种的遗传多样性分析

探讨世界不同国家水稻品种的遗传多样性,旨在为各国品种资源的有效利用提供理论依据。本研究利用63对引物对36份来源于不同国家的水稻品种进行遗传多样性分析。共检测到269个等位基因,每个位点的等位基因数(Na)平均为4.54个,有效等位基因数(Ne)平均为3.22,基因多样性指数(H)平均为0.64,Shannon’s信息指数(I)平均为1.21,引物RM206、RM257、RM410、RM235、RM266的等位基因数较多在7条以上。所处纬度相近的国家或地区的水稻品种之间的遗传距离较近,被聚为同一类群,而所处纬度较远的国家或地区的水稻品种被分到了不同类群。结果表明,水稻品种之间的遗传差异与纬度和地理距离有很大的关系。     

Physiological characterization and allelic diversity of selected drought tolerant traditional rice (<Emphasis Type="Italic">Oryza sativa</Emphasis> L.) landraces of Koraput,India

Water-deficit stress tolerance in rice is important for maintaining stable yield, especially under rain-fed ecosystem. After a thorough drought-tolerance screening of more than 130 rice genotypes from various regions of Koraput in our previous study, six rice landraces were selected for drought tolerance capacity. These six rice landraces were further used for detailed physiological and molecular assessment under control and simulated drought stress conditions. After imposing various levels of drought stress, leaf photosynthetic rate (P_N), photochemical efficiency of photosystem II (Fv/Fm), SPAD chlorophyll index, membrane stability index and relative water content were found comparable with the drought-tolerant check variety (N22). Compared to the drought-susceptible variety IR64, significant positive attributes and varietal differences were observed for all the above physiological parameters in drought-tolerant landraces. Genetic diversity among the studied rice landraces was assessed using 19 previously reported drought tolerance trait linked SSR markers. A total of 50 alleles with an average of 2.6 per locus were detected at the loci of the 19 markers across studied rice genotypes. The Nei’s genetic diversity (He) and the polymorphism information content (PIC) ranged from 0.0 to 0.767 and 0.0 to 0.718, respectively. Seven SSR loci, such as RM324, RM19367, RM72, RM246, RM3549, RM566 and RM515, showed the highest PIC values and are thus, useful in assessing the genetic diversity of studied rice lines for drought tolerance. Based on the result, two rice landraces (Pandkagura and Mugudi) showed the highest similarity index with tolerant check variety. However, three rice landraces (Kalajeera, Machhakanta and Haldichudi) are more diverse and showed highest genetic distance with N22. These landraces can be considered as the potential genetic resources for drought breeding program.