基于葉綠體基因組序列多態(tài)性的雜草稻起源以及雜草稻的落粒性研究.pdf

1、雜草稻（Oryza sativa f. spontanea）是近年來爆發(fā)在世界各地并嚴重威脅水稻生產(chǎn)的一類田間雜草。它與野生稻，栽培稻屬同一基因池，而在形態(tài)上與栽培稻相似，且能適應(yīng)稻田的生存環(huán)境。雜草稻具有與野生稻一樣的落粒和休眠性狀，使其在稻田中持續(xù)的繁衍生存并入侵栽培稻田，難以治理。根據(jù)雜草稻的這些性質(zhì)，對雜草稻的起源方式提出了多起源假說。通過對野生稻，栽培稻與雜草稻的核基因組分析及比對方法，了解到雜草稻有較高的遺傳多樣性水平，并得

2、知它大多數(shù)群體的親緣關(guān)系與栽培稻更近。但雜草稻的起源假說并沒有找到足夠有力的證據(jù)，特別的，有關(guān)雜草稻野生起源的證據(jù)還沒有得到肯定。無論雜草稻的起源方式如何，雜草稻獲得的異于栽培稻的落粒性狀是雜草稻起源過程的主要事件。因此對參與控制雜草稻落粒性的基因的了解是解決雜草稻起源的辦法之一。通過分析比對野生稻，栽培稻，雜草稻三個群體在已克隆的落粒基因序列，發(fā)現(xiàn)在雜草稻群體與栽培稻群體落粒基因型一致。由此造成雜草稻的起源方式變得更復(fù)雜。為了深入了解

3、雜草稻的起源方式及進化過程，及對雜草稻群體落粒性狀得獲得。我們通過了解野生稻，栽培稻，雜草稻的葉綠體基因組序列的差異，并使用雜草稻W(wǎng)D1292及栽培稻MH86雜交獲得的F2群體，通過統(tǒng)計分析此群體的表型及其分子數(shù)據(jù)來定位雜草稻的落粒性狀基因。研究結(jié)果表明：
　　1野生稻，雜草稻，和栽培稻三個群體的葉綠體基因組遺傳多樣性指數(shù)值π=~0.002，雖然稻屬葉綠體基因組的遺傳多樣性水平偏低。但是栽培稻群體和野生稻群體之間出現(xiàn)了分化（Fst

4、=0.108）。
　　2雜草稻群體與栽培稻群體之間的分化（Fst=0.047）比雜草稻群體與野生稻群體（Fst=0.144）低。結(jié)果與前人以核基因組為研究目標一致。
　　3單倍型分析結(jié)果表明野生稻群體中的個體和栽培稻群體中的個體之間不存在共享單倍型。雜草稻群體中的個體分別與野生稻及栽培稻都含有共享有單倍型，證實了雜草稻的野生起源方式。
　　4與野生稻共享，或親緣關(guān)系與之較近的雜草稻群體中的個體主要存在于野生稻分布區(qū)，從

5、地里分布上進一步證明了雜草稻的野生起源。
　　5雜草稻含有其他獨立的單倍型，不但遠離野生稻群體，也與栽培稻群體相距甚遠。證實雜草稻的高遺傳分化及適應(yīng)性進化。
　　6其次通過QTL方法定位到三個與落粒性狀相關(guān)的基因位點，分別位于水稻的1，3，5號染色體上。通過與其他的落粒位點比對后，證實雜草稻因群體不同，環(huán)境不同而形成不同的落粒機制。進一步觀察到雜草稻的適應(yīng)性進化。
　　以上結(jié)果肯定了雜草稻的多起源假說。特別是其野生起源

6、地假說。我們的結(jié)果不但為我們描述了雜草稻起源的不同方式，也講述了栽培稻的起源故事。在這一系列事件的發(fā)生中，伴隨著不同群體之間的基因交流，不斷形成不同的新群體。其中，雜草稻的獨立單倍型說明雜草稻葉綠體可能在起源后的進化事件中發(fā)生了快速的突變事件。對葉綠體遺傳水平多樣性的調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)水稻的葉綠體序列在栽培稻品種及野生稻群體之間發(fā)生了明顯的分化，為研究栽培稻起源與進化提供了可靠的方案。通過雜草稻群體落粒性狀QTL定位，了解到控制水稻落粒的機