7000年前考古遗址出土稻谷的小穗轴特征

稻谷小穗轴基部的离层形成的差异是鉴别野生稻、 粳稻和籼稻的一个重要特征. 对长江下游的跨湖桥、罗家角和田螺山等3处距今7000年以前遗址出土稻的小穗轴特征观察的研究结果显示, 3个遗址出土的稻谷遗存所见的小穗轴可分为粳稻型和野生型2种类型, 没有发现具有籼稻小穗轴特征的稻谷, 表明距今7000年以前的水稻尚处于驯化过程中带有野生习性的原始栽培稻阶段, 粳稻是栽培稻的演化方向. 根据两种小穗轴比例推测长江下游在距今10000年以前开始稻的驯化.     

洛阳盆地新石器-青铜时期的炭化植物遗存

炭化植物遗存分析是了解古代农业的重要途径,目前已取得大量研究成果.由于古代农业形成的复杂性和遗址的多样性,如何选择合适遗址以提高炭化植物遗存研究的科学性和代表性已成为重要的课题.选择中原地区新石器文化发达的洛阳盆地,选取分布在不同地貌部位上的23个新石器-青铜时期中小遗址,从灰坑和文化层中采集土样进行浮选和炭化植物遗存鉴定,并与周边地区的大遗址进行了比较.中小遗址和大遗址的炭化植物遗存分析均表明中原地区在新石器时期属于以粟和黍为主的北方旱作农业,并逐渐出现了稻、小麦和大豆,到二里头时期发展成为五谷齐全的农业经济.相比之下,中小遗址农作物种类多样化的出现要早于大遗址,但二里头时期中小遗址稻和小麦在农业中的比重远低于大遗址,这种差异可能反映了它们遗址功能的不同.另外,分布在不同地貌部位上的中小遗址的炭化植物遗存分析表明:在仰韶、龙山文化时期,台塬沟谷区农作物种类比冲积平原区丰富;而到二里头时期,冲积平原区在农作物种类和数量上都超过台塬沟谷区.造成这种差异的原因可能与地貌、土壤、水文等自然环境因素有关.研究表明,中小遗址的炭化植物遗存分析是对区域农业考古研究的极大补充,更能反映区域内农业形成和发展的复杂过程,今后应加强对中小遗址的炭化植物遗存研究.     

全新世中期海平面波动对稻作生产的影响

浙江省余姚市田螺山遗址农耕遗迹剖面硅藻、植物硅酸体和种子分析显示中国东部全新世最高海平面出现在距今7000年以前.全新世中期海退以后东部沿海地区形成大面积的湿地平原,诞生以稻作生产为特征的河姆渡等新石器时代文化.全新世中期海平面仍然有过多次波动,其中在6.4～6.3和4.6～2.1kaBP的两次海水入侵是全新世海退期以后的较大2次海面波动,另外在6.3～4.6kaBP湿地草原植被时段,也曾经发生过若干次规模很小、时间短暂的海水向陆地推进的过程.尽管海退期海平面上升的影响范围和强度可能不及高海平面时期,但同样对先民的生活和生产活动产生了深刻的影响.田螺山遗址农耕遗迹剖面研究结果显示,全新世中期以后强度较大的海平面波动时,海水向陆地推进,淹没大片农田;强度较弱的海平面波动时,海水倒灌,土壤盐分升高,水稻产量下降.海平面上升对稻作生产的影响引起了先民食物结构中稻米比重下降,采集和狩猎比重增加.全新世中期以前的高海平面环境意味着东部沿海平原地区稻作源头可能在山区、丘陵的一些小盆地.     

水稻颖壳植硅石与稻种起源研究

亚洲栽培稻(Oryza sative L.)起源于普通野生稻(O.rufipogon Griff)已为各国学者所肯定.但籼、粳亚种是怎样从普通野生稻演化而来的却存在不同观点.植硅石(phyolith)是指充填于高等植物细胞组织中的非晶质含水二氧化硅(SiO_2·nH_2O),其形态受遗传因素控制.水稻颖完植硅石形态特征的初步研究表明,普通野生稻与栽培稻籼、粳亚种之间存在着较明显的差异.植硅石可被保存在考古遗址中,因而对稻种起源、传播路线与演化的研究,具有重要的价值.     

水稻花粉愈伤组织诱导能力的遗传

近20年来,花药培养技术已成功地应用于许多作物的品种改良.但由于不同作物不同品种间花药培养力的差异很大,从而严重制约了这一技术的广泛应用.大量研究结果表明这种差异主要是由不同基因型引起的.一般而言,栽培稻中籼稻的愈伤组织诱导率明显低于粳稻.薛庆中等研究表明水稻愈伤组织诱导率是一个以加性作用为主的可遗传的特性.吴传银和陈英应用双列杂交对粳稻花药培养基因型的差异作了研究,指出在愈伤组织诱导率的基因作用方式中加性和非加性作用都很重要.而Quimio和Zapaia指出水稻花药培养力是由几个隐性基因控制的.这些研究结果的不同暗示了愈伤组织诱导率的遗传复杂性.本研究利用一对培养力相差很大的典型籼粳品种作为亲本,对杂种F_1经花药培养产生     

贵州栽培稻的遗传结构及其遗传多样性

贵州省是中国稻种资源遗传多样性最高的地区之一, 类型复杂多样, 蕴含丰富的遗传变异, 因 此, 研究贵州稻种资源的遗传结构和遗传多样性对中国栽培稻起源、演化和分类有重要意义. 本研究通过32个表型性状和36个微卫星位点对贵州省537份栽培稻进行分析, 结果表明, 利用分子标记所做基于模型和基于遗传距离的遗传结构表现一致, 将贵州省栽培稻划分为籼稻、粳稻和中间型3大类群. 遗传结构分析显示, 所划分的籼、粳类群中的材料与前人通过表型判别的籼粳存在一定差异, 在粳稻类群中混有的表型性状判定为籼稻的材料数明显多于在籼稻类群中表型性状判定为粳稻的材料数. 在籼、粳亚种内的遗传结构并不像前人所提出的均分为不同气候生态群和土壤水分生态型, 而是籼稻类群内以中偏早、中偏晚类群的气候生态型为主; 粳稻类群内以水、陆稻类群的土壤水分生态型为主. 贵州省栽培稻在形态和微卫星标记水平均检测出丰富的遗传变异, 黔西南自治州的遗传多样性最高, 且资源数量最多、类型复杂, 是贵州省栽培稻的遗传多样性中心.     

水稻籼粳杂种不育与广亲和

水稻是世界主要粮食作物,水稻杂种优势的利用为提高作物产量做出了巨大贡献.亚洲栽培稻分为籼稻和粳稻两个亚种,亚种间的杂种优势更强,培育籼粳杂交水稻可以进一步提高水稻产量潜力.但是亚种间普遍存在生殖隔离,导致籼粳杂种育性较低,限制了对其杂种优势的利用.广亲和品种与籼稻和粳稻的杂交后代正常可育,为利用亚种间杂种优势提供重要种质资源.本文回顾了籼粳杂交育种的历史,总结了水稻杂种不育的遗传基础和分子调控机理的研究进展,介绍了广亲和基因形成机制的最新理解,在此基础上概述了近年来对广亲和基因发掘和利用的成果,并展望了未来创建广亲和水稻种质资源的途径.     

中国籼稻亚种内的群体结构及地理生态分化

籼稻是亚洲和世界其他一些地区广为种植的主要栽培稻亚种,同时也是我国杂交水稻恢复系的主要来源.研究籼稻亚种内的遗传结构和遗传多样性对中国栽培稻亚种内的分类和演化以及水稻杂种优势利用具有重要的理论和实践意义.本研究通过36个SSR标记对1582份籼稻地方品种的群体结构和地理生态分化进行了分析.结果表明,利用分子标记所做基于模型和基于遗传距离的群体结构表现一致,即早籼稻生态型可划分为4个地理生态群,中间型生态型可划分为3个地理生态群,晚籼稻生态型可划分为2个地理生态群.当地的生态环境和空间隔离是形成地理分化的主要原因.地理生态群既体现了品种间的遗传差异又是对不同生态环境适应的反映,可用于籼稻亚种内杂种优势群划分的依据.根据SSR标记在各个生态型及地理生态群的基因型分布,筛选了可用于鉴别各生态型和地理生态群的SSR特征等位变异并建立了相应的SSR分子判别式.通过SSR分子判别式选择籼稻的中间类型开展籼粳杂种优势研究以及选择不同地理生态类型开展籼稻亚种内杂种优势研究,有助于突破籼粳杂种优势利用的障碍和加强籼稻亚种内杂种优势利用.     

河南贾湖新石器时代遗址水稻硅酸体的发现及意义

本文分析了取自贾湖遗址新石器时代早期文化层的9块样品,皆发现了大量水稻硅酸体.通过其形态特征研究,可判断出以栽培稻粳亚种为主.     

利用古代DNA信息研究黄河流域家猪的起源驯化

猪的起源驯化一直是人们关注的科学问题.古DNA技术可为家猪起源驯化研究提供更为直接的科学证据.已有研究表明,中国家猪在黄河中下游流域曾发生过独立的驯化过程,但黄河上游的古代猪样品研究尚属空白.本研究选取黄河流域的3个遗址出土的14个古代猪样本为实验材料,通过DNA提取、PCR扩增和DNA测序,结合现代不同品种家猪、野猪及黄河中下游猪古DNA序列信息,系统分析了我国家猪的起源驯化关系.实验共获得5个古代猪样本mtDNAD-loop 179bp的DNA序列,包括2个湖北青龙泉遗址样本和3个青海喇家遗址样本.序列比对分析发现,湖北青龙泉遗址与青海喇家遗址的样本分别共享1种单倍型.结合现代不同品种猪、野猪及黄河中下游猪古DNA序列信息,发现湖北青龙泉遗址样本与山西贾湖遗址的部分古代样本具有相同的单倍型,青海喇家遗址的样本与山西高红遗址和陶寺遗址的另外部分样本具有相同的单倍型,并且这2个单倍型对应于中国现代猪种的2个主单倍型,说明黄河上游与中下游的猪具有相同的驯化中心.本研究填补了黄河流域上游古代猪DNA研究的空白,为中国家猪的起源驯化研究提供了新的科学佐证.     

浙江田螺山遗址剖面记录的水文环境变化

浙江余姚田螺山遗址是新石器时代河姆渡文化的一处保存良好的代表性遗址,为研究宁绍平原地区古环境变化及其对文化聚落的影响提供了良好的材料.本研究在田螺山遗址T005探方的西壁获取了厚达263 cm的连续地层剖面,对样品进行了系统的岩性地层描述、加速器质谱(AMS)~(14)C测年、高分辨率XRF(X射线荧光光谱分析)元素扫描、硅藻和粒度的综合分析.研究结果表明,该剖面反映的环境演变过程可以分为3个阶段:(1)河姆渡第一、二期文化时期(265～211 cm,约7.0～6.5 cal ka BP),该层堆积混杂,砂含量较高,含石块及陶片,受人类活动影响明显,具有海相性指示意义的Ca元素强度相对较低,优势硅藻种为淡水需氧气生种,指示了淡水的沼泽环境,受海水影响较小;(2)文化层之上为黏土质粉砂与白灰色砂互层的平行层理,与下覆文化层为不整合接触,沉积厚度达183 cm(211～28 cm),年代约4.2～4.0 cal ka BP, Ca元素强度较高,硅藻组合中优势种为咸水和半咸水种,推测该时期可能为风暴潮引起的洪水的快速沉积;(3)第三阶段(28～0 cm)为混杂堆积,含较多铁锰氧化物斑点, Ca元素强度低,硅藻主要属种为淡水附生种,可能为现代水稻田环境.本研究主要揭示了田螺山遗址7.0～6.5 cal ka BP的水文环境背景以及4.2 cal ka BP左右的事件沉积,对深入了解田螺山遗址先民生活的环境背景及区域极端事件具有重要意义.     

从广富林遗址中的植硅体组合特征看先民农耕发展

采集了上海广富林遗址生土层和各文化层的样品, 通过考古遗存和植硅体化石的系统研究, 划分了4个植硅体组合带, 并根据同层位出现的水稻扇形植硅体、稻壳植硅体、硅藻化石组合以及考古学证据, 讨论了广富林先人稻作农业的发展及生活环境, 初步认为广富林遗址是在5000多年前一次高海面以后逐渐发展起来的, 并且同时发展了广泛的稻作农业. 这为上海地区古人类和古代文明的研究增添了新的内容.     

河南贾湖稻作文化的发现与研究

农业起源这一重要理论问题始终是国际学术界长盛不衰的话题.关于主要栽培作物的起源,国际上对西亚小麦起源、美洲玉米起源的研究,均有权威性结论,但对于稻米的起源问题,迄今尚未取得一致意见.1970年代以前,苏联学者瓦维洛夫(Н.И.Вавилов)提出作物起源一元论,认为作物起源中心必然是生物多样性的中心.在其影响下,国际学术界一直认为南亚是稻米起源的中心,中国稻米则是从印度传来.中国学者丁颖、周拾禄曾在1940年代根据自己的研究提出,中国栽培稻起源于中国,但在当时被学术界冷落.1970年代初,在距今近7000年的浙江河姆渡遗址发现了丰富的稻作遗存并开展了研究;而美国学者哈兰(J.R.Harlan)又提出作物分散起源论,认为作物起源的中心不一定是生物多样性的中心.这些成果打破了陈腐的一元论,把人们关注的焦点逐渐转移到中国.     

山东胶州赵家庄遗址4000年前稻田的植硅体证据

山东地区新石器时代稻田遗迹的确认和研究, 不仅是中国稻作农业历史研究中的重要问题, 也是东亚地区稻作农业东传路线研究中的关键内容. 由于受到考古学资料和研究方法的局限, 一直没有发现山东地区新石器时代的稻田遗迹. 在田野考古发掘工作中识别了可能是稻田遗迹的基础上, 系统分析了胶州赵家庄遗址稻田遗迹土样的植硅体, 结果证明该遗址保存有4000年前的稻田. 这是中国北方首次采用系统的植硅体分析方法确认的新石器时代稻田遗迹, 对于东亚地区水稻东传路线的研究也具有重要意义.     

考古生物指标记录的中国西北地区5000 a BP水稻遗存

西山坪遗址花粉、种子、植硅体等考古生物指标记录和加速器¹⁴C测年, 显示甘肃天水5070 cal a BP已开始种植水稻并在5070 ~ 4300 cal a BP时段持续存在, 是目前已知中国西北最老、最西北端的稻作遗存. 这一发现将史前稻作农业记录向西拓展了至少2个经度, 有助于准确判定5000 a BP这一重要时点东亚稻作农业的分布区域, 探讨新石器时代稻作农业传播的时间、路径和方式.     

水稻籼粳亚种间杂种优势利用研究进展与展望

水稻籼粳亚种间的杂种优势利用对于提高我国水稻产量有着重要的意义.本文简述了籼粳亚种间杂种优势利用研究的发展历史,广亲和基因的发现为亚种间杂交水稻选育奠定了理论基础,国内科研机构相继选育出了以两优培九、协优9308为代表的利用部分籼粳亚种间杂种优势的杂交稻组合,杂种优势明显.21世纪以来,浙江省宁波市农业科学院、中国水稻研究所等科研机构,利用粳稻不育系与籼粳中间型广亲和恢复系配组,选育出了"甬优6号"、"甬优12"、"春优58"、"春优84"等典型的籼粳亚种间杂交稻,杂种优势更加明显,为水稻籼粳亚种间杂种优势利用开辟了新途径.本文还总结了籼粳亚种间杂种优势利用研究的现状,并针对籼粳亚种间杂种优势利用中存在的主要问题,对未来籼粳亚种间杂种优势利用研究进行了展望,以期为水稻籼粳亚种间杂种优势利用研究提供一点有益的借鉴.     

关联分析定位水稻第4号染色体的芒性基因并结合连锁分析精细定位Awn4.1

芒性是水稻一个重要的驯化相关性状,但目前还没有其精细定位及关联分析的报道.利用303份栽培稻微核心种质材料和一个200株的BC5F2分离群体,考察其芒性表现和基因型,通过关联分析和连锁分析相结合的方法定位水稻第四号染色体的芒性基因.首先,运用logistic回归进行标记与性状的初步关联分析,在第4号染色体上发现了5个关联位点,包括了前人所发现的所有位点.然后,在其中一个位点Awn4.1的区间内加密标记,通过连锁分析与关联分析相结合的策略将芒基因Awn4.1精细定位在330kb的区间内,为克隆芒基因Awn4.1打下基础.结果表明,利用核心种质材料,结合连锁分析与关联分析方法能够更加高效和准确地定位水稻基因.     

从普通野生稻中鉴定栽培稻F1花粉不育座位Sb的中性基因

花粉不育是栽培稻(Oryza sativa L.)籼粳亚种间杂种F1普遍存在的现象, 是杂种优势利用的主要障碍之一. 至少有6个基因座位控制籼粳亚种间F1的花粉不育, 各座位存在的花粉育性中性基因可望克服各自的不育性, 所以挖掘和利用不同座位的花粉育性中性基因具有重要意义. 本文在栽培稻F1花粉不育基因Sb座位已精细定位和广东高州普通野生稻(O. rufipogen Griff.)(以下简称高州野生稻)具有丰富遗传多样性的基础上, 分别以粳稻台中65(编号为E1, 基因型S^b_iS^b_i)及其Sb座位的近等基因系E2(基因型S^b_iS^b_i)为母本, 12份不同编号的高州野生稻分别为父本, 组配成对测交组合并检测各组合F1的花粉育性, 初步鉴定可能具有花粉育性中性基因的材料, 并发展相应的F2群体, 利用4对与Sb座位紧密连锁的分子标记, 分析上述成对测交组合F2 群体分子标记的分离情况, 并与花粉育性的分离进行统计检验. 结果表明, 编号为GZW099的高州野生稻与E1及E2组配的成对测交组合的F1花粉育性分别为(89.22±1.07)%和(85.65±1.05)%, 表现正常可育且经t检验差异不显著; 4对分子标记在相应的F2群体中的3种基因型分离比例符合孟德尔分离比例(1:2:1), 且3种基因型对应的平均花粉育性差异不显著, 说明该编号的野生稻在Sb座位携带的等位基因与台中65及E2的等位基因均不存在显著互作, 因此鉴定GZW099在Sb座位携带花粉育性中性基因, 命名为SbnSbn, 为进一步研究和克服籼粳杂种不育性提供了理论基础和遗传资源.     

西周王朝早期的东方军事重镇:山东高青陈庄遗址的古植物证据

在我国悠久的历史长河中,西周王朝因其广封诸侯、扩大统治疆域而著称.山东地区号称齐鲁之邦,即是源于西周初年分封的齐国和鲁国.然而,由于受到文献和考古资料的限制,这段历史中西周王朝经略东方、分封齐国的历史,却一直扑朔迷离.山东高青陈庄西周城址和车马坑、祭坛等重要遗迹及带铭文青铜器的发现,引起了学术界对西周王朝前期历史和齐国早期历史研究的强烈关注,其中的关键之一就是对该城址性质的认识.由于直接说明城址性质的材料有限,目前关于城址性质的认识存在严重分歧.保留在古代遗址中的植物遗存是研究遗址性质及功能的重要资料,陈庄遗址系统的植物考古研究显示,城址中保存了丰富的优良牧草草木樨属种子,结合车马坑等考古发现,我们推测这些草木樨属植物可能是战马的饲料,这一研究结果支持了陈庄城址可能是西周王朝早期东方军事城堡的观点.     

云南陆稻品种籼粳分化与遗传变异

利用34个籼粳特异插入缺失(insertion/deletion,InDel)分子标记和24个SSR分子标记对云南113个陆稻品种的籼粳分化与遗传变异进行分析.InDel分子标记鉴定结果表明,云南陆稻以粳稻(粳型、偏粳型)品种为主,占总品种的83.2%.聚类结果显示,云南陆稻品种明显聚为4大类群(籼型、偏籼型、粳型、偏粳型),支持InDel分子标记鉴定结果.重新将云南陆稻品种的种植区域划分为2个:(1)海拔1250m以下为籼粳稻混合种植区;(2)海拔1250m以上为粳稻种植区.SSR遗传多样性分析结果表明,云南陆稻籼粳亚种间遗传多样性均很丰富,籼稻品种的遗传多样性高于粳稻品种且差异显著.分子方差分析显示,云南陆稻遗传变异主要来自亚种内(占总变异81%),亚种间遗传变异占19%.不同地区间陆稻种质资源遗传多样性比较分析表明,滇西南与滇南地区存在丰富的遗传变异,是云南陆稻品种遗传多样性的分布中心.半山云雾多湿区作为云南陆稻品种的传统种植区域,保留大量的遗传变异与稻种资源,是开展陆稻种质资源保护、利用的核心区域.