栽培稻漫谈

世界上的栽培稻有两种,即亚洲稻(又名普通栽培稻,学名为Oryza sativa L.)和非洲稻(又名光稃栽培稻,学名为Oryza glabrrima Steud)。栽培稻是世界上重要的粮食作物,据联合国粮农组织统计,1979全世界的播种面积为1.453亿公顷,总产量达3.8亿吨,其占谷物的播种面积和总产量之比例分别为18.9％和25.1％。我国是水稻播种面积最大、产量最高的国家,约占粮食总播种面积的1/4,占粮食总产量的一半。稻米是我国人民的主食。     

亚洲栽培稻与高秆野稻种间不可交配性和杂种不育性的细胞学机理

亚洲栽培稻(Oryza sativa)与高秆野生稻(O. alta)分别属于AA和CCDD染色体组, 其种间生殖隔离影响着高秆野生稻的有利基因向栽培稻的转移和利用. 本研究从不可交配性和杂种不育性两个方面系统研究了栽培稻与高秆野生稻种间生殖隔离的细胞学机理. 结果表明, 其不可交配性的细胞学原因在于: (ⅰ) 胚囊亲和性障碍, 表现为不同程度的受精障碍, 包括不受精、受精停滞和单受精等; (ⅱ) 杂种不活障碍, 表现为杂种胚胎发育停滞以至胚胎夭亡, 这是导致不可交配性的主要原因. 杂种F1不育包括胚囊败育和花粉败育, 其中杂种胚囊完全败育, 以胚囊退化为主; 杂种花粉高度败育则主要表现为典败; 杂种胚囊和花粉败育的细胞学原因主要在于其大小孢子母细胞减数分裂过程的异常, 即染色体不育导致了杂种的高度败育. 由此提出了克服栽培稻与非AA染色体组野生稻种间生殖隔离的可行办法.     

亚洲栽培稻与宽叶野生稻种间杂种的获得及其原位杂交分析

将亚洲栽培稻(Oryza sativa, 染色体组型为AA)与宽叶野生稻(O. latifolia, 染色体组型为CCDD)进行杂交, 结合胚拯救手段, 获得了这两个种的种间杂交种. 杂种F₁在株高、分蘖力、生长繁茂性等方面表现明显的杂种优势, 穗部性状明显偏向于父本宽叶野生稻的特征, 表现为长芒、小粒、大而外露的紫色柱头极易落粒. 根尖细胞染色体鉴定证明杂种染色体数为2n = 36. 进一步利用基因组原位杂交(genomic in situ hybridization, GISH)和荧光原位杂交(fluorescent in situ hybridization, FISH)技术, 鉴定了杂种F1的染色体组成及其在减数分裂中的配对行为. 结果表明, 杂种染色体的组成为ACD, 在减数分裂中, 绝大部分染色体以单价体形式存在, 很少有配对现象发生, 因而杂种表现完全雄性不育.     

原麝安徽亚种分类地位的再研究

自分布于安徽大别山的麝标本被定名为原麝安徽亚种以来,就其分类地位的划分产生了众多分岐,不同学者从形态喾生态学方面研究和生态学方面研究得出了多种不同的结论。为了对安徽亚种的分类地位有一明确认可,本研究利用形态特征,头骨形态差异的主成分分析和线粒体ＤＮＡ细胞色素ｂ的３６７ｂｐ片段序列差异,对该亚种的分类地位进行再探讨。     

利用CSSL群体研究水稻籼粳亚种间产量性状的杂种优势

利用以粳稻品种Asominori为背景, 籼稻品种IR24为供体的染色体片段置换系群体的63个株系, 构建了一套以广亲和粳稻品种02428为父本的杂种群体, 研究了IR24全基因组的染色体片段与02428基因组相应染色体片段间的产量及产量构成性状的杂种优势效应. 结果表明, 产量和产量构成性状的亚种间杂种优势水平在染色体片段上存在显著的差异, 图示基因型分析发现, 有14个独立的染色体区段在产量上存在显著的亚种间杂种优势, 分布在除Chr.8和 Chr.10外的其余10条染色体上, 其中在Chr.2, Chr.3, Chr.4, Chr.11和 Chr.12上的6个染色体区段的杂种优势显著水平达0.005以上, 分别位于X132~G1340~R459, X48~C393A, R288~R1854, R2918~X52, X257~C1350和R367~X189-2~X24-2的标记区间, 单片段置换后, 其CSSLs×02428组合F1单株产量比对照组合“Asominori×02428”增加35%以上. 大多数染色体片段在产量及主要产量构成性状上没有显著的杂合效应. 在Chr.6上发现一个杂种劣势片段, 与标记R2171连锁, 使杂种产量下降27%. 本文还探讨了应用染色体片段置换系研究作物杂种优势的优点, 并提出了利用水稻籼粳亚种间部分杂种优势和全基因组杂种优势的分子育种途径.     

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.     

鲤鱼3个亚种线粒体DNA ND5/6区段的PCR-RFLP分析及亚种间分子标记的确立

从鲤鱼3个亚种(Cyprinus carpio carpio, Cyprinus carpio haematopterus和Cyprinus carpio rubrofuscus)中选出具代表性的品系共10个, 运用PCR方法, 扩增出2.4 kb的mtDNA ND5/6区段. 共用9种限制性内切酶进行酶切分析, 结果表明, 每个亚种拥有一种单倍型, 有4种限制性内切酶 (DdeⅠ, Hae Ⅲ, Taq Ⅰ和MboⅠ)酶切后产生了能将3个亚种区分开来的诊断性限制性酶切位点. 可利用其作为鉴定3个亚种的遗传标记和遗传育种的辅助手段.     

与Gm-6和Pi-5(t)连锁的栽培稻BAC克隆在药用野生稻中的FISH定位

用栽培稻遗传图第4连锁群中与抗稻瘿蚊和抗稻瘟病基因, Gm-6和Pi-5(t)连锁的RFLP标记RG214和RZ565及其筛选出来的2个BAC克隆作探针, 对药用野生稻荧光原位杂交. 供试探针均被定位于第4染色体长臂, 百分距分别为74.18±2.62, 52.33±3.78, 72.33±2.62和54.50± 5.43, 信号检出率为8.3%, 9.8%, 52.70%和61.2%. BAC克隆和RFLP标记探针杂交位置几乎一致, 说明在栽培稻和野生稻中RFLP标记RG214和RZ565都在同一BAC克隆的大插入片段中, 药用野生稻与抗性基因Gm-6和Pi-5(t)的同源顺序就在第4染色体信号出现的相应位置. 在未封阻的情况下, 药用野生稻多个染色体上具有信号, 这表明药用野生稻和栽培稻的Cot1DNA重复顺序也在一定的程度上具有同源性. 药用野生稻第4染色体是根据Jena等(1994)和RFLP杂交的结果确定的, 并讨论了栽培稻BAC克隆对药用野生稻原位杂交物理作图的可行性等问题.     

栽培稻的紧穗野生稻抗褐飞虱主效基因的遗传定位

野生稻资源是水稻育种中获取有利外源基因的一个主要来源。紧穗野生稻（Oryza eichingeri,2n=24,CC)原产于非洲,具有高抗褐飞虱、白背飞虱和白叶枯病等多种有利性状。在紧穗野生稻与栽培稻（Oryza sativa,2n=24,AA)品种02428远缘杂交后代中,利用限制性片段长度多态性（restriction fragment length polymorphism,RFLP)和微卫星（simple sequence repeats,SSR) 等分子标记,对栽培稻背景下外源遗传物质的存在进行了跟踪鉴定,并对来自紧穗野生稻的抗褐飞虱基因进行了遗传分析和染色体定位。结果表明,紧穗野生稻的染色体片段已经易位到栽培稻中;抗褐飞虱性状由一对显性主效基因控制,位于第2染色体,在两个微卫星标记RM240和RM250之间,遗传距离分别为6．1和5．5cM,暂时定名为Bphl3(t)。该基因的发现和定位将有助于对水稻褐飞虱抗性的改良。     

全新世亚洲季风,ENSO及高北纬度气候间的关联

着重评述全新世东亚季风与印度季风之间, 季风与厄尔尼诺/南方涛动现象之间, 以及它们与北大西洋气候变化之间关联方面的研究进展. 近年来的观测和气候代用记录显示, 在年际至轨道时间尺度上, 两季风强度变化存在反相变化关系, 它与赤道太平洋上的厄尔尼诺现象和北大西洋深层水变化之间可能有密切联系. 发生在全新世的4k事件和8k事件, 可能是两次严重的古厄尔尼诺事件, 集中地反映了这些重要气候变化现象和过程之间的相互作用和影响. 为了深入认识这些古气候现象之间的关系, 今后应加强亚洲季风区划及季风代用记录的对比, 加强赤道太平洋高分辨率SST代用记录及古气候模拟研究工作.     

青藏高原北部隆升与东亚季风及亚洲内陆干旱演化——来自气候数值模拟的启示

青藏高原隆升是地球历史上一次重大的地质事件,青藏高原的出现对亚洲气候与环境产生了划时代的影响。过去的几十年来,中外学者利用各种气候数值模式模拟研究了青藏高原隆升的气候环境效应,极大地加深了我们对亚洲季风变迁和亚洲内陆干旱化机制的理解。近年来"高原隆升-气候响应"研究的一个重要进展是认识到亚洲区域气候响应与青藏高原隆升的形式密切相关。本文对此进行了概括介绍,重点通过一系列分区域隆升的数值模拟试验的综合分析,指出青藏高原北部隆升对东亚季风变迁及亚洲内陆干旱气候演化具有重要影响,其最突出的特征表现为随高原北部隆升东亚夏季风和季风雨区向北扩展,内陆干旱区和大气粉尘含量及沉积范围增加。这些模拟研究结果对东亚古环境研究具有良好的启示,并由此提出了许多新的科学问题。     

“亚洲水塔”的近期湖泊变化及气候响应:进展、问题与展望

青藏高原分布的众多封闭湖泊是"亚洲水塔"的重要组成部分.最近几十年,青藏高原的升温速率是全球平均升温速率的2倍,并且呈现了明显的降水增长.作为中低纬度分布的最大冰冻圈系统,青藏高原的气温和降水变化对湖泊变化产生了深刻的影响.湖泊水量和盐度变化是气候变化下湖泊水量平衡形成的结果,是定量反映气候变化影响程度的重要指标,而变化的时空特征可能反映了西风季风环流对地表水循环的影响.湖泊水体的物理化学参数是影响湖泊生态系统的重要因素,其在气候变化下的改变深刻地影响着湖泊生态系统的组成与变化趋势.本文基于大量的青藏高原湖泊面积、水位、水量、水体物理化学参数与气候变化关系研究的分析,梳理了青藏高原湖泊变化对气候变化响应的研究进展,提出了第二次青藏高原综合科学考察研究任务中湖泊考察研究的主要目标和内容.     

与Glh, Bph-3和xa-5连锁的BAC克隆在栽培稻和疣粒野生稻中的比较物理定位

疣粒野生稻(O. granulata Nees et Arn ex Watt)是分布于我国的3种最具研究和利用价值的野生稻资源之一. 利用Southern杂交和荧光原位杂交的方法, 对水稻抗绿叶蝉基因Glh, 抗褐飞虱基因Bph-3和抗白叶枯病基因xa-5在栽培稻(Oryza sativa L)和疣粒野生稻中的同源性和物理位置进行了比较分析. Southern杂交结果表明, 在疣粒野生稻中存在与水稻抗性基因连锁的RFLP标记的同源序列. RFLP标记筛选出来的3个BAC克隆作为探针, 在栽培稻和疣粒野生稻有丝分裂中期和减数分裂粗线期染色体中均检测到杂交信号. 双色荧光原位杂交确定了3个BAC克隆中的2个(14E16和38J9)在疣粒野生稻同一对同源染色体的短臂上, 且这2个克隆在栽培稻和疣粒稻染色体上还存在共线性. 另一个BAC克隆(44B4)被定位到2个物种的另一染色体短臂末端. 虽然栽培稻和疣粒野生稻的亲缘关系较远, 在生物学特征和生态习性上有着极为明显的区别, 但疣粒野生稻被检出的染色体在相对长度、臂比和BAC克隆在染色体上的相对位置与栽培稻的结果相似.     

中美土壤分类系统的参比基准研究: 土类与美国系统分类土纲间的参比

土壤分类是土壤学研究成果交流和推广、实现土壤资源现代化管理的基础. 回顾了土壤发生分类(GSCC)的完善过程, 阐述了参比研究的数据基础和研究方法. 参比研究以《中国土种志(共六卷)》和部分省土种志为基本素材, 共计收集全国2540个土种资料, 根据美国土壤系统分类(ST)的检索, 解译出每个土种在ST分类中所对应的土纲、亚纲、土类和亚类的归属. 根据土壤类型法, 把2540个土种的解译结果逐个地连接到最近才完成的全国1︰100万数字化土壤图相应的图斑上. 根据每个土种在两个分类系统各高级分类单元中的归属及其所代表的分布面积, 按GSCC土类与ST土纲统计出它们之间可以参比的面积. 提出了参比度和最大参比度的概念, 并以GSCC土类与ST土纲的最大参比度为依据, 分类型讨论了GSCC土类与ST土纲参比的全貌, 认为20个最大参比度大于95%和15个最大参比度介于70% ~ 95%的土类可以作为这两个分类系统参比的基准, 而25个低参比度的土类还需要作进一步的深入研究.