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.     

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.     

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.     

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.     

中国杂交粳稻发展与展望

本文回顾了我国杂交粳稻育种发展历程,包括滇型、BT型不育系的发现、利用以及"籼粳架桥"方法选育配合力强的C57,C418等杂交粳稻恢复系的过程.同时,针对近年来杂交粳稻制种产量提高以及杂种优势利用等关键性技术研究进展做了以下总结:(1)提高柱头外露率、柱头活力,提升制种产量.柱头外露率同颖花长宽比、柱头长度以及柱头张角呈显著相关性,针对柱头外露率的遗传学研究以及分子标记辅助选择已取得一定进展.(2)开展粳稻优势群及配组模式研究促进杂交粳稻优势利用.在粳稻亲本材料划分为不同优势组群的基础上,提出了籼粳互补、感温与感光互作及穗粒结构互补的优势配组模式,其注重运用籼粳亚种间优势利用、广亲和基因与恢复基因利用、叶片和根系抗衰性的利用以及大穗灌浆特性和抗倒伏特性的运用.本文为进一步促进杂交粳稻选育和应用推广提供了技术性建议和策略.     

中国水稻选育品种遗传多样性及其近50年变化趋势

利用36个微卫星标记和42个表型性状对453份选育品种进行分析, 研究中国水稻选育品种的遗传多样性地理分布及其近50年的变化趋势. 结果表明, 微卫星标记和表型性状分析的遗传多样性具有较高的相似性; 籼稻品种的遗传多样性大于粳稻品种的遗传多样性; 从20世纪50年代到80年代, 选育品种的遗传多样性一直下降, 80年代降低到最低水平, 90年代又有显著提高; 在地理上华中稻区的选育品种遗传多样性最大, 东北稻区和西北稻区遗传多样性最小. 位于长江中下游的江苏、江西和西南地区的四川等地是中国水稻选育品种遗传多样性最大的地区. 东北地区作为重要的粳稻生产基地, 遗传基础非常狭窄, 应该发掘新的种质资源拓宽品种的遗传多样性.     

基于分子标记的野生大豆居群遗传多样性估算与取样策略

遗传多样性是生物多样性的基础和最重要组成部分, 正确评价物种及其居群的遗传多样性是有效保护和利用生物种质资源的必要条件. 以一个野生大豆自然居群(面积约为10000 m²)为研究材料, 从中随机选取了100棵植株, 分别用3种分子标记AFLP, ISSR和SSR对其遗传多样性进行分析, 并采用计算机模拟方法, 从这100棵植株中随机抽取不同大小(5~90个个体)的样本(抽样群体)各50次, 对其主要遗传多样性参数进行了计算, 旨在探讨利用不同分子标记检测该野生大豆居群的主要遗传多样性参数, 即位点的预期杂合度(H_e)、Shannon多样性指数(I)和多态位点百分率(P)的差异和变化趋势以及随抽样群体样本量的不断增加这些参数的变化规律. 结果表明, 不同分子标记检测到同一野生大豆居群的各种遗传多样性参数值不同; 同一居群中的不同样本量对遗传多样性参数的估算值有较大影响; 用不同分子标记进行遗传多样性参数的估算时, 多态位点百分率相对具有可比性; 选用不同的遗传多样性参数来反映居群90%以上的总体遗传变异时需要不同的样本量, 当选用多态位点百分率(P)时, 30~45个植株才能代表总体90%以上的遗传变异. 本研究为评价植物居群遗传多样性和采用合理的保护取样策略提供了科学依据.     

我国普通小麦核心种质的构建及遗传多样性分析

用分布于21个连锁群上的78个微卫星标记(SSR), 对我国5029份普通小麦初选核心种质进行基因型分析, 收集了40万条SSR数据. 以此为基础, 采用适当调整的分层分组代表性取样法(即分区取样时, 对材料遗传多样性高的地区略增加取样量, 反之略减少取样量; 著名品种、重要育种亲本和携带稀有等位变异的材料优先入选), 构建了由1160份材料组成的小麦核心种质(库), 其中地方品种762份、育成品种348份、国外引进品种50份. 核心种质占初选核心种质的23.1%, 占整体种质(23090份)的5%, 遗传代表性估计值为91.5%. 核心种质中地方品种的遗传多样性明显高于育成品种. 群体遗传结构及主坐标分析均显示我国地方品种和育成品种是两个相对独立的组群. 来源于不同生态区的地方品种遗传分化十分明显, 而育成品种分化相对较弱. 此外还构建了由231份材料组成的微核心种质, 其占整体种质的1%, 但遗传代表性估计值接近70%. 最后就核心种质构建的意义和取样策略进行了讨论.     

水稻籼粳杂种不育基因座Sc的遗传图和物理图精细定位

杂种不育是水稻籼粳亚种间杂种优势利用的主要障碍.为了克隆1个籼粳杂种不育基因Sc,利用分子标记和近等基因系杂交产生的F2群体对Sc座位进行了精细定位.初步的连锁分析结果表明,Sc座位与第3染色体的4个分子标记以RM218-RG369-Sc-RG227-RG391的关系连锁,其中RG227与Sc座位之间的遗传距离为0.07 cM.用RG227为起始探针筛选籼稻的TAC基因组文库,并通过染色体步移构建了一个覆盖Sc座位的跨度约320kb的克隆重叠群.对可能覆盖Sc的2个TAC克隆M45E14和M90J01进行了部分测序.用TAC克隆序列和RG227序列搜索水稻基因组序列数据库,锚定了粳稻BAC克隆OSJNBb0078P24(148kb)序列.通过比较TAC和BAC克隆的序列,在Sc座位区域发展了6个新的基于PCR的标记.用这些标记进一步把Sc座位定位在一个约46kb的区域内.从定位结果推测该BAC克隆和TAC克隆M45E14包含Sc基因.基因预测分析显示,在此46 kb区域内有6个预测的ORF.     

水稻籼粳杂种不育基因座Sc的遗传图

杂种不育是水稻籼粳亚种间杂种优势利用的主要障碍. 为了克隆1个籼粳杂种不育基因Sc, 利用分子标记和近等基因系杂交产生的F2群体对Sc座位进行了精细定位. 初步的连锁分析结果表明, Sc座位与第3染色体的4个分子标记以RM218-RG369-Sc-RG227-RG391的关系连锁, 其中RG227与Sc座位之间的遗传距离为0.07 cM. 用RG227为起始探针筛选籼稻的TAC基因组文库, 并通过染色体步移构建了一个覆盖Sc座位的跨度约320 kb的克隆重叠群. 对可能覆盖Sc的2个TAC克隆M45E14和M90J01进行了部分测序. 用TAC克隆序列和RG227序列搜索水稻基因组序列数据库, 锚定了粳稻BAC克隆OSJNBb0078P24(148 kb)序列. 通过比较TAC和BAC克隆的序列, 在Sc座位区域发展了6个新的基于PCR的标记. 用这些标记进一步把Sc座位定位在一个约46 kb的区域内. 从定位结果推测该BAC克隆和TAC克隆M45E14包含Sc基因. 基因预测分析显示, 在此46 kb区域内有6个预测的ORF.     

水稻阶段性返白突变体的鉴定和候选基因分析

从粳稻品种中花11 的后代中发现了一个叶色突变体sgra, 该突变体幼苗期叶色正常, 而6~8 叶期以后新生叶白化, 随后白化叶转绿. 突变体的遗传分析表明, 该突变体表型受1 对隐性核基因控制. 利用籼粳杂交F2群体对突变位点进行了基因定位, 将其定位于水稻第11 染色体的2 个标记ID343-11 和PSM415 之间, 遗传距离分别为0.9 和1.0 cM. 随后, 利用已公布的水稻序列和SSR标记, 在两标记间发展了9 对新的标记, 进一步将SGRA基因定位在IDM-2 和RM26739 之间, 物理距离约为17.6 kb. 对野生型和突变体候选区段基因组DNA 测序分析表明, 候选基因编码一个ABC 转运蛋白.     

水旱稻分化与节水抗旱稻

 普通野生稻在向栽培稻演化的过程中,形成旱稻和水稻两类适应不同土壤水分条件的生态类型,其中旱稻先于水稻驯化且长期受到“产量-抗旱性”的“双向选择”。采用“双向选择”策略,可将水稻的高产优质特性与旱稻的节水抗旱特性整合,育成节水抗旱稻。节水抗旱稻的水分利用效率高、抗旱性强,适合于“旱直播旱管”的绿色栽培模式,既可在水田不淹水栽培,又可在旱地或山坡地直播种植,拓展了栽培稻的种植空间。节水抗旱稻生产过程中可大幅度节约灌溉用水、减少面源污染和甲烷排放,降低劳动成本。     

一个水稻动态窄叶突变体的鉴定和基因定位

叶片形态是作物的重要性状, 阐明控制作物叶片形态的遗传机理有助于在作物育种中性状的改良, 提升作物的产量潜力. 本研究通过辐射获得一个水稻动态窄叶突变体(暂命名为dynamic narrow leaf 1, dnl1). 形态鉴定表明, 与野生型品种93-11相比, dnl1在苗期叶片显著变窄、变短, 而成熟期无显著差异; 同时, dnl1抽穗期延迟, 株高变矮, 籽粒数减少, 结实率降低. 遗传分析表明窄叶性状受1对隐性基因控制, 基因初步定位表明Dnl1位于第1染色体长臂的d15和d20标记之间, 遗传距离分别为0.9和2.2 cM. 进一步利用已经公布的SSR标记和发展的STS标记将其定位于STS标记M1-Z47和M1-Z42之间, 与d17, M1-Z41, M1-Z43及M1-Z49共分离, 物理距离为172 kb, 为克隆Dnl1奠定了基础.     

盘点云南植物王国的家底

云南是中国生物多样性最丰富的省份,在不到全国国土面积4.1%的区域内分布了苔藓126科499属1 906种、蕨类61 科193属1 363种、裸子植物9科25属113种、被子植物244科2 367属15 951种,即云南高等植物的种数为19 333种,占全国高等植物种数的一半以上。除了高等植物,云南另有地衣66科203属1 067种、大型真菌124科599属2 729种。云南具有从热带雨林到高山流石滩灌丛的各种植被类型,共包含14个植被型、38个植被亚型、474个群系。丰富的地球环境多样性、 立体气候和特殊的地理位置是云南植物多样性丰富的原因。近年来,云南开展了一系列的保护行动,如：摸清植物的家底、 编制保护名录、建立种质资源库、保护极小种群等,使云南的植物多样性得到了有效的保护。     

节水抗旱稻及其发展策略

立足于节水抗旱的生理与遗传机制, 对提高干旱条件下水稻产量有积极作用的 避旱和耐旱两方面进行阐述, 并结合过去多年的抗旱研究积累, 提出了发展节水抗旱稻 的策略与方法, 主要包括4 个方面: (ⅰ) 可指导育种实践的抗旱性评价方法体系; (ⅱ) 抗旱资源的抗旱性分析与发掘; (ⅲ) 成功的节水抗旱稻育种技术流程; (ⅳ) 强调注重理 论研究成果的积累与育种工作相结合, 从育成品种出发研究解析节水抗稻的分子机制.     

细菌聚类新方法: ddT聚类技术分析香根草联合固氮菌多样性

利用高分辨率的聚丙烯酰胺凝胶电泳技术, 采用新型遗传分析仪Li-COR 4300L, 结合测序的双脱氧链终止法原理, 建立了基于16S rDNA序列T碱基分布特征的一种新的细菌多样性聚类技术——ddT聚类技术. 应用该新的ddT聚类技术对分离自香根草的47株联合固氮菌多样性进行了聚类分析, 获得了6个不同的主要类群, 表明香根草联合固氮菌具有较大的遗传资源多样性. 应用SDS-PAGE全细胞蛋白质电泳和DNA指纹图谱方法对该聚类结果进行验证, 结果表明, 该新聚类技术可以应用于细菌的多样性聚类分析. 16S rDNA序列测定和系统发育分析表明, 供试的联合固氮菌分别与?-变形杆菌纲(γ-proteobacteria)的阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae), Enterobacter ludwigii, Pantoea ananatis, 恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida), 荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)和β-变形杆菌(β-proteobacteria)的中型假食酸菌(Pseudaci- dovorax intermedius), Mitsuaria chitosanitabida, 越南伯克氏菌(Burkholderia vietnamiensis), 佛莱辛草螺菌(Herbaspirillum frisingense)亲缘关系相近, 其中肠杆菌属、伯克氏菌属和泛菌属是香根草联合固氮菌的优势类群, 分别占分离菌株总数的45%, 19%和13%, 它们一起构成了分离菌株总数的77%.     

梧州繁殖中心圈养黑叶猴遗传多样性分析和野外放归种源选择

采用线粒体控制区和微卫星DNA分子标记,对梧州繁殖中心圈养黑叶猴的遗传多样性、圈养个体来源地以及个体间的亲缘关系进行分析.在355 bp线粒体控制区序列中发现了35个核苷酸变异位点,包括3个转换、29个颠换和3个插入/缺失,这些变异位点共定义了13种单倍型.圈养黑叶猴核苷酸多样性(π)为0.027,单倍型多样性(h)为0.627.采用11对微卫星引物对圈养黑叶猴DNA进行扩增,共检测到47个等位基因,每个座位的平均等位基因数为4.18.平均期望杂合度(He)为0.559,观测杂合度(Ho)为0.551.与其他濒危灵长类动物相比,圈养黑叶猴遗传多样性处于中等水平.将贵州、广西、越南野生黑叶猴和圈养黑叶猴单倍型进行比较,发现梧州繁殖中心圈养黑叶猴个体来自广西境内和广西与越南交界地区.采用微卫星数据分析了圈养黑叶猴亲缘关系和遗传距离,选取3只雄猴和7只雌猴组建了3个家庭单元用于野外放归.