栽培稻秈粳亞種間遺傳差異及分子標記初步研究.pdf

1、亞洲栽培稻(O.sativa)分為秈稻(O.sativa ssp．indica)和粳稻(O.sativa ssp．japonica)兩個亞種，它們在農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和品質(zhì)等方面各具特點，利用秈粳雜交選育高產(chǎn)新品種以及選育具強配合力的雜交稻親本己成為水稻育種的重要技術(shù)途徑。但對秈粳雜交后代高產(chǎn)新品種以及強配合力親本都未曾進行過深入的分子遺傳分析，對其高產(chǎn)和強配合力形成的原因缺乏理論認識，這方面研究較薄弱的重要原因是因為對秈稻和粳稻亞種間分子

2、遺傳差異研究不夠深入。本文利用核糖體DNA非編碼區(qū)序列差異以及SSR、ISSR、SRAP、TRAP分子標記對秈稻和粳稻兩亞種間的遺傳差異進行分析，旨在促進對栽培稻種內(nèi)遺傳多樣性的認識，為分析秈稻和粳稻兩亞種間的遺傳差異和秈粳雜交后代的遺傳特點提供一些新的啟示。促進分子記技術(shù)在秈粳雜交育種中的應(yīng)用。主要結(jié)果如下： 1、以普通野生稻(O.rufipogon)為外類群，對栽培稻秈亞種和粳亞種18個材料的核糖體基因(rDNA)內(nèi)轉(zhuǎn)錄間

3、隔區(qū)(internal transcribedspacers，ITS)全序列進行了比較分析。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，栽培稻種內(nèi)總變異位點23個，占總堿基數(shù)的5.41％；8個信息位點，占總堿基數(shù)的1.82％。秈亞種ITS全序列的長度變化范圍為425～430 bp，G+C含量變化范圍為74.25％～75.59％；粳亞種ITS序列總長度為425bp，G+C含量變化范圍為74.25％～75.59％。以ITS全序列構(gòu)建的系統(tǒng)樹能將栽培稻區(qū)分為秈、粳2個亞種

4、群，爪哇稻與秈稻有較近的親緣關(guān)系。 2、利用rDNA基因間區(qū)(Intergenic spacer，IGS)序列對栽培稻種內(nèi)不同亞種以及亞種內(nèi)不同品種的親緣關(guān)系進行分析，栽培稻種內(nèi)IGS序列長度為2130-2145 bp，G+C含量74.59％-75.29％，變異位點229個，占10.70％，信息位點76個，占3.51％。IGS序列中秈亞種和粳亞種之間有38個亞種標志性堿基差異，亞種間的堿基差異主要分布在IGS 5'端近400

5、bp的序列中。用IGS序列構(gòu)建的系統(tǒng)樹能將栽培稻的秈亞種和粳亞種分為兩大類，亞種內(nèi)不同親緣關(guān)系的品種也能區(qū)分開。爪哇稻與粳稻有較近的親緣關(guān)系。 3、利用SRAP、TRAP、SSR、ISSR標記系統(tǒng)對典型秈稻和粳稻進行了比較研究，四種分子標記都呈極顯著相關(guān)。共檢測到90條特異性標記帶可作為區(qū)分秈亞種和粳亞種的分子標記，其中SSR有17條，ISSR有18條，SRAP有25條，TRAP有30條。利用水稻秈粳基因組數(shù)據(jù)庫對SSR、TR

6、AP秈粳特異標記定位分析表明，秈粳特異性分子標記在編碼區(qū)和非編碼區(qū)都有分布，且許多為數(shù)量性狀(OTL)位點。 對通過雜交途徑選育出的秈型不育系進行秈粳型血緣分析表明，供試材料中都含有部分粳型標記，其中超級稻母本培矮64S有更多粳型血緣。 四種分子標記都檢測到爪哇稻既有豐富的秈型特異性標記，又有較豐富的粳型特異性標記，表明爪哇稻是介于秈型和粳型之間的中間類型。加上爪哇稻ITS序列偏秈，而IGS序列偏粳的矛盾結(jié)果，本文研

7、究結(jié)果支持將爪哇稻作為栽培稻中一個獨立亞種的觀點。 對普通野生稻進行秈粳特異性分子標記分析發(fā)現(xiàn)，不同分子標記在不同材料中其偏秈或偏粳性雖然存在差異，但總的規(guī)律是普通野生稻既含有秈型特異性帶，又有粳型特異性帶，體現(xiàn)了普通野生稻秈粳分化不明顯的原始性。普通野生稻既含有秈型特異性帶，又有粳型特異性帶的研究結(jié)果是對亞洲栽培稻雙起源學(xué)說的有力支持，既秈稻和粳稻分別起源于普通野生稻，而不是由普通野生稻到秈稻，再由秈稻到粳稻的演化方向。

8、 實驗結(jié)果表明四種分子標記系統(tǒng)可以較好的應(yīng)用于秈粳特異性分子標記分析，而SRAP和TRAP標記有更好的應(yīng)用潛力。 4、以典型秈稻廣陸矮四號為母本，以典型粳稻秋光為父本進行雜交，在F2代群體中根據(jù)程氏指數(shù)選擇粳型、偏粳型、偏秈型、秈型等類型的代表性單株，進行連續(xù)加代繁殖到F7代，測定其農(nóng)藝性狀和程氏指數(shù)。同時對雜交后代的秈型、粳型的核糖體DNA的ITS序列進行比較分析。結(jié)果表明，秈粳雜交F2代中存在大量的兩種親本的ITS序