栽培稻秈粳亞種間遺傳差異及分子標(biāo)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(gè)亞種，它們?cè)谵r(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和品質(zhì)等方面各具特點(diǎn)，利用秈粳雜交選育高產(chǎn)新品種以及選育具強(qiáng)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(duì)秈粳雜交后代高產(chǎn)新品種以及強(qiáng)配合力親本都未曾進(jìn)行過深入的分子遺傳分析，對(duì)其高產(chǎn)和強(qiáng)配合力形成的原因缺乏理論認(rèn)識(shí)，這方面研究較薄弱的重要原因是因?yàn)閷?duì)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(biāo)記對(duì)秈稻和粳稻兩亞種間的遺傳差異進(jìn)行分析，旨在促進(jìn)對(duì)栽培稻種內(nèi)遺傳多樣性的認(rèn)識(shí)，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(diǎn)提供一些新的啟示。促進(jìn)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(duì)栽培稻秈亞種和粳亞種18個(gè)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(jìn)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(diǎn)23個(gè)，占總堿基數(shù)的5.41％；8個(gè)信息位點(diǎn)，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(gè)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(duì)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(jìn)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(diǎn)229個(gè)，占10.70％，信息位點(diǎn)76個(gè)，占3.51％。IGS序列中秈亞種和粳亞種之間有38個(gè)亞種標(biāo)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(biāo)記系統(tǒng)對(duì)典型秈稻和粳稻進(jìn)行了比較研究，四種分子標(biāo)記都呈極顯著相關(guān)。共檢測(cè)到90條特異性標(biāo)記帶可作為區(qū)分秈亞種和粳亞種的分子標(biāo)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(duì)SSR、TR

6、AP秈粳特異標(biāo)記定位分析表明，秈粳特異性分子標(biāo)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(diǎn)。 對(duì)通過雜交途徑選育出的秈型不育系進(jìn)行秈粳型血緣分析表明，供試材料中都含有部分粳型標(biāo)記，其中超級(jí)稻母本培矮64S有更多粳型血緣。 四種分子標(biāo)記都檢測(cè)到爪哇稻既有豐富的秈型特異性標(biāo)記，又有較豐富的粳型特異性標(biāo)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(gè)獨(dú)立亞種的觀點(diǎn)。 對(duì)普通野生稻進(jìn)行秈粳特異性分子標(biāo)記分析發(fā)現(xiàn)，不同分子標(biāo)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(duì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明四種分子標(biāo)記系統(tǒng)可以較好的應(yīng)用于秈粳特異性分子標(biāo)記分析，而SRAP和TRAP標(biāo)記有更好的應(yīng)用潛力。 4、以典型秈稻廣陸矮四號(hào)為母本，以典型粳稻秋光為父本進(jìn)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(jìn)行連續(xù)加代繁殖到F7代，測(cè)定其農(nóng)藝性狀和程氏指數(shù)。同時(shí)對(duì)雜交后代的秈型、粳型的核糖體DNA的ITS序列進(jìn)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