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《中国农业科学院》 2017年
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贵州禾类稻种资源的遗传演化及其与侗族传统文化关系研究

王艳杰  
【摘要】:贵州黔东南地区千百年种植的一类特殊的原始生态型稻种—禾,具有抗病虫、耐贫瘠、难脱粒、品质优、糯性强等突出特性,是侗族等少数民族生产生活和文化习俗中必不可少的物质基础,至今仍大面积保留种植。由于禾类资源种植历史悠久,品种特性较为原始,贵州及周边省份地方的其他栽培稻地方品种和野生稻在栽培和驯化过程中可能其影响,本研究以315份禾类资源、578份贵州六个稻作生态区稻种、180份周边9个省的地方稻种,42份野生稻共计1115份资源为试验材料,利用表型性状评价和SSR分子标记技术、SNP单倍型测序手段,研究禾类资源与贵州不同稻作生态区、周边9个省份地方及野生稻的亲缘关系,根据侗族人口的分布和迁徙路线研究禾类资源与其他稻种的遗传演化关系,并通过民族生物学方法研究侗族传统文化对禾类资源形成、保护及利用的影响。本研究对系统评价禾类资源的遗传基础、挖掘禾类资源的育种价值及保护民族传统文化具有重要意义。本研究的主要结论是:(1)通过对禾类资源的主产区——黔东南州从江县、黎平县、榕江县3个县28个少数民族村寨进行民族生物学调查,共收集156份香禾糯资源,发现一些侗族村寨的香禾糯种植面积在80%以上,保留品种20-30个,并表现出高度的遗传多样性。同时发现侗族的饮食文化、节日庆典、宗教信仰、传统农作方式等文化习俗对禾类资源的品质特性的形成、保护和利用具有促进作用。(2)通过比较禾类资源与其他15个群体的田间表型性状,包括株高、穗长、穗颈长、有效穗数、穗粒数、结实率、节间距、剑叶长、剑叶宽、叶片色、叶片茸毛、叶片卷曲、芒色、芒长、芒分布、颖色、颖尖色等,对比和聚类分析表型遗传多样性特征,结果显示禾类资源与贵州第V稻作生态区的亲缘关系最近,其次是贵州其他5个稻作生态区及广东、广西群体,再次是浙江、湖南、江西、安徽群体,而与湖北、江苏群体距离较远,与野生稻群体的亲缘关系最远。(3)利用36对SSR微卫星标记检测禾类资源与其他稻种群体共计1115份材料的遗传多样性、遗传分化及亲缘关系,结果发现全部材料平均等位变异数高达24.61个,PIC为0.7524,遗传多样性较高。禾类资源的遗传背景较为独特,80%的品种都可聚为一类。综合考虑各项多样性指标发现,禾类资源与广东、广西、贵州第Ⅳ稻作生态区亲缘关系最近,其次是贵州第Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ稻作生态区及江西、浙江、湖南、湖北,而与野生稻、江苏、云南、安徽及贵州第Ⅱ稻作生态区的亲缘关系较远。AMOVA分子方差分析发现17个不同群体的遗传变异主要来自群体内(81.87%)。(4)根据禾类资源具有耐盐碱、耐阴冷、抗病虫等特殊的生物学特性、筛选7个非连锁的核基因位点SKC1、Bph14、GS5、Pid3、SAP8、Ehd1、Xa23检测禾类资源及其他稻种群体的单倍型类型、频率及地理分布,结果显示:禾类资源与周边省份地方稻种的核苷酸多样性相近,均显著少于贵州其他地方稻种;禾类资源的抗褐飞虱(Bph14)、抗白叶枯病(Xa23)和抗稻瘟病(Pid3)的一些单倍型不仅丰富(频率在60%~80%),而且还具有显著区别于贵州六个稻作生态区的特有单倍型,并与临近省份地方(湖南、浙江、江西、安徽、广东、广西、江苏)和野生稻群体具有一定的相似性。禾类资源在Ehd1、GS5、SAP8和SKC1的单倍型组成和比例说明其与贵州第V稻作生态区、江西、湖北、湖南、广西、广东群体具有较近的亲缘关系。AMOVA分子方差显示禾类资源同其他16个群体的遗传变异主要来自不同群体内(86.82%)。遗传分化系数的分析显示:禾类资源与贵州第V生态稻作区、江西、广西、湖北、湖南、浙江、安徽及云南的遗传分化系数较小(Fst≤0.05),亲缘关系较近;与贵州第Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ及野生稻、江苏、广东存在中等水平的遗传分化(Fst=0.07~0.12);而与贵州第Ⅱ稻作生态区的遗传分化系数最大(Fst=0.44),存在明显的遗传分化,亲缘关系最远。(5)本研究根据侗族的分布区域和迁徙路线选择贵州、临近省份地方栽培稻及野生稻,利用SSR和SNP分子标记相结合的方法比较禾类资源与这些稻种的亲缘关系,结果发现,禾类资源由于其具有特殊的遗传背景和结构,可单独聚为一类特殊生态稻种,并与广东、广西、江西、浙江、湖南、湖北及贵州第I、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ稻作生态区亲缘关系更为密切。因此,可以初步推测:贵州禾类资源可能是广东、广西、江西等长江中下游的侗族先民在历史迁徙过程中将当地稻种带入贵州黔东南地区,经过千百年的栽培种植,培育的一类适应当地特殊地理气候条件、生产生活方式和传统文化习俗的特殊生态型稻种。(6)利用SSR分子标记和SNP单倍型分析两种方法比较了 1980年(147份)与2015年(168份)共计315份禾类资源的遗传多样性,发现1980年群体的各项遗传多样性指数均高于或(极)显著高于2015年群体。1980年群体检测到的特异等位基因数(147个)约为2015年群体(75个)的2倍,即丢失的原有等位基因约是新产生等位基因的2倍。36对SSR标记中有26对的1980年群体特异等位基因比率均大于或等于高出2015年群体。因此,经过35年的农家就地种植,禾类资源的遗传多样性大幅度减少,等位基因大量丢失,核苷酸多态性降低,杂合度降低。此外,优势单倍型和稀有单倍型的数量及频率不仅降低,而且趋于单一化甚至消失。
【学位授予单位】:中国农业科学院
【学位级别】:博士后
【学位授予年份】:2017
【分类号】:G127;S511

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1 王艳杰;贵州禾类稻种资源的遗传演化及其与侗族传统文化关系研究[D];中国农业科学院;2017年
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