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中国栽培稻地方种资源等位基因地理分布及遗传多样性保护研究

魏兴华  
【摘要】: 本研究应用等位酶分析技术以探讨我国栽培稻地方品种资源5种等位酶等位基因的数量和频率,建立相应的等位酶等位基因地理分布图;采用形态学、等位酶和SSR分子标记研究三类遗传标记在水稻遗传多样性研究中的相关性;应用SSR技术进行水稻种质繁殖更新的策略研究。主要研究结果如下: 1.Pgi,Amp,Sdh,Adh和Est 5种等位酶12个基因位点在5595份我国栽培稻地方品种资源中存在53个等位基因,占已报道的栽培稻54个等位基因的98.1%,证实中国栽培稻地方品种资源具有丰富的遗传多样性。 2.根据等位基因频率及分布特点,该53个等位基因分成4种类型,其中3个地区性一共有类型等位基因(Amp3~2、Adh~2和Est9~1)和11个广泛分布—稀有类型基因(Amp1~4、Amp1~6、Amp2~3、Amp3~0、Amp3~3、Amp4~2、Amp4~4、Sdh~3、Adh~0、Adh~3和Est5~0)可作为中国栽培稻地方品种资源收集和遗传多样性保护的主要监测指标,并作为我国栽培稻核心种质入选的优先条件;Amp1~3为籼稻广泛分布—稀有类型基因,应特别注意该等位基因在籼稻资源中的保持。 3.分析基因频率大于0.01的等位基因数,发现河南、海南、湖北、湖南和云南为我国栽培稻地方品种资源等位酶等位基因最丰富的地区;河南—湖北—湖南地区的基因频率同源性最强。这一发现为我国栽培稻长江中游—淮河上游起源说提供了等位酶依据。籼、粳两亚种在等位基因数、等位基因类型和频率上的差异,提示我国籼、粳稻平行起源的可能性。 4.本研究认为中国栽培稻起源地可能在河南—湖北—湖南区域,并由该区域向周边扩散、传播。原始栽培稻由四川直接或经贵州传入云南并扩散至西藏南部稻区;广东、广西和海南稻种由湖南传入,并受到东南亚稻种的影响;福建稻种经江西传入并扩散至台湾;江苏、浙江、上海等地的水稻主要经安徽、江西传入;华北稻种,包括山东、河北、山西、北京、天津由河南扩散而来;陕西等西北稻种由四川、河南传入;东北三省稻种主要由河北、河南传入;辽宁稻种同时受到华东稻种的影响。四川稻种含有一些湖南、湖北所没有的基因频率较高的等 位基因,表明四I!【稻种的独特地位。 5.形态学、等位酶和SSR标记的相关性研究表明,等位酶标记在遗传差异 较大的样本中,具有与形态标记较一致的结果,但两者相关系数较低;在遗传差 异较小的样本中,等位酶的效率不如形态学性状。一定数量、遗传力较高的形态 ,学性状能够应用于遗传差异较小的样本多样性分析,与SSR标记所分析的结果 具有极显著的相关性什==0.494n,p=0.002人在应用形态学性状研究样本的遗 传多样性时,应注意形态学性状与等位酶、DNA标记在进化上存在的不一致现 象。SSR分子标记技术是理想的遗传多样性分析手段。 6.12个繁殖群体、2种种子收获方式和4个繁殖世代的SSR检测结果表明, 所有繁殖群体(25-300个体)均能保留原始群体中5%频率的基因,第旱繁殖世 代5%频率基因频率会增加。推荐150个单株及等穗数收获法作为水稻地方种质 的繁殖更新合适群体大小和收获方法。 7.本研究论文的创新之处: ()首次以5595个种质的大样本研究中国栽培稻地方品种资源的等位酶 等位基因数量、频率及地理分布;首次根据等位酶等位基因的地理分布研究我 国稻种资源的传播和遗传多样性保护。 Q)系统研究形态学、等位酶和SSR标记在水稻遗传多样性中的相关性, 提出一定数量、遗传力较高的形态学性状能够应用于遗传差异较小的样本的遗 传多样性分析,并与SSR标记结果具有极显著的相关性。 (3)首次采用SSR技术研究水稻种质的繁殖更新策略,提出25—300个繁 殖单株均能保留5%频率的基因,该基因频率有随世代增加而上升的趋势。


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