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海南普通野生稻生物学特性和籼粳分化研究

董轶博  
【摘要】: 海南岛是我国普通野生稻的主要分布区之一。然而由于生境破坏,海南的普通野生稻资源迅速缩减,不仅原有的自然居群大量丧失,而且幸存的居群其个体数量也大幅减少。加之近年来转基因水稻材料在海南的南繁亦日渐增多,且基本上没有采取安全隔离措施,其外源转基因在海南南繁中扩散的风险远高于全国其他任何地区。为了有效预测和防止转基因逃逸及其所带来的生态后果,我们必须了解普通野生稻的地理分布模式、生态差异、形态特征、开花习性、生殖特性等方面的内容。因此,本研究对海南现存普通野生稻居群的生态环境和多种生物学特性进行了调查和研究。并在此基础上,研究了中国主要普通野生稻居群的籼粳分化,讨论了栽培稻基因渗入对普通野生稻分化的影响。主要研究结果如下: 海南11个普通野生稻居群从生态环境上可被划分为6种生态型,即浅水沼泽、浅水荒塘、山冲溪流、稻田边水塘、深水河湾和深水沼泽。从形态特征上可以被划分为2大类。其中第1大类的共同特征是:剑叶较长,大于30cm;穗较长,大部分大于30cm;单穗小花数多,大于100朵;部分居群内普野穗二次枝梗多。第2大类的共同特征是:剑叶短小,小于30cm;穗较短,均在30cm以下;单穗小花数少,均不超过100朵;部分居群内普野穗二次枝梗较少。 海南万宁东澳普通野生稻居群东部群体开花高峰期比西部群体早15天,东部群体的花期与毗邻晚稻再生稻的花期相遇。而且万宁普野和毗邻晚稻再生稻的花时重叠。因此东部普野群体和毗邻晚稻再生稻不但花期相遇而且花时重叠。东部群体平均单穗结实率为8.7±6.74%,西部群体平均单穗结实率为62.1±13.29%,且有极显著差异。因此,我们认为万宁普通野生稻东部群体可能受到毗邻晚稻再生稻基因流的影响。 儋州普通野生稻单株与栽培稻籼粳亚种(9311和Nipponbare)间32个花期相关基因片段中共有37011个单态位点;218个多态位点,其中99个为单现突变, 119个为信息位点;InDels位点370个。变异位点可以被划分为3种类型,第1类变异表现为籼粳差异,第2类变异表现为栽野差异,第3类表现为栽野间部分特异,其中籼粳间的差异为主要变异类型。OsGI-4具有最大的InDels变异(255 gaps)。 OsGI-4能够准确鉴别栽培稻的籼粳亚种,所有粳稻品种只有一条1.2kb条带,所有籼稻品种只有一条0.9kb条带,而籼粳杂交种同时具有上述两条带。使用OsGI-4分析中国主要普通野生稻居群的籼粳分化,发现中国普通野生稻具有I(籼型)、J(粳型)和J-I三种类型。大陆普通野生稻主要为粳型,而海南普通野生稻籼型多于粳型。选用具有栽野鉴别能力的SSR标记分析表明几乎所有J-I型普野植株中都检测到了栽培稻的特异等位。进一步分析发现普野居群内的J-I型个体很可能是该居群内粳型(或籼型)植株与籼稻(或粳稻)的杂交后代。J-I型个体在居群内的出现影响了该居群原有的籼粳分化特性。 OsGI mRNA的3’端存在选择性剪切,其中粳稻Nipponbare存在2种选择性剪接体(970bp和1170bp),籼稻9311存在3种选择性剪接体(970bp,1065bp和1170bp),普通野生稻存在970bp和1170bp 2种选择性剪接体。而且OsGI基因在DNA和RNA水平上对栽培稻和普通野生稻籼粳分化的分析具有一致。


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