A study on population genetic structure of Oryza meyeriana (Zoll. et Mor. ex Steud.) Baill. from Yunnan and its in situ conservation significance

In order to determine genetic diversity of Oryza meyeriana (Zoll. et Mor. ex Steud. ) Baill., 12 enzyme systems encoded by 17 loci were electrophoretically analyzed in 164 individuals of seven populations from Simao Prefecture, Yunnan Province, China. In comparison with those seed plants with the same life history and breeding systems, as well as the other species in the genus Oryza, the species shows rather low levels of genetic diversity (A = 1.1, P = 8.0%, Ho = 0.004 and He = 0. 015) within populations and high genetic differentiation among populations. FST was up to 0. 649, suggesting that 64. 9% of total genetic variability exists among populations. Considering high genetic differentiation among populations from a limited geographic region, most of the populations of the species are worth being protected, and therefore, great natural protection regions should theoretically be established in which a great deal of populations should be involved for developing in situ conservation management. Meanwhile, some priory localities for in situ conservation of O. meyeriana in Yunnan Province, were proposed.

疣粒野生稻保护、遗传特性及利用研究进展

疣粒野生稻(Oryza meyeriana Baill.)是稻属中保存较多原始性状特征的种类,对病害、虫害及非生物胁迫的抗性良好,尤其是高抗白叶枯病,蕴含大量优良基因,既可作为抗病、抗虫、耐旱和耐盐碱基因发掘及水稻育种的优良抗源材料,也可作为稻作高蛋白、高赖氨酸等改良稻米品质育种的优异种质资源;但疣粒野生稻(GG基因组)与栽培稻(AA基因组)亲缘关系较远,其遗传特性研究和发掘利用远落后于普通野生稻等其他野生稻。文章通过综述疣粒野生稻分类和命名、优异性状、遗传特性及其在水稻种质资源创新与利用等方面的研究进展,并探讨疣粒野生稻研究和利用过程中存在的困难,指出当前疣粒野生稻赖以生存的原生境不断遭到破坏,其生存形势已十分严峻,若现存的居群得不到有效保护,将会造成更多的资源流失;此外,疣粒野生稻基因组的复杂程度限制了其功能基因及基因家族的研究,同时增加了同源基因克隆的难度和准确度,致使疣粒野生稻有利基因的发掘和利用进程缓慢,以疣粒野生稻为亲本的育种研究非常有限。因此,今后要从以下3个方面加强疣粒野生稻研究:(1)重视疣粒野生稻的保护,加强保存、保护措施研究;(2)借助现代生物技术,包括第三代高通量测序技术、蛋白组学分析和代谢组学技术等开展疣粒野生稻优异性状调控机理研究,加强抗病、抗虫、耐旱及耐阴等功能基因的发掘。(3)加强疣粒野生稻杂交障碍和杂交后代不育研究,寻求克服杂交障碍及挽救杂交后代的方法,促进疣粒野生稻在水稻育种中的应用。

云南野生稻叶茎根组织结构特性的比较研究

采用徒手切片法对云南3种野生稻和栽培稻的叶片、茎秆及根的组织结构进行比较研究,以明确野生稻的内部结构,为进一步揭示其结构与云南野生稻的生长势旺盛、营养吸收能力强、抗某些病虫害能力强的关系奠定基础。结果表明,(1)云南野生稻与栽培稻叶片主脉、茎秆及根的组织结构差异显著,其中景洪疣粒野生稻、景洪药用野生稻与栽培稻的差异最明显。(2)在叶主脉结构中,景洪疣粒野生稻无气腔结构,维管束数量少、面积小;景洪药用野生稻、3个普通野生稻材料存在多个维管束和气腔结构,维管束、束内导管直径及气腔面积较栽培稻大,而栽培稻中的气腔均为2个。(3)在茎秆结构方面,景洪疣粒野生稻茎秆最小,维管束数量最少,其茎壁内的维管束排列方式与栽培稻不同;景洪药用野生稻和普通野生稻茎秆及茎壁较栽培稻粗厚,维管束数量也较栽培稻多,普通野生稻的茎壁中有通气组织。(4)在根的组织结构中,3种野生稻的导管数量较多,导管直径及中柱面积较栽培稻大,外皮层出现了具有凯氏带功能的凯氏点等。

云南省疣粒野生稻资源的现状调查

利用现有资料,在2004年11-12月和2005年8月12月对云南省玉溪市、思茅市、西双版纳州、德宏州、保山市和临沧地区15个县(市)的37个疣粒野生稻居群的原生境进行了核查,并发现了两个新的居群。比较了2003年与2005年云南疣粒野生稻居群面积及密度的变化,发现在疣粒野生稻的小生存环境没有被过度干预下,疣粒野生稻可以良好地生存和繁衍。

海南三种野生稻遗传多样性的比较研究

利用39对SSR引物对海南114份普通野生稻、146份疣粒野生稻和81份药用野生稻进行扩增,从多态位点比率、平均等位基因数、香农指数等多个指标比较了3种野生稻遗传多样性的差异。结果表明,普通野生稻的遗传多样性最高,疣粒野生稻次之;在所检测的53个位点中,药用野生稻和疣粒野生稻的多态位点数分别为普通野生稻的1/7和2/7,等位基因数分别为普通野生稻的37%和39%;平均每个位点的实际杂合度,以普通野生稻杂合度最高(60%),分别是疣粒野生稻和药用野生稻的4.6倍和6.6倍。Wright-统计量和聚类分析结果表明,普通野生稻群体的遗传多样性主要来自群间,当遗传一致度I等于0.53时,3个居群分别属于不同类群,因此建议将3个普通野生稻居群都纳入原生境保护点建设范围。同时,药用野生稻和疣粒野生稻无论居群间还是居群内遗传变异都很小,各居群个体间出现部分交叉,只有当I大于0.9时才分别聚为不同的类群,因此,在进行原生境保护时只需保护遗传多样性水平高的居群即可。

云南疣粒野生稻原生质体高效分离培养体系的建立

【目的】为云南疣粒野生稻原生质体的培养、细胞融合、细胞再分化成植株奠定基础。【方法】测定不同酶解组合及浓度、酶解时间、渗透压稳定剂浓度下云南疣粒野生稻原生质体的产量和活力,同时筛选云南疣粒野生稻原生质体分离和培养的较优条件。【结果】优化后建立云南疣粒野生稻胚性悬浮细胞系的周期可缩短至45~60 d;在纤维素酶1.5%+果胶酶0.3%+甘露醇0.6 M+MES 5 mM+CaCl(2)5 mM条件下酶解2 h,云南疣粒野生稻原生质的产量为1.45×10^6个/g·FW,活力达到90.17%,制备出的原生质体在固液培养下得到云南疣粒野生稻原生质体再生植株。【结论】建立了一套快速高效分离培养云南疣粒野生稻原生质体的体系,对研究重要植物资源、种质创新和发掘其优良基因具有重要意义。

利用SRAP标记研究海南野生稻的遗传多样性与遗传分化

利用8对多态性较好的SRAP引物对海南120份普通野生稻、55份疣粒野生稻和26份药用野生稻进行扩增,在检测到的219个位点中,普通野生稻的多态性位点率为74.89%,疣粒野生稻为42.47%,药用野生稻25.11%。Shannon多样性指数以普通野生稻最高为0.3277,疣粒野生稻为0.2044,药用野生稻最低为0.1113。UPGMA聚类分析结果显示供试材料与地理来源相一致,相关性强,各居群个体间没有出现任何交叉。普通野生稻总群体基因多样性为0.2135,群体内基因多样性显著高于居群间基因多样性,说明普通野生稻居群遗传分化不显著,遗传多样性主要来自于居群内。基于Nei's基因多样度和Shannon多样性指数特点,认为实施保护策略时,优先保护遗传多样性最丰富的WDL和WDA居群。疣粒野生稻居群存在中等程度的遗传分化,建议原生境保护;药用野生稻居群数量较少,建议原生境保护。

来源于疣粒野生稻的白叶枯病新抗源的鉴定

疣粒野生稻对白叶枯病高抗甚至免疫。粳稻品种8411与疣粒野生稻体细胞杂交获得了2个高抗所有栽培稻白叶枯病抗性基因均不能抵御的国际广致病菌系P6的新种质SH5和SH76,遗传分析鉴定出新种质含有1个抗P6小种的显性基因。本研究以高感白叶枯病水稻品种IR24及携带不同抗性基因的16个材料为参照,对分蘖期、孕穗期的SH5和SH76分别接种11个白叶枯病小种,抗性分析表明SH5和SH76的抗谱广,与IRBB21(Xa21)抗谱一致,与IRBB5(xa5)、IRBB7(Xa7)和Asominori(Xa17)的较相近。用Xa21的分子标记pTA248和XA21检测,确定SH5和SH76不携带Xa21基因,前期研究结果证实新种质中不含xa5和Xa7;与Asominori的杂交试验表明其抗性基因与Xa17基因不等位。这些结果表明SH5和SH76中存在1个抗P6小种的新基因。

海南野生稻胰蛋白酶抑制因子基因的分子克隆与表达

利用ＰＣＲ技术从海南野生稻（ＯｒｙｚａｍｅｙｅｒｉａｎａＢａｉｌｌ）核基因组中扩增出一个长度为３９３ｂｐ的ＤＮＡ片段，并进行了克隆和全序列测定。由该基因片段推导的氨基酸序列与水稻（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ。）胰蛋白酶抑制因子序列同源。将基因片段连接至表达载体ｐＥＴ２１ｂ并转化大肠杆菌８Ｌ２１（ＤＥ３），经ｓＤＳ－ＰＡＧＥ分析，检测到目的基因的诱导表达。

云南景洪疣粒野生稻抗白叶枯病相关基因表达分析

从已经构建的白叶枯病菌胁迫的景洪疣粒野生稻抑制差减杂交文库(SSH文库)中筛选一批应答基因。通过测序比对,文库中抗逆基因占了绝大部分,涉及抗病、耐旱、抗冻、耐盐相关基因片段以及信号转导因子和植物激素调控蛋白等。其中NBS-LRR和STK类抗病基因各1个,ME207基因与泛素结合酶相似,与过敏性反应信号传导相关。ME022基因与金属硫蛋白MT2基因同源,通过降低细胞内的自由金属离子浓度阻止病症的进一步扩展。综合抗逆相关基因功能的分析,初步推断景洪疣粒野生稻高抗白叶枯病是以抗病基因、信号传导因子和其他抗逆相关基因共同调控的过程。