广西普通野生稻(Oryza rufipogon Griff)表型性状和SSR多样性研究

以中国普通野生稻初级核心种质中广西普通野生稻部分中的 2 2 3份野生稻为材料 ,以平均分布于水稻 12条染色体上的 34对SSR引物和中国稻种资源目录中的表型性状分析广西普通野生稻SSR位点的等位变异、多样性的地理分布及不同生长习性间的多样性分布等。结果表明 ,每对引物检测到的多态性片段 7～ 4 8条 ,平均为 2 4 .91条 ,普通野生稻的等位变异数明显大于地方稻种 ,在所分析的SSR位点中杂合位点比例变化在 1.35 %～ 81.31%之间 ,平均为 32 .0 1% ,与自花授粉的栽培稻相比具有较高的杂合率 ;北纬 2 2°～ 2 3°和 2 3°～ 2 4°范围内的两个区域内(一个包括隆安、扶绥和邕宁三县 ,另一个包括象州、来宾、武宣、玉林和贵港五个县 )所包含的普通野生稻数量多 ,遗传多样性大 ,在DNA水平上是广西普通野生稻的遗传多样性中心 ,而表型性状多样性中心是在北纬 2 1°～ 2 2°和2 2°～ 2 3°,其多样性分布与DNA水平不完全一致。在 4种生长习性间 ,DNA水平上的遗传多样性大小依次为匍匐型 ,倾斜型 ,半直立型和直立型 ,表型水平的多样性与DNA水平的多样性基本一致。

中国普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.)原生境保护与未保护居群的遗传多样性比较

为了明确我国已建立的普通野生稻原生境保护居群的遗传多样性状况及其代表性,利用24对SSR引物对15个原生境保护居群的427份普通野生稻材料和在我国野生稻分布区内按照纬度划分后随机挑选的15个未保护居群的357份普通野生稻材料进行遗传多样性分析。结果表明,保护居群24个位点的平均有效等位基因数(Ae)为5.98,平均香农指数(I)为1.90,均大于未保护居群在24个位点的平均Ae(5.85)和I(1.86)值,但保护居群在24个位点的平均预期杂合度(He)为0.79,略小于未保护居群He值(0.80)。显著性检验结果显示,保护居群和随机挑选的未保护居群在24个位点上及居群水平上的Ae、I和He值差异不显著,表明保护居群可以代表我国普通野生稻的遗传多样性状况。保护居群的特有等位变异数(Sa)为40,远大于未保护居群的20,说明保护居群保护了更多的特殊基因,具有较高的保护价值。根据前人的研究结果,对应普通野生稻保护居群的地理信息,发现15个保护居群涵盖了我国普通野生稻分布区内所有已知的典型地理类型,表明我国普通野生稻原生境保护居群具有典型性。由此可以看出,我国已建立的15个普通野生稻原生境保护点的选择是科学合理的。根据对我国普通野生稻遗传结构的分析,建议下一步开展的普通野生稻原生境保护点建设应以广西南部及广东为主。

普通野生稻Oryza rufipogon Griff.生态分化的初探

为探讨普通野生稻 Oryza rufipogon Griff.的生态分化式样 ,对中国的 31个天然居群及其生境进行了考察。通过对其生活史特性、生长习性、抽穗光周期、百粒重和繁育系统的初步观察后得到如下结果 :1)在中国没有发现一年生的天然居群 ;2 )随着纬度的升高 ,普通野生稻的繁育系统有从无性生殖向有性生殖偏移的趋势 ;3)适应日照长度变化的结果使其始穗期有随着纬度的升高而提早的趋势 ;4 )茎的生长习性的多型性与周围栽培稻的基因流有关 ,在小生境中水分条件的差异亦可导致生长习性从匍匐到直立的渐变。但是 。

广西邕宁普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.)种群遗传多样性及核心种质构建研究

[目的]研究广西邕宁普通野生稻种群的遗传多样性和核心种质构建,为普通野生稻种群保护提供依据。[方法]从水稻12条染色体上均匀选取24对SSR标记对243份样本进行遗传多样性分析。[结果]结果表明,24对引物均表现出多态性,多态位点比率为100%;24个多态位点共检测出103个等位变异,平均等位基因数A为4.291 7,平均有效等位基因数E是2.511 2,平均期望杂合度He为0.573 2,平均多态信息含量PIC为0.572 0。根据聚类结果分析,从243份材料中筛选出31份核心种质,包含了24个SSR位点检测到的所有的遗传变异,其平均期望杂合度He是0.595 8,平均多态信息含量PIC是0.586 3,基本上可以代表广西邕宁普通野生稻种群的遗传多样性。[结论]广西邕宁普通野生稻资源具有丰富的遗传多样性。

Identification of a Resistance Gene bls1 to Bacterial Leaf Streak in Wild Rice Oryza rufipogon Griff

Bacterial leaf streak （BLS） of rice, caused by Xanthomonas oryzae pv. oryzicola （Xoc） is a worldwide destructive disease. Development of resistant varieties is considered to be one of the most effective and eco-friendly ways to control the disease. However, only a few genes/QTLs having resistance to BLS have been identified in rice until now. In the present study, we have identified and primarily mapped a BLS-resistance gene, blsl, from a rice line DP3, derived from the wild rice species Oryza rufipogon Griff. A BC2F2 （9311/DP3//9311） population was constructed to map BLS-resistance gene in the rice line DP3. The segregation of the resistant and susceptible plants in BCzFz in 1：3 ratio （Z2=0.009, Z20 05,1=3.84, P〉0.05）, suggested that a recessive gene confers BLS resistance in DP3. In bulked segregant analysis （BSA）, two SSR markers RM8116 and RM584 were identified to be polymorphic in resistant and susceptible DNA bulks. For further mapping the resistance gene, six polymorphic markers around the target region were applied to analyze the genotypes of the BC2F2 individuals. As a result, the BLS-resistant gene, designated as blsl, was mapped in a 4.0-cM region flanked by RM587 and RM510 on chromosome 6.

Identification of a novel planthopper resistance gene from wild rice(Oryza rufipogon Griff.)

Rice planthoppers,including brown planthopper(BPH)and white-backed planthopper(WBPH),are the most destructive pests in Asian rice cultivation regions.Planthopper resistance genes that have been mapped and characterized advance our understanding of underlying resistance mechanisms and facilitate the breeding of resistant varieties,thereby contributing to an efficient pest management strategy.In this study,a novel resistance gene Bph38 derived from the wild rice species Oryza rufipogon Griff.was found to confer high resistance to BPH and WBPH.Conventional mapping was performed to identify regions associated with BPH and WBPH resistance,and two mapping efforts led to the same region on chromosome 4 flanked by markers RM16563 and RM16763.Bulked-segregant analysis and next-generation sequencing were performed using the same population to detect the resistance gene.Conventional mapping narrowed the region to a 12.3-Mb segment,and fine mapping using BC1 F2 recombinants identified a 79-kb segment flanked by markers YM112 and YM190.Near-isogenic lines(NILs)carrying Bph38 in the 9311(indica)and BR54(japonica)genetic backgrounds were developed by crossing and backcrossing with marker-assisted selection.The agronomic traits and BPH and WBPH resistance of the NILs were similar to those of the recurrent parents.Mandatory feeding and host-choice tests revealed that Bph38 showed both antibiotic and antixenotic effects in both insects,with stronger effects in indica-background lines.Further fine mapping and characterization of the major gene may result in map-based cloning of the gene and allow its application in breeding insectresistant rice varieties.

Genetic diversity of Oryza rufipogon Griff. in Hainan Province analyzed by ISSR and SSR markers

Assessment of genetic diversity is an essential component in germplasm characterization and conservation.There are three wild rice species in Hainan Province,including Oryza rufipogon Griff.In order to detect the genetic diversity of different populations of Oryza rufipogon in Hainan,ISSR(inter-simple sequence repeat)and SSR(simple sequence repeat)markers were used to investigate 180 accessions from six localities in Hainan.Fourteen ISSR primers amplified 185 alleles with 171(92.43%)polymorphic,the number of alleles ranged from 8 to 17,with an average of 13.14 alleles per locus.Thirty-eight pairs of SSR primers used in this study amplified 213 alleles with 190(89.20%)polymorphic,the number of alleles ranged from 2 to 14,with an average of 5.66 alleles per locus.Both ISSR and SSR analyses revealed a high level of genetic diversity in the wild populations.The population with the highest genetic diversity is Wanning(WN),and the population with lowest genetic diversity is Wenchang(WC).The results of a UPGMA cluster using the NTSYS program showed that each population has a low degree of genetic differentiation.Furthermore,the Mantel test revealed that the genetic similarities detected by ISSR and SSR were significantly correlated(r=0.8634,t=93.67)when detecting genetic diversity at the species level.The two molecular marker systems were able to determine the genetic diversity among Oryza rufipogon,and the two groups of indexes obtained by using the two markers have a high level of consistency.

Diversity and high nitrogenase activity of endophytic diazotrophs isolated from Oryza rufipogon Griff.

Diversity and nitrogenase activity of endophytic diazotrophs colonized in the wild rice Oryza rufipogon Griff grown in Boluo, Huilai County in Guangdong Province and Lingshui County in Hainan Province were studied. Thirty-seven isolates obtained from Oryza rufipogon were identified as putative endophytic nitrogen-fixing bacteria by ARA (acetylene reduction assay) test and further confirmed by PCR amplification of nifH gene fragments. All obtained strains have ARA activity and the same sized nifH gene fragments. Above the similarity level of 80%, the obtained isolates were assigned as Group Ⅰ to Ⅷ by the clustering of IS-PCR fingerprints. The SDS-PAGE whole-cell protein patterns were similar to those of IS-PCR fingerprints. Components and contents of fatty acid methyl esters (FAMEs) were used to differentiate the representative strains (Ls13, Ls8, BL1, BL12, HL6, Ls4) from Group Ⅰ to Group Ⅵ. The six representative strains showed significant difference in contents and components of cellular fatty acid methyl ester. 16S rDNA sequencing analysis showed that strains of Group Ⅰ to Ⅶ were located in Enterobacteraceae (γ-proteobacteria). Strains of Group Ⅰ and Group II were closely related to Klebsiella sp.; Strain Ls8 of Group Ⅱ was a little far away from the genus of Pantoea (homology level 96% with Pantoea agglomerans), which may represent a new species or genus in Enterobacteraceae; Strains of Groups IV and V belonged to different Enterobacter sp.; Strain Ls4 and Ls 9 representing Group Ⅵ were close to Citrobacter amalonaticus with 98% sequence similarity; Strain Ls15 of Group Ⅶ showed 98% sequence identity with Pantoea sp.; Strains of Group Ⅷ were assigned to the genus Ideonella (β-proteobacteria). Based on the above results, endophytic diazotrophs isolated from O. rufipogon showed great diversity and some diazotrophs showed high nitrogenase activity with 42.52 μmol/mL·h C2H4. Inoculation to rice tests indicated that the isolated endophytic diazotrophs significantly promoted the rice growth.

普通野生稻种子萌发的转录组动态研究

普通野生稻是亚洲栽培稻的祖先种,对其种子萌发过程的解析对野生稻资源的挖掘利用有重要促进作用。本研究在表型分析基础上利用转录组测序技术,对吸胀后0h、2h、4h、6h、8h、10h和12h的普通野生稻种子表达基因进行检测,并与栽培稻转录组数据进行比较分析。研究发现普通野生稻种子萌发过程中有11853个差异表达基因(Fold change≥2.0)。表达模式可分为5种类型,其中一组在快速吸涨期(PhaseⅠ)到吸涨滞缓期(PhaseⅡ)为独特的瞬时表达模式,并富含转录因子(占该组基因的10.33%)。和栽培稻种子表达基因比较结果表明,植物同源结构域(PHD)和热休克因子(HSF)家族基因在普通野生稻中延后表达,其中5个表达模式不同的HSF家族基因在普通野生稻中得到qRT-PCR验证。进一步分析发现HSF基因通过热激元件(HSE)顺式调控32个差异表达基因的表达,推测它们在普通野生稻种子萌发过程中发挥重要作用。本研究初步明确了普通野生稻种子萌发过程的差异表达基因及转录因子,它们可作为野生稻优异基因利用的参考资源。

广西普通野生稻种质资源抗褐飞虱评价与SSR遗传多样性分析

【目的】探究76份广西普通野生稻种质对褐飞虱的抗性与遗传多样性,为优异抗性水稻种质资源的合理利用提供参考依据。【方法】对来自临桂、贵港、邕宁、博白、横州、扶绥、玉林和防城港8个居群的76份广西普通野生稻种质资源进行苗期抗褐飞虱鉴定,利用筛选出的62对SSR引物对供试材料进行遗传多样性分析,采用Structure ver 2.3.4进行群体遗传结构分析,并构建聚类图,利用GenAlEx 6.5分析居群间的遗传分化系数和基因流,并进行不同类群的分子方差分析。【结果】广西普通野生稻种质资源褐飞虱抗性鉴定表明,表现为高抗、抗、中抗、中感的材料分别有7、34、31和4份。遗传多样性分析中,76份材料中共检测到669个等位基因,平均每个位点含10.79个等位基因,等位基因数变幅为4~19个,其中稀有等位基因348个,占总数的52.02%,平均每个位点含5.613个;主要等位基因频率变异范围在0.158~0.855,平均为0.373;Nei’s基因多样性指数(He)变异范围为0.260~0.894,平均为0.754;多态信息含量(PIC)的变异范围为0.248~0.885,平均值为0.727。8个居群He表现为防城港>邕宁>贵港>博白>扶绥>横县>玉林>临桂,种质褐飞虱抗性与居群纬度和He无显著相关性(P>0.05),居群纬度与居群He的相关系数r为-0.822,达显著水平(P<0.05)。遗传结构分析显示,K=3时,供试种质可分为3个类群,与聚类分析结果相似;8个居群两两之间有85.71%的居群间表现为中等程度的遗传分化;基因流分析表明,防城港、博白、邕宁居群之间及贵港与扶绥之间基因交流频繁。AMOVA分析表明,遗传变异来源主要为个体内与个体间,群组间的变异比例较小。【结论】76份广西普通野生稻种质对褐飞虱表现出较好抗性与丰富的遗传多样性,结合现代分子生物学技术鉴定新的褐飞虱抗性基因和优异等位基因,并转育创新抗性新种质,可用于培育多抗优质水稻品种。

中国普通野生稻初级核心种质取样策略

以国家品种资源库编目入库的中国普通野生稻种质 5 5 71份为材料、19个分类和形态性状的数据比较研究了中国普通野生稻的核心种质总体取样比例和取样策略 ,以获得最佳初级核心种质。设 3个总体取样比例 5 %、15 %和 2 5 % ,取样方案分 3个层次即分组原则、组内取样比例和组内取样方法。分组原则为省、纬度、生长习性和单一性状及不分组的大随机 ;组内取样比例为对数法、平方根法、遗传多样性指数和简单比例法 ;组内取样采用随机和聚类 2种方法。结果表明 ,当总体取样比例从 5 %增加到 15 %时 ,所取得核心种质的表型保留比例有比较大的增幅 ,而比例由 15 %增加到 2 5 %时 ,表型保留比例变化不大 ,因此认为 15 %的取样比例较为合适 ;取样方案以采集省份分组 ,组内以对数比例法聚类取样效果最好。最终根据这一方案在计算机上编程取样 86 0份 ,其多样性指数为1.10 15、变异系数为 16 .87,表型方差为 0 .85 4 6。 3个检测参数值比原始种质库都有明显的提高。此外 ,根据国家种质资源库表型数据人工定向取样 6 0份 ,建立了 92 0份材料的中国普通野生稻初级核心种质。

桂东南地区普通野生稻遗传多样性研究

利用25个微卫星位点对广西壮族自治区贺州、崇左、防城港3市8个居群301份普通野生稻材料的遗传多样性和遗传结构进行研究,结果表明桂东南地区普通野生稻遗传多样性丰富,平均等位基因数A=10.2400,有效等位基因数Ae=5.0221,平均期望杂合度He=0.7641,实际观察杂合度Ho=0.4840。根据固定指数(F=0.5653)计算出的异交率(t=0.2777)表明,普通野生稻的繁育系统是典型的混合繁育系统。对其遗传结构分析表明,总的遗传变异中有34.59%存在于居群间(Fst=0.3459)。进一步研究发现大多数居群偏离了Hardy-Weinberg平衡且杂合体不足(Fis=0.2680,Fit=0.4817)。最后根据各居群的遗传变异特点和遗传多样性比较,建议居群QT、YJ和TJ需要优先保护。

中国野生稻的现状调查

中国有三种野生稻。野生稻是栽培水稻的野生近缘种，已被列为濒危植物［７］，它们分布于中国南方８个省（区）的热带、亚热带湿热生境中。近年来人为的干扰和生境的破坏已导致它们的居群大量绝灭，其中濒危程度最高的是普通野生稻。本文阐述了它们的生物学、生态学特性，研究了它们的群落学特征，初步报道了它们的濒危状况。

中国普通野生稻的原始型及其是否存在籼粳分化的初探

选用国内７省（自治区）５７１份，国外２７份普通野生稻编号根据１０个形态性状进行聚类分析并结合同工酶分析与野生稻原产地生态考察将中国普通野生稻划分为多年生和一年生两群共７个类型。提出中国存在一年生普通野生稻及原始型普通野生稻问题，并根据同工酶４个基因位点分析对中国普通野生稻是否存在籼粳分化问题进行了讨论。

东乡野生稻等位酶位点遗传多样性的初步研究

采用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术 ,对东乡野生稻 9个天然小群体进行了 15个等位酶位点的遗传多样性分析。结果表明 ,东乡野生稻具有较高的遗传变异水平 ,9个小群体的多态位点百分率 (P)为 2 8.2 % ,等位基因平均数 (A)为 1.30 6 ,预期杂合度 (He)为 0 .2 34;小群体间的分化程度不高 ,基因分化系数 (Gst)为 0 .0 12 ,等位酶测定的总变异中 ,1.2 %来自小群体间 ,其余的变异 (98.8% )来自小群体内。

利用SSR标记分析海南普通野生稻的遗传多样性

选用平均分布于水稻基因组的28对SSR引物,对海南不同纬度5个普通野生稻居群的163份材料进行遗传多样性和遗传结构研究。结果表明:(1)海南普通野生稻具有较高的遗传多样性,28个位点共检测到227个等位变异,平均等位变异数A=8.1071,有效等位变异数Ae=4.4190,平均期望杂合度He=0.4004,实际观察杂合度Ho=0.7062,香农指数I=1.6048;(2)居群的遗传分化系数较大,总的遗传变异中有46.40%存在于居群间(Fst=0.4640);(3)居群内杂合体较高(F is=-0.7069),根据固定指数(F=0.0588)计算出的异交率t=0.8889,说明海南普通野生稻的繁育系统属于一种较高的异交混合交配类型。

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。

我国北回归线区域普通野生稻遗传多样性和遗传结构研究

选择分布于水稻染色体组的26对SSR引物，对集中分布于广西来宾市北回归线附近的13个普通野生稻居群的342份材料进行遗传多样性和遗传结构研究。结果表明，该地区的野生稻无论在种内（A=9.154，Ae=4.446，I=1.547，He=0.671）还是居群水平上（P=95%，A=4.219，Ae=2.394，I=0.905，He=0.476）遗传多样性都十分丰富，高于同类研究水平。供试居群的遗传分化系数Gst为0.30，表明30%的遗传变异存在于居群间，大部分遗传变异存在于居群内。居群间的遗传一致度变化范围为0.332~0.903，且居群间地理距离越近，遗传一致度越高，说明北回归线附近的普通野生稻居群符合“隔离-距离”模型。综合上述研究结果和我国野生稻保护现状，建议对居群G13和G06实施优先保护。

普通野生稻东乡群体等位酶水平的遗传多样性研究

利用普通野生稻东乡群体苗期幼叶 ,采用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术 ,对采自异位种质圃内 9个小群体的材料进行研究。选取 12种酶系统进行等位酶分析 ,共获得 2 1个等位酶位点。对这 2 1个位点等位基因的统计分析表明 :普通野生稻东乡群体多态位点的百分数为P =2 3 3% ,等位基因平均数为A =1 16 6 ,观察杂合度为Ho=0 14 8,预期杂合度为He=0 0 89,固定指数F =- 0 6 6 0 ,基因分化系数GST=0 0 15。以上数据表明 :普通野生稻东乡群体偏离Hardy Weinberg平衡 ,小群间的遗传分化很小 ,遗传多样性主要存在于小群体内的单株间。

广东高州普通野生稻生殖特性的研究 Ⅰ.结实率、花粉育性及其发育特点

对采自6个采样点141个编号的高州普通野生稻的结实率、花粉育性及其发育特点进行研究。结果发现,高州野生稻的结实率平均为57.23%,普遍偏低;花粉育性平均为89.3%。育性在50%以上的编号134个,占95.04%;7个编号出现不同程度的败育现象,败育类型以典败为主。其中育性最低的是GZW122,育性仅为8%;17个编号(占12.06%)的裂药性存在严重的异常现象。相关分析表明,花粉育性和裂药性与结实率存在极显著相关。不同采样点间存在一定差异,其中位于祥山镇祥山村祥山洞的编号结实率、花粉育性和裂药指数都较低,变异系数却较大,显示出较丰富的多样性。利用激光扫描共聚焦显微镜术研究发现,高州普通野生稻花粉发育过程与栽培稻一致,同样经历了8个时期,即小孢子母细胞形成期、小孢子母细胞减数分裂期、小孢子早期、小孢子中期、小孢子晚期、二孢花粉期和成熟花粉期。