中国普通野生稻（Oryza rufipogon Griff.）群体遗传学及保护策略的研究

普通野生稻的基因资源对水稻的育种已经起过并将继续起至关重要的作用。所以，研究和保存其遗传多样性具有重要的意义。首先对普通野生稻在我国的分布现状作了较为全面的野外调查。采集了69个群体，近2000个个体的硅胶干燥叶片。研究了从硅胶干燥的小量叶片中高效率、高质量制备DNA的方法。并用此方法制备了44个代表群体，1168个个体的总DNA，建立了中国普通野生稻的总DNA库。随机选取19个引物对29个群体、651个个体的总DNA进行了RAPD扩增。统计出群体和地区内的多态性片段百分比（PPB），RAPDistance和WINAMOVA程序联用分析遗传变异在地区间、地区内群体间和群体内的组成。广西濠江流域5个野生群体的分析结果表明了中下游群体的PPB值显著高于中上游群体。从而从分子水平上证实了水流对无性繁殖体的传播影响了沿江分布群体的遗传多样性和遗传结构。6个现有原位保护群体的分析结果说明了5个群体值得进一步原位保护，而另一个群体适合异位保护。中国境内29个群体的统计分析揭示出群体间的遗传多样性差异很大（PPB值从23.29%到46.18%）。广东具有的PPB值最高（79.12%），其次是海南（77.11%）和广西（68.67%）。因而，华南是我国普通野生稻的遗传多样性中心。18个群体AMOVA分析结果均表明了遗传变异主要存在于群体内，但群体间业已有较大的遗传分化。从175个随机引物中筛选出9个引物，成功地鉴定出5个群体的克隆多样性和克隆结构。这二者与群体的生态环境，特别是水分状况密切相关。也同时受人类干扰强度的影响。而与群体所处的纬度没有明显的相关性。 根据以上结果，普通野生稻原位保护的策略是选取分布在不同地理区域、遗传多样性水平高的群体。分布在广东、海南和广西的6个群体，具有很高的遗传多样性，建议加以原位保护。此外，孤岛状隔离在我国普通野生稻分布区边缘的3个小群体也应立即进行原位保护。此外，原位保护的群体应给予适度的干扰以维系较高的克隆多样性和遗传多样性。在进行遗传多样性研究和异位保护时，每群体的取样个体数应不少于25株，相邻取样个体间的距离应大于12米。

稻属A基因组的分子系统发育--兼论亚洲栽培稻的起源

稻属Oryza隶属禾本科Poaceae，包括20多个野生种和2个栽培种(亚洲栽培稻O. sativa L和非洲栽培稻O. glaberrima Steud) ，广泛分布于全球热带和亚热带。稻属物种可划分为10个基因组(又称染色体组)类型：A, B, C, BC, CD, E, F, G, HJ 和 HK。栽培稻所属的A基因组是稻属中物种数目最多、地理分布最广的基因组类型，由8个种组成。由于栽培稻属于A基因组，故A基因组物种是栽培稻遗传改良的巨大基因源。数十年来，国际上许多学者对A基因组类群开展了大量涉及形态、细胞、同工酶和分子标记方面的研究，但由于A基因组物种间遗传关系十分接近，形态上差异小且地理分布重叠，使得A基因组物种的系统发育、物种起源和生物地理学等方面存在诸多悬而未决的问题，是稻属中分类和鉴定困难较多的类群。本文利用核基因内含子序列，结合转座子插入分析，重建了A基因组的系统发育，估测了各类群的分化时间;与此同时，基于多克隆测序和基因谱系分析，探讨了O. rufipogon和O. nivara遗传关系以及亚洲栽培稻起源。主要研究结果如下： 1. A基因组的系统发育 在水稻全基因组数据库搜索的基础上，测定了4个单拷贝核基因（Adh1 及3个未注释基因）的内含子序列，构建了稻属A基因组8个种的系统发育关系。基于最大简约法和贝叶斯法的系统发育分析表明：1）澳大利亚的O. meridionalis为A基因组的基部类群;2）亚洲栽培稻两个亚种O. sativa ssp. japonica 和 O. sativa ssp. indica分别和不同的野生类群聚为独立的两个分支，支持japonica 和 indica为多次起源;3）O. rufipogon和O. nivara在系统发育树上完全混在一起，显示出二者间不存在遗传分化;4）非洲一年生野生种O. barthii是非洲栽培稻O. glaberrima的祖先，而非洲多年生野生种O. longistaminata与O. glaberrima/O. barthii.亲缘关系较远;5）分子钟方法估测A基因组类群约在2百万年前（2.0MYA）开始分化，亚洲栽培稻和非洲栽培稻，以及亚洲栽培稻的两个亚种则分别在0.7和 0.4 MYA左右开始分化。此外，通过核基因内含子序列与其它常用片段如ITS，matK等对比分析表明，进化速率相对较快的核基因内含子序列可以有效地用于近缘类群的系统发育研究。 2. Oryza rufipogon 和O. nivara群体遗传研究及亚洲栽培稻起源 对于亚洲野生类群O. rufipogon和O. nivara是合并为一个种还是处理为两个独立的种一直存在争议。在系统发育研究基础上，我们选取4个核基因内含子或5’-UTR区（Waxy, LHS，CatA和1个未注释基因），对采自整个分布区的群体样品进行了多克隆测序，结果表明：1）检测到O. rufipogon和O. nivara均有较高的核苷酸多态性，4个位点上π值和θw值平均分别为0.011和0.014;2）且二者在遗传上没有明显分化，两个类群在4个核基因位点上均检测到大量共享多态（shared polymorphism），未发现固有差异(fixed difference)，表明它们历史上可能属于一个大群体，支持将二者作为种内不同生态型或亚种处理;3）基因谱系树表明亚洲栽培稻的两个亚种indica和japonica分别和不同的O. rufipogon (包括O. nivara)群体聚在一起，进一步从基因谱系角度支持亚洲栽培稻多次起源假说。 3．转座子在群体遗传与系统发育研究中的应用 鉴于目前植物谱系地理学研究中缺乏具有足够信息量的分子标记用于检测种内遗传变异，我们选取3个核基因中的转座子，通过对取自O. rufipogon和O. nivara整个分布区的37份样品的克隆测序，探讨了进化速率快、信息含量丰富的转座子序列在群体遗传上的应用。结果表明：1）无论在物种水平还是群体水平，转座子能检测到比包括内含子在内的其它DNA区域高得多的遗传变异;2）在物种水平上，异交多年生的O. rufipogon和自交一年生的O. nivara多样性均较高，且2个种间相差很小，二者在3个位点上平均核苷酸多样性π值均为0.013，差别主要表现在O. rufipogon杂合位点比例（46.1%）明显高于O. nivara（9.1%），说明交配系统不同并不一定和物种多样性水平相关;3）是否发生转座子序列插入是有价值的系统发育信息，发生在不同染色体上3个基因中的转座子插入进一步证实A基因组基部类群是O. meridionalis;通过叶绿体中3个转座子的插入现象推断了稻族一些四倍体物种，如稻属BC基因组的一些类群的母本来源。