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亚洲栽培稻是世界上最重要的粮食作物之一,在其一万多年的栽培驯化过程中,因适应不同的农业生态环境,形成了丰富的遗传多样性和明显的遗传分化,产生了籼稻(Indica)和粳稻(Japonica)两个具有一定程度的生殖隔离的生态类型。籼稻和粳稻在形态和分子水平上存在显著差异,亚种间杂交可产生巨大的杂种优势,是超级杂交稻实现高产、稳产的根本途径之一。本文通过基于籼稻93-11和粳稻日本晴全基因组DNA序列比对获得的差异片段设计的插入缺失(InDel)分子标记的检测,结合主成分分析和聚类分析的方法分析了栽培稻品种之间的遗传分化以及栽培稻和野生稻之间的亲缘关系,旨在探讨InDel分子标记在籼稻、粳稻品种鉴定以及籼一粳分化研究中的应用价值。
选用45对分布于水稻12对染色体上的InDel引物,对59份经过程氏六性状形态指数法鉴定为典型籼稻(26份)和典型粳稻(33份)的DNA进行PCR扩增和电泳检测。每对InDel引物都能检测到2~3个等位基因,以93-1l电泳条带的位置为籼型特异性条带位置,以日本晴电泳条带位置为粳型特异性条带位置,对上述栽培稻进行籼稻和粳稻属性的判断,结果表明45对InDel引物鉴定典型籼稻和粳稻的准确率超过90%,可以用于籼稻、粳稻品种的鉴定。
随后,用这45对引物对来自亚洲12个国家的74份栽培稻和76份稻属含不同基因组的野生稻物种的DNA进行了检测。主成分分析和聚类分析的结果显示:(1)东亚和东南亚的栽培稻具有明显的籼一粳分化,南亚的栽培稻籼一粳分化不明显:(2)这些InDel引物能够在一定程度上反映稻属含不同基因组的野生稻物种间的亲缘关系;(3)含从基因组的野生稻与籼稻存在较近的亲缘关系;(4)含从基因组的野生稻没有明显的籼一粳分化。本研究的结果暗示,亚洲栽培稻的籼一粳分化与水稻的全部染色体上发生了大量的DNA序列的变异有关。