本文以云南三种野生稻,普通野生稻(O. rufipogon Griff.)、药用野生稻(O.officinalis Wall. ex Watt.)和疣粒野生稻(O. granulata Nees et Arn. ex Watt.)为研究和保护对象,通过实地考察,掌握了云南野生稻遗传资源的濒危现状和濒危原因,同时在分子、细胞、植株个体和居群等水平上,对云南野生稻进行了不同层次的保存和保护生物学研究,提出了科学的取样和保护策略,并且已开始实施。此外,用不同方法系统地鉴定和研究了云南野生稻的遗传性状,为野生稻优良基因的发掘利用打下了坚实的基础。 野生稻作为栽培稻的野生亲缘种,具有许多优良的遗传性状和有利基因,是栽培稻品种进一步改良的天然遗传种质资源库。然而近年来,随着经济的发展,人类的活动严重干扰和破坏了野生稻的生存环境,使野生稻处于严重的濒危状态和灭绝的边缘。在此背景下,本研究作为国家自然科学基金地区重点项目《云南野生稻遗传资源的保存与研究》中的一些子项目,对云南野生稻资源进行了较为系统的考察、保存、保护、鉴定、分析和研究,在理论上,建立了一种新的濒危物种保护和保存体系,在实际应用中,防止了云南普通野生稻和药用野生稻的消失灭绝,减缓了云南疣粒野生稻的濒危程度,同时加快了野生稻资源优良遗传性状的进一步发掘利用。 对云南野生稻资源最新分布情况的多次野外考察表明,记载和发现的普通野生稻 25 个野外居群有 24 个居群已经消失,仅在元江县东峨镇的曼旦村保留有一个普通野生稻自然居群,并且面临水塘干枯、开垦和杂草竞争替代的危险而处于濒危状态。药用野生稻 12 个过去发现的居群已经消失,但在本研究中,在耿马县孟定镇遮甸寨新发现一个药用野生稻居群。然而该居群面临被开垦的危险也处于消失灭绝的边缘。疣粒野生稻居群数量从过去记载的 66 个锐减为 37 个,并且其中有 5 个居群是本研究新发现的。同时研究认为,由于人为的活动,而使野生稻适宜的生境恶化和消失是导致云南野生稻资源濒危的主要原因,所有被考察的野生稻居群的干扰和破坏都与此有关。 在分子、细胞、植株个体和居群等水平对云南野生稻进行不同层次的保护研究是本研究的一种创新,目的是为了更好地保护和更方便地利用野生稻遗传资源。在分子水平上,建立了云南三种野生稻核基因组 DNA 的 BAC 文库各一个,DNA 平均插入片段为 80kb,对基因组 DNA 的覆盖率为 4-5 倍。根据研究需要,分别建立了云南三种野生稻不同状况下的 cDNA 文库,cDNA 平均插入片段为0.4-2.0 kb。以近 50 份,来自不同居群并具有丰富遗传变异的三种野生稻材料为基础,提取基因组总 DNA,建立云南野生稻基因组总 DNA 库直接进行低温保存。 1<WP=6>在细胞水平上,分别利用云南三种野生稻花药、种胚和茎叶为材料,进行了愈伤组织诱导、分化和低温保存研究。结果表明,疣粒野生稻最容易诱导分化,普通野生稻其次,药用野生稻最难。在植株个体水平上,分别在西双版纳和昆明建立了野外和温室内保护苗圃,对来自云南不同地区,具有代表性的居群个体材料进行易地保护。在居群水平上,争取了政府的立项投资,已经开始实施了对元江普通野生稻、孟定药用野生稻和景洪疣粒野生稻三个自然居群的原位保护。 疣粒野生稻由于生存环境的特殊性,濒危现状相对较轻,然而居群受到的干扰破坏也很严重。如何合理有效地保护好疣粒野生稻居群,使其避免象普通野生稻和药用野生稻一样处于灭绝的边缘,是非常重要的。本文以具有代表性的 14个疣粒野生稻居群样品为材料,用 RAPD 和 ISSR 分子标记研究了云南疣粒野生稻居群间和居群内的遗传多样性。结果显示,居群间的遗传多样性水平较高,多态率分别为 59%和 64%。居群内的遗传多样性水平则较低,平均多态率分别为25%和 21%。据此,我们对云南疣粒野生稻提出一个科学的保护策略:即进行易地保护时对同一居群内的采样相对较少,而应该对更多的居群采样保存。进行原位保护时,应该多选一些遗传变异大的居群加以保护。 长期以来,许多研究表明云南具有丰富的栽培稻品种和野生稻物种,是亚洲栽培稻的起源演化中心和野生稻遗传多样性中心之一。本研究以云南尚存的 4种不同表型的普通野生稻、主要栽培的本地品种和国际上典型的籼稻和粳稻品种为样品,用 RAPD 和 ISSR 分子标记研究了它们之间的遗传多样性和系统进化关系。结果表明,云南不同表型的普通野生稻之间具有高水平的遗传变异,元江普通野生稻作为海拔分布最高(780m),隔绝状态较好(周围没有发现种植栽培稻)的原始型普通野生稻,其居群内也具有丰富的遗传多样性,应该进行原位保护。此外研究也揭示,云南普通野生稻和栽培稻的系统演化和分化途径符合传统的“一元论”学说。在普通野生稻先演化成籼稻,然后分化出粳稻的过程中,由于水稻品种单一的栽培驯化而丢失了大量的遗传多样性,使得栽培稻的遗传基础变的越来越狭窄。 对野生稻遗传资源的有效保护和保存,目的就是为了发掘利用这一宝贵的天然基因库。而对野生稻的遗传性状进行系统的鉴定评价,是十分必要的前期基础工作。本文作为项目系统鉴定评价工作的