基于葉綠體基因多樣性的中國水稻起源進化研究.pdf

1、水稻在我國已有7000多年的栽培歷史,稻米的總產量及播種面積均居世界前列。被認為我國栽培稻祖先種的普通野生稻在我國也有著廣泛的分布和豐富的多樣性。然而,我國栽培稻的起源過程及起源地,仍然存在著巨大的分歧,與此同時我國栽培稻的秈粳分化也存在著很大的爭論。因此,若要探討我國水稻的起源進化過程,就需要從這些爭論入手,尋找能確切證明某種觀點的分子生物學證據。
　　 水稻葉綠體基因組為全長約134,525bp的環(huán)型DNA,由于葉綠體基因通

2、過母系遺傳,所以很少出現(xiàn)基因重組和基因突變,其突變率僅為核基因組的1／10,進化進程更為緩慢,較線粒體基因相比進化速度更利于進行遺傳進化方面的研究。因此葉綠體基因組已廣泛應用于水稻起源進化過程的研究中。
　　 本研究選用我國98份亞洲栽培稻地方品種微核心種質及125份普通野生稻微核心種質作為研究材料,提取葉綠體DNA,并根據已知的葉綠體全基因組序列,經過比對分析后選擇突變率較高的編碼ATP合成酶α亞基的atpA序列、核糖體S16

3、亞基的內含子序列rps16、tRNA-Pro與核糖體蛋白L33的基因間隔區(qū)序列trnP—rp133、tRNA—Thr與tRNA-Leu的間隔區(qū)序列trnT—trnL,以及一段包含tRNA-Gly與tRNA—fMet基因的高突變區(qū)域trnG—trnfM等共五段序列作為研究對象,設計引物對這些序列進行擴增、測序、拼接,最后獲得各材料的基因序列,通過多種生物信息軟件分析其序列多樣性,并通過構建系統(tǒng)發(fā)育樹,探討水稻的起源與進化過程。研究結果如下

4、:
　　 1、普通野生稻葉綠體的基因多樣性比栽培稻更為豐富(包括單核苷酸多態(tài)性SNPs和插入缺失多態(tài)性Indels),與核DNA中結果一致,表明普通野生稻葉綠體基因組在長期的進化過程中仍然具有較多的基因多樣性,受到外界的選擇壓力較小,且整段序列的SNPs和Indels比率分別為0.25％和0.21％,遠比核中的這一比率要小。表明葉綠體DNA的進化速度較慢,通過葉綠體DNA研究水稻的起源進化是可行的。
　　 2、栽培稻葉綠

5、體基因組中的多態(tài)性位點可以將栽培稻分為兩個類型,這兩個類型與通過表型鑒定得到的秈、粳類型基本符合,說明在葉綠體中也存在著秈粳分化。而普通野生稻也存在與這兩個類型一致的多態(tài)性位點,表明普通野生稻中存在著偏秈、偏粳兩個類群的分化,即我國的栽培稻可能為獨立起源,支持二次起源學說。
　　 3、普通野生稻中的偏粳類型數(shù)量較多,且與粳稻親緣關系較近,這部分野生稻主要來源于廣東、廣西,而偏秈類型野生稻與秈稻親緣關系較遠,主要來自廣西、海南等地