关键词:
山栏稻
旱稻
SSR
遗传多样性
亲缘关系
摘要:
山栏稻(Oryza sativa L.)是海南本地黎族人民长期种植的独特旱稻品种,具有极其重要的社会、生态、经济和栽培价值。但采用刀耕火种的古老种植方式,不利于生态环境保护,已被政府明令禁止,种植面积锐减,种质资源面临濒危,亟需保护。因此,通过研究山栏稻的基因多样性,探索山栏稻的起源以及与其他地理来源旱稻的亲缘关系,有利于山栏稻资源的合理保护与利用。本研究以东南亚和中国南方五省(区)的214份旱稻品种为材料,采用12个农艺性状和12对SSR引物进行遗传多样性研究,这对利用山栏稻有利基因进行遗传改良具有重要意义。主要研究结果如下:
1.在种质成熟时期,对实粒数、实粒重、千粒重、总粒数、株高、穗长、有效穗数、粒长、粒宽、每穗实粒数、结实率、理论产量共12个农艺性状进行调查,结果显示,穗部性状变异系数为0.169,性状之间差异显著;5个主成分综合得分中,理论产量>结实率>实粒重>千粒重>总粒重>单株产量>穗长>粒长>实粒数>粒宽>株高>每穗实粒数>有效穗>总粒数>每穗总粒数;农艺性状聚类可分为2个类群,每个类群分为两个亚类,整体没有特别明显的差异。
2.采用谷壳苯酚反应进行旱稻籼粳分类,将214份旱稻种质资源分为籼粳两个大类,籼稻129份,占60.28%;粳稻85份,占39.72%。山栏稻中籼稻有23份,占41.82%;粳稻有32份,占58.18%。
***分析表明,12对多态性引物共检测出183个等位基因(Na),最小等位基因数为10,最大等位基因数为24,平均15.250;香农指数(I)范围在1.148~2.331,平均值1.754;观测杂合度(Ho)的数值范围为0.050~0.131,平均值0.085;期望杂合度(He)的数值范围为0.538~0.872,平均值0.731;多态信息含量(PIC)的数值范围为0.506~0.860,平均值0.703;近交系数范围在0.808~0.910,平均0.877。籼稻(He)0.706大于粳稻0.694,差异显著。
4.在SSR遗传分化系数中,其范围为0.020~0.161。越南和中国贵州的分化系数为0.161,马来西亚和老挝为0.020,说明马来西亚和老挝旱稻亲缘关系最近;在与海南对应的遗传分化系数中,海南与湖南的遗传分化系数为0.038,为所有种质中最低,说明海南和湖南的亲缘关系最近;在中国南方五省(区)内,贵州和广西为0.064,在南方五省中最高,其亲缘关系最远。
5.以SSR为基础,在不同地区群体的遗传距离中,范围在0.160~0.437,平均遗传距离为0.258,遗传距离最大为0.437(中国贵州/越南),最小遗传距离为0.160(广东/广西),说明亲缘关系最近的是广东和广西群组,亲缘关系最远是中国贵州和越南群组。在与海南对应的遗传距离中,海南和广东的亲缘关系最近,其遗传距离为0.165;在中国南方五省(区)中,湖南和广西的亲缘关系最远,其遗传距离为0.287。该结论与基于遗传分化系数界定的亲缘关系有差异。
***分析表明,5%的遗传变异存在于群体间,有95%的遗传变异存在于214个旱稻种质个体,说明个体内的变异是样本总变异的主要来源,即由杂合的等位基因引起的遗传差异(遗传多样性),说明旱稻种质资源的遗传多样性十分丰富,其遗传多样性主要来自于旱稻的个体间。
综上,在农艺性状中,产量、结实率、实粒重、千粒重、总粒重、单株产量的表型多样性较好;基于SSR分子标记的遗传多样性主要来自旱稻的个体间;基于遗传分化系数的亲缘关系分析与基于遗传距离的亲缘关系分析有差异。在遗传分化系数分析中马来西亚和老挝的旱稻亲缘关系最近,在所有与海南对应的分化系数中海南与湖南的亲缘关系最近;在遗传距离分析中,广东和广西的亲缘关系最近,在所有与海南对应的遗传距离中海南和广东的亲缘关系最近。因此,海南山栏稻有可能来源于广东和湖南的旱稻资源。