普通野生稻有效种群大小与交配系统、基因流、遗传漂变的关系研究

种群或物种长期存活的关键之一在于最大限度地保持其遗传多样性，种群大小下降引起遗传多样性丧失将导致潜在灭绝风险。遗传多样性水平受种群大小、交配系统、基因流、遗传漂变共同作用的影响。濒危物种普通野生稻是水稻育种的重要基因库，受人类活动的影响，其种群在持续衰退。本项目选择大小不同的普通野生稻种群为对象，采用种群调查方法检测种群大小，运用分子标记技术获得同一种群不同时间样本、亲本与子代的基因频率和基因型数据，结合样本的精确定位来分析种群有效大小、交配系统、基因流、遗传漂变；利用受控实验检测近交衰退程度；通过综合分析和计算机模拟来阐明种群大小与近交及近交衰退、基因流、遗传漂变的关系，以及种群遗传多样性水平和种群大小的关系，预测种群衰退的遗传后果，从理论上探讨普通野生稻种群维持或衰退的遗传学机制，在实践上为普通野生稻种群的恢复和复壮提供指导。本项目的完成也可以为其它重要资源植物的相关研究提供范例。

种群或物种长期存活的关键在于最大限度地保持其遗传多样性。生境破碎化使种群衰退和种群分化加强。种群下降和遗传分化引起遗传多样性丧失将导致潜在灭绝风险。遗传多样性水平受种群大小、交配系统、基因流、遗传漂变共同作用的影响。濒危物种普通野生稻是水稻育种的重要基因库，受生境破碎化的影响，其种群在持续衰退。本项目选择大小不同的普通野生稻种群为对象，采用种群调查方法检测种群大小，运用SSR标记技术分析了种群有效大小、交配系统、基因流、遗传变异性，利用栽培实验检测了近交衰退程度和表型分化，综合分析了种群大小与近交及近交衰退、基因流、遗传漂变以及种群遗传多样性水平的关系。结果显示：1）普通野生稻自然种群中小种群偏多，人为干扰是种群变小的主要原因；普通野生稻有较丰富的遗传多样性(He = 0.162-0.602)，有效种群大小为13-2000；种群大小、种群面积和有效种群大小之间分别存在显著相关性(r = 0.969, p = 0.001; r = 0.917, p = 0.010)。2）普通野生稻异交率较高(tm ＝0.544)，种群内存在不同程度的双亲近交以及近交衰退，种群大小与异交率和近交衰退程度的之间没有相关性。3）多数种群表现出显著的种群内遗传结构，遗传板块大小为9-75m，种群内基因有效扩散距离为9.5-148m。4）种群间历史和现代基因流水平都很低（mh = 0.0002~0.0013, mc = 0.007~0.029），种群遗传分化水平高（Fst = 0.343），存在距离隔离效应；没有发现明显的瓶颈效应和基因流水平下降，说明近期的生境破碎化的遗传学影响有限；79个SSR位点中有11个与基因连锁的位点是明显的异常位点（outlier），种群分化与环境因子、尤其是与温度密切相关，表型分化与维度变化相关，显示普通野生稻种群发生了局域适应。5）种群基因组学分析显示普通野生稻种群存在明显的地理分化。本项目研究发现种群衰退会导致普通野生稻的有效群体减小，不利于遗传多样性的保持；并非最近而是历史生境破碎化，以及伴随发生的种群局域适应导致了中国普通野生稻种群分化，这为进一步研究野生稻的适应性进化和发掘优异种质奠定了基础。