两种近缘野生稻自然群体的遗传结构和基因流研究

群体遗传结构指遗传变异在时间和空间上的分布式样，是一个物种最基本的特征之一。确定群体遗传结构及其影响因素，是了解物种的重要一步，也是群体遗传学的重要研究内容。遗传结构受多种因素的共同作用，其中基因流是一个重要的影响因素。用多基因位点对多个群体进行测序和分析，是分子群体遗传学的学科发展趋势和热点，但当前在植物类群中进行此类研究的还很少。本研究以重要的粮食作物水稻的两个近缘濒危野生种为研究对象，按照群体遗传学策略，对物种地理分布区的55个代表性天然群体进行取样，测10-15个单拷贝核基因序列片段并进行多种分子群体遗传学分析，从而阐明两种近缘野生稻的真实群体遗传结构式样，同时对同域、异域分布的不同群体或种间等各个层级的基因流大小、方向进行估算与比较，揭示基因流在两种近缘野生稻遗传结构式样的形成、生态式物种形成和适应性进化中的作用，对合理保护和持续利用野生稻种质资源有重要的理论和实践意义。

本项目经过三年的努力，取得如下的进展和结果：（1）分别赴野生稻分布区尼泊尔、柬埔寨、缅甸等国调查收集天然群体材料达42个，加上合作共享得到的材料，共得到67个群体研究材料。（2）为了排除栽培稻基因流对野生稻基因库造成的污染，保证研究所用的野生稻的纯度，我们将所收集到的野生稻天然群体材料种植于实验田中，并测量了18个涉及花、种子、交配系统、生活史性状及其它一系列表型性状，包括花药大小、开花时间、花序长短、穗颈长、花丝形态、株高等。分化最明显的性状如始穗期、株高、花药长度、株型、剑叶角度、穗颈长等可以把两种野生稻区分开。（3）测序了野生稻群体的10个核基因并进行了多种群体遗传学分析，结果表明不同物种或同一物种的不同群体间，存在不同程度的基因流；中国、印度、印度支那及马来西亚地区的O. rufipogon存在明显的地理结构；同一地区分布的O. nivara群体之间的分化明显（FST=0.3809），O. rufipogon群体间的分化小（FST=0.2000）；O. nivara的核苷酸多态性低于O. rufipogon，变异较小。(4) 对老挝、尼泊尔和柬埔寨三地同域生长的O. rufipogon/O. nivara群体对的11S种子储存蛋白基因(Pss)进行群体进化分析，发现所有O. nivara群体中该基因的编码区(PssI )均受到正选择作用，这与O. nivara对季节性干旱生境的适应是相对应的。这个结果提示自然选择在这两种野生稻的适应性分化和物种形成过程中起着重要的作用。