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  • 药用野生稻

    药用野生稻,属于禾本科,多年生草本植物,茎直立状或下部匍匐状,高1.5-3米,基部第2-3节上生有发达的不定根。为喜温暖潮湿的短日照植物,生于丘陵林地环境,适宜在荫蔽、腐殖质丰富、pH值为6左右的肥沃沙壤土上生长。与普遍野生稻区别是:在较大的河流、池塘、沟渠等有较深水层和无阴蔽处均不宜于生长。零星分布于广东、广西、云南省的部分县。药用野生稻对丰富栽培稻的种质资源提供了育种的遗传材料,应加以收集和保护。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文学名: 药用野生稻 拉丁学名: Oryza officinalis Wall. ex wstt
    界: 植物界 门: 被子植物门 Magnoliophyta
    纲: 单子叶植物纲 Liliopsidac 亚纲: 鸭跖草亚纲Commelinidae
    目: 莎草目Cyperales 科: 禾本科Gramineae
    种: 药用野生稻 分布区域: 广东、广西、云南

    目录

    种属概述/药用野生稻 编辑

    药用野生稻药用野生稻

     现状:渐危种。本种在中国南部有零星分布,染色体组为cc型,为二倍体植物,作为栽培稻的野生近缘种质基因而需加以保护。
    海拔下限(米):400
    海拔上限(米):1100

    形态特征/药用野生稻 编辑

    多年生草本,杆直立或下部匍匐,高1.5-3米,直径7-10毫米,具有8-15节,基部2-3节上生发达的不定根。叶鞘长达40厘米,大多比节间长3倍以上,无毛;舌膜质,长约4毫米,无毛;叶耳不明显;叶片宽在,线状披针形,长30-80厘米,宽20-30毫米,质地较厚,先端尖,基部渐窄呈柄状,中脉粗壮,侧脉不明显,下面糙涩,上面散生长柔毛,基部贴生微毛,边缘具锯齿状粗糙。圆锥花序大型疏散,长30-50厘米,分枝长10-15厘米,3-5枚着生于各节,具细毛状粗糙,下部长、裸露、腋间生长毛;小穗柄长1-4毫米,粗糙,顶端具2枚半月形退化颖片;小穗长约5毫米,宽约2.5毫米,厚1.3毫米,黄绿色或带褐黑色,成熟时易脱落;不孕外稃线状披针形,长1.6-2毫米,顶端渐尖,具1脉、边缘有细纤毛,成熟花外稃阔卵形,脉纹增厚隆起,脊上部或边脉生疣基硬毛,脉间下陷,散生短硬毛,表面具较粗的疣状突起,其在每侧排成24-26纵行;芒自外稃顶端伸出,长5-10毫米,具细毛;内稃与外稃同质,宽约为外稃之半,脊疏生疣基硬毛,顶端有小尖头,边缘干膜质;花药长约2.5毫米。颖果扁平,红褐色,长约3.2毫米,宽约2毫米。[1]

    生长习性/药用野生稻 编辑

    为喜温暖、多雨、潮湿的短日照植物,生于丘陵林地环境,适宜在荫蔽、腐殖质丰富、pH值为6左右的肥沃沙壤土上生长。伴生植物有薏苡CoixlacrymajobiL.,棕叶狗尾草Setariapalmifolia(Koen)Stapf,蕨类等。在较大的河流、池塘、沟渠有较深水层和无阴蔽处均不宜于生长,因而有别于稻和普遍野生稻。

    分布范围/药用野生稻 编辑

    分布于广东西部郁南、新兴、封开、罗定、怀集、四会、高要、云浮、广宁,海南陵水、保亭、乐东、临高,广西苍梧、梧州、岑溪、藤县,贺县、武宣、平南、桂平、贵县、昭平、容县、北流、玉林、横县、灵山、邕宁,云南永德、耿马等县。生长于海拔400-1100米的丘陵山地和山坡中下部的冲积地和沟边。锡金缅甸泰国及中南半岛也有分布。

    物理定位/药用野生稻 编辑

    药用野生稻具有多种抗病虫性,是水稻品种改良重要的种质资源之一。本研究采用与栽培稻遗传图第4连锁群中与RTSV和Glh紧密连锁的RFLP标记RZ262及其筛选出来的BAC克隆作探针,对药用野生稻进行荧光原位杂交,供试探针均被定位于药用野生稻第4染色体短臂的中部,百分距分别为74.86±3.72和73.98±4.44,信号检出率为7.6%和45.1%.BAC克隆和RFLP标记探针杂交位置几乎一致,说明在栽培稻和野生稻中RFLP标记RZ262都存在同一BAC克隆的大插入片段中,药用野生稻与抗性基因RTSV和Glh的同源顺序就在第4染色体信号出现的相应位置,从而为作物育种开发和利用野生资源的抗性基因提供了理论依据。

    受精方法/药用野生稻 编辑

    药用野生稻药用野生稻
    在充足授粉的情况下不影响以药用野生稻为父本的杂交受精和结实。将L202-2x和L202-4x与药用野生稻杂交,在授粉后10-30min内,药用野生稻花粉在L202-2x和L202-4x柱头上均能正常萌发,萌发率分别为66.7%和62.5%,差异不明显,表明杂交时药用野生稻花粉与不同倍性栽培稻的柱头和花柱都有一定的亲和性。利用激光扫描共聚焦显微镜观察授粉子房内的胚囊,并统计授粉后1,3和5d的受精情况。

    不同倍性条件下栽培稻与药用野生稻杂交的受精情况有差异。其中L202-2x在授粉后1,3和5d的双受精率分别为55.56%,31.43%和45.45%,均高于L202-4x的51.85%,19.51%和19.44%;L202-2x包括单受精和双受精在内的总受精率除授粉后1d略低于L202-4x外,授粉后3和5d的总受精率均高于L202-4x在3和5d的总受精率。L202-2x平均总受精率为59.45%,略高于L202-4x的54.87%,但两者的差异不大;L202-4x在授粉后1,3和5d的平均单受精率(24.60%)高于L202-2x的平均单受精率(15.30%)。因此,无论是L202的二倍体或四倍体,与药用野生稻杂交均有较高的未受精率(分别为40.55%和45.13%)。此外,在L202-2x和L202-4x的杂交小穗未受精胚囊中,胚囊结构发生异常变化的比率分别高达57.14%和61.40%,这可能是由于栽培稻品种的胚囊与药用野生稻花粉之间存在不亲和性,从而导致药用野生稻花粉刺激下的栽培稻胚囊的结构异常改变。对杂交小穗结实率调查的结果表明,以L202-2x和L202-4x为母本的杂交小穗均未发现成熟的杂交种子,小穗全部干枯死亡,因而其种间杂交结实非常困难。

    DNA转化/药用野生稻 编辑

    药用野生稻药用野生稻种子
    为了更好地研究和克隆药用野生稻中有利基因,中们利用新一代可转化的细菌人工染色体即双元细菌人工染色体(BIBAC)载体构建了第一个药用野生稻基因组文库。通过比较不同的受体材料,不同的预培养、共培养条件,不同的去除农杆菌及选择阳性愈伤的方式等对转化效率的影响,建立了适合水稻BIBAC系统的转化体系。在构建野生稻BIBAC基因组文库及建立水稻BIBAC系统转化体系的基础上,从文库中挑选一个120Kb的BIBAC克隆(114G9),采用优化的转化体系,在水稻中实现了大片段DNA的转化。实验结果表明,通过BIBAC系统利用农杆菌介导水稻大片段DNA转化,以H1493为受体材料,以带有毒性辅助质粒pCH32的农杆菌菌株LBA4404为转化菌株所获得的转化效率最高。

    通过GUS试验,PCR检测,Southern分析和荧光原位杂交(FISH)定位,证实BIBAC载体上T-DNA及其所携带的120Kb的大片段已被转移到水稻基因组中。实验结果还表明,利用BIBAC系统进行的大片段转化与农杆菌介导的普通的双元载体转化之间的最大区别是大片段转化需要额外的毒性基因virG/virE的参与;而且在转化机制(如插入拷贝数)上存在差异。这套系统的建立将为野生稻优良基因的发掘和利用提供新的技术手段,也可能为野生稻基因克隆、基因功能分析,多基因转化及基因组相关研究开拓途径

    花粉杂交/药用野生稻 编辑

    采用生殖生物学方法研究了药用野生稻和转bar基因水稻花粉杂交的基因漂移。结果表明,供试水稻花粉在药用野生稻柱头上的萌发生长与药用野生稻自花授粉花粉的萌发生长有一定差异,表现在穿过桩头的花粉粒百分率及内容物释放和正在凝缩、释放的花粉粒百分率较少,虽然转基因水稻花粉能在药用野生稻柱头上正常萌发生长,并能释放内容物,但杂交后结实率为0,表明转基因水稻和药用野生稻杂交不亲和,他们的不亲和性不是在花粉的萌发和穿过柱头这一阶段,具体原因有待进一步研究。在本实验条件下转基因水稻和药用野生稻没有发生成功的基因交流。

    染色体构成/药用野生稻 编辑

    药用野生稻药用野生稻
    药用野生稻(Oryzaofficinalis)具有多种优良特性,是水稻遗传育种的重要种质资源之一。本实验以Biotin标记的药用野生稻总DNA作探针,未标记的栽培稻(Oryzasativa)总DNA作封阻,以HRP-DAB系统进行信号检测,对栽培稻与广西药用野生稻的杂种F1植株的根尖染色体制片进行基因组原位杂交。采用封阻比例1:20-30时,杂交效果较为理想,药用野生稻的12条染色体显深棕色,而栽培稻的12条染色体着色很浅。在有丝分裂间期的细胞核中,也检测到大量杂交信号分布于核的周边。基因组原位杂交鉴定栽培稻与广西药用野生稻杂交后代染色体构成。

    药用野生稻(OryzapffcinalisWall.exWatt.,染色体组CC,染色体数2n=24)是宝贵的基因资源库,自然分布急剧减少。2001年,在云南耿马孟定遮甸新发现了1个药用野生稻分布点,该地药用野生稻植株高度可塑性大,可以根据密度和荫蔽情况自动大幅度调节株高;比其它生态群的结实率高;而其自然发病和人工接种鉴定发现抗稻瘟病能力中等偏上,抗白叶枯病害能力强,抗螟虫和稻飞虱能力也很强。品质分析结果表明该居群药用野生稻蛋白质含量比其它野生稻的高,而直链淀粉含量偏低,说明品质较好。本发现对采取有效措施进行药用野生稻原生地保护,以及试验结果对药用野生稻有利基因的发掘和利用都有重要参考价值

    GISH分析鉴定/药用野生稻 编辑

    药用野生稻广西昭平县野生稻保护区
    异源单体附加系是从亲缘关系较远或属间的一个物种单条染色体附加到另一个物种中。栽培稻珍籼97B与药用野生稻Hy18杂交与连续回交,在BC2后代中得到一个药用野生稻单体附加系。生物素标记的药用野生稻总DNA作为探针,未标记的栽培稻总DNA封阻,对其异源单体系减数分裂染色体进行基因组原位杂交。FISH结果表明,在栽培稻(AA,2n=24)基因组中附加了一条药用野生稻染色体,并鉴定为第8号染色体。研究表明,药用野生稻异源单体附加系的建立为药用野生稻的基因组学和遗传学的研究提供一个新的操作平台,而GISH技术在水稻远缘杂交育种中是最准确有效的染色体鉴定方法。在水稻育种改良中具有重要应用前景。

    高效液相色谱技术,研究比较了栽培稻与广西药用野生稻的抗褐飞虱HPLC指纹图谱。结果表明,药用野生稻指纹图谱中既含有与栽培稻抗褐飞虱生物型Ⅱ相关的峰1、峰2、峰8,又含有与栽培稻抗褐飞虱孟加拉型相关的峰3、峰5、峰9、峰11,但药用野生稻中的峰1、峰2、峰3、峰5的含量特别高。前期的结果表明,峰4与栽培稻对褐飞虱孟加拉型的抗性呈负相关,峰12与栽培稻对褐飞虱两种生物型的抗性均呈负相关,但广西药用野生稻却几乎不含峰4和峰12。广西药用野生稻的这种既与栽培稻相似,又有它自己鲜明特点的HPLC指纹图谱特征,使它对褐飞虱具有广谱抗性。

    抗稻褐飞虱鉴定/药用野生稻 编辑

    药用野生稻株高5.2M,国内有记录以来药用野生稻最高大的类型。
    从198份药用野生稻资源中筛选出一批广谱高抗褐飞虱抗源(其中3份为免疫级)并对这些抗源进行了抗性遗传研究。研究结果表明其抗性是受一对显性基因控制的。通过离体幼胚培养获得绿苗,经过多代回交和自交,成功地将抗性基因转移到栽培稻中,获得了高世代(B4F5)株系。同时利用外源DNA花粉管导入法对药用野生稻广谱高抗褐飞虱基因导入栽培稻进行了研究,获得了具有某些性状的后代。

    药用野生稻是中国境内分布的3种野生稻之一,它拥有水稻育种重要的抗性基因,如抗褐飞虱、白背飞虱、白叶枯病基因等。多年来,育种家通过种间杂交结合生物技术手段,努力将药用野生稻抗性基因向栽培稻转移。利用3个栽培稻优良品系与18个不同编号的药用野生稻杂交并回交,在bc2f1群体将11个单基因转移进了栽培稻中,其中褐飞虱和白背飞虱抗性基因位于药用野生稻第6染色体上。颜辉煌等和钟代彬等用栽培稻感虫品种与抗褐飞虱的药用野生稻杂交,成功转移了药用野生稻的抗褐飞虱基因。近年来将药用野生稻的抗褐飞虱、白背飞虱和白叶枯病基因导入栽培稻,并利用分子标记进行了相关基因的染色体定位,同时获得了一些单体附加系。

    药用野生稻属于CC染色体组,是栽培稻的三级基因库,与栽培稻的种间杂交存在严重的生殖隔离。这种生殖隔离使药用野生稻抗性基因的转移利用面临相当大的困难,杂交当代难以获得杂种种子。报道以水稻雄性不育系为母本,不经幼胚培养直接获得了栽培稻与药用野生稻杂种F1种子,但包括其他类型非AA组野生稻在内的有关栽培稻与野生稻的种间杂交都是需要做相当大量的杂交结合幼胚拯救,才能获得少量的杂种植株。因此,为了提高药用野生稻等非AA组野生稻有利基因转移利用的效果,加速稻属远缘杂交育种的进程,有必要探索栽培稻与野生稻的种间杂交新方法。本文报道栽培稻在同源四倍体和二倍体的倍性条件下与药用野生稻种间杂交的结实及杂种胚胎胚乳发育的比较胚胎学,以期为开展栽培稻与不同染色体组野生稻种间杂交障碍机理的研究及有效杂交体系的建立提供依据。

    濒危及保护/药用野生稻 编辑

    保护价值
    曾报道药用野生稻与栽培稻有基因交换的类型。为了丰富栽培稻的种质资源,提供育种的遗传材料,而须加以收集和保护。

    保护措施
    在药用野稻产地作适应保护。栽培要点一般在9-10月抽穗结实,种子极易脱落,需要适时收集,随熟随采,晒干,储存至翌年4月初播种繁殖。

    植物进化史/药用野生稻 编辑

    药用野生稻(OryzarufipogonGriff.)是亚洲栽培稻(OryzasativaL.)最近缘的野生种,是公认的亚洲栽培稻的祖先。由于长期处于野生状态,经受各种灾害和环境的自然选择,形成了丰富的变异类型,对水稻病虫害有较强的抗性,对环境有较强的适应性,并具有优质、高产、氮磷高效利用、广亲和及雄性不育等优良基因,是水稻育种和改良的重要遗传资源。

    中国是药用野生稻的遗传多样性中心之一。在长期的自然演变过程中,药用野生稻居群内任何个体任何位点上的遗传变异都会在居群内累积,因此,药用野生稻的居群遗传结构具有高度的异质性,即同一居群不同个体间基因型往往不同。研究药用野生稻的居群遗传结构,不仅可以揭示其进化历史,探讨其稀有或濒危机制,为制定保护策略提供科学依据,而且能够为栽培稻的种质创新和遗传改良提供优异的基因。

    参考文献/药用野生稻 编辑

    1.谭玉娟,张扬,黄炳超;褐稻虱生物型变异动态监测及抗虫品种资源推荐[J];昆虫学报
    2.秦学毅,韦素美,武波,黄凤宽,覃祖芳;药用野生稻抗源对褐稻虱的抗性遗传及利用研究[J];西南农业学报

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    参考资料
    [1]^引用日期:2010-10-28

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