上海地区杂草稻与栽培稻的鉴定技术研究

摘要

杂草稻属于禾本科稻属植物，长伴水稻于稻田而生，在外型上与亚洲栽培稻(Oryzasativa)极为相似，故通常被归在同一拉丁名下。但杂草稻又具有一些与野生稻相似的形状，如落粒性强、果皮多为红色等。其根系庞大，与栽培稻竞争阳光、水及土壤养分，影响栽培稻的正常生长，从而导致栽培稻减产。近年来，随着稻田直播技术的推广，杂草稻对栽培稻的危害也越来越大。但是在田间，杂草稻与栽培稻很难区别，这影响了杂草稻的有效控制。根据杂草稻的研究现状，本文将采集自上海地区的98份杂草稻与水稻样品，从形态特征、ISSR标记和ITS2、trnH-psbA、rbcL、matK等基因片断，对杂草稻的鉴定技术进行了研究，其结果如下:
　　1、测定了98份样品的籽粒长和粒宽、籽粒长宽比、小穗长、芒长及株高，并对籽粒的颜色进行了分级。基于以上数据，应用聚类分析，发现98份样品可以区别出3组，分别包括57和33和8份样品，结合落粒性、穗形、种皮颜色及成熟时间等性状，明确组1为杂草稻，组2为栽培稻组，组3为少量形态上介于杂草稻和栽培稻的样品。应用主成分分析和无度量多维标定这两种排序方法对98个样品进行的分析，进一步展示了各样品间的形态差异特点。方差分析发现，上海地区的杂草稻在粒长、粒宽、粒长/宽和小穗长这四个指标均显著地大于水稻，但是两者在株高和芒长上没有显著差异。
　　2、利用ISSR(inter-simplesequencerepeat)分子标记法对采集的样品进行了差异性分析。从32条引物筛选出的六条引物共扩增出74条带，其中多态性条带27条，比率为36.49％。扩增出的DNA条带大小在150-2200bp左右。其中引物881的电泳图谱结果显示有两条带能够将杂草稻与水稻进行区分。运用聚类与排序这两种多元统计方法，结果发现881-827、881-818、827-818、827-825和827-840的引物组合能够经济、快速、简便地区分杂草稻与水稻。
　　3、根据形态和ISSR分子标记的研究结果，将实验材料分为两个组，分别对应于杂草稻组和水稻组。分别从该两组中随机选择7个样品，选择ITS2、trnH-psbA、rbcL、matK等7条通用陆生植物DNA条形码序列对14个样品进行PCR扩增及测序，测序后的序列与NCBI的Genebank上已经公布的序列进行比对，运用MEGA5.0软件计算种内及种间的遗传距离。结果发现，应用ITS2的标记获得的种间距离最大，而matK和atpFH的种间距离则为0。通过最大相似法(maximumlikelihood，ML)对序列进行单独的系统学分析，在ITS2基因序列的系统发育树发现，总共的14份样品中的杂草稻7个样品组成一分支，其余的七个水稻样品较为分散，各成一小分支，而七个杂草稻样品则集中分在两个支。基于tmG基因序列的系统发育树则能够直接14个份样品分成杂草稻与栽培稻两支。

目录

摘要

第一章 研究综述和项目意义

1 杂草稻的定义及其生物学基本特征

1．1 杂草稻的定义及概况

1．2 杂草稻的生物学特征

2 杂草稻的分布和危害

3 杂草稻的研究现状

4 分子生物学鉴定技术与稻属基因的相关研究

5 本研究和工作的意义

第二章 上海地区杂草稻与水稻形态差异比较研究

1 材料与方法

1．1 材料来源

1．2 实验方法

2 实验结果

2．1 98份样品形态特征

2．2 基于形态学性状的98份样品分组

2．3 杂草稻的形态分化分析

第三章 筛选ISSR分子标记以鉴定上海地区的杂草稻

1 材料与方法

1．1 实验材料采集与鉴定

1．2 实验方法

2 实验结果

2．1 杂草稻及水稻的DNA扩增结果

2．2 基于ISSR数据的聚类和排序分析

第四章 应用DNA条形码鉴定杂草稻技术的探索

1 材料与方法

1．1 样品材料

1．2 实验方法

1．3 数据处理

2 结果与分析

2．1 PCR扩增及测序结果

2．2 基因序列种内种间差异分析

2．3 基于ITS2和trnLF的系统分析

第五章 总结与分析

1 有关杂草稻与水稻形态分析的探讨

2 关于ISSR分子标记法对鉴定杂草稻技术的讨论

3 DNA条形码技术在杂草稻鉴定中的探讨

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果

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