水稻的基因飘流研究-基因农业网
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水稻的基因飘流研究
水稻的基因飘流备受关注，这是因为首先水稻是世界和中国最重要的粮食作物，民以食为天,食品安全关系重大；其次，中国是亚洲栽培稻的起源中心之一，有丰富的野生稻资源；再次，中国又是一个杂交稻生产大国，需要详细研究向不育系的基因飘流规律，以便积累充分的科学数据；另外，抗虫转基因水稻已在中国获得安全证书，其他性状的转基因水稻也已进入田间试验和环境释放阶段。
中国是水稻栽培种起源中心之一。一般认为，水稻栽培种是从普通野生稻衍变而来。
中国有三种野生稻：普通野生稻、药用野生稻及疣粒野生稻。除普通野生稻可与栽培稻杂交外，药用野生稻及疣粒野生稻与栽培稻之间未见有天然杂交的报道,它们之间用人工杂交也很难成功，一般需采用胚抢救法才能得到极少数杂种种子，其种间杂种的育性很低。
宋小玲等研究了药用野生稻和转bar基因（抗除草剂）水稻花粉杂交的基因飘流，发现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。刘琳莉等采用荧光显微镜技术观察转基因水稻花粉在药用野生稻柱头上的萌发及在花柱内的生长过程，发现药用野生稻与栽培稻杂交不亲和，其原因是花粉管在花柱中停止生长，不能进入胚囊完成受精。因而在自然条件下转基因栽培稻不存在向药用野生稻和疣粒野生稻基因飘流的可能性。
水稻为自花授粉植物，其天然异交率一般在1%以下，最高可达5%。水稻为圆锥花序，开花顺序为先从主轴上开花，其次是上部的枝梗开花，然后从上向下，各枝梗依次开花。在正常情况下，一般在上午9:00开始开花，中午最盛，16:00以后开花较少。一朵花开放时，从稃片张开到闭合，大约需要1.5~ 2小时。水稻花期一般为7~10天，花粉寿命较短，栽培稻品种的花粉在适宜的温湿度下从花药散出后的存活时间仅为3~5分钟，野生稻的花粉在离开花药后最长可达9分钟。柱头的生活力在去雄后可维持6天左右，去雄后1~2天内授粉，结实率最高。花粉以风媒传播。
水稻基因飘流研究
目前国际上主要有3个实验室进行该项研究，包括西班牙的M esseguer 研究组、上海复旦大学的卢宝荣研究团队和中国农业科学院生物技术研究所的贾士荣研究团队。
研究发现：基因飘流频率随受体材料的异交结实率而异，向不育系的基因飘流&普通野生稻& 常规稻和杂交稻品种；基因飘流频率随距离增加呈负线性指数下降，并与风速、风向有关； 基因飘流的最大距离因不同受体材料、不同地点开花期的风速而有明显差异。
栽培稻品种为自花授粉作物，天然异交率很低，在相邻种植时的最大异交率一般不超过1%。按水稻基因飘流模型预测，尽管中国南方稻区各地气候差别很大，但在1%阈值下的最大基因飘流距离均小于1米，0.1%阈值下的最大基因飘流距离均不超过5米。
由于不育系不产生有活力的花粉，异交结实率明显高于常规稻品种，但不同的不育系异交结实率差别很大。
普通野生稻与栽培稻具有相同的AA基因组，亲缘关系近，生殖隔离水平低。而且普通野生稻与栽培稻具有一定程度的花期相遇。在自然条件下，如果转基因水稻与普通野生稻具有地理分布重叠，花期花时相遇，它们之间就会发生基因飘流。
在目前农业转基因生物安全监管配套规章中，推荐的水稻隔离距离为100米。鉴于在相邻种植时向不育系和向栽培稻品种的基因飘流率有数量级的差异，向普通野生稻的飘流率介于前两者之间，三者最远的飘流距离也有明显差别，显然对这三种类型的水稻应采用分类管理和阈值管理的原则。
转基因水稻与栽培稻和杂交稻品种的阈值距离，实测结果小于3~ 5米，模型预测结果小于5米。与不育系繁殖和杂交稻制种的阈值距离大田基因飘流的实测值为广州小于30米，杭州小于50米，三亚小于75米和150米。与普通野生稻的阈值距离，实测结果在广州为20米和50米, 三亚为75米。
作者王志兴、王旭静、贾士荣，原标题《主要农作物转基因飘流频率和距离的数据调研与分析2. 水稻》，中国农业科技导报，2011.见附件。有删改。
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友情链接：生殖隔离是怎样产生的？ - 知乎491被浏览59183分享邀请回答26290 条评论分享收藏感谢收起/nature/journal/v482/n7385/full/nature10824.html）。这也很好理解，物种形成不是一条单向路，不是每一次分化，都确保了物种的形成。所以，生殖隔离的产生，就是原先的一个gene pool分化成两个gene pool的过程，这两个gene pool现在可能依然有部分的基因交流，但是，它们已经具备了独立演化的完整性，所以，不会在fusion回去。相关的学术论文有CI Wu在2001年发表的 （）。什么样的力量可以把一个好好的gene pool拆分成两个呢？首先想到自然是：地理隔离。想想巴拿马地峡，它在大约三百万年前隆起，导致了 的隆升造成的地理隔离导致了地峡两边陆地的地理隔离，陆地生物无法越过海峡与对岸生物进行交配生殖，时间久了，自然基因库逐渐积累差别，从而产生生殖隔离。这是一个 地史事件 在生殖隔离中起主要作用的例子。这其中有自然选择吗？也许有，但是主导力量是地理隔绝。第二个例子，从地史来说，第四纪是在冰期与间冰期之间来回转换的一个过程，一个冰期后，进入间冰期，温度回升，冰川融化，海平面上升，原来在海洋中鱼类此时进入内陆淡水湖，由于海洋和内陆湖的生态环境不同，这帮闯入淡水湖的鱼儿们为了适应本地的环境，开始产生分子上的、形态上的变化，逐渐，它们与之前栖居在海洋中的鱼儿们产生了生殖隔离。这便是著名的三棘鱼的例子（）。这个过程中，地理隔离也算是有，但是起主导的是自然选择力量，淡水鱼儿们开发了一个新的生态位niche，与此同时，与海洋鱼产生了生殖隔离。两个例子，说明不同的进化力量，都有形成生殖隔离的能力。学术圈后来吵吵闹闹，其实是在看，演化过程中，哪些进化力量有在其作用，以及这些进化力量之间的牵制关系和条件限制。比如，常见的问题有：同域物种形成发生的可能性，基因流对物种形成的影响，基因组层面，控制生殖隔离性状的基因是哪些，这些基因间的关系是什么，blah blah blah... 说了这么多，也没什么明确的答案。题主问了一个“好大”的问题，现在的学术界，依然在为解答这个问题，从理论层面和经验层面，都在不停努力着。6011 条评论分享收藏感谢收起查看更多回答1 个回答被折叠（）拒绝访问 |
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重新安装浏览器，或使用别的浏览器长雄野生稻和亚洲栽培稻种间杂种不育基因S44(t)的精细定位
亚洲栽培稻是世界上最重要的粮食作物之一，全球近一半人口以稻米作为主食。随着人口的快速增长，预计到2030年，水稻产量需要在现有基础上增长40％才能满足人口增长的需要。近年来，由于改良品种的广泛应用和育种家对亲本选择的偏好，水稻的遗传基础越来越狭窄，水稻产量出现了徘徊不前的尴尬局面。长雄野生稻是亚洲栽培稻的野生近缘种之一，具有丰富的遗传变异，是亚洲栽培稻改良的重要基因库。但是长雄野生稻和亚洲栽培稻之间存在着严重的生殖隔离，致使其杂种F1表现严重的胚败育及杂种不育，极大地限制了长雄野生稻的有利基因向亚洲栽培稻转移。　　本实...展开
亚洲栽培稻是世界上最重要的粮食作物之一，全球近一半人口以稻米作为主食。随着人口的快速增长，预计到2030年，水稻产量需要在现有基础上增长40％才能满足人口增长的需要。近年来，由于改良品种的广泛应用和育种家对亲本选择的偏好，水稻的遗传基础越来越狭窄，水稻产量出现了徘徊不前的尴尬局面。长雄野生稻是亚洲栽培稻的野生近缘种之一，具有丰富的遗传变异，是亚洲栽培稻改良的重要基因库。但是长雄野生稻和亚洲栽培稻之间存在着严重的生殖隔离，致使其杂种F1表现严重的胚败育及杂种不育，极大地限制了长雄野生稻的有利基因向亚洲栽培稻转移。　　本实验室成员利用亚洲栽培稻RD23和长雄野生稻为亲本杂交培育的BC7F2定位群体，在第六染色体长臂末端定位到一个新的雄配子不育基因，并将其命名为S44(t)。本研究利用BC7F2群体的自交后代，对S44(t)进行精细定位和候选基因的测序分析。主要研究结果如下:　　(1)在S44(t）初步定位的基础上，在定位区间内开发新的InDel标记，利用侧翼分子标记法，将S44(t)精细定位在InDel标记OL3019-2和OL3025-1之间。以日本晴基因组序列为参考，定位区间约为61.6 kb。　　(2)基因在线预测结果显示，在精细定位区间内共有8个ORFs。在这8个ORFs中，LOC_Os06g49890编码一个含有卷曲螺旋结构域的90 A线粒体前体蛋白;LOC_Os06g49920编码一个表达蛋白;LOC_Os06g49930编码一个F-box家族蛋白。 LOC_Os06g49900、 LOC_Os06g49910、 LOC_Os06g49940、LOC_Os06g49950和LOC_Os06g49960都编码一个假定的反转录转座子蛋白。　　(3)对两亲本及交换株的定位区间内基因组序列进行测序，比对结果发现，在亲本RD23和在目标区段具有RD23基因型的重组株中只有LOC_Os06g49890，长雄野生稻和在目标区段具有长雄野生稻基因型的重组株中同时存在LOC_Os06g49890、LOC_Os06g49920和LOC_Os06g49930。结合蛋白质功能预测结果，推测LOC_Os06g49890、LOC_Os06g49920和LOC_Os06g49930三个都可能是S44(t)的候选基因。　　(4)本实验还选取了27份亚洲栽培稻和19份AA基因组野生稻材料用于目标区段基因组的进化研究。通过5个分子标记在27份亚洲栽培稻和19份野生稻材料中的进化分析结果，进一步验证了在AA基因组中，长雄野生稻和短舌野生稻与亚洲栽培稻的亲缘关系更远。收起
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