亚洲杂草稻红色果皮分子鉴定及其 Rc-bHLH 序列多态性分析

多数杂草稻的果皮是红色，该特征可用于稻田中杂草稻的早期的初步鉴定，也可用于水稻果皮 Rc/rc 基因的起源进化研究。本研究利用红色果皮 Rc 基因第六外显子的InDel标记RID14对来自亚洲不同稻作区的199份杂草稻( O. sativa f. spontanea )、24份栽培稻( O. sativa )和9份野生稻( O. rufipogon )进行基因型鉴定并与表型比对；同时对9份代表性杂草稻 Rc-bHLH 位点的DNA序列进行测序，并将其与下载的29份栽培稻(籼, 粳)和14份野生稻的对应序列进行比对分析。研究结果表明：(1)亚洲杂草稻的果皮颜色的表型多样，多数(84.4%)为红色或褐色(由浅至深)、少数(15.6%)为白色，其基因型与表型鉴定结果高度一致；杂草稻红色果皮 Rc 基因第六外显子均为无14 bp缺失的类型，仅有一份中国东北杂草稻除外(为14 bp缺失型)，揭示用RID14标记可以早期快速的鉴定稻田中红色果皮杂草稻；(2)测试的9份杂草稻其 Rc-bHLH 位点的DNA序列均较为保守，其中出现4个突变位点；(3)在 Rc-bHLH 部分区域(1~115 bp)，红色果皮的籼型栽培稻、杂草稻和野生稻的DNA序列相同，但红色果皮粳型栽培稻与白色果皮籼型栽培稻和杂草稻在106 bp处存在一个A/G替换；(4)通过对比野生稻和栽培稻，杂草稻在 Rc-bHLH 位点核苷酸多态性多态性最高，但是野生稻在该位点Tajima'D 检验值呈显著，说明 Rc-bHLH 位点在野生稻中有选择性；通过聚类分析发现分为2个类群，类群1由白色果皮的杂草稻、籼型栽培稻和红/白果皮的粳型栽培稻组成；类群2由红色果皮的栽培稻(籼型)、杂草稻和野生稻组成。该结果暗示：在粳稻区，白色果皮的亚洲杂草稻可能由栽培稻退化返祖而形成的；在籼稻区，红色果皮的亚洲杂草稻可能经由栽培稻及野生稻杂交(如籼籼交或栽野交)演化而来。