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杂草稻一般被认为是属于野生稻与栽培稻中间类型,其遗传距离和生物学表现更接近于栽培稻,在世界范围内特别是管理粗放和直播稻推广年限长的稻区分布广泛。杂草稻侵入栽培稻田与栽培稻伴随生长,不仅影响水稻产量而且还降低稻米品质,杂草稻危害已在有些地区成为水稻生产的一个严重问题。另一方面,经过长期的自然选择和某些稻作环境的影响,杂草稻在水稻育种上已成为众多育种专家关注的一个特殊类型,与野生稻相比,其抗病虫耐逆境等优良性状更易于在水稻育种中应用,是改良栽培稻品种的优良育种资源,同时也是研究水稻遗传进化的良好材料。 目前,只有少数国家和地区对杂草稻资源进行收集、保存、鉴定和研究利用。本文在对广东、海南、江西三省实地考察的基础上,收集了120份杂草稻材料,对杂草稻的生物学特性及遗传多样性进行了研究,并通过与栽培稻和野生稻的聚类分析,探讨了杂草稻可能的起源途径。主要的研究结果如下: (1)对广东、海南、江西三省的杂草稻考察结果显示,在江西东乡野生稻保护区的周边和余江直播稻田中均没有杂草稻发生;在广东,高州野生稻居群周边的水塘、荒地、莲藕田以及稻田中有少量杂草稻的发生,且杂草稻性状与野生稻相似;雷州地区杂草稻发生严重,在稻田、田埂以及周边水塘中均有发现,且杂草稻类型多样。在海南,文昌冯坡镇少数直播稻田中发现有杂草稻,但曾经有杂草稻报道的海南海口龙桥镇和十字路镇如今却没有发现杂草稻。 (2)对不同栽培稻种植方式下杂草稻发生情况的调查结果显示,在早季种植过杂草稻的稻田中,晚季移栽稻田的杂草稻只有零星分布,而直播稻田的杂草稻的密度超过30株m-2,明显高于移栽稻田,并且杂草稻的数量随着栽培稻种植密度的减小而增多。 (3)对供试杂草稻农艺性状的观察结果显示,杂草稻变异类型丰富,一般植株较高,分蘖力较强,全生育期较长。杂草稻多具有落粒性、红色种皮,颖壳颜色从淡黄色到黑色都有,少数杂草稻有芒。 (4)种子休眠性的检测结果表明,雷州杂草稻的平均发芽率为91.38%,没有休眠性或休眠性较弱,而高州杂草稻的平均发芽率仅为4%,休眠性较强。 (5)杂草稻的耐盐性鉴定结果表明,大部分杂草稻不耐盐,但来自广东雷州的FB6、HD9和IF2具有一定的耐盐性。在不同NaCl浓度下,耐盐杂草稻的地上部和根部生长对盐胁迫的敏感性低,相对受害率均小于对照IR64。 (6)利用SSR标记技术进行遗传多样性和群体分化研究的结果表明,广东雷州和海南文昌的杂草稻Shannon指数为0.1382,其中雷州杂草稻的遗传多样性要高于文昌杂草稻;基因分化系数Gst、Rst和θ分别为0.842、0.875和0.928,变异主要来自群体间;雷州杂草稻多数群体之间的遗传距离要大于文昌杂草稻。另外,杂草稻与栽培稻和野生稻聚类分析的结果表明,多数杂草稻与栽培稻的亲缘关系较近,少数杂草稻与野生稻的亲缘关系较近,各杂草稻不能按照地理分布进行区分;杂草稻可能起源于栽培稻的品种间自然杂交和回复突变的返祖退化。