encontramos uma ou mais leituras exatamente correspondentes à posição indel causativa no gene Rc para 255 adesões de arroz selvagem (Tabela 1; Tabela S1). Em 33 casos (12,9%), a variante rc com a deleção foi detectada. Apesar de não possuirmos informações fenotípicas detalhadas sobre as adesões selvagens, assumimos que todas elas têm pericarpo pigmentado., Portanto, nós mostramos que o alelo rc existe em arroz selvagem em freqüência moderada e não está necessariamente associado com pericarpo branco, semelhante à situação anteriormente relatada para os alelos sh4 e prog1. Consequentemente, a conclusão de Sweeney et al. (2007) que o alelo rc teve origem na subsp. japonica e mais tarde se espalhou para subsp. indica por introgressive hibridação é questionada, e a possibilidade de que todos se cultivava o arroz grupos obtidos a rc alelo diretamente a partir de suas selvagens progenitores tem de ser considerado.,
No caso de a LABA1 gene, encontramos correspondências perfeitas para a indel posição em 215 selvagem adesões. Em 33 desses (~15%), a variante com a exclusão foi detectada. Em contraste, Hua et al. (2015) did not find a single case of the laba1 allele in their smaller sample of 43 o. rufipogon accessions.,as parcelas das localizações geográficas das adesões selvagens que transportam os alelos rc e laba1 mostram que ambos os alelos têm uma distribuição relativamente ampla (Fig. 1). Isto é consistente com os resultados de Liu et al. (2015), que não encontrou correlação entre grupos genéticos e regiões geográficas em arroz selvagem, e atribuiu a ausência de um padrão filogeográfico a extinções repetidas e re-colonizações de populações selvagens durante ciclos glaciais quaternários-interglaciais. Se esta explicação estiver correta, pode implicar que ambas as mutações surgiram antes da última glaciação.,
localização geográfica das adesões de O. rufipogon com os alelos rc (a) e laba1 (b). Em ambos os casos, duas amostras chinesas não são mostradas devido a Coordenadas indisponíveis. Mapa elaborado no Google Earth v7.1.5.1557
por Isso, poderia ser argumentado que a observação da “domesticação” de alelos em populações selvagens não necessariamente rejeitar a hipótese de sua origem sob cultivo., Cada um dos alelos recessivos poderia ter emergido durante o processo de domesticação e escapado para populações selvagens pelo fluxo genético. Esta possibilidade tem de ser avaliada criticamente. Gene flow from O. sativa to its wild relatives has been well documented due to concerns of transgene escape from genetically modified rice (Song et al. 2003; Chen et al. 2004; Wang et al. 2006; Shivrain et al. 2007). Os alelos recessivos dos genes Sh4, PROG1, Rc e LABA1 podem ser transferidos pelo fluxo genético, assim como qualquer outro segmento genômico., No entanto, estes alelos são neutros (se não se manifestarem alterações fenotípicas) ou desvantajosos para as populações selvagens. Na ausência de seleção positiva, é difícil conceber que o fluxo genético e a retenção dos alelos no estado selvagem ocorreria na extensão resultando nas frequências relatadas para sh4 (~26%; Zhu et al. 2012), rc e laba1 (~13 e 15%, respectivamente; este estudo). Além disso, os valores do Índice de fixação elevada (FST) indicam que a barreira reprodutiva entre o arroz cultivado e O. rufipogon é relativamente forte. Por exemplo, Huang et al., (2012) calculou que a primeira entre a subsp. japonica e sua população progenitora presumida é de 0,36, o que significa que o arroz japonica e sua progenitora selvagem—embora simpátrica—compartilham menos variabilidade genética do que os asiáticos orientais fazem com pessoas da África Subsaariana (FST = 0.19; Nelis et al. 2009).
As considerações acima sugerem que a presença de alelos de domesticação no arroz selvagem não é totalmente explicada pelo fluxo genético de O. sativa, mas dados empíricos são necessários para confirmar este ponto. Uma forma de abordar a questão é explorando a diversidade associada., Se os alelos de domesticação encontrados em O. rufipogon são derivados do arroz cultivado, então sua diversidade nucleotídica em populações selvagens não seria esperado para exceder a sua diversidade em O. sativa. Por outro lado, se o surgimento das mutações causativas pré-data domesticação, então a domesticação alelos encontrados em O. rufipogon teria maior diversidade em comparação com O. sativa. Nossas estimativas da diversidade nucleotídica indicam que esta última interpretação é correta. As regiões de 10 kb em torno da deleção causativa contêm ~4× mais polimorfismos em RC-tipo e laba1-tipo O., rufipogon than they do in O. sativa (Table 1). Para o alelo sh4, pode ser diretamente demonstrado que a substituição causativa G → T que muda a asparagina para lisina no produto proteico emergiu no arroz selvagem antes da domesticação. Isto é estabelecido por uma árvore genética Construída a partir dos dados de polimorfismo no exon Sh4, intron parcial e ~1,5 kb região de flanqueamento publicado por Zhu et al. (2012). A árvore filogenética mostra que a maioria dos haplotipos com a substituição G → T formam um clado onde as sequências encontradas em O., rufipogon ocupa as posições basais e irmãs em relação aos haplotipos encontrados em O. sativa (Fig. 2). Além disso, na matriz SNP por Huang et al. (2012) we found a polymorphic site approximately 1 kb downstream of the Sh4 coding sequence (chromosome 4; IRGSP4 position 34,628,688). Todas as 99 subsp. as adesões indica com dados têm uma Nesta posição, enquanto 46 de 67 pontos de dados japonica não-desaparecidos são C (68,7%). Ambas as variantes são encontradas em O. rufipogon (tabela S1), indicando que os haplotipos sh4 de O. sativa não se originam de um único genótipo Selvagem.,
Maximum-parsimony tree constructed from the sh4 haplotype data published by Zhu et al. (2012). Haplotipos com asterisco carregam T no Sítio FNP (polimorfismo nucleótido funcional) identificado por Li et al. (2006) (cromossoma 4; posição IRGSP4 34.631.527). Os haplotipos H104 e H105 (azul) são encontrados apenas em arroz com ervas daninhas. Todo o arroz cultivado transporta qualquer um dos haplotipos H1 e H2 (vermelho) que também são encontrados no arroz selvagem., Os haplotipos H10, H11, H12, H13, H14, H15, H84, H93 e H95 são encontrados apenas em arroz selvagem. A origem inferida do G → T FNP é indicada por uma seta. Dois haplotipos selvagens não relacionados também carregam T no local FNP (H92, H100), provavelmente como resultado de homoplasy. Os haplótipos H76 e H91 provavelmente encontrou inversa T → G mutações
Para o prog1 alelo, a mutação causal não tenha sido inequivocamente identificada a partir do conjunto de candidatos polimorfismos (Tan et al., 2008), e, portanto, não poderíamos classificar a população selvagem em classes prog1 / PROG1. No entanto, identificamos variabilidade que indica histórias Genealógicas independentes em diferentes grupos de O. sativa. Um SNP localizado 230 bp a montante do codão de início PROG1 (cromossomo 7; posição IRGSP4 2,872,361) é uniforme em subsp. indica (todas as 127 adesões com dados têm C; Quadro S1), mas variável no subsp. japonica (58,9% C e 41,1% A; 129 adesões com dados)., A short distance further upstream-780 bp away from the PROG1 start codon (chromosome 7; IRGSP4 position 2,872.911)—another polymorphic position was found, this time monomorphic in subsp. japonica (todas as 128 adesões com dados têm C) e polimórfica em subsp. indica (77,6% C e 22,4% T; 143 adesões com dados). Ambas as posições são variáveis em O. rufipogon. Assim, observamos dois haplotipos na subsp. indica (TC-prog1 e CC-prog1) e dois haplotipos no subsp. japonica (CC-prog1 e CA-prog1). Subsp. indica não poderia ter obtido o haplótipo TC-prog1 do subsp., japonica desde que não ocorre lá, e similarmente, subsp. japonica não poderia ter obtido o haplótipo CA-prog1 da subsp. indica. No entanto, ambos os grupos poderiam ter obtido ambos os haplotipos do arroz selvagem, que é a explicação mais parsimônica.
a diversidade associada com prog1 e sh4, portanto, indica diferentes histórias Genealógicas para estes alelos em subsp. indica e subsp. japonica, mas infelizmente, todos os conjuntos de dados do genoma não permitem tirar conclusões sobre o grupo aus. Curiosamente, Sweeney et al., (2007) reported a second mutation disrupting the open reading frame of the Rc gene and leading to white pericarp in some aus varieties. Da mesma forma, Hua et al. (2015) found several aus varieties with the LABA1 (wild type) allele but barbless awns. Estas observações indicam que mutações alternativas estão subjacentes ao fenótipo domesticado de algumas cultivares aus, de acordo com a nossa sugestão anterior de que este grupo tem uma história única de domesticação (Civáň et al. 2015).em conclusão, mostramos que os alelos rc, laba1, prog1 e sh4 são moderadamente frequentes em O., populações de rufipogon, onde exibem maior diversidade associada do que a presente em O. sativa. Esta evidência sugere que as mutações causativas que determinam o pericarpo branco, os toldos Sem Barbas, o crescimento e o não-estilhaçamento da orelha em O. sativa emergiram em arroz selvagem antes da domesticação. Uma vez que estas mutações não estão associadas com o fenótipo domesticado no arroz selvagem, um grupo de genes interagindo é provavelmente responsável pela característica fenotípica em cada caso., A implicação é que, para cada um destes traços, a seleção em arroz cultivado atua em uma rede de alelos ao invés de em um locus individual. Um único gene ainda pode determinar os fenótipos alternativos, mas apenas no fundo alélico apropriado.os nossos resultados alargam o possível âmbito de modelos que descrevem os eventos que dão origem aos diferentes grupos de arroz cultivado., A uniformidade dos alelos de domesticação em arroz cultivado anteriormente restringiu esses modelos, com foco em grande parte em esquemas em que o fenótipo de domesticação originou-se em um tipo de arroz e foi posteriormente transferido para outros grupos por hibridização introgressiva (por exemplo, Sweeney et al. 2007; He et al. 2011; Huang et al. 2012; Yang et al. 2012; Hua et al. 2015; Oikawa et al. 2015)., A suposição subjacente em que estes modelos se baseiam, que os diferentes grupos de arroz não poderiam ter adquirido alelos de domesticação da variação permanente na população selvagem, é claramente incorreta. Inversamente, modelos que propõem domesticações independentes que dão origem à subsp. indica, subsp. japonica e / ou aus (por exemplo, Civáň et al. 2015) não são invalidados pela uniformidade dos alelos de domesticação nestes diferentes grupos.
