Am găsit una sau mai multe citește potrivire exact cauzal indel poziție în Rc gena pentru 255 aderările de orez sălbatic (Tabelul 1; Tabelul S1). În 33 de cazuri (12,9%), a fost detectată varianta rc cu ștergerea. Deși nu deținem informații fenotipice detaliate despre aderările sălbatice, presupunem că toate au pericarp pigmentat., Prin urmare, arătăm că alela rc există în orezul sălbatic în frecvență moderată și nu este neapărat asociată cu pericarpul alb, similar cu situația raportată anterior pentru alelele sh4 și prog1. În consecință, concluzia lui Sweeney și colab. (2007) că alela rc își are originea în subsp. japonica și mai târziu sa răspândit la subsp. indica prin hibridizare introgresivă este pusă la îndoială și trebuie luată în considerare posibilitatea ca toate grupurile de orez cultivate să obțină alela rc direct de la progenitorii lor sălbatici.,
În cazul LABA1 gene, am găsit perfect se potrivește pentru indel poziția în 215 sălbatice aderări. În 33 dintre acestea (~15%), a fost detectată varianta cu ștergerea. În schimb, Hua și colab. (2015) nu a găsit un singur caz al alelei laba1 în eșantionul lor mai mic de 43 de aderări O. rufipogon.,parcelele locațiilor geografice ale aderărilor sălbatice care poartă alelele rc și laba1 arată că ambele alele au o distribuție relativ largă (Fig. 1). Acest lucru este în concordanță cu rezultatele Liu et al. (2015), care a găsit nici o corelație între grupe genetice și geografice, regiuni din orez sălbatic, și a atribuit lipsa de filogeografie model repetate extincții și re-colonizări de populații sălbatice în timpul Cuaternare glaciare-interglaciare cicluri. Dacă această explicație este corectă, poate implica faptul că ambele mutații au apărut înainte de ultima glaciație.,
locația Geografică de O. rufipogon aderări cu rc (a) și laba1 (b) alele. În ambele cazuri, două eșantioane chinezești nu sunt afișate din cauza coordonatelor indisponibile. Harta pregătit în Google Earth v7.1.5.1557
S-ar putea argumenta că observarea de „domesticire” alelelor în populații sălbatice nu neapărat respinge ipoteza de originea lor în cultivare., Fiecare dintre alelele recesive ar fi putut apărea în timpul procesului de domesticire și a scăpat în populațiile sălbatice prin fluxul de gene. Această posibilitate trebuie evaluată critic. Fluxul de Gene de la O. sativa la rudele sale sălbatice a fost bine documentat din cauza preocupărilor legate de evadarea transgenei din orezul modificat genetic (Song et al. 2003; Chen și colab. 2004; Wang și colab. 2006; Shivrain și colab. 2007). Alelele recesive ale genelor Sh4, PROG1, Rc și LABA1 pot fi transferate prin fluxul de gene la fel ca orice alt segment genomic., Cu toate acestea, aceste alele sunt fie neutre (dacă nu se manifestă nicio schimbare fenotipică), fie dezavantajoase în populațiile sălbatice. În absența selecției pozitive, este dificil de conceput că fluxul de gene și reținerea alelelor în sălbăticie ar avea loc în măsura în care rezultă frecvențele raportate pentru sh4 (~26%; Zhu și colab. 2012), rc și laba1 (~13 și, respectiv, 15%; acest studiu). Mai mult, valorile ridicate ale indicelui de fixare (FST) indică faptul că bariera reproductivă dintre orezul cultivat și O. rufipogon este relativ puternică. De exemplu, Huang și colab., (2012) a calculat că FST între subsp. japonica și populația sa progenitoare presupusă este de 0.36, ceea ce înseamnă că orezul japonica și progenitorul său sălbatic—deși sympatric—au o variabilitate genetică mai mică decât Est-asiații cu oameni din Africa Subsahariană (FST = 0.19; Nelis et al. 2009).considerațiile de mai sus sugerează că prezența alelelor de domesticire în orezul sălbatic nu este explicată în întregime prin fluxul de gene de la O. sativa, dar sunt necesare date empirice pentru a confirma acest punct. O modalitate de abordare a problemei este explorarea diversității asociate., Dacă alelele de domesticire găsite în O. rufipogon sunt derivate din orez cultivat, atunci diversitatea lor nucleotidică în populațiile sălbatice nu ar fi de așteptat să depășească diversitatea lor în O. sativa. Pe de altă parte, dacă apariția mutațiilor cauzale pre-datează domesticirea, atunci alelele de domesticire găsite în O. rufipogon ar avea o diversitate mai mare în comparație cu O. sativa. Estimările noastre privind diversitatea nucleotidelor indică faptul că ultima interpretare este corectă. Regiunile de 10 kb care înconjoară deleția cauzală conțin ~4× mai multe polimorfisme în tipul rc și laba1-tip O., rufipogon decât o fac în O. sativa (Tabelul 1). Pentru alela sh4, se poate demonstra direct că substituția cauzală G → T care schimbă asparagina pentru lizină în produsul proteic a apărut în orezul sălbatic înainte de domesticire. Acest lucru este stabilit de un arbore genic Construit din datele polimorfismului din exonul Sh4, intronul parțial și ~1.5 kb Regiunea flancată publicată de Zhu et al. (2012). Arborele filogenetic arată că majoritatea haplotipurilor cu substituția G → T formează o cladă în care secvențele găsite în O., rufipogon ocupă atât pozițiile bazale, cât și cele surori în ceea ce privește haplotipurile găsite în O. sativa (Fig. 2). Mai mult, în matricea SNP de Huang și colab. (2012) am găsit un sit polimorf la aproximativ 1 kb în aval de secvența de codificare Sh4 (cromozomul 4; poziția IRGSP4 34,628,688). Toate 99 subsp. aderările indica cu date au a la această poziție, în timp ce 46 din 67 de puncte de date japonica care nu lipsesc sunt C (68.7%). Ambele variante se găsesc în O. rufipogon (tabelul S1), indicând faptul că haplotipurile sh4 ale O. sativa nu provin dintr-un singur genotip sălbatic.,
de Maximă parcimonie copac construite din sh4 haplotip datelor publicate de Zhu et al. (2012). Haplotipurile cu asterisc poartă T la situsul FNP (polimorfismul nucleotidic funcțional) identificat de Li et al. (2006) (cromozomul 4; poziția IRGSP4 34,631,527). Haplotipurile H104 și H105 (albastru) se găsesc numai în orezul de buruieni. Toate orezul cultivat poartă oricare dintre haplotipurile H1 și H2 (roșu) care se găsesc și în orezul sălbatic., Haplotipurile H10, H11, H12, H13, H14, H15, H84, H93 și H95 se găsesc numai în orezul sălbatic. Originea dedusă a FNP G → T este indicată printr-o săgeată. Două haplotipuri sălbatice care nu au legătură poartă, de asemenea, T la locul FNP (H92, H100), probabil ca urmare a homoplaziei. Haplotipurilor H76 și H91 întâlnit, probabil, inversa T → G mutații
Pentru prog1 alelei, cauzal mutație nu a fost identificat fără echivoc din setul de candidat polimorfisme (Tan et al., 2008) și, prin urmare, nu am putut sorta populația sălbatică în clase prog1/PROG1. Cu toate acestea, am identificat variabilitatea care indică istorii genealogice independente în diferite grupuri de O. sativa. Un SNP situat la 230 bp în amonte de codonul de pornire PROG1 (cromozomul 7; poziția IRGSP4 2,872,361) este uniform în subsp. indica (toate cele 127 de aderări cu date au C; tabelul S1) dar variabilă în subsp. japonica(58,9% C și 41,1% A; 129 de aderări cu date)., O scurtă distanță în amonte—780 bp departe de PROG1 codonul start (cromozomul 7; IRGSP4 poziția 2,872,911)—un alt polimorfă poziție a fost găsit, de această dată monomorfe în subsp. japonica (toate cele 128 de aderări cu date au C) și polimorfe în subsp. indica (77,6% C și 22,4% T; 143 de aderări cu date). Ambele poziții sunt variabile în O. rufipogon. Astfel, observăm două haplotipuri în subsp. indica (TC-prog1 și CC-prog1) și două haplotipuri în subsp. japonica (CC-prog1 și ca-prog1). Subsp. indica nu ar fi putut obține haplotipul TC-prog1 din subsp., japonica deoarece nu se întâmplă acolo, și în mod similar, subsp. japonica nu ar fi putut obține haplotipul ca-prog1 de la subsp. indica. Cu toate acestea, ambele grupuri ar fi putut obține ambele haplotipuri din orez sălbatic, care este cea mai parsimonioasă explicație.prin urmare, diversitatea asociată cu prog1 și sh4 indică diferite istorii genealogice pentru aceste alele în subsp. indica și subsp. japonica, dar, din păcate, seturile de date ale întregului genom nu permit să se tragă concluzii despre grupul aus. Interesant, Sweeney și colab., (2007) a raportat o a doua mutație care perturbă cadrul deschis de citire al genei Rc și care duce la pericarp alb în unele soiuri aus. În mod similar, Hua și colab. (2015) a constatat mai multe aus soiuri cu LABA1 (de tip sălbatic) alela dar barbless awns. Aceste observații indică faptul că mutațiile alternative stau la baza fenotipului domesticit al unor soiuri aus, în acord cu sugestia noastră anterioară că acest grup are o istorie unică de domesticire (Civáň et al. 2015).în concluzie, arătăm că alelele rc, laba1, prog1 și sh4 sunt moderat frecvente în O., populațiile rufipogon, unde prezintă o diversitate asociată mai mare decât cea prezentă în O. sativa. Aceste dovezi sugerează că cauzal mutații determinarea alb pericarp, barbless awns, erecte creștere și non-zguduitor ureche în O. sativa fiecare apărut în orez sălbatic înainte de domesticire. Deoarece aceste mutații nu sunt asociate cu fenotipul domestic în orezul sălbatic, un grup de gene care interacționează este probabil responsabil pentru trăsătura fenotipică în fiecare caz., Implicația este că, pentru fiecare dintre aceste trăsături, selecția în orezul cultivat acționează mai degrabă pe o rețea de alele decât pe un loc individual. O singură genă poate determina în continuare fenotipurile alternative, dar numai în fundalul alelic adecvat.
rezultatele noastre extind posibilitățile de modele care descriu evenimentele care au dat naștere diferitelor grupuri de orez cultivat., Uniformitatea domesticirea alele în orezului cultivat anterior a constrâns acele modele, cu accent în mare măsură pe sistemele în care domesticirea fenotip are originea într-un tip de orez și a fost ulterior transferat la alte grupuri de introgressive hibridizare (de exemplu, Sweeney et al. 2007; el și colab. 2011; Huang și colab. 2012; Yang și colab. 2012; Hua și colab. 2015; Oikawa și colab. 2015)., Ipoteza de bază pe care se bazează aceste modele, că diferitele grupuri de orez nu ar fi putut dobândi alele de domesticire din variația permanentă a populației sălbatice, este în mod clar incorectă. În schimb, modele care propun domesticiri independente care dau naștere la subsp. indica, subsp. japonica și / sau aus (de exemplu, Civáň et al. 2015) nu sunt invalidate de uniformitatea alelelor de domesticire în aceste grupuri diferite.
