Nghiên Cứu Biến Đổi Chuỗi Gen Rc Của Gạo Địa Phương Việt Nam

Tài liệu nghiên cứu Study on sequence variation in rc gene of vietnamese local pigmented rice, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên sâu về .

• Tác giả: Nguyen Thi Yen Chi
• Người hướng dẫn: Nguyen Quoc Trung, MSc
• Trường học: Vietnam National University of Agriculture
• Chuyên ngành: Biotechnology
• Đề tài: Nghiên Cứu Biến Đổi Chuỗi Gen Rc Của Gạo Địa Phương Việt Nam
• Loại tài liệu: Graduation Thesis
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hanoi

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Biến Đổi Gen Gạo Địa Phương Việt Nam

Nghiên cứu biến đổi gen gạo là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ sinh học hiện đại, đặc biệt khi áp dụng cho các giống lúa địa phương Việt Nam. Mục tiêu chính là cải thiện năng suất lúa, khả năng kháng bệnh của lúa, và chất lượng gạo, đồng thời thích ứng với biến đổi khí hậu. Các phương pháp nghiên cứu gen hiện đại như giải trình tự gen gạo và sử dụng marker phân tử đóng vai trò then chốt. Nghiên cứu này tập trung vào chuỗi gen Rc của các giống lúa địa phương Việt Nam, nhằm hiểu rõ hơn về sự đa dạng di truyền và tiềm năng cải tiến giống. Việc bảo tồn nguồn gen lúa cũng là một yếu tố quan trọng trong quá trình này. Nghiên cứu này sẽ góp phần vào việc phát triển các giống lúa mới, có giá trị kinh tế cao và phù hợp với điều kiện canh tác tại Việt Nam.

1.1. Giới thiệu về giống lúa địa phương và tầm quan trọng

Các giống lúa địa phương Việt Nam đóng vai trò quan trọng trong đa dạng sinh học lúa gạo và văn hóa nông nghiệp. Chúng thường có những đặc tính độc đáo, phù hợp với điều kiện địa phương và có giá trị dinh dưỡng cao. Tuy nhiên, năng suất thường thấp hơn so với các giống lúa lai. Nghiên cứu biến đổi gen có thể giúp cải thiện năng suất mà vẫn giữ được các đặc tính quý giá của giống lúa địa phương. Việc này đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về di truyền học cây lúa và sinh học phân tử cây lúa.

1.2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu biến đổi gen gạo Rc

Nghiên cứu này tập trung vào gen Rc, một gen quan trọng liên quan đến màu sắc của vỏ trấu và sự tích lũy proanthocyanidin. Mục tiêu là xác định các đột biến gen gạo và biến thể chuỗi gen trong gen Rc của các giống lúa địa phương Việt Nam. Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc thu thập mẫu, phân tích chuỗi gen gạo, và so sánh với các nghiên cứu gen gạo Việt Nam khác. Kết quả sẽ cung cấp thông tin quan trọng cho việc chọn giống lúa và cải thiện giống lúa.

II. Thách Thức Trong Nghiên Cứu Gen Gạo Địa Phương Việt Nam

Nghiên cứu gen gạo địa phương Việt Nam đối mặt với nhiều thách thức. Thứ nhất, sự đa dạng sinh học lúa gạo rất lớn, đòi hỏi nguồn lực và thời gian đáng kể để thu thập và phân tích mẫu. Thứ hai, việc giải trình tự gen gạo và phân tích chuỗi gen gạo đòi hỏi trang thiết bị hiện đại và kỹ năng chuyên môn cao. Thứ ba, việc cải thiện giống lúa thông qua biến đổi gen cần tuân thủ các quy định pháp lý và đảm bảo an toàn sinh học. Cuối cùng, cần có sự hợp tác chặt chẽ giữa các nhà khoa học, nhà quản lý, và người nông dân để đảm bảo rằng các kết quả nghiên cứu được ứng dụng hiệu quả vào thực tiễn sản xuất.

2.1. Khó khăn trong thu thập và phân tích mẫu giống lúa

Việc thu thập mẫu giống lúa địa phương từ nhiều vùng miền khác nhau đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ với các địa phương và người nông dân. Việc bảo quản mẫu và đảm bảo tính toàn vẹn của DNA cũng là một thách thức. Phân tích chuỗi gen gạo đòi hỏi quy trình phức tạp và tốn kém, bao gồm tách chiết DNA, khuếch đại gen, và giải trình tự gen.

2.2. Rào cản pháp lý và an toàn sinh học trong biến đổi gen

Việc biến đổi gen cây trồng cần tuân thủ các quy định pháp lý nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn cho môi trường và sức khỏe con người. Các quy trình đánh giá rủi ro và quản lý an toàn sinh học cần được thực hiện một cách cẩn thận. Việc truyền thông và giải thích rõ ràng về lợi ích và rủi ro của công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR là rất quan trọng để tạo sự đồng thuận trong xã hội.

2.3. Hợp tác giữa nhà khoa học quản lý và nông dân

Sự thành công của nghiên cứu biến đổi gen gạo phụ thuộc vào sự hợp tác chặt chẽ giữa các bên liên quan. Nhà khoa học cần cung cấp kiến thức và công nghệ, nhà quản lý cần tạo ra môi trường pháp lý thuận lợi, và người nông dân cần cung cấp thông tin về nhu cầu và kinh nghiệm thực tế. Việc này đảm bảo rằng các giống lúa mới được phát triển phù hợp với điều kiện canh tác và nhu cầu thị trường.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Biến Đổi Chuỗi Gen Rc Gạo Việt

Nghiên cứu biến đổi chuỗi gen Rc của gạo địa phương Việt Nam sử dụng các phương pháp hiện đại. Đầu tiên, thiết kế các primer để khuếch đại các đoạn gen Rc. Tiếp theo, tối ưu hóa điều kiện PCR để nhân bản các đoạn gen này. Sau đó, thực hiện giải trình tự gen để xác định trình tự nucleotide của gen Rc. Cuối cùng, so sánh trình tự gen giữa các giống lúa khác nhau để xác định các biến thể di truyền và đột biến gen gạo. Các công cụ tin sinh học được sử dụng để phân tích chuỗi gen gạo và xây dựng cây phả hệ.

3.1. Thiết kế primer và tối ưu hóa PCR cho gen Rc

Việc thiết kế primer phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo khuếch đại chính xác các đoạn gen Rc. Các primer được thiết kế dựa trên trình tự gen đã biết của gen Rc từ các giống lúa khác. Điều kiện PCR (nhiệt độ ủ, thời gian kéo dài, nồng độ MgCl2) được tối ưu hóa để đạt hiệu quả khuếch đại cao nhất và giảm thiểu các sản phẩm không đặc hiệu.

3.2. Giải trình tự gen và phân tích chuỗi gen gạo Rc

Giải trình tự gen được thực hiện bằng các phương pháp hiện đại như giải trình tự Sanger hoặc giải trình tự thế hệ mới (NGS). Dữ liệu trình tự gen được phân tích bằng các phần mềm tin sinh học để xác định các biến thể di truyền (SNPs, indels) và so sánh với các trình tự gen đã biết. Việc phân tích chuỗi gen gạo giúp xác định các vùng gen quan trọng liên quan đến màu sắc và các đặc tính khác của gạo.

3.3. So sánh và phân tích biến thể di truyền gen Rc

Trình tự gen Rc từ các giống lúa địa phương Việt Nam được so sánh với nhau và với các trình tự gen từ các giống lúa khác trên thế giới. Việc so sánh này giúp xác định các biến thể di truyền đặc trưng cho từng giống lúa. Các biến thể di truyền này có thể liên quan đến các đặc tính quan trọng như màu sắc, hương vị, và khả năng kháng bệnh. Phân tích này cung cấp thông tin quan trọng cho việc chọn giống lúa và cải thiện giống lúa.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Biến Đổi Gen Rc Gạo Địa Phương

Nghiên cứu đã xác định được nhiều biến thể di truyền trong gen Rc của các giống lúa địa phương Việt Nam. Một số biến thể liên quan đến sự khác biệt về màu sắc của vỏ trấu. Ví dụ, một đột biến mất đoạn 14 bp trong exon thứ bảy của gen Rc được tìm thấy ở các giống lúa có vỏ trấu màu trắng. Các biến thể khác có thể liên quan đến khả năng kháng bệnh và các đặc tính khác của gạo. Cây phả hệ được xây dựng cho thấy mối quan hệ di truyền giữa các giống lúa khác nhau.

4.1. Xác định đột biến mất đoạn 14 bp trong exon 7

Nghiên cứu xác nhận sự hiện diện của đột biến mất đoạn 14 bp trong exon thứ bảy của gen Rc ở các giống lúa có vỏ trấu màu trắng. Đột biến này làm thay đổi khung đọc và tạo ra một protein không chức năng, dẫn đến việc không sản xuất proanthocyanidin và do đó vỏ trấu có màu trắng. Đây là một marker phân tử quan trọng để phân biệt các giống lúa có vỏ trấu màu trắng và màu.

4.2. Phân tích SNP và các biến thể di truyền khác

Nghiên cứu đã xác định được nhiều SNP (Single Nucleotide Polymorphisms) và các biến thể di truyền khác trong gen Rc của các giống lúa địa phương Việt Nam. Các SNP này có thể ảnh hưởng đến chức năng của gen Rc và do đó ảnh hưởng đến màu sắc và các đặc tính khác của gạo. Việc xác định các SNP này cung cấp thông tin quan trọng cho việc chọn giống lúa và cải thiện giống lúa.

4.3. Xây dựng cây phả hệ và phân tích quan hệ di truyền

Dữ liệu trình tự gen Rc được sử dụng để xây dựng cây phả hệ và phân tích quan hệ di truyền giữa các giống lúa địa phương Việt Nam. Cây phả hệ cho thấy các giống lúa có nguồn gốc chung và các giống lúa có quan hệ di truyền gần gũi hơn. Việc phân tích quan hệ di truyền giúp hiểu rõ hơn về quá trình tiến hóa và thuần hóa của lúa gạo ở Việt Nam.

V. Ứng Dụng Nghiên Cứu Gen Rc Cải Thiện Giống Lúa Việt

Kết quả nghiên cứu biến đổi gen Rc có nhiều ứng dụng trong việc cải thiện giống lúa ở Việt Nam. Các marker phân tử liên quan đến màu sắc và các đặc tính khác của gạo có thể được sử dụng trong chọn giống lúa để tạo ra các giống lúa có chất lượng cao và phù hợp với nhu cầu thị trường. Công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR có thể được sử dụng để biến đổi gen một cách chính xác và hiệu quả, tạo ra các giống lúa có năng suất cao, khả năng kháng bệnh tốt, và chất lượng gạo tốt.

5.1. Sử dụng marker phân tử trong chọn giống lúa

Các marker phân tử liên quan đến gen Rc và các gen khác có thể được sử dụng trong chọn giống lúa để xác định các cá thể có các đặc tính mong muốn. Ví dụ, các marker liên quan đến màu sắc có thể được sử dụng để chọn các giống lúa có màu sắc đặc biệt, đáp ứng nhu cầu của thị trường. Việc sử dụng marker phân tử giúp tăng tốc quá trình chọn giống và giảm chi phí.

5.2. Ứng dụng công nghệ CRISPR trong biến đổi gen

Công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR cho phép biến đổi gen một cách chính xác và hiệu quả. Công nghệ này có thể được sử dụng để cải thiện các đặc tính của lúa gạo, như năng suất, khả năng kháng bệnh, và chất lượng gạo. Ví dụ, CRISPR có thể được sử dụng để loại bỏ các gen gây hại hoặc để đưa các gen có lợi vào cây lúa.

5.3. Tạo giống lúa chất lượng cao và kháng bệnh tốt

Mục tiêu cuối cùng của nghiên cứu biến đổi gen là tạo ra các giống lúa có chất lượng cao và khả năng kháng bệnh tốt. Các giống lúa này sẽ giúp tăng năng suất và giảm chi phí sản xuất, đồng thời cung cấp nguồn lương thực an toàn và dinh dưỡng cho người tiêu dùng. Việc phát triển các giống lúa mới cần được thực hiện một cách bền vững và có trách nhiệm.

VI. Kết Luận Và Hướng Nghiên Cứu Gen Rc Gạo Tương Lai

Nghiên cứu biến đổi chuỗi gen Rc của gạo địa phương Việt Nam đã cung cấp thông tin quan trọng về sự đa dạng di truyền và tiềm năng cải thiện giống lúa. Các kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để chọn giống lúa và biến đổi gen một cách hiệu quả, tạo ra các giống lúa có chất lượng cao và phù hợp với nhu cầu thị trường. Hướng nghiên cứu tương lai bao gồm việc khám phá các gen khác liên quan đến các đặc tính quan trọng của gạo, và việc ứng dụng các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo và học máy để phân tích dữ liệu gen và dự đoán hiệu quả của biến đổi gen.

6.1. Tóm tắt kết quả và ý nghĩa của nghiên cứu

Nghiên cứu đã xác định được nhiều biến thể di truyền trong gen Rc của các giống lúa địa phương Việt Nam, và đã chứng minh tiềm năng của việc sử dụng marker phân tử và công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR để cải thiện giống lúa. Các kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo tồn và phát triển nguồn gen lúa của Việt Nam.

6.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo và tiềm năng phát triển

Hướng nghiên cứu tiếp theo bao gồm việc khám phá các gen khác liên quan đến các đặc tính quan trọng của gạo, và việc ứng dụng các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo và học máy để phân tích dữ liệu gen và dự đoán hiệu quả của biến đổi gen. Nghiên cứu cũng cần tập trung vào việc đánh giá tác động của biến đổi gen đến môi trường và sức khỏe con người.

6.3. Đề xuất chính sách và khuyến nghị cho phát triển

Cần có các chính sách hỗ trợ nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực biến đổi gen cây trồng, đồng thời đảm bảo an toàn sinh học và bảo vệ quyền lợi của người nông dân và người tiêu dùng. Cần khuyến khích sự hợp tác giữa các nhà khoa học, nhà quản lý, và người nông dân để đảm bảo rằng các kết quả nghiên cứu được ứng dụng hiệu quả vào thực tiễn sản xuất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY OF AGRICULTURE FACULTY OF BIOTECHNOLOGY -------oOo------- GRADUATION THESIS STUDY ON SEQUENCE VARIATION IN Rc GENE OF VIETNAMESE LOCAL PIGMENTED RICE HANOI, 2021 VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY OF AGRICULTURE FACULTY OF BIOTECHNOLOGY -------oOo------- GRADUATION THESIS STUDY ON SEQUENCE VARIATION IN Rc GENE OF VIETNAMESE LOCAL PIGMENTED RICE Student : Nguyen Thi Yen Chi Class : K61CNSHE Faculty : Biotechnology Supervisor : Nguyen Quoc Trung, MSc. Chu Duc Ha, PhD. HANOI, 2021 COMMITMENT This thesis is composed of my original works, and contains no material previously published or written by another person. Hanoi, 30th January, 2021 Student Nguyen Thi Yen Chi i ACKNOWLEGEMENTS During the process of studying, researching and completing the thesis, I have received the help of many individual First and foremost, I would like to express my gratitude to my supervisor MSc.

Nguyen Quoc Trung, Department of Biology, Vietnam National University of Agriculture, and Dr. Chu Duc Ha, Agricultural Genetics Institude, for their patience, motivation, and immense knowledge. Their enthusiasm guidance helped me all the time of researching and writing of this thesis. Besides my supervisors, I would like to thank guides and people working in Crop Research and Development Institute for sharing their experiences, time, and commitment during my work to prepare my materials as rice samples.

I also would like to offer all other friends, who also do thesis in Center of International Plant Research Vietnam and Japan for their kindly help, care and lift me up all the trouble in the time doing experiments. My sincere thanks also go to teachers in the Faculty of Biotechnology, Vietnam National University of Agriculture, whose encouragement, guidance, and inspiration supported me during my studying time at higher education. Besides that, I am thankful to my dear classmates, class K61CNSHE, for all the time we had in the last four years. Last but not least, I am grateful to my family and my friends for supporting me spiritually throughout writing this thesis and my life in general I sincerely thank you! Hanoi, 30th January, 2021 Student Nguyen Thi Yen Chi ii TABLE OF CONTENTS COMMITMENT.

ii TABLE OF CONTENTS.iii LIST OF TABLES. v LIST OF FIGURES. vi LIST OF ABBREVIATIONS. Evolution and domestication of rice cultivar.

Overview of theRc gene in rice. Studies on genes controlling anthocyanin synthesis. Studies on Rc gene. MATERIAL AND METHODS.

RESULTS AND DISCUSSION. Results of cloning and amplification of Rc gene fragments. Design the primers for sequencing. Optimization of PCR for cloning fragments.

Results of sequencing Rc gene fragments. Alignments of Rc gene. Rc gene in Nep cam dang 2. Rc gene in Nep cam (Tuyen Quang).

Rc gene in Nep cam den. Rc gen in Nep cam (Hoa Binh). Identification of 14 nucleotide deltion in seventh exon. Sequence variations in Rc gene (SNP).

CONCLUSIONS AND SUGGESTIONS. 42 iv LIST OF TABLES Table 1. Example of rice genes involved in flavonoid biosynthesis (Furukawa et al. Information of four local pigmented rice varieties used.

18 in this study. Component of the PCR reation. The Annealing temperature of each primer. The optimal annealing temperature in PCR for each reasponsible primers.

Total 17 fragments were sequenced. Collinear analysis of the seventh exon's partial sequence of Rc gene for 4 local pigmented rice varieties. The number of SNP identified by comparising the Nep cam dang 2 variety with 2 varieties ( O. sativa indica and O.

39 v LIST OF FIGURES Figure1. Basic anthocyanin structure. Two-dimensional structure of flavylium ion. Metabolic pathways for the synthesis of pro‐anthocyanidins and anthocyanins.

Rc allele phenotypes (Sweeney, et al. The primers were designed locating overlap along Rc gene sequence. PCR product electrophoresis before and after determining the optimal annealing temperature. Some fragments with single bands.

The product electrophoresis is Rc_8 fragment. Phylogenetic tree of 'Nep cam dang 2' variety. 40 vi LIST OF ABBREVIATIONS bHLH basic helix-loop-helix BC Before Century AD Anno Domini QTL Quantitative trait locus FNP Functional nucleotide polymorphism ABP Anthocyanins biosynthesis pathway DFR Dihydroflavonol‐4‐reductase PCR Polymerase chain reaction vii LIST OF APPENDIX Appendix table 1. Sequences of 17 fragments in Nep cam dang 2.

Sequences of 17 fragments in Nep cam (Tuyen Quang). Sequences of 17 fragments in Nep cam den. Sequences of 17 fragments in Nep cam (Hoa Binh). 55 viii ABSTRACT The aim of study to detect the genetic variations in Rc gene of Vietnamese local pigmented rice.

In this study, we selected 4 rice cultivars, then, sequenced the full lengths of their Rc genes (approximately 6.4 kb) by a set of 17 pairs of primers. In addition, we collected 6 different Rc genes in the Oryza genus from the literature and from NCBI database. Phylogenetic analyses showed that the Rc genes of Nep cam dang 2 from Yen Bai were rc genotypes found in South Asia and Southeast Asia. Introduction Rice (Oryza sativa) has been considering as one of the most important cereal crops that widely cultivated in many regions.

Briefly, rice is a staple food of more than 100 countries as the main carbohydrate source for more than half of the global population. Depending on the type of rice, it may contain a high concentration of fibers, proteins, vitamins B, irons, and manganese. Up till now, a number of rice varieties have been cultivated in the world. Based on the color of the grain, white rice varieties have been reportedly the most popular cultivars due to their storable ability and cooking qualities.

Of our interest, some local pigmented rice varieties, including black/purple rice, brown rice, and red rice have been characterized to have high nutritional value, especially black rice such as a 1/2 cup serving of prepared black rice, made from about 1/4 cup of uncooked rice, contains 160 calories, 1 1/2 grams of fat, 34 grams of carbohydrates, 2 grams of fiber, 5 grams of protein, and 4 percent of iron, carotene, 8 kinds of amino acids and trace elements (iron, zinc) necessary for the body (Tuoi, et al. Specifically, the color of the grain is thought that that the result of the accumulation of flavonoids, carotenoids, and betalains. In while, flavonoid compounds such as anthocyanins, flavonols, and proanthocyanidins are major secondary metabolites in plants and are red, purple (black), and brown in color. However, little information on pericarp in these rice varieties has been reported.

Rc has been well-characterized as one of the most important regulatory genes in the pathway of proanthocyanidin accumulation in the rice pericarp(Li, et al. Briefly, Rc locates on rice chromosome 7, contains eight exons, and encodes a basic helix-loop-helix (bHLH) regulatory protein (Furukawa, Maekawa et al. 2007, Sweeney, Thomson, et al. The major Rc domestication allele which has been occurred in more than 97% of non- 1 pigmented rice cultivars, is characterized by a 14-bp fragment deletion in the seventh exon (Li, Qiang et al.

This mutation generates a truncated, non- fuctional gene product and the non-pigmented (‘white’) pericarp of the domesticated rice. An independently evolved domestication allele, Rc-s is found in other white pericarp rice genotypes with the frequency of less than 3% and exhibits a base transversion (i., C to A) in the seventh exon instead of the absence of a 14-bp fragment (Sweeney, Thomson, et al. Furthermore, “(Brooks, Yan, et al. 2008) identified the spontaneous mutant red pericarp rice cultivar Wells in the USA, which exhibits one G-base deletion located at the 20- bp site upstream of the absent 14-bp fragment in the seventh exon.

This new mutation restores the reading frame and allows the re-accumulation of proanthocyanidins in the pigmented rice. (Lee, Lupotto, et al. 2009) confirmed that the red pericarp rice variety Perla Rosso in Italy is a spontaneous mutant with one G-base deletion at the 44-bp site upstream of the absent 14-bp fragment in the seventh exon. This new Rc allele is designated as Rcr”(Li, Qiang et al.

The red pericarp rice cultivated in most African appears a transversion mutiation (i., A to T) occurs in the seventh exon transforms the pericarp color of African cultivated rice from red to white (Gross, Steffen et al. “The allele of Rc is known as rc-g1. So far, six alleles of the Rc gene have been reported: Rc (wild type); rc and Rc-s, which are domestication alleles found in Asian cultivated rice; Rc-g and Rcr, revertants of rc; and rc-g1, which is found only in African cultivars” (Li, Qiang et al. 2014) The aim of this study was to show the domestication progress of rice in Vietnam by studying the sequence variation of Rc gene found in local pigmented rice.

Objectives The objectives of this study are to detect sequence variation in Rc gene of local pigmented rice for rice domestication progress in Vietnam 2 1. Requirements - Design primers for clone fragments of Rc gene in rice - Optimization of PCR conditions for cloning Rc gene fragments - Sequencing gene fragments and assemply full sequence of the gene - Sequence analyzation of Rc gene in 4 varieties 3 CHAPTER 2. Evolution and domestication of rice cultivar Rice has been known as the world’s largest food crop, providing the caloric needs of millions of people daily. Rice belongs to genus Oryza of family Gramineae that consists of 21 wild-types of the domesticated rice varieties (Vaughan et al.sativa genus is divided into four species complexes, namely O.

sativa complex contains two domesticated species, including O. glaberrima, are the only cultivated species grown worldwide, and in some parts of West and Central Africa, then, six wild-types, including O. nivara (also considered to be an ecotype of O. glumaepatulaare fit into O.

sativa is distributed globally with a high concentration in Asia, while O. glaberrima is grown in West Africa. rufipogon can be found throughout Asia and Oceania. Oryza barthii and O.

longistaminata are African species, O. barthii endemic in West Africa and O. longistaminata is found throughout Africa. Oryza meridionalis is native to Australia and O.

glumaepatula is endemic in Central and South America. Based on these distributions, it is easy to locate the ancestral pools from which modern rice was extracted. The African cultivars were domesticated from O. barthii (formally called O.

sativa was domesticated from O. rufipogon According to Cao et al. 2006, 4000 BC, rice grains sieved from the oldest known paddy fields in the lower Yangzi River Valley (Cao et al., 2006), giving clear-cut evidence for rice cultivation at this point in time. Genetic changes causing the shift from wild to domesticated rice are harder to pinpoint.

Mutations leading to a reduction in the degree of grain shattering are a prerequisite for domestication. Communities that foraged wild, shattering rice seeds would likely gather them before maturity since most of the mature grains 4 quickly fall to the ground. Immature rice grains have a smaller width than fully mature seeds because rice grains reach their full length early in seed development, and subsequent grain filling increases the width of the seeds. A survey of diverse modern rices has shown that mature modern cultivated grains rarely have a width, 2 mm, although some mature wild grains do (Fuller et al.

Therefore, if width of the assemblage of ancient grains from a site falls below 2 mm it is unlikely that they represent mature domesticated grains. What can be documented is that seeds with measurements similar to mature, modern O. sativa do not appear until 4500 BC at Chengtoushan in the Middle Yangzte and approx. 4000 BC in the Lower Yangzte area (Fuller et al.

These seeds are certainly domesticated. Before this time the genetic changes conditioning a lack of shattering and/or the mutations leading to thicker grains had not been selected. While these mutations are genetically independent, they result in the same grain width phenotype. Rice moved north to the Yellow River basin in Central China beginning in 3000 – 2000 BC (Crawford, 2005).