Πληθυσμοί άγριου ρυζιού:Βασικός πόρος για την παγκόσμια επισιτιστική ασφάλεια
Η κλιματική αλλαγή και οι αυξανόμενες απαιτήσεις σε τρόφιμα που συνδέονται με τον πληθυσμό και την οικονομική ανάπτυξη αποτελούν σημαντικές προκλήσεις για τη γεωργία. Το ρύζι είναι μια από τις πιο σημαντικές καλλιέργειες τροφίμων που συμβάλλει στη διατροφή μεγάλου αριθμού ανθρώπων, ειδικά στην Ασία.
Ρύζι (Oryza sativa ) εξημερώθηκε στην Ασία πριν από πολλές χιλιάδες χρόνια και πιο πρόσφατα ανεξάρτητα στην Αφρική. Πληθυσμοί άγριου ρυζιού βρίσκονται σε όλο τον τροπικό κόσμο. Η εκτεταμένη παραγωγή ρυζιού σε πολλές περιοχές έχει εκτοπίσει τους άγριους πληθυσμούς που ήταν η βάση της αρχικής εξημέρωσης από τον άνθρωπο. Πρόσφατη έρευνα έχει εντοπίσει άγριο ρύζι στη βόρεια Αυστραλία που έχει απομονωθεί από τις επιπτώσεις της εξημέρωσης στην Ασία.
Η πρόοδος στην τεχνολογία προσδιορισμού αλληλουχίας DNA κατέστησε δυνατή την ανάλυση των γονιδιωμάτων μεγάλου αριθμού ατόμων. Αυτό είχε σημαντικό αντίκτυπο στην ανθρώπινη γενετική αλλά και στη βιολογία και ιδιαίτερα στην ανάλυση της βιοποικιλότητας. Οι αλληλουχίες DNA των πληθυσμών άγριου ρυζιού έχουν αποκαλύψει πολλά για την ποικιλομορφία των πληθυσμών, τις σχέσεις μεταξύ διαφορετικών πληθυσμών και τα εξελικτικά γεγονότα που οδήγησαν στην εξημέρωση από τον άνθρωπο.
Η αλληλουχία του γονιδιώματος του χλωροπλάστη έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως για τον προσδιορισμό των εξελικτικών σχέσεων στα φυτά. Τα πλεονεκτήματα αυτής της προσέγγισης περιλαμβάνουν την εξαιρετικά συντηρημένη φύση του χλωροπλάστη καθιστώντας τις άμεσες συγκρίσεις της ίδιας αλληλουχίας στα φυτά λιγότερο δύσκολες και παρέχοντας μια σημαντική ποσότητα αλληλουχίας DNA για σύγκριση. Η σύγκριση των αλληλουχιών χλωροπλαστών του άγριου ρυζιού που σχετίζονται στενά με το εξημερωμένο ρύζι έχει καθορίσει γεγονότα που οδήγησαν στην εξημέρωση του ρυζιού.
Πριν από περίπου 3 εκατομμύρια χρόνια, μια απόκλιση στους πληθυσμούς του άγριου ρυζιού που είναι πρόγονοι του εξημερωμένου ρυζιού και εξακολουθούν να είναι αλληλεπιδράσεις με το εξημερωμένο ρύζι οδήγησε σε μια γενεαλογία που έγινε, Oryza meredionalis , ένα είδος που βρέθηκε στην Αυστραλία και χωρίζεται από αυτά που οδηγούν στο Oryza rufipogon , το άγριο ρύζι που βρέθηκε στην Ασία. Η ανάλυση του πυρηνικού γονιδιώματος δείχνει ότι οι αυστραλιανοί πληθυσμοί του Oryza rufipogon αποκλίνονταν από αυτά στην Ασία πριν από περίπου 1,7 εκατομμύρια χρόνια. Η απόκλιση του ασιατικού και του αφρικανικού άγριου ρυζιού στην κύρια γονιδιακή δεξαμενή του ρυζιού αποδείχθηκε πιο πρόσφατη. Η τρέχουσα έρευνα του συνόλου των γονιδιωμάτων των χλωροπλαστών των 58 γονότυπους έδειξε ότι ο ξεχωριστός αυστραλιανός κλάδος εκτεινόταν βόρεια έως τις Φιλιππίνες
Το σύγχρονο εξημερωμένο ρύζι μπορεί να χωριστεί σε διάφορους τύπους, συμπεριλαμβανομένων των τύπων indica, japonica και aus. Οι τύποι indica και japonica αντιστοιχούν σε διακριτές αλληλουχίες χλωροπλαστών σε άγριους πληθυσμούς, υποδεικνύοντας τη σύλληψη αυτών σε ξεχωριστά γεγονότα εξημέρωσης. Ο τύπος aus βρέθηκε να περιλαμβάνει άτομα με έναν από τους δύο τύπους άγριου χλωροπλάστη που υποδηλώνει πιο σύνθετη γενετική προέλευση.
Η μελέτη επιβεβαίωσε επίσης τις στενές σχέσεις μεταξύ των αλληλουχιών χλωροπλαστών του Oryza glumipatula στη Νότια Αμερική και Oryza longistaminata στη Νότια Αφρική. Αυτό υποδηλώνει μια διηπειρωτική ανταλλαγή γενετικού υλικού σχετικά πρόσφατα. Αυτή η ανταλλαγή μπορεί να θεωρηθεί ως μέρος μιας συνεχιζόμενης κίνησης άγριου ρυζιού γύρω από τις τροπικές περιοχές, με τα πουλιά ως πιθανούς φορείς.
Οι στενοί συγγενείς του εξημερωμένου ρυζιού στη βόρεια Αυστραλία έχει αποδειχθεί ότι είναι πολύ διαφορετικοί, συμπεριλαμβανομένων τουλάχιστον δύο διαφορετικών κατηγοριών και αντιπροσωπεύουν έναν ακόμη ανεξερεύνητο ευρύτερο γενετικό πόρο για την παγκόσμια παραγωγή ρυζιού. Αυτά μπορεί να είναι κρίσιμα για την προσαρμογή του ρυζιού στην ταχεία κλιματική αλλαγή και στις μεταβαλλόμενες απαιτήσεις και προτιμήσεις των καταναλωτών.
