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《华中农业大学》 2010年
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芸薹属栽培种与野生种Brassica maurorum的种间杂交及基因组关系

姚行成  
【摘要】: 芸薹属(Brassica)是十字花科(Cruciferae)的一个骨干大属,包括许多重要的油料、蔬菜和饲料作物。芸薹属栽培种的近缘种种质资源丰富,可通过远缘杂交丰富和扩大栽培种的遗传变异。同时,分析杂种及后代的减数分裂染色体配对行为可揭示物种基因组间的关系。通过远缘杂种的染色体加倍从而获得异源多倍体是创造新物种及育种中间材料的一种主要途径。芸薹属野生种Brassica maurorum Durieu(2n=16,MM)对白锈和黑斑病(alternaria blight)具有抗性。本研究人工合成B.maurorum与白菜型油菜(B.rapa L.,2n=20, AA)、甘蓝型油菜(B. napus L.,2n=38, AACC)、芥菜型油菜(B. juncea (L.) Czern Coss.,2n=36, AABB)和埃塞俄比亚芥(B. carinata A. Braun,2n=34, BBCC)的种间杂种,应用基因组原位杂交(GISH)技术对这些杂种进行染色体配对行为分析,阐明芸薹属不同基因组间的同源性关系;并对这些种间杂种进行染色体加倍合成异源六倍体,研究其染色体行为及细胞学稳定性。主要结果如下: 1. B. maurorum×B. rapa (M.A,2n=18)与B. maurorum×B. napus (M.AC,2n=27)杂种的GISH分析。以标记的B. maurorum基因组DNA为探针,可分辨两个杂种中的亲本染色体。在M.A的28%花粉母细胞(PMCs)中,A和M基因组染色体都以单价体形式存在;A与M基因组的染色体最多形成2个异源配对(allosyndetic pairing)二价体,平均0.48个;A基因组内最多形成2个同源配对(autosyndetic pairing)二价体,平均0.27个;M基因组内最多形成1个同源配对二价体,平均0.12个。在M.AC内,M基因组内最多可形成2个同源配对二价体,平均0.11个;M与A/C可最多形成2个异源配对二价体,平均0.78个;A/C至少形成2个二价体,最多达7个。 2. B. maurorum×B.juncea (M.AB,2n=26)、B. maurorum×B. carinata正反交杂种(M.BC, BC.M,2n=25)的双色GISH分析。以标记的5. maurorum和黑芥(B.nigra (L.) Koch,2n=16, BB)基因组DNA为探针,可区分三个杂种PMCs中的三个染色体组的染色体,从而确定染色体组内及组间的同源性。在M.AB内,A、B、M各基因组内的染色体均可最多形成2个同源配对二价体,平均分别为0.39,0.23,0.26个;三种异源配对二价体A-B, A-M, B-M均最多可形成3个,平均分别为0.90,0.43,0.72个;涉及两或三个染色体组的三价体平均为0.06个。在M.BC内,B与M染色体组内最多可形成1个同源配对二价体,平均分别为0.15、0.14个;C基因组内最多可形成2个同源配对二价体,平均0.35个;B-C, B-M, C-M均可最多形成2个异源二价体,平均分别为0.64,0.39,0.31个。三价体平均0.05个。BC.M与M.BC的配对情况基本一致,表明细胞质对染色体配对无显著影响。在这些杂种内B-M异源配对的频率高于A-M或C-M,表明B与M基因组间的同源性较高。另外,A、B、C三个染色体组间的异源配对的频率高于每个染色体组内的同源配对的频率,显示染色体组间的同源性高于染色体组内的同源性。 3.异源六倍体的合成及分析。对杂种AC.M、M.AB、BC.M进行染色体加倍后获得异源六倍体AACCMM (2n=54)、MMAABB (2n=52)、BBCCMM (2n=50)。所有组合的异源六倍体都表现出多倍体的形态特点,如株型粗壮、叶片肥厚、花朵变大等。AACCMM的花粉彻底不育,雌性部分可育,用甘蓝型油菜的花粉授粉后产生少量胚与种子。BBCCMM部分花能够产生有活力的花粉,自交部分结实。MMAABB花粉育性较好,自交结实良好。减数分裂分析显示AACCMM和BBCCMM的PMCs内大部分染色体在终变期不能正常配对,出现不同程度的多价体;后期I和Ⅱ部分PMCs内染色体不能均等分离,且常发生染色体落后现象。MMAABB的PMCs中减数分裂基本正常。 4.六倍体的回交后代。六倍体AACCMM与甘蓝型油菜的回交一代(BC1)具有预期的染色体数及组成(2n=45, AACCM),但仍花粉彻底不育,用甘蓝型油菜的花粉授粉后产生的回交二代(BC2)植株全部不育,形态各异。GISH分析表明各植株染色体总数及附加的M染色体数目不一致,且M染色体能够与A/C染色体配对。
【学位授予单位】:华中农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S565.4

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