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《湖南农业大学》 2001年
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新疆野生油菜与芸薹属物种种间亲缘关系及其进化地位研究

刘雄伦  
【摘要】: 新疆野生油菜(简称“野油”)是广泛分布在我国新疆的一种十字花科油菜野生资源。本研究对5份野油、3份甘蓝型油菜(Brassica napus L.)、2份芥菜型油菜(Brassica juncea L.)、2份白菜型油菜(Brassica campestris L.)、1份黑芥(Brassica nigra L.)和1份未知类型油菜,分别进行了RAPD分析、形态学研究、远缘杂交研究、远缘杂种F_1花粉母细胞减数分裂行为分析,旨在从分子生物学、形态学、生殖隔离、细胞遗传学等方面研究野油与芸薹属植物种间的亲缘关系,探讨野油在油菜起源与进化中的作用与地位。研究结果如下: 1.RAPD分析 1.1 DNA质量及产率:14个样品DNA的大小都在20kb左右,OD260/OD280值在1.9308~2.0592之间,且RNA降解彻底,完全达到了RAPD分析对DNA分子量及纯度的要求。DNA产率在76.0~478.1 ug/g鲜重之间。 1.2 PCR优化条件:以Taq酶浓度1.6Unit/30ul、引物浓度0.3umol/L的酶引物组合最为经济有效,反应体系中其它因素的浓度为1×buffer、2mmol几Mg~(2+)、0.2mmol/L dNTPs、40ng/30ul模板。 1.3有效引物:100个供试引物中的14个为有效引物,占总供试引物的14%。 1.4 PCR产物特点:14个引物在14份供试油菜材料中共扩增出129条带,平均每个引物为9.21条。129条带中,多态性带112条,占总带数的86.82%;单态性带17条,占总带数的13.18%。单个引物扩增总带数变幅为7~12条,扩增多态性带数变幅为5~11条。扩增产物大小在350~1500bp之间,集中在500~1000bp区域。 1.5遗传距离及聚类分析:各材料间的遗传距离在0.0509~0.8299之间。就野油而言,与之遗传距离从小到大的顺序依次是黑芥、芥菜型油菜、甘蓝型油菜、白菜型油菜。以结合距离在0.1086—0.2024之间为界,14份供试材料可划分为五类,每一类代表了一个种。未知类型材料“野4”为芥菜型油菜。5份野油材料先是自聚为一类,然后首先与黑芥和芥菜型油菜聚类,再与甘蓝型油菜和白菜型油菜聚类,从而首次从分子生物学角度证明野油与黑芥、芥菜型油菜属同一条进化路线。 1.6野油的起源与进化地位:以上RAPD分析结果表明,野油是一个比黑芥更原始的种。本文提出了野油的起源与进化假说,该假说中野油(n=9)处于其原始祖先(n=5,6或3)与黑芥(n=8)之间的进化阶段。 2.形态学研究 2.1 生育期表现:野油与黑芥、芥菜型油菜的生育期接近。 jZ.2形态学特点:野油的诸多形态特征与黑芥和芥菜型油菜比较接近,而与甘 蓝型油菜和白菜型油菜差异较大,因而从形态学的角度再一次证明野油与黑芥和芥 菜型油菜亲缘关系较近,而与甘蓝型和白菜型油菜亲缘关系较远。 3.远缘杂交研究 3.1 自交亲和性:5份野油材料中,1份表现为自交1级亲和,4份自交不亲和: 黑芥自交低度亲和;白菜型油菜自交不亲和;芥菜型和甘蓝型油菜自交亲和。 3.2远缘杂交亲和性:野油与4种类型油菜都很难杂交,正反交亲和指数均小于 0.l,表现为杂交高度不亲和。相对而言,野油与黑芥的杂交亲和指数最高,然后依 次是与芥菜型油菜、甘蓝型油菜和白菜型油菜。这一结果再次验证了RAPD聚类分析 结果。另一方面,野油与黑芥的亲和指数虽然最高,但仍表现为高度不亲和,说明 由野油向黑芥的进化是一个漫长的过程。 3.3远缘杂种(F。)的成苗率:8个远缘杂种的出苗率和成苗率都很低,出苗率 变幅是0~4.84%,成苗率变幅是0~2.55%。8个组合中只有5个组合有成苗,共成 苗15棵。 3.4远缘杂种一代的形态特征:5个远缘杂种一代的形态特征差异很大,有的 杂种表现出明显的双亲或双亲之一的形态特征,而有的杂种的形态特征与双亲均相 差甚远。- 3.5远缘杂种一代的育性:远缘杂种一代表现出明显的雄性不育特征。5个组 合的结角率变幅为12.54~29.38%,结籽率变幅为0.58~l.80粒/角果。 4.远缘杂种一代花粉母细胞减数分裂行为 本研究首次证明:野油与芥菜型油菜、黑芥、白菜型油菜的远缘杂种一代,在 花粉母细胞减数分裂过程中常发生异常的分裂行为,主要表现为终变期出现x形、P 形及U形的二价体:中期1只有部分染色体位于赤道面上,其余染色体分布在赤道 面的两侧;后期1常出现落后染色体,染色体不均等地分配到两个子细胞中去,使 得配子中染色体数目并非减数前的一半;二分体后常形成三分体;花粉母细胞减数 分裂异常的结果是配子不育,形成圆败或染败花粉粒。
【学位授予单位】:湖南农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:S565.402

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