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黄瓜属种间杂种(Cucumis hytivus Chen and Kirkbride)的细胞分子遗传及其系统亲缘关系研究

庄飞云  
【摘要】: 全文以黄瓜属双二倍体Cucumis hytivus Chen and Kirkbride(2n=38)及其回交后代为主要研究材料,从细胞分子遗传学角度初步探讨了双二倍体染色体组间的交换重组,及渐渗杂交对黄瓜遗传基础的影响,对种间正反杂交后代的形态及育性差异进行了深入研究。采用RAPD和SSR两种分子标记对黄瓜属系统亲缘关系进行再评价。 1 双二倍体C.hytivus及其回交后代的细胞分子遗传研究 通过对双二倍体C.hytivus花粉母细胞(PMCs)的减数分裂终变期和中期Ⅰ的染色体行为进行了观察,46.3%的细胞出现单价体或多价体,其染色体构型为0.56Ⅰ+17.36Ⅱ+0.35Ⅲ+0.26Ⅳ+0.046Ⅴ+0.056Ⅵ。在其与栽培黄瓜回交获得的三倍体(2n=26)PMCs中,发现同型二价染色体(野生种C.hystrix染色体内部配对)和异型三价体(野生种C.hystrix单条染色体和栽培黄瓜二价染色体联会配对),但频率较低,细胞染色体构型平均为11.53Ⅰ+7.16Ⅱ+0.05Ⅲ。 对双二倍体C.hytivus进行DNA指纹图谱分析,共获得6个特征性RAPD条带和4个SSR位点,分别是A-15/2000bp,480bp,G-02/1750bp,AP-03/700bp,AP-07/640bp,AP-20/700bp,CMCT160a+b/380bp,CSCTTT15a/280bp,CMCCA145/190bp,CMGA165/190bp。将其中3个特征性RAPD标记转化成SCAR标记,深入研究其特异性和准确性。SAP-03/700标记表现出特异性,而且在栽培黄瓜及野生黄瓜C.sativus var.hardwickii中分别扩增出一条不同带。SAP-07/640标记表现为非特异性标记,在野生种C.hystrix和双二倍体C.hytivus中扩增出同样的目的片段。SAP-20/700标记表现为假阳性标记。通过对SAP-03/700标记在双二倍体、栽培黄瓜及野生黄瓜中扩增出的3条不同带的序列深入研究,结果表明3条带的两端分别有200bp左右序列一致,中间部分不同。通过对SAP-03/700标记同源序列的查询,发现与黄瓜线粒体基因组有200 bp左右的同源序列,但序列方向相反。 将双二倍体、回交三倍体与不同生态型栽培黄瓜进行杂交,结果表明杂交的座果率很高,为83-100%。以双二倍体与栽培黄瓜杂交获得含有胚的果实比率较高(60-67%),平均每个果实中含有10-20个,胚胎拯救成活率接近100%,染色体数统计为26条。以栽培黄瓜与双二倍体杂交,仅获得1个含有大约180个胚的果实,胚胎拯救成活率接近80%,染色体数26条,另有2个果实分别产生60粒(HH1群体)和15粒(HH2群体),染色体数为14条。回交三倍体与栽培黄瓜间杂交产生的胚或种子的果实极少,只有6个果实,其中1个果实中含有23粒饱满种子(HH3群体),另5个果实共产生5粒饱满种子,染色体数均为14条。回交三倍体的自交座果率比杂交座果率低,为48-75%,果实中没有任何成熟胚或饱满种子。 HH1群体形态呈现较大变异,4株表现原始亲本野生种的多分枝习性,6株的果刺 摘要 颜色表现野生种黑色性状,其果皮成熟颜色均为桔黄色,不同于两原始亲本,但两性状 表现出紧密连锁关系.采用SSR和RAPD两种标记对HHI群体的遗传变异进行深入研 究,19个SSR标记共产生63个等位基因,其中24个表现出遗传变异,占到38.1%, 稍高于n种不同生态型栽培黄瓜的遗传多样性37.7%.其中有8个等位基因可能来自 于野生种。在400条随机引物中,24条产生位点变异,在统计的186个位点中,共有 31.7%的位点出现遗传分离,稍低于不同栽培黄瓜的遗传多样性33.0%.但两者的结果 都显著高于由不同生态型栽培黄瓜产生的H圣121群体的遗传变异,SSR标记27.1%和 RApD标记23.9%,这表明通过远缘杂交及渐渗杂交过程扩大黄瓜遗传基础是具有潜力 的。 2黄瓜属双二倍体C hytivus及其后代耐低温及光合性能的研究 对双二倍体C hytivus及其后代幼苗对低温逆境的适应能力进行了研究.结果表明: 在低温条件下,可能由于亲本染色体组间的功能不协调,双二倍体幼苗出现代谢异常, 丙二醛(MDA)、肺氨酸含量变化大,冷害指数达到3.5,表现为对低温的适应性相对 较弱.但双二倍体与黄瓜的回交自交后代却表现出较强的抗性,超出了参试黄瓜品种. 经4d变温处理后,其冷害指数仅为 1.。,MDA含量为9.2拼mol.岁,在所有供试材料中 为最低。这表明通过回交和自交,杂种代谢系统已基本恢复正常,具有进一步研究和应 用的价值. 通过对双二倍体C妙tiv。、原始亲本、回交三倍体、单体异附加系517及其它黄瓜 栽培品种的光合能力测定.结果表明双二倍体和亲本北京截头对光照强弱变化应急能力 最强.采用二项式曲线对测定的数据进行模拟,求得各试材在30℃下的补偿点.双二倍 体为22.0林mol·m一2·s一’,低于其两原始亲本野生种(27.1林mol·m一s一’)和北京截头(26.0 林mol.m一2了,),表现出较强的耐弱光能力.但回交三倍体和单体异附加系517的光补偿 点较高,分别是犯.3 omol·m‘,45”和41.7、mol·m一,·s一,. 3黄瓜属植物种间正反杂交的差异研究 对栽培黄瓜与野生种c娜trix杂交而成的二倍体(2n=19)、双二倍体(2n==38) 及其正反交植株的形态和育性差异进行了比较研究.结果表明:正反交二倍体植株的主 蔓直径,叶柄长,第一朵雄花尊筒和花冠长度,叶形状和大小较相似


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