玉米異源染色質導入系的遺傳分析和多育性相關基因的分子標記定位.pdf

1、玉米是重要的糧食兼飼料作物。由于馴化中的“瓶頸效應”和隨后的改良選擇使得其遺傳多樣性相對于野生近緣種明顯降低，現代玉米育種大多采用少數骨干自交系進行品種改良，導致玉米育種材料的遺傳基礎狹窄。沒有種質的擴增和創(chuàng)新就沒有玉米雜種優(yōu)勢水平的突破，因此，種質的拓寬與創(chuàng)新是玉米育種的戰(zhàn)略任務，其中開發(fā)和利用野生資源是其重要的途徑之一。 墨西哥玉米(Zea mays ssp.mexicana，簡稱ZM)是玉米近緣野生材料，與普通玉米同屬玉米

2、種(Zea mays)，為一年生草本植物，生長勢強，具有高分蘗性和分枝性、籽粒蛋白質含量高、對多種真菌類疾病免疫或高抗等優(yōu)點，是玉米育種可利用的優(yōu)異基因源。掖515為我國骨干自交系，具有農藝性狀優(yōu)良、配合力高、穗行數多等突出優(yōu)點，但籽粒品質欠佳，高感青枯病、粗縮病和褐斑病。以墨西哥玉米為供體親本，掖515為受體和輪回親本，經多代回交和自交獲得一批具有特異性狀的漸滲系，本工作從中選取了具有多育性，長穗柄，和大果穗三個性狀的漸滲材料(分別命

3、名為1＃，10＃，4＃材料)進行細胞學和分子標記鑒定，并進一步對多育性相關基因進行初步定位。 不同漸滲系的細胞學觀測從掖515和上述三個漸滲系中，每份材料隨機選取5個樣本進行染色體核型分析，確定所有材料體細胞染色體數均為2n=20，未發(fā)現染色體數目的變化。核型分析表明材料間存在C-分帶多態(tài)性，表現為帶的有無、大小和染色深淺的變化，不同材料間染色體臂比及核型公式變化較明顯。掖515的核型公式為2n=16m+4sm。1＃材料及10＃

4、材料型公式分別為2n=14m+6sm、2n=12m+8sm。錯材料C-分帶結果顯示，異染色質深染的帶的數目在不同檢測樣本中有差異，核型不穩(wěn)定，表明經多代回交自交后得到的4＃漸滲系還沒有達到純和。 GISH分析表明，三個漸滲系均有外源遺傳物質滲入。1＃材料共有6個信號點，成對分布于4號、7號染色體的端部及8號染色體亞端部。10＃材料共有6個信號點，成對分布于2號染色體亞端部，和4號、7號染色體的端部。c-分帶位置與GISH信號位置

5、高度一致。4＃材料GISH檢測出7個信號點，其中6個成對分布于不同染色體端部或亞端部，還有1個信號位點只存在于其中一條6號染色體長臂末端，6號染色體長臂末端的信號不成對分布，與C-分帶結果中不同樣本帶的數目不穩(wěn)定相互驗證，進一步證明4＃材料經過多代回交自交并沒有達到純和。 多育性相關基因的初步定位以掖515(少穗親本)為母本，1＃漸滲系(多穗親本)為父本，配制雜交組合，建立含有58個單株的F2代分離群體。采用SSR-BSA(bu

6、lked segregant analysis)分析法對F2代分離群體多育性進行鑒定。用篩選出的在1＃材料和掖515間有多態(tài)性的130對引物對少穗池、多穗池DNA 進行PCR擴增，其中引物bnlg1779在少穗池中擴增出與親本掖515一致的條帶，在多穗池中擴增出與親本1＃材料一致的條帶。應用Mapmaker Version 3.0軟件對分離數據進行連鎖分析，利用Kosambi函數將重組率轉換成遺傳距離，得出SSR標記bnlg1779與多

7、果穗相關基因位點間的遺傳距離為13.99cM。在已發(fā)表的玉米SSR連鎖圖譜上，bnlg1779位于3號染色體長臂上。 選取GISH信號所在染色體上的SSR多態(tài)性(在掖515與1＃材料間)引物進行分析，結果發(fā)現，1＃材料與掖515、ZM相比出現帶型多態(tài)性，有偏向掖515的、偏向zM的、具有雙親特征帶并偏向掖515的、有雙親特征帶并偏向ZM的、以及出現新帶的。其中偏向zM的和具有雙親特征帶說明此染色體有zM的DNA插入。1＃材料的4

8、號染色體被檢測15個位點，其中有6個(40％)顯示有zM的DNA插入；7號染色體被檢測的6個位點中有2個(33.3％)顯示有zM的DMA插入；8號染色體被檢的9個位點中有2個(22.2％)顯示有ZM的DNA插入。并且這些SSR分布與GISH信號相吻合，即細胞學鑒定及分子檢測結果基本相符。 本工作對這些漸滲后代進行核型分析和基因組原位雜交鑒定，了解基因組結構的變異程度和異源染色質漸滲片段的分布，為今后相關基因定位和克隆提供了適宜的