蕓薹屬栽培四倍體種與諸葛菜屬間雜交后代的遺傳分析.pdf

1、遠(yuǎn)緣雜交是創(chuàng)造新物種的重要途徑之一，通過(guò)遠(yuǎn)緣雜交的手段可以綜合親本種的適應(yīng)性，創(chuàng)造出新的適應(yīng)性，豐富基因庫(kù)、拓寬生存環(huán)境，進(jìn)而促進(jìn)基因組進(jìn)化和新物種形成。至今已有報(bào)道遠(yuǎn)緣雜種在形成的早期發(fā)生了迅速的染色體消除及基因組重排，可能早在雜交F，植株的合子中就已經(jīng)發(fā)生。本研究通過(guò)基因組原位雜交(Genomic in situ hybridization)和AFLP(Amplified fragment length polymorphism)的

2、多態(tài)性分析，研究蕓薹屬四倍體栽培種甘藍(lán)型油菜(Brassica napus,2n=38,AACC)，芥菜型油菜(B．juncea,2n=36,AABB)及埃塞俄比亞芥(B．carinata,2n=36,BBCC)與諸葛菜(Orychophragmus violaceus,2n=24,00)屬間雜種的染色體和基因組組成，為在這些雜種中發(fā)現(xiàn)的親本染色體組分開(kāi)和遺傳滲入及隨后的染色體消除現(xiàn)象提供分子生物學(xué)和分子細(xì)胞遺傳學(xué)證據(jù)，并為該遺傳學(xué)現(xiàn)象

3、在遺傳研究和育種實(shí)踐中的作用提供理論依據(jù)。主要結(jié)果如下： 1．雜種植株的獲得及形態(tài) 以甘藍(lán)型油菜品種821、芥菜型油菜GJ19及埃塞俄比亞芥G0-7為母本分別與諸葛菜雜交，對(duì)雜種幼胚進(jìn)行胚挽救。獲得4株821×諸葛菜F<,1>植株，8株GJ19×諸葛菜F<,1>植株和6株G0-7×諸葛菜F<,1>植株。從總體上看F<,1>植株在形態(tài)上與母本很相似，部分植株表現(xiàn)出中間型的性狀。其中組合821×諸葛菜中，F(xiàn)<,1>植株在形態(tài)

4、上與母本都很相似，部分植株分支較多且粗壯(821-1、821-4)；組合GJ19×諸葛菜中，部分F<,1>植株在形態(tài)上與母本很相似(xjo-19、xj0-22、xjo-64)，其中xjo-19和xjo-22長(zhǎng)勢(shì)緩漫，植株矮小，部分F<,1>表現(xiàn)出中間型的性狀(xjo-37、xjo-38、xjo-61、xjo-62、xjo-68)，長(zhǎng)勢(shì)較母本GJ19強(qiáng)，葉寬大，葉色深，花瓣著生狀態(tài)、花瓣大小也出現(xiàn)中間型變異，種皮為褐色，與父本諸葛菜的種皮

5、顏色相近；組合G0-7×諸葛菜中，F(xiàn)<,1>植株在形態(tài)上與母本都很相似。 2.AFLP多態(tài)性分析 對(duì)三個(gè)組合所得的F<,1>雜種進(jìn)行了分析。隨機(jī)選取11對(duì)引物對(duì)組合821×諸葛菜的F<,1>三個(gè)時(shí)期基因組DNA進(jìn)行擴(kuò)增，共獲得308條多態(tài)性帶，其中821帶214條，諸葛菜帶160條；隨機(jī)選取20對(duì)引物對(duì)組合GJ19×諸葛菜的F1植株三個(gè)時(shí)期基因組DNA進(jìn)行擴(kuò)增，共獲得613條多態(tài)性帶，GJ19帶389條，諸葛菜帶343條

6、；隨機(jī)選取15對(duì)引物對(duì)組合G0-7×諸葛菜的F<,1>三個(gè)時(shí)期基因組DNA進(jìn)行擴(kuò)增，共獲得465條多態(tài)性帶，其中G0-7帶283條，諸葛菜帶271條。消失帶、新增帶、父本特異帶在三個(gè)時(shí)期的數(shù)量上表現(xiàn)出較大的差異，說(shuō)明在F<,1>植株的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，新形成的基因組由于外源遺傳物質(zhì)的滲入發(fā)生了持續(xù)的動(dòng)態(tài)變化，最后趨向母本的基因組狀態(tài)，且三個(gè)組合中均發(fā)現(xiàn)不同的F<,1>植株趨向于消除同一位點(diǎn)的DNA序列，滲入的DNA序列(表現(xiàn)為新增帶及父本

7、特異帶)也較多為同一位點(diǎn)的序列。 3．F<,1>植株的細(xì)胞學(xué) 對(duì)組合GJ19×諸葛菜的F<,1>植株進(jìn)行了細(xì)胞學(xué)觀察，其中xjo-22的體細(xì)胞染色體數(shù)目最高只有36條，xjo-64除了出現(xiàn)有少數(shù)大于50條染色體的細(xì)胞外，沒(méi)有出現(xiàn)37或38條染色體的細(xì)胞，xjo-68的染色體最高只有37條，其他的F1植株均出現(xiàn)有37和38條染色體的細(xì)胞，而xjo-38和xjo-62出現(xiàn)的37和38條染色體的細(xì)胞數(shù)目的比例較大，分別為38.

8、46％和42.22％。在對(duì)其花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂的觀察中，發(fā)現(xiàn)減數(shù)分裂的終變期發(fā)生了較多的不配對(duì)現(xiàn)象，中I期有單價(jià)體或是二價(jià)體沒(méi)有排列在赤道板上，后Ⅰ期出現(xiàn)了落后染色體及染色體橋現(xiàn)象，小孢子時(shí)期出現(xiàn)有三分孢子、多分孢子及微核等異?，F(xiàn)象。通過(guò)對(duì)組合GJ19×諸葛菜的F<,1>植株的花粉母細(xì)胞進(jìn)行了GISH分析，發(fā)現(xiàn)在同一植株中，不同的細(xì)胞檢測(cè)到的諸葛菜的染色體片段的多少是不同的，在F<,1>植株發(fā)現(xiàn)有覆蓋整條染色體的諸葛菜信號(hào)。 4

9、．F<,2>植株的形態(tài)學(xué) GJ19×諸葛菜組合所得F<,1>的自交種子經(jīng)發(fā)芽共獲得18株后代，其中Xjo-19獲得6株后代，xjo-22和xjo-62各獲得2株后代，Xjo-37和Xjo-68各獲得3株后代，Xjo-38和xjo-61各獲得1株后代。發(fā)芽時(shí)出現(xiàn)有三片子葉、四片子葉的現(xiàn)象，其中F<,1>表型偏母本的，后代表型仍然偏母本；而F<,1>表型偏中間型的，后代表型仍然偏中間型，其中由同一株Fl自交種子發(fā)芽得到的不同F(xiàn)<,2

10、>植株在表型上也發(fā)生了分離，葉形有較大的分離。另外，植株形態(tài)也有較大的不同，xjo-37(1)形態(tài)較小，長(zhǎng)勢(shì)很弱，無(wú)分枝，xjo-37(3)莖干粗壯，分枝較多，花蕾較其它的大；Xjo-61F<,2>雌蕊粗短扁平，花蕾較大；xjo-62(1)發(fā)育正常，而xjo-62(2)花蕾發(fā)育不正常，開(kāi)出的花沒(méi)有雄蕊；xio-68(3)植株形態(tài)很小，幾乎不發(fā)育，無(wú)分支。 5．F<,2>植株的AFLP分析 所選的引物組合為對(duì)GJ19×諸葛

11、菜組合F<,1>植株進(jìn)行分析的20對(duì)引物中擴(kuò)增效果較好的10對(duì)，共獲得407條多態(tài)性帶，其中GJ19帶249條，諸葛菜帶188條。在所有F2代植株中，表型偏母本的植株與表型為中間型植株相比父本特異帶普遍要少一些，只有xjo-22(1)稍多一點(diǎn)，而表型為中間型的植株父本特異帶較多，除xjo-37(1)為19條以外，其他都在20條以上；新增帶同樣是偏母本型植株沒(méi)有超過(guò)10條，而中間型植株都在19條以上；消失帶也是偏母本型植株數(shù)量較少，而xj

12、o-37(3)、xjo-68(2)和Xjo-68(3)數(shù)量也很少，不超過(guò)10條，而其它的中間型植株消失帶數(shù)量較多。 6．F<,2>植株的細(xì)胞學(xué) 由觀察得知，xjo-37(3)的染色體數(shù)發(fā)生了自然加倍，2n>60的細(xì)胞占統(tǒng)計(jì)數(shù)目的57.14％，而xjo-37(1)和xjo-37(2)的體細(xì)胞染色體數(shù)目卻沒(méi)有出現(xiàn)多于36條的細(xì)胞；xjo-38F<,2>中大于36條的細(xì)胞占68.29％；xjo-61F<,2>沒(méi)有出現(xiàn)2n=36

13、的細(xì)胞，30=2n<36的細(xì)胞卻占到84.85％；Xjo-62(1)和xio-62(2)均是2n>36的細(xì)胞占多數(shù)，分別為82.51％和84.62％；Xjo-68后代單株中，編號(hào)為(1)的在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)2n<30的細(xì)胞，編號(hào)(1)和(2)的植株均是2n>36的細(xì)胞占多數(shù)，比例分別為64.71％和67.50％，編號(hào)為(3)的植株則是2n=36占到了較大的比例，為45.45％。在對(duì)其花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂的觀察中，發(fā)現(xiàn)減數(shù)分裂的終變期也發(fā)