甘蔗割手密种染色体特异BAC-FISH探针的开发与应用

摘要

甘蔗是世界上最重要的农作物之一，生产约世界70%的糖。割手密被认为是现代栽培甘蔗的抗逆性、适应性基因的重要来源。割手密染色体数目众多（2n=40-128），且染色体较小，形态相似。因此，根据传统的细胞遗传学方法来区分不同的染色体是非常困难的,这阻碍了割手密在细胞学方面研究工作的开展。本研究主要是利用甘蔗与高粱的良好共线性，借助比较基因组学的手段，筛选割手密单低拷贝序列，开发割手密染色体特异的细胞学标记。 主要研究结果如下： （1）通过比较基因学手段，将割手密单倍体材料AP85-441（2n=4x=32）的BAC文库序列与高粱基因组序列进行比对，共获得了164个低拷贝的BAC序列，这些序列均匀地分布在高粱10条染色体的长臂和短臂上。采用PCR方法对所构建的两维BAC混合池进行筛选，准确筛选到84个所需的阳性克隆。 （2）将所筛选到的84个阳性克隆的DNA标记为探针，进行BAC-FISH分析，共鉴定了42个探针可在割手密AP85-441染色体上获得特异信号，信号数从1到4不等。42个特异探针，高粱的2号、5号、9号和10号染色体各有2个，4号和8号染色体各有4个，1号染色体有5个，7号染色体有6个，3号染色体有7个，6号染色体有8个。割手密染色体特异探针的开发，为其染色体鉴定和核型分析奠定了基础。 （3）与高粱染色体9条相对应的10个割手密染色体特异性细胞学探针被用于鉴定染色体：BAC-52（Sb1）、BAC-58（Sb1）、BAC-65（Sb2）、BAC-80（Sb3）、BAC-97（Sb4）、BAC-117（Sb6）、BAC-125（Sb7）、BAC-134（Sb8）、BAC-141（Sb9）、BAC-155（Sb10）。由我们课题前期研究所构建的遗传图谱得到，在割手密中高粱的5号染色体被分为了两个部分，分别与高粱的6号和7号染色体融合；8号染色体，分别与高粱的2号和9号染色体融合。基于10个特异探针的BAC-FISH杂交结果和遗传图谱，我们成功对割手密（x=8）的八条染色体进行了鉴定：SsChr1（BAC-52、BAC-58）、SsChr2（BAC-65和BAC-134）、SsChr3（BAC-80）、SsChr4（BAC-97）、SsChr5（BAC-117）、SsChr6（BAC-125）、SsChr7（BAC-141）和SsChr8（BAC-155）。 （4）割手密与高粱差异分化之后，割手密发生了多次染色体重组事件，染色体基数由x=10减少到x=8。其中割手密的特异标记BAC-13，位于高粱7号染色体重组区间，用于检测不同甘蔗品种的基因组差异。以BAC-13为探针，与不同倍性的割手密进行原位杂交，AP85-441（2n=4x=32）、SES208（2n=8x=64）、AP83-108（2n=8x=64）及福建89-1-16（2n=12x=96），杂交信号数分别为2、4、4、4，均为割手密染色体所特异的。但在割手密的五倍体材料尼泊尔-西藏（2n=5x=40）、以及甘蔗其它品种大茎野生种（2n=8x=80）及热带种（2n=8x=80）的杂交信号数要远大于10。BAC-13在不同倍性上割手密杂交信号数的差异，表明在割手密多倍化过程中，会伴随重复序列的消除，以维持基因组结构的稳定。另外，BAC-13在尼泊尔-西藏、大茎野生种以及热带种杂交结果类似，说明BAC-13在甘蔗属差异演化情况发生在割手密、大茎野生种以及热带种三者分离之后。

目录

第一个书签之前