大白菜-结球甘蓝1号染色体异附加系衍生后代外源染色体的遗传分析

摘要

异附加系是创造异代换系和异源易位系的重要桥梁材料，在理论研究和育种实践中具有十分重要的价值。在异附加系的有效利用中，对外源染色体的精确鉴定以及遗传分析非常重要。在各种鉴定方法中，基于基因组重测序开发的多态性InDel标记为异附加系的鉴定提供了技术保证。异附加系外源染色体的遗传分析包括外源染色体传递给子代频率和染色体片段大小，它决定着异附加系衍生后代染色体的数目和组成。为了创新大白菜（Brassica rapaL.ssp.pekinensis，AA）遗传种质，丰富其遗传背景，近年来，本课题组开展了将结球甘蓝优良基因导入大白菜进行种质创新研究，获得了整套大白菜—结球甘蓝单体异附加系和部分二体异附加系等珍贵材料。但关于外源染色体在异附加系衍生后代中的遗传情况尚需系统的研究。
　　本研究利用InDel标记和细胞学方法，对大白菜—结球甘蓝1号染色体二体异附加系(AC1D)自交后代及小孢子再生植株、大白菜—结球甘蓝1号染色体单体异附加系(AC1M)辐射诱变后代的染色体组成及数目进行了鉴定，对获得的2个携带甘蓝易位片段材料的特征特性进行了研究。主要研究结果如下:
　　1.以大白菜‘85-1'、结球甘蓝‘11-1’为对照，利用均匀分布在甘蓝9条染色体上的6～8个InDel标记，对从大白菜—结球甘蓝AC1D自交后代中获得的21条和22条染色体的2个单株进行PCR扩增，确定了大白菜—结球甘蓝1号染色体异附加系附加了结球甘蓝的C03染色体，并渗入了C05和C07的染色体片段;进—步利用2个单株对甘蓝C03染色体沿全长分布的67个多态性InDel标记进行筛选，结果表明染色体数为21的单株携带了C03染色体的52个标记，染色体数为22的单株携带了C03染色体的40个标记，推断2个单株分别为大白菜—结球甘蓝单体异附加系和大白菜—结球甘蓝二体异附加系。
　　2.利用甘蓝C03染色体67个多态性InDel标记和细胞学方法对大白菜AC1D自交后代46个单株进行鉴定分析，结果表明，其中3个单株为染色体数22条的大白菜—结球甘蓝二体异附加系，6个单株为染色体数21条的大白菜—结球甘蓝单体异附加系，1个单株为染色体数20条的大白菜双体代换系，29个单株为染色体数20条的附加了结球甘蓝染色体片段的大白菜易位系，还有3个单株染色体数为22条，2个单株染色体数为21条，推断其分别为易位了结球甘蓝染色体片段的大白菜双三体和三体。
　　3.对大白菜—结球甘蓝AC1D异附加系自交后代23个单株进行小孢子培养，共有14个单株出胚，其中9个单株小孢子胚再生成苗，小孢子出胚率为0.1～4.2个胚/蕾，小孢子胚成苗率为7.1～100％，共获得139个小孢子植株。利用7号、8号、24号、27号单株携带的InDel标记对其小孢子植株和自交后代植株进行比较鉴定，结果表明，在4个单株小孢子后代中分别鉴定出3、2、0、1个携带甘蓝特异标记的植株，占供鉴定植株的比例分别为12％、66.7％、0和20％;在4个单株自交后代中分别鉴定出3、11、18、26个携带甘蓝特异标记的植株，各占鉴定植株的比例分别为13％、28.2％、23.1％和53％;从4个单株小孢子和自交后代中共获得9个携带1个甘蓝特异标记的植株和13个携带3～9个连续标记的植株。
　　4.利用甘蓝C03染色体67个多态性InDel标记对大白菜—结球甘蓝AC1M辐射回交后代进行鉴定，在68个回交后代中鉴定出15个含有甘蓝特异条带的单株，其中1株(BC-3)携带12个甘蓝特异标记，1株(BC-2)携带2个甘蓝特异标记，13株携带1甘蓝特异标记;对BC-1、BC-2、BC-3、BC-8、BC-10和BC-156个单株的染色体数目进行鉴定表明:BC-3染色体数21条，推断其为可能为大白菜—结球甘蓝1号染色体单体附加系，其余5株仅含有1个标记的单株染色体数均为20条，推断其为大白菜—结球甘蓝1号染色体易位系。对这6个单株携带的标记在其自交后代中的传递情况进行鉴定，结果表明，仅BC-1和BC-15单株的自交后代中检测到甘蓝特异条带，携带标记的单株占供鉴定单株的比例分别为1.5％和13.9％;而其他4个单株的自交后代中均未检测到携带甘蓝特异标记的单株。
　　5.对获得的两个大白菜—结球甘蓝1号染色体易位系的营养生长期性状进行调查，并在收获期进行营养指标测定。结果表明:两个易位系自交后代在叶形和植株形态上均表现出与二倍体大白菜‘85-1’存在差异。营养指标检测表明在自交后代中仅有甘蓝条带的植株、既有甘蓝条带又有白菜条带的植株、只有白菜条带的植株在所测试的各项指标中，平均纤维素、可溶性糖和干物质的含量在大白菜‘85-1’、结球甘蓝‘11-1’及3中类型的植株中的差异达到显著水平，而平均纤维素含量在供试材料中的差异未达到显著水平。矿质元素的检测结果表明:在所检测的三种常量元素(K、Ca、Mg)中，仅平均Ca含量在3中类型的材料间和与对照亲本间差异达到显著水平，而所检测的5种微量元素(Fe、Mn、Zn、Cu、B)的平均含量在3种材料间和与对照亲本间差异均达到显著水平。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 异附加系和易位系的创建

1．1．1 异附加系的创建方法

1．1．2 易位系的创建方法

1．2 外源染色体的鉴定

1．3 异附加系和易位系的应用

1．4 本研究的目的与意义

2 材料与方法

2．1 试验材料

2．2 试剂与仪器

2．3 研究方法

2．3．1 根尖染色体数目鉴定

2．3．2 减数分裂观察

2．3．3 基因组DNA的提取及检测

2．3．4 InDel标记获得与合成

2．3．5 PCR扩增

2．3．6 PCR扩增产物的检测

2．3．7 游离小孢子培养

2．3．8 田间性状观察

2．3．9 营养成分测定

3 结果与分析

3．1 大白菜—结球甘蓝1号染色体异附加系外源染色体特异InDel标记的鉴定

3．1．1 大白菜—结球甘蓝1号染色体异附加系外源染色体的确定

3．1．2 大白菜—结球甘蓝1号染色体异附加系CO3染色体特异InDel标记的筛选

3．2 大白菜—结球甘蓝AC1D自交后代的InDel标记和细胞学鉴定

3．2．1 大白菜—结球甘蓝AC1D自交后代的InDel标记鉴定

3．2．2 大白菜—结球甘蓝AC1D自交后代细胞学鉴定

3．2．3 大白菜—结球甘蓝AC1D自交后代单株的染色体组成分析

3．3 大白菜—结球甘蓝AC1D衍生二代的InDel标记鉴定

3．3．1 大白菜—结球甘蓝AC1D自交后代游离小孢子培养

3．3．2 大白菜—结球甘蓝AC1D衍生二代小孢于植株与自交植株的比较分析

3．4 大白菜—结球甘蓝AC1M辐射诱变后代的InDel标记与细胞学鉴定

3．4．1 大白菜—结球甘蓝AC1M辐射诱变后代的InDel标记鉴定3．4．1 大白菜—结球甘蓝AC1M辐射诱变后代的InDel标记鉴定

3．4．2 大白菜—结球甘蓝AC1M辐射诱变后代的细胞学鉴定

3．4．3 大白菜—结球甘蓝AC1M辐射诱变衍生二代的InDel标记鉴定

3．5 2个大白菜—结球甘蓝1号染色体易位系自交后代的特性研究

3．5．1 AT1-33和AT1-51易位系自交后代的性状表现

3．5．2 易位系后代品质测定

3．5．2 易位系后代矿质元素测定

4 讨论

4．1 InDel标记鉴定外源染色体的的有效性

4．2 大白菜—结球甘蓝异附加系外源染色体遗传分析

5 结论

参考文献

在读期间发表的学术论文

作者简历

致谢