蔬菜用芥菜与黑芥和白菜远缘杂交的研究

摘要

蔬菜用芥菜为我国著名的特产蔬菜，具有丰富的形态变异，有叶用、根用、茎用、芽用等类型，为天然的遗传研究突变体。他们在叶、根、茎和芽等方面的特殊形态可能主要是由来自芸薹染色体组上的基因控制。本项研究拟通过蔬菜用芥菜(根用芥菜大头菜，茎用芥菜榨菜和芽用芥菜儿菜)作母本与黑芥进行杂交获得杂种，并进一步通过与黑芥回交得到单体附加系，再通过自交得到二体附加系，解析芸薹基因组结构，以研究这些芥菜中包含的经过长期进化的芸薹染色体组，并定位根、茎和芽方面的特异形态基因，为今后基因的克隆及发育研究奠定基础，可丰富芸薹属基因组信息，也为芸薹属作物的进化及遗传育种提供新知识及材料。主要的研究结果如下：
　　 1.蔬菜用芥菜大头菜(B.juncea var.megarrhiza Tsen et Lee)、榨菜(B.junceaVar.tsatsai Mao)和儿菜(B.juncea var.gemmifera Lee Lin)作母本分别与黑芥杂交，共授粉3223朵花，胚挽救培养378个幼胚，成功得到223个试管苗，162个幼苗，79个植株，其中49株为真杂种植株。三个杂交组合均获得了杂种植株F.AB(大头菜与黑芥的杂种)、F.A1B(榨菜与黑芥的杂种)和F.A2B(儿菜与黑芥的杂种)，均具有预期的染色体数(2n=26)。得到真杂种的概率低于3%，只得到一株杂种F.A2B植株，15株F.AB，33株F.A1B。
　　 2.杂种植株F.AB、F.A1B和F.A2B生长势强，在整体形态上都偏向于父本黑芥，F.AB的根部、F.A1B的茎部和F.A2B的芽部不出现膨大。杂种株高都高于蔬菜用芥菜，其中杂种植株F.AB和F.A1B远远高于其母本。杂种的茎都要粗于母本，杂种植株F.AB和F.A1B的茎也比黑芥粗，F.A2B植株的茎要比黑芥细。与母本一样易感蚜虫和菌核病。杂种植株开花晚，特别是F.A2B到4月1日(2011)才开花且花期只有10天左右。杂种植株的花粉的可育性在5%到10%之间，F.AB的花粉活性最高达10%。
　　 3.圆大头菜与黑芥杂种的自交一代(F2)生长势强，其染色体比F.AB少了3-4条。F2根部有膨大，但不是圆大头菜的肉质型根膨大。F2主茎较F.AB粗3-4倍，呈肉质型。F2植株的花粉活性为16%-38%，远高于F.AB的花粉活性10%。
　　 4.蔬菜用芥菜大头菜和榨菜与白菜杂交，均得到杂种F.BA，杂交结实率较高达60%，能够得到正常饱满的种子。杂种无根部和茎部膨大现象，株高约为230-240cm，远远高于其父本和母本。杂种主茎较母本粗1-2倍，比父本粗3-5倍。F.BA与白菜回交结实率(30%-47%)高于其自交结实率(<10%)2-4倍。圆大头菜与白菜杂种自交二代F3营养生长旺盛，染色体数目为23-25。F3植株根部有明显的膨大现象，但与大头菜肉质型膨大不同，比大头菜的根部膨大直径大。根部以上10-20cm茎有明显的加粗，且呈肉质型。F3的花粉活性为23%-29%。
　　 5.榨菜与黑芥杂种F.A1B的遗传学分析。以标记的黑芥基因组DNA作探针。在F.A1B的花粉母细胞(PMCs)中，A和B基因组内的染色体均可形成同源配对二价体，A与B基因组间也形成异源配对二价体，A基因组染色体多以单价体形成存在。后期Ⅰ和后期Ⅱ常发生染色体落后现象。中期Ⅰ和中期Ⅱ，6-11个染色体出现提前分离或落后。

目录

文摘

英文文摘

1 文献综述

1.1 芸薹属栽培种的起源

1.1.1 芸薹属A、B、C基因组关系的研究

1.1.2 芸薹属栽培种起源及进化的研究

1.2 植物远缘杂交的研究

1.2.1 远缘杂交的研究进展

1.2.2 远缘杂交的障碍及其解决方法

1.2.3 远缘杂交在育种上的应用

1.3 异附加系的研究进展及其在植物遗传改良中的应用

1.3.1 异附加系的研究进展

1.3.2 异附加系的创建途径

1.3.3 异附加系的鉴定

1.3.4 异附加系在作物育种中的作用

1.4 原位杂交(ISH)技术的发展与应用

1.4.1 探针标记与信号检测

1.4.2 基因组原位杂交的应用

2 材料与方法

2.1 实验材料与实验设计

2.1.1 播种与移栽

2.2 实验方法

2.2.1 有性杂交

2.2.2 幼胚培养

2.2.3 子房培养

2.2.4 花粉育性检测

2.2.5 普通细胞学观察

2.2.6 DNA提取与探针标记

2.2.7 原位杂交

3 结果与分析

3.1 蔬菜用芥菜与黑芥杂交的亲和性的研究

3.2 杂交种的鉴定研究

3.2.1 大头菜与黑芥杂种一代的形态学鉴定

3.2.2 榨菜与黑芥杂种一代的形态学鉴定

3.2.3 儿菜与黑芥杂种一代的形态学鉴定

3.3 三倍体杂种F.A1B减数分裂的细胞学和原位杂交分析

3.4 圆大头菜与黑芥杂种后代(F2)的研究

3.5 蔬菜用芥菜与白菜杂交种的研究

3.6 圆大头菜与白菜杂种后代(F3)的研究

4 讨论

4.1 蔬菜用芥菜与黑芥和白菜之间的可交配性

4.2 胚挽救技术在远缘杂交上的应用

4.3 眵态学与细胞学对杂交种鉴定的作用

4.4 杂种育性的分析研究

4.5 杂种F.A1B的减数分裂染色体行为

4.6 创建材料的遗传育种意义

参考文献

致谢