红菜薹与甘蓝型油菜的杂种及回交后代的遗传学研究

摘要

红菜薹（B.campestrisL.sspChinensisL.var.utilisTsenetLee.2n=2x=20）起源于我国长江流域中部，是我国特有的蔬菜，在鄂、湘、川等地区栽培历史悠久，是该地区重要的秋冬蔬菜。由于其风味独特，脆嫩爽口，且含有17种氨基酸，其中7种为人体所必需的，因此深受人们的喜爱。近年来，作为优质高档菜引种到全国各地栽种，种植面积在不断地扩大。为了满足人们对红菜薹需求的不断增长，这就要求我们广大育种工作者不断培育出更好的品种。目前生产上应用最广泛的制种方法是利用红菜薹雄性不育系和自交不亲和系配制杂交种。十字花科芸薹属作物拥有丰富的雄性不育种质资源，通过不同种间、属间或者亲缘关系更远的亲本之间的远缘杂交，我们可以将这些不育基因转移到红菜薹中，从而育成相应的红菜薹细胞质雄性不育系，对红菜薹的杂种优势的利用有重要意义。
　　 本研究所用的不育源是一种新型的甘蓝型油菜细胞质雄性不育系（eruCMS）。苗期遇低温叶片不黄化，不育性稳定，蜜腺正常，不育度和不育株率均为100％，其花药的败育主要发生在单核靠边期至双核期，但雌蕊的发育正常，能够正常结实，是一种优良的不育源。将甘蓝型油菜（B.napus2n=4x=38）与红菜薹进行远缘杂交，并以红菜薹为轮回亲本连续回交，目前已获得回交四代的材料。其植物学性状已与轮回亲本一致，且其苗期遇低温叶片不黄化，蜜腺正常，不育度和不育株率均为100％，雌蕊的发育正常，能够正常结实。从2009年的11月到2010年的3月上旬连续对BC4的花粉进行活力检测，均未发现有活力的花粉，说明其不育性很稳定。
　　 同时对红菜薹与甘蓝型油菜的杂种一代及其回交后代进行植物学，普通细胞学及扩增片段长度多态性(Amplifiedfragmentlengthpolymorphism,AFLP)方面的分析。主要结果如下：
　　 1.红菜薹与甘蓝型油菜的杂种一代及其回交后代的植物学分析。田间植物学性状观察表明，杂种F1代植物学性状普遍偏向其母本，并表现出一定的杂种优势。但在分枝习性，茎秆颜色、角果大小等方面存在明显差异；BC1代植物学性状表现出严重的分离，有的仍然保持着母本的性状，绝大多数介于双亲之间，有的已偏向于父本；BC2代植物学性状已经很像父本，只是茎秆、叶柄及叶脉呈淡紫色且不均匀，其他性状与父本一致。BC3代植物学性状大多数植株已经基本上与父本一致，只是植株整体的色泽较之父本紫色偏淡。BC4代植物学性状已与父本基本一致。
　　 2.红菜薹与甘蓝型油菜的杂种一代及其回交后代的普通细胞学分析。根据F1子房染色体数目将其分为三类：第一类2n=25-28，此类中以2n=26条占大多数，出现的概率为40，6％；第二类2n=29，也就是按照理论计算，F1应该具有的条数，出现的概率为6.25％；第三类为2n=30条，出现的概率很低，仅为3.33％。BC1子房染色体数目可以分为三类：第一类2n=16-19条，以19条占大多数，出现的概率为25.5％:第二类2n=20条，也就是父本所含的染色体数目，出现的概率为37-3％：第三类2n=24、25、26条，该类出现的总概率为9.8％。BC2子房染色体数目可以分为三类：第一类2n=18、19条，以19条占大多数，出现的概率为31，6％；第二类2n=20条，出现的概率为40.9％；第三类2n=21、22条，出现的概率分别为9.09％、4.55％。BC3子房染色体数目可以分为两类：第一类2n=17、18、19条，出现的概率分别为6.25％、9.36％、12.5％；第二类2n=20条，出现的概率为71.9％。BC4子房染色体数目可以分为两类：第一类2n=18、19条，出现的概率分别为6.7％、16，7％；第二类2n=20条，出现的概率为76.7％。
　　 3.红菜薹与甘蓝型油菜的杂种一代及其回交后代的AFLP指纹分析。随机选取17对引物对甘蓝型油菜与红菜薹的杂种一代及其回交后代的基因组DNA进行扩增。母本共扩增出224条带，其中母本特异带111条，父本共扩增出188条带，其中父本特异带64条，同时扩增出双亲共有的带型124条，双亲均没有的新增带型88条。F1共扩增出2059条带，其中父本特异性带占16.32％，母本特异性带占26.13％，母本缺失带占22.39％;BC1代共扩增出1956条带，其中父本特异性带占18.66％，母本特异性带占24.03％，母本缺失带占27.05％;BC2代共扩增出1755条带，其中父本特异性带占19.15％，母本特异性带占22.85％，母本缺失带占34.07％;BC3代共扩增出2038条带，其中父本特异性带占23.55％，母本特异性带占18.55％，母本缺失带占30.47％;BC4代共扩增出1826条带，其中父本特异性带占24.15％，母本特异性带占17.31％，母本缺失带占29.30％。
　　 根据AFLP指纹分析，发现随着回交世代的增加，植株体内父本特异性带的数量在增加，而母本特异性带的数量在减少，我们推测在杂种及回交后代的发育过程中发生了遗传物质的渗入和消除。同时也发现在遗传物质发生的变化中以消除的方式为主，其中又以母本遗传物质的消除发生的较为严重，表现在母本特异性条带的缺失占到了总缺失带的49.52％-68.77％。

目录

文摘

英文文摘

1 前言

1.1 课题的提出

1.2 十字花科植物雄性不育系的转育及远缘杂种及后代的遗传学研究内容

1.2.1 十字花科植物雄性不育系的转育利用情况

1.2.2 远缘杂种及后代的遗传学研究内容

1.2.3 植物远缘杂交染色体消除及遗传渗入

1.3 本课题研究的目的与意义

2 材料与方法

2.1 实验材料

2.2 实验方法

2.2.1 实验材料的准备

2.2.2 植物学性状观察

2.2.3 花粉活力检测

2.2.4 普通细胞学观察

2.2.5 基因组DNA的提取及AFLP分析

2.3 数据处理

3 结果与分析

3.1 红菜薹与甘蓝型油菜杂种一代(F1)的遗传学分析

3.1.1 红菜薹与甘蓝型油菜杂种一代(F1)的植物学性状特征

3.1.2 红菜薹与甘蓝型油菜杂种一代(F1)的细胞学分析

3.1.3 红菜薹与甘蓝型油菜杂种一代(F1)的AFLP分析

3.2 红菜薹与甘蓝型油菜回交一代(BC1)的遗传学分析

3.2.1 红菜薹与甘蓝型油菜回交一代的(BC1)的植物学性状特征

3.2.2 红菜薹与甘蓝型油菜回交一代(BC1)的细胞学分析

3.2.3 红菜薹与甘蓝型油菜回交一代(BC1)的AFLP分析

3.3 红菜薹与甘蓝型油菜回交二代(BC2)的遗传学分析

3.3.1 红菜薹与甘蓝型油菜回交二代的植物学性状特征

3.3.2 红菜薹与甘蓝型油菜回交二代(BC2)的细胞学分析

3.3.3 红菜薹与甘蓝型油菜回交二代(BC2)的AFLP分析

3.4 红菜薹与甘蓝型油菜回交三代(BC3)的遗传学分析

3.4.1 红菜薹与甘蓝型油菜回交三代(BC3)的植物学性状特征

3.4.2 红菜薹与甘蓝型油菜回交三代(BC3)的细胞学分析

3.4.3 红菜薹与甘蓝型油菜回交三代(BC3)的AFLP分析

3.5 红菜薹与甘蓝型油菜回交四代(BC4)的遗传学分析

3.5.1 红菜薹与甘蓝型油菜回交四代(BC4)的植物学性状特征

3.5.2 红菜薹与甘蓝型油菜回交四代(BC4)的花粉活力检测

3.5.3 红菜薹与甘蓝型油菜回交四代(BC4)的细胞学分析

3.5.4 红菜薹与甘蓝型油菜回交四代(BC4)的AFLP分析

4 讨论

4.1 红菜薹与甘蓝型油菜远缘杂交后代的植物学性状遗传分析

4.2 红菜薹与甘蓝型油菜远缘杂交后代的细胞遗传学分析

4.3 红菜薹与甘蓝型油菜远缘杂交后代的AFLP分析

4.4 本研究的后续工作

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文

图版与说明