加拿大披碱草、老芒麦及其杂交后代的遗传分析

摘要

加拿大披碱草与老芒麦均为披碱草属植物，二者的抗逆性和适应性强，综合生产性能好，适合作为远缘杂交的原始材料。我国生态建设和畜牧业发展急需耐寒、耐旱、产量高的优质牧草品种，因此培育牧草新品种具有重要意义，而远缘杂交育种是从根本上改良牧草的有效手段。本文以加拿大披碱草、老芒麦、杂种F1、F1加倍当代株系Ⅰ(C0Ⅰ)、F1加倍一代Ⅰ(C1Ⅰ)、F1加倍当代株系Ⅱ(C0Ⅱ)和F1加倍一代Ⅱ(C1Ⅱ)为材料，从数量遗传学、细胞学、生化标记和RAPD分子标记四个层次对加拿大碱草与老芒麦及其杂交后代进行了遗传分析，为选择优良单株提供依据，为培育优质的牧草新品种奠定基础。通过试验得到了以下结果: 1.EST同工酶和RAPD鉴定结果表明，双亲加拿大披碱草(母本)和老芒麦(父本)的亲缘关系相对较远；证明F1是真杂种，而且F1有偏向母本加拿大披碱草的倾向；F1加倍一代Ⅱ(C1Ⅱ)来源于双亲加拿大披碱草和老芒麦的杂交F1代。 2通过核型分析证明，F1是真杂种，根据所得的染色体相对长度和臂比两项指标可初步认为杂种F1的第8、9、11、12、13、14对染色体可能来自父本老芒麦的第9、10、11、12、13、14对染色体，杂种F1的第2、4、6对染色体可能来自母本加拿大披碱草的第2、4、5、对染色体，剩下的染色体可能有父本染色体片段的插入。证明F1加倍当代株系I(C1Ⅰ)和F1加倍当代株系Ⅱ(C0Ⅱ)是F1群体中的加倍株。C1I的染色体较C0Ⅰ的染色体数目减少了14条，染色体趋于对称形式。 3在农艺性状方面，加拿大披碱草、老芒麦、杂种F1、F1加倍当代株系Ⅰ(C0Ⅰ)、F1加倍一代Ⅰ(C1Ⅰ)、F1加倍当代株系Ⅱ(C0Ⅱ)和F1加倍一代Ⅱ(C1Ⅱ)的返青期基本一致，随着生育期进程的发展，它们进入有性生殖阶段的进程差异变大。母本加拿大披碱草的生育期较长，父本老芒麦的生育期较短，杂种后代的生育期介于双亲在之间，且F1和F1加倍一代Ⅱ(C1Ⅱ)的生育期偏向于父本老芒麦，F1加倍当代株系Ⅰ(C0Ⅰ)、F1加倍一代Ⅰ(C1Ⅰ)、F1加倍当代株系Ⅱ(C0Ⅱ)的生育期偏向母本加拿大披碱草；在植株高度、生长速度、分蘖数、产草量、茎叶比、穗形和营养成分上，除了在生长速度方面F。加倍当代株系Ⅱ(C0Ⅱ)低于其它群体外，杂种F1、F1加倍当代株系Ⅰ(C0Ⅰ)基本处于双亲的中间状态，F1加倍一代Ⅰ(C1Ⅰ)和F。加倍一代Ⅱ(C1Ⅱ)的各项指标都很高，并且表现出明显的杂种优势；在叶长、叶宽、叶面积、节间数和节间粗等方面，加拿大披碱草的较大，Fl的各项指标介于双亲之间， F1加倍当代株系Ⅰ(C0Ⅰ)、F1加倍一代Ⅰ(C1Ⅰ)、F1加倍当代株系Ⅱ(C0Ⅱ)和F1加倍一代Ⅱ(C1Ⅱ)的茎叶指标也很高，接近或者超过了加拿大披碱草的指标。 4在数量性状和环境互作方面，植株高度主要受加性×环境互作效应和显性×环境互作效应控制，尤其是显性×环境互作效应，表现更为突出；分蘖数、叶长、叶宽、叶面积、节间数、茎粗和小穗数/穗主要受加性效应控制，对这几种性状的选择早代即可进行；叶宽、叶面积还受加性×环境互作效应控制。产草量和穗长主要受显性效应控制。 5 F1、F1加倍一代Ⅰ(C1Ⅰ)、和F1加倍一代Ⅱ(C1Ⅱ)花粉的育性很低，几乎是败育的.结实率为0。F1加倍一代Ⅰ(C1Ⅰ)、和F1加倍一代Ⅱ(C1Ⅱ)花粉母细胞的减数分裂异常，中期I配对紊乱，后期有落后的染色体现象。F1加倍当代株系Ⅰ(C。Ⅰ)和F1加倍当代株系Ⅱ(C。Ⅱ)花粉有一定的育性，有很低的结实率，二者的减数分裂也出现落后染色体，但是染色体落后的频率相对较低。 6 EST和POD的表达，在不同的生育期酶谱的差异很大，后代在有的生育期偏向母本，有的生育期偏向父本，可以用EST和POD同工酶来鉴定杂种，但是最好在春季分蘖期鉴定。而SOD的谱带的特征在所有生育期中，亲本和后代都一样，遗传稳定，没出现差异表达。 7亲本及杂交后代的RAPD分析表明，在杂种后代的条带中，除了互补双亲的条带外(除了S134外在所有的引物中都均有分布)，还出现了新增的特异条带。聚类表明，杂种后代之间的遗传距离近，而且偏向母本。

目录

文摘

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声明

1前言

1.1禾本科小麦族牧草远缘杂交的研究进展

1.2杂种后代的鉴定方法

1.3聚类分析在群体分类中的作用

1.3.1 RAPD遗传特性聚类分析

1.3.2 2同工酶遗传特性聚类分析

1.4植物数量遗传分析方法

1.4.1植物数量遗传分析方法的研究进展

1.4.2植物农艺性状遗传分析方法的遗传模型

1.4.3用于数量性状遗传分析的遗传标记

1.5本研究的目的和意义

2加拿大披碱草与老芒麦杂种后代的鉴定

2.1试验地概况

2.2试验材料和方法

2.2.1试验材料

2.2.2试验方法

2.3结果与分析

2.3.1杂种F1和C1Ⅱ的鉴定

2.3.2 RAPD标记法杂种鉴定F1和C1Ⅱ

2.3.3 C1Ⅰ、C0Ⅱ、C1Ⅱ根尖染色体的鉴定

2.3.4 EST同工酶和RAPD标记法对C1Ⅱ群体内单株的聚类分析

2.4讨论

2.4.1 F1真实性的鉴定

2.4.2 C1Ⅰ、C0Ⅱ、C1Ⅱ的染色体数目的探讨

2.4.3染色体来源的探讨

2.4.4 C1Ⅱ的聚类分析

2.5结论

3加拿大披碱草与老芒麦及其杂种后代农艺性状的数量性状遗传分析

3.1试验地概况

3.1.1试验地1概况

3.1.2试验地2概况

3.2材料与方法

3.2.1材料

3.2.2方法

3.3结果与分析

3.3.1生育期的观测

3.3.2植株高度、生长速度、分蘖数、鲜草产量和生长动态

3.3.3茎和叶片数量特征

3.3.4穗部特征

3.3.5营养成分

3.3.6光合速率的日变化

3.3.7加拿大披碱草与老芒麦及其杂种后代的遗传分析

3.3.8加拿大披碱草与老芒麦及其杂种穗部的数量遗传分析

3.3.9 F1和F2叶片数量性状的遗传分析

3.4讨论

3.4.1远缘杂交牧草的农艺性状的研究方法

3.4.2数量性状遗传的分析方法的应用及推广

3.5结论

4加拿大披碱草与老芒麦及其杂种后代育性的研究

4.1试验地概况

4.2材料与方法

4.2.1材料

4.2.2方法

4.2.3花粉母细胞减数分裂行为的观察

4.3.结果与分析

4.3.1花粉育性的研究

4.3.2 C0Ⅰ、C1Ⅰ、C0Ⅱ、C1Ⅱ的花粉母细胞减数分裂行为的观察

4.4讨论

4.4.1植物远缘杂交中的染色体行为

4.5结论

5加拿大披碱草与老芒麦及其杂种后代同工酶和RAPD遗传分析

5.1试验地概况

5.2材料与方法

5.2.1 同工酶遗传分析

5.2.2 RAPD分析

5.3结果与分析

5.3.1不同生育期酯酶同工酶(EST)的遗传分析

5.3.2不同生育期过氧化物酶(POD)同工酶的遗传分析

5.3.3不同生育期SOD同工酶的遗传分析

5.3.4加拿大披碱草与老芒麦及其杂种后代RAPD分析

5.4讨论

5.4.1同工酶的表达与生育期的关系

5.4.2 RAPD标记在育种中的应用

5.5结论

6结论

致谢

参考文献

附图

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