利用大黄油菜人工合成甘蓝型油菜S0、S1世代的遗传分析

摘要

甘蓝型油菜是由天然芸苔属基本种甘蓝(Brassica oleracea,2n=18,CC)和白菜型油菜(Brassica rapa,2n=20,AA)或白菜(Brassica campestris,2n=20,AA)经天然杂交和染色体自然加倍进化而来,为一个双二倍体(2n=38,AACC)。其起源于欧洲,在我国的栽培历史较短,遗传基础非常窄。人工合成甘蓝型油菜可以有狭效的拓宽现有甘蓝型油菜资源。
　　芸薹属异源多倍体的进化一直是人们研究的热点,人工合成的异源多倍体是研究异源多倍化早期分子机制的理想材料,因为用于合成多倍体的二倍体是已知的,便于人们对合成种和亲本材料进行基因组合和基因表达的比较分析。
　　本研究以青海省农林科学院油菜所人工合成的一批甘蓝型油菜为研究对象,在形态学、千粒重、自交亲和性、细胞遗传学及表观遗传学等多个方面对其做了系统的研究。
　　获得主要研究结果如下:
　　1.人工合成的所有甘蓝型油菜在形态上偏像父本甘蓝,开白花,叶色、花瓣大小、形状介于双亲之间。生育期介于120-140天之间。SSR分子标记和细胞学分析表明人工合成甘蓝型油菜为真杂种。
　　2.在不同亲本组合S0后代中发现了23株大粒植株,其中大黄油菜×中迟芥蓝杂交后代S0平均千粒重最高为7.453g,显著高于甘蓝型油菜品种青油14号和大黄油菜。最低的为大黄油菜×叶牡丹(5.482g),亦显著高于甘蓝型油菜品种青油14号。在S1代中,大黄油菜×黄花芥蓝组合的平均千粒重最高,为7.145g,大黄油菜×中迟芥蓝组合的平均千粒重最小,为6.077g。四个组合除大黄油菜×中迟芥蓝外,三个组合S1平均千粒重显著高于青油14号,其中大黄油菜×黄花芥蓝、大黄油菜×中花芥蓝S1世代平均千粒重极显著高于青油14号。
　　3.对A、B、C、D四个不同亲本杂交组合S1代共183个不同单株自交亲和指数大小做了比较,结果表明:不同单株自交亲和指数之间存在广泛变异,自交亲和指数最小的为0,最大的为8.294。183个单株自交亲和指数按大小可分为3类,亲和指数小于1的单株总共有55株,占总株数的30％;介于1至3.0之间的75株,占总株数的49%,亲和指数大于等于3的总共53株,占总株数的21%。不同组合内S1自交亲和指数比较发现,同一组合S1个体之间变异广泛。
　　4.花粉母细胞减数分裂观察结果表明,人工合成甘蓝型油菜单倍体所有终变期花粉母细胞都有二价体形成,其中一些细胞包含三价体和四价体,后期Ⅰ染色体的分离比主要是9/10、8/11、7/12。加倍后植株花粉母细胞终变期观察到了19个二价体,后期I染色体主要呈19/19分离,未见到染色体落后现象。四个杂交组合S1花粉平均育性在82.24%―87.35%之间,同一株系S0和S12个不同世代花粉育性除F10为74%,其余植株均在80%以上,同一株系不同世代花粉育性不存在显著差异。
　　5.以A组合(大黄油菜×中花芥蓝)S0世代、B组合(大黄油菜×中迟芥蓝) S0和S12个世代人工甘蓝型油菜为材料,分别利用AFLP和MSAP技术检测了基因组变化及甲基化模式变化情况。结果表明,16对引物在A组合S0扩增到523条带,其中4对引物扩增出9条变异带,变异带包括7条亲本缺失带和2条新增带,分别占S0总条带的1.33%和0.38%;45对引物在B组合双亲植株扩增到1093条带,只有一对引物检测到一条父本带型在所有S0植株中缺失,约占S0总条带的0.09%;在B9子代F19-1―F19-16总共扩增得到1092条带,变异带有10条,占总条带的0.915%,其中包括9条缺失带和一条新增带,9条缺失带全部位于C基因组。MSAP检测发现,B组合S0植株中有3个位点发生了甲基化模式的改变,全部位于A基因组,甲基化模式改变位点占总检测位点的1.37%。研究还发现B组合S0世代一个植株出现可遗传的花色变异,推测该表型变异与B组合人工甘蓝型油菜中C基因组变异有关。

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第一章 文献综述

1.1 人工合成甘蓝型油菜的途径

1.2 人工合成甘蓝型油菜细胞遗传学研究

1.3 人工合成甘蓝型油菜基因组遗传变异研究

1.4 几种常见的分子标记技术

1.5 油菜千粒重的研究

1.6 油菜自交亲和性研究

1.7 本研究的目的和意义

第二章 人工合成甘蓝型油菜鉴定和形态学特征

2.1 前言

2.2 材料方法

2.3 结果与分析

2.4 讨论

第三章 人工合成甘蓝型油菜千粒重和自交亲和性研究

3.1 前言

3.2 人工合成甘蓝型油菜千粒重的研究

3.3 人工合成甘蓝型油菜自交亲和性研究

第四章 人工合成甘蓝型油菜细胞遗传稳定性研究

4.1 前言

4.2 材料方法

4.3 结果与分析

4.4 讨论

第五章 人工合成甘蓝型油菜早期世代基因组变异研究

5.1 前言

5.2 材料方法

5.3 结果与分析

5.4 讨论

全文结论

参考文献

缩略词

致谢

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