四个源于普通小麦与中间偃麦草杂种后代稳定品系的染色体结构鉴定

摘要

小麦(Triticum aestivum L.)是世界上广泛种植的重要粮食作物之一，随着世界人口的剧增，带来的粮食问题日益突出。因此培育高产、稳产、优质的小麦新品种是育种的主要目标。然而随着小麦育种水平的不断提高，小麦的遗传基础也越来越狭窄，抵抗生物和非生物的胁迫能力也越来越弱，亟需开发和利用新种质资源以拓宽小麦的遗传背景。中间偃麦草(Thinopyrum intermedium)是一种研究较为系统、应用较为普遍的小麦基因源，国内外学者已利用普通小麦与中间偃麦草杂交创制了许多中间材料，为小麦育种作出了重要贡献。
　　本研究以四个来源于小麦-中间偃麦草部分双二倍体TAI7047与普通小麦品种川麦107的杂种后代的稳定品系为研究材料，四个小麦品系分别是13-388、13-420、13-455、14-493，并采用细胞学与分子技术相结合的方法鉴定其染色体组成。其结果如下:
　　1.品系13-388的细胞学鉴定
　　小麦品系13-388的根尖细胞有丝分裂中期染色体数目为2n=42，减数分裂中期Ⅰ，其染色体构型为2n=21Ⅱ。农艺性状调查表明品系13-388感白粉病和条锈病，其平均株高比川麦107高8.5cm左右，平均有效穗数比川麦107多近2个。对根尖有丝分裂中期染色体进行GISH分析表明:品系13-388中有一对染色体被中间偃麦草的一对St染色体代换，且其中一对染色体短臂上发生易位，易位片段约为染色体臂长度的80％。具体被代换的染色体是哪一条和易位片段位于哪条染色体上尚不清楚，需要进一步研究。
　　2.品系13-420的细胞学鉴定
　　小麦品系13-420根尖细胞有丝分裂中期染色体数目为2n=42，花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ，染色体构型为2n=21Ⅱ，未发现单价体和多价体。农艺性状调查发现品系13-420感白粉病和条锈病，平均株高比亲本川麦107高约15cm，千粒重比亲本川麦107低9g，平均有效穗数比川麦107多近2个，其他性状无明显差别。GISH分析结果表明，小麦品系13-420中，一对染色体被中间偃麦草的一对St染色体代换。
　　3.品系13-455的分子细胞学鉴定
　　小麦品系13-455根尖体细胞有丝分裂中期的染色体数目为2n=42，花粉母细胞中期Ⅰ，染色体配对行为为2n=21Ⅱ，没有单价体和多价体。农艺性状调查结果显示13-455平均株高比川麦107高约5cm，小穗紧密，穗短且小穗数少，平均小穗数比川麦107少3个左右;其他农艺性状与亲本相似。顺序GISH-FISH分析表明小麦品系13-455的1B染色体随体端部发生易位，是一个小片段易位系。
　　PLUG标记分析结果显示:位于1BS.sat18-0.50-1.00之间的PLUG引物TNAC1001能在小麦品系13-455中扩增出长度分别为650bp和750bp左右的两条与缺体-四体N1B-T1A相同的带纹，说明品系13-455随体端部缺失。品系13-455与中间偃麦草和拟鹅观草在750bp左右均扩增出一条相同的带纹，但未扩增出特异带纹，说明品系13-455中可能含有中间偃麦草1St染色质。
　　4.品系14-493染色体结构鉴定
　　小麦品系14-493根尖细胞有丝分裂中期染色体数目为2n=42，花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体构型为2n=21Ⅱ，无单价体和多价体，也未发现染色体落后现象。GISH和FISH相结合，结果表明小麦品系14-493中一对4D染色体被中间偃麦草的一对J染色体代换，且品系14-493的一对3D染色体短臂端部发生小片段易位，易位片段约为染色体短臂长的30％。PLUG标记分析显示，引物TNAC1403在品系14-493中扩增出与缺体-四体N4D-T4B相同的带纹，结果表明TNAC1403位于4DL12-0.71-0.86处。综合分析表明品系14-493是一个4D/4J代换，3D端部易位的小麦-中间偃麦草代换易位系。

目录

声明

摘要

1 文献综述

1．1 小麦近缘属物种在小麦育种中的应用

1．2 偃麦草种质的研究和利用

1．3 中间偃麦草的研究

1．3．1 中间偃麦草的生物学特性

1．3．2 中间偃麦草的染色体组成研究

1．3．3 中间偃麦草优良基因向小麦遗传背景中的转移

1．4 小麦异附加系、代换系和易位系

1．5 小麦染色体中外缘染色质的鉴定

1．5．1 形态学鉴定

1．5．2 细胞学鉴定

1．5．3 生化标记鉴定

1．5．4 分子生物学鉴定

1．5．5 分子标记鉴定

1．6 本研究的目的及意义

2 试验材料和方法

2．1 试验材料

2．2 研究方法

2．2．1 根尖有丝分裂染色体数目检测

2．2．2 花粉母细胞减数分裂染色体行为观察

2．2．3 农艺性状考察

2．2．4 Giemsa C-带

2．2．5 基因组原位杂交(GISH)

2．2．6 PLUG-PCR反应程序

3 试验结果

3．1 田间农艺性状调查

3．2 品系13-388、13-420、13-455、14-493的细胞学鉴定

3．3 品系13-388、13-420原位杂交分析

3．4 品系13-455染色体组成分析

3．4．1 品系13-455染色体C带分析

3．4．2 品系13-455 GISH-FISH分析

3．4．3 品系13-455的PLUG分析

3．5 品系14-493结果分析

3．5．1 品系14-493GISH和FISH结果分析

3．5．2 品系14-493的PLUG分析

4 讨论

4．1 小麦-中间偃麦草代换系、易位系和代换易位系的选育

4．2 普通小麦品系中外源染色质的鉴定

4．3 本试验研究材料的应用价值

4．4 进一步试验

5 结论

参考文献

致谢

附录