初级八倍体小黑麦中黑麦染色体的变异

摘要

小麦(Triticum aestivum L.AABBDD，2n=6x=42)是世界三大粮食作物之一，全世界约有三分之一的人口都以小麦作为主食。在现代农业生产体系下，由于骨干亲本的过分使用以及集约化的生产，致使小麦的遗传基础越来越窄，遗传多样性也不断下降，小麦产量和品质的提高受到了极大的限制。而小麦的近缘种属中却含有丰富的遗传变异资源，寻找与挖掘小麦近缘物种中优异的基因资源，并将这些基因转移到小麦中来，不仅可以拓宽小麦的遗传背景，还能实现其产量和品质的提高。黑麦(Secale cereale L.)是普通小麦遗传改良的三级基因源，也是最早和最成功地用于改良小麦的近缘植物之一。
　　本试验利用小麦品种绵阳26(Mianyang26)与秦岭黑麦(Qin ling)进行杂交，将得到的杂种F1经人工加倍后获得双二倍体材料(MQ)，观察MQ花粉母细胞减数分裂时期的染色体行为。然后将MQ自交得到第二代MQ，将部分第二代MQ与绵阳26杂交，获得杂种F1，剩余的第二代MQ继续自交得到第三代MQ，对第二代MQ的杂交结实率和自交结实率进行分析，并分别从中选出自交和杂交结实率最高、中等、最低的单株，随后对这些单株后代的种子进行原位杂交分析，观察并统计黑麦染色体的变异情况，得到主要结果如下:
　　1.初级八倍体小黑麦花粉母细胞减数分裂时期染色体的异常行为
　　利用黑麦基因组为探针，对MQ花粉母细胞减数分裂时期的染色体进行GISH分析，异常行为主要表现为:(1)中期Ⅰ存在大量黑麦、小麦的单价体，同时还发现了少量的多价体;(2)后期Ⅰ存在较多的落后染色体，有66.76％都是黑麦染色体;(3)四分体时期含有数目不等、大小不同的微核，有88.43％都是黑麦。该结果为研究初级八倍体小黑麦细胞学的不稳定性提供一定的基础。
　　2.初级八倍体小黑麦自交后代、杂种F1中小麦和黑麦染色体的不均等分裂
　　在MQ4自交后代和MQ6第二代与MY26的杂种F1中，发现了体细胞染色体数目不等的现象，同时在MQ17第二代与MY26的杂种F1中，还发现了成对的未分离的黑麦染色体，说明染色体不均等分裂的现象不仅出现在体细胞，还出现在性细胞中。此现象在前人的研究中报道较少。
　　3.初级八倍体小黑麦中黑麦染色体通过配子的传递情况
　　黑麦染色体在通过雌配子传递时，染色体4R传递率最高，染色体2R次之，染色体5R最低;在通过雄配子传递时，染色体5R传递率最高，染色体7R次之，染色体2R最低;同时还发现除2R和4R外，其他黑麦染色体通过雄配子的传递率都高于雌配子。该结果为研究黑麦染色体通过配子的传递提供了一定的基础。
　　4.初级八倍体小黑麦自交后代、杂种F1中黑麦染色体的数目变异
　　MQ第三代中黑麦染色体7R存在的频率最高，染色体4R、5R次之，染色体6R最低;MQ第二代与MY26的杂种F1中染色体4R存在的频率最高，染色体2R次之，染色体5R最低。该结果为研究黑麦染色体在小麦背景中的传递提供了一定的基础。
　　5.初级八倍体小黑麦自交后代、杂种F1中黑麦染色体的结构变异
　　第三代MQ和MQ第二代与MY26的杂种F1代中凡含有黑麦6R染色体的单株中，与标准FISH图相比，染色体6R长臂亚端部的pSc119.2信号有所减少;同时在MQ第三代和MQ第二代与MY26的杂种F1代中的部分单株中，出现了断裂的黑麦染色体、小麦与黑麦染色体易位现象。在第三代MQ中，发现有3个单株的细胞中出现了断裂的黑麦染色体，有1个单株的细胞中出现了小麦-黑麦的易位;在MQ第二代与MY26的杂种F1代中，共有12个单株的细胞中出现了断裂的黑麦染色体，有1个单株的细胞中出现了小麦-黑麦的易位。6R长臂亚端部信号的缺失现象在前人的这类研究中报道较少。
　　6.初级八倍体小黑麦不同自交、杂交结实率的后代中黑麦染色体的变化
　　自交结实率高的后代即MQ4第三代中，染色体3R和7R没有丢失，传递率为100％;在自交结实率中等的后代即MQ20第三代中，染色体3R存在频率为83.3％;在自交结实率低的后代即MQ15第三代中，染色体3R的存在频率为33.3％。杂交结实率高的MQ17第二代与MY26的杂种F1世代中，染色体4R的存在频率最高，达到71.4％;在杂交结实率中等的MQ20第二代与MY26的杂种F1世代中，染色体4R的存在频率最高，为90.9％;在杂交结实率低的MQ12、14、15第二代与MY26的杂交F1世代中，染色体1R的存在频率最高，为72.7％。该结果为研究黑麦染色体与结实率的关系提供了一定的基础。

目录

声明

摘要

1 文献综述

1．1 小麦及其近缘种属

1．2 外源基因在小麦育种中的应用

1．3 黑麦基因资源及其在小麦育种的利用

1．3．1 黑麦属植物

1．3．2 黑麦的特性

1．3．3 黑麦属基因的研究现状

1．3．4 黑麦在小麦育种中的应用

1．4 小麦背景中黑麦遗传物质的鉴定方法

1．4．1 染色体带型技术

1．4．2 原位杂交(In situ hybridization，ISH)

1．4．3 分子标记技术

1．5 小麦背景中黑麦染色体的变异

2 立题依据

3 材料与方法

3．1 试验材料

3．2 试验方法

3．2．1 花粉母细胞减数分裂时期染色体的行为观察

3．2．2 发根及预处理

3．2．3 染色体制片

3．2．4 基因组DNA的提取

3．2．5 探针标记

3．2．6 原位杂交(避光处理)

3．2．7 双色原位杂交

3．2．8 原位杂交常用试剂及其配方

4 结果与分析

4．1 MQ花粉母细胞减数分裂时期染色体的行为

4．2 MQ花粉母细胞减数分裂时期染色体的配对和微核数

4．3 第二代MQ的自交结实和杂交结实的情况

4．4 原位杂交分析

4．4．1 MQ减数分裂GISH结果

4．4．2 重复序列pSc119．2(绿)和(AAC)5(红)黑麦的FISH图

4．4．3 双二倍体第三代的原位杂交鉴定结果

4．5 不同黑麦染色体的传递情况

4．6 试验图片

5 讨论

5．1 初级八倍体小黑麦花粉母细胞减数分裂时期染色体异常行为的分析

5．2 初级八倍体小黑麦自交、杂交后代中的染色体的不均等分裂现象

5．3 初级八倍体小黑麦中黑麦染色体通过配子的传递情况

5．4 初级八倍体小黑麦自交、杂交后代中黑麦染色体的数目变异

5．5 初级八倍体小黑麦自交、杂交后代中黑麦染色体的结构变异

5．6 自交、杂交结实率与黑麦染色体变化的关系

5．7 本试验中存在的问题

参考文献

致谢