普通小麦与拟南芥远缘不对称体细胞杂交的研究

摘要

普通六倍体小麦(Triticum aestivum L．)是重要的粮食作物，但由于其基因组庞大，研究相对困难，需要探索新的研究方法。拟南芥 (Arabidopsis thaliana)是应用广泛的模式植物，基因组测序已完成，遗传背景相对清晰。本文以普通小麦核生3号胚性愈伤组织来源的原生质体为供体，用紫外线(UV)分别照射30s、1min、2min，再与悬浮细胞系来源的拟南芥原生质体进行PEG介导的细胞融合，希望将小麦染色体小片段，尤其是基因富集区插入拟南芥基因组，从而借助其清晰的遗传背景对小麦基因组进行研究。然而，我们却获得了偏向小麦的再生体细胞杂种细胞系及植株，进一步研究了该远缘杂种的基因组结构和变异。 本实验设计的融合组合如下：组合Ⅰ，拟南芥+小麦UV照射30s：组合Ⅱ，拟南芥+小麦UV照射1min；组合Ⅲ，拟南芥+小麦UV照射2min。拟南芥原生质体和UV照射后的小麦原生质体单独培养作为对照。 经过大约8周的暗培养，组合Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别获得4个，22个，以及5个再生细胞系。双亲对照培养体系均未能再生细胞系。组合Ⅰ中有两个细胞系表型偏向拟南芥，但继代2次后死亡。其余细胞系表型均偏向小麦。其中7个细胞系可以分化出绿色植株，9个细胞系只再生白化苗，所有植株表型也均偏向小麦。 对再生细胞系进行同功酶、RAPD、染色体、叶绿体SSR及胞质基因组PCR-RFLP分析，确定了11个细胞系和1个再生植株的杂种性质。对部分细胞系进行基因组荧光原位杂交(GISH)分析，发现在部分细胞系的个别小麦染色体端部有拟南芥的杂交信号，这表明最终形成了偏向小麦的高度不对称体细胞杂种。由此，我们对远缘杂交和杂种中染色体小片段插入的机制进行了讨论。 胞质基因组分析发现，胞质遗传物质均来自于小麦，没检测到拟南芥的遗传物质。叶绿体SSR分析表明，四个细胞系的SSR谱带在所有的7对引物中都异于双亲，且稳定遗传，说明叶绿体基因组可能发生了大范围的重组和重排。 另外一个有趣的发现是我们在胞质基因组PCR-RFLP分析中意外得到一段281bp的序列。分析发现，该序列可能是一微型反向重复转座元件 (Miniatureinverted-repeat transposable element，MITE)的一部分。我们认为该序列仍然来自于核基因组。鉴于双亲该位点均无此序列，且杂种中该位点遗传稳定，我们认为在体细胞杂交过程中可能存在转座元件激活0的现象。体细胞杂交过程中的转座元件激活现象还有待进一步证实，而转座元件在细胞杂交中的作用也需要更深入的研究。

目录

原创性声明及关于学位论文使用授权的声明

缩略语

第一部分文献综述

1.植物体细胞杂交技术进展

1.1融合方法

1.2融合方式

1.3体细胞杂种的筛选

1.4杂种性质的鉴定

2.植物体细胞杂交的应用

2.1体细胞杂交在作物遗传改良中的应用

2.2体细胞杂交在基因组作图和基因功能研究方面的应用

3.研究背景及立题意义

第二部分试验部分

1.材料及实验方法

1.1小麦与拟南芥的原生质体融合

1.2愈伤组织及再生植株的鉴定

2.实验结果

2.1融合产物再生及表型特征

2.2同功酶分析

2.3 RAPD分析

2.4染色体数目

2.5 GISH核型

2.6 SSR分析

2.7 PCR-RFLP分析

3.讨论

3.1拟南芥与小麦远缘体细胞杂交获得高度不对称杂种

3.2胞质基因组变化

3.3体细胞杂交过程中的转座元件

参考文献

致谢

在读期间发表的文章