小麦—冰草异源染色体易位的原位杂交与分子标记鉴定

小麦—冰草异源染色体易位的原位杂交与分子标记鉴定

论文摘要

小麦产量三要素中穗粒数是最具提高潜力的因素。小麦野生近缘植物冰草不仅具有抗逆、抗病等优良性状,而且具有多分蘖、多花多粒等丰产特性。将冰草携带的优异基因转入小麦,是拓宽小麦遗传基础、提高产量的有效途径。本研究利用原位杂交和分子标记对电离辐照和山羊草杀配子染色体诱导产生的小麦-冰草异源染色体易位进行鉴定,研究结果如下:1、对杀配子染色体诱导小麦-冰草6P附加系产生的异源易位株系进行GISH鉴定,在F3代共获得18个易位株。F3、F4代共获得10个纯合易位株系。利用辐照4844-12/藁城8901杂交种的方法,在M4代中共获得两种大小片段相互易位和端部易位3种易位类型。2、利用双色GISH-FISH或双色FISH-GISH二次杂交方法对小麦-冰草6P异源易位系中参与易位的小麦染色体进行鉴定,结果表明:冰草6P染色体与小麦染色体的重组涉及小麦A、B、D 3个基因组,其重组频率A组>B组>D组。确定了其中8个异源易位系涉及小麦1A、2A、5A、3B、6B和3D共6条染色体。3、利用GISH方法筛选,鉴定出18个不同长度的6P染色体缺失系。4、利用实验室开发的3个冰草P基因组特异SCAR标记和6个冰草6P染色体特异的STS标记对82份具有大穗多粒表型而GISH检测阴性的辐照M4代渐渗系进行检测,共检测出52株(63.41%)阳性植株,证明这些渐渗系中携带有P染色质。SCAR标记的检测频率(36株,43.90%)高于STS标记(29株,35.37%)。5、利用整臂易位系对本实验室开发的冰草6P染色体特异STS标记进行定位,确定了12个标记所属的染色体臂,其中6个为6PS特异标记,6个位6PL特异标记。利用非整臂易位系和缺失系,对其中7个标记进行了更为细致的定位。6、通过电离辐照获得的6P易位系农艺性状比杀配子方法诱导的易位(渐渗)系材料农艺性状总体表现较好,其中M4-442、M4-757等19株(23.17%)渐渗系的穗粒数超过100粒,具有应用前景。7、对杀配子染色体诱导的小麦-冰草2P附加系F2代进行GISH鉴定,获得14个小麦-冰草2P异源易位,易位频率为5.34%。其中包括整臂易位6株、大片段易位1株、端部易位3株、中间插入易位2株和双着丝点易位2株。本研究获得的小麦-冰草6P异源易位系、缺失系和渐渗系为小麦穗粒数的遗传改良和基础研究提供了新材料。6P特异标记的开发和定位能够辅助快速追踪和鉴定小麦背景的6P异染色质,从而为冰草6P染色体物理图谱的绘制和多粒基因的定位与克隆奠定基础。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 我国小麦育种现状及小麦野生近缘植物在小麦遗传改良的应用
  • 1.1.1 我国小麦育种现状及小麦遗传改良面临的问题
  • 1.1.2 小麦野生近缘植物在小麦遗传改良上的应用
  • 1.1.3 普通小麦与冰草属的远缘杂交及冰草P 染色体对于小麦改良的意义
  • 1.2 小麦异源易位系的诱导方法及异源染色质的检测
  • 1.2.1 小麦异源易位系的诱导方法
  • 1.2.2 异源染色质的检测
  • 1.3 小麦远缘杂交对小麦产量性状进行改良的应用现状
  • 1.4 本研究的目的、意义和技术路线
  • 1.4.1 研究的目的和意义
  • 1.4.2 本研究的技术路线
  • 第二章 小麦-冰草6P 异源易位系的原位杂交鉴定
  • 2.1 实验材料
  • 2.2 实验方法
  • 2.2.1 小麦根尖细胞染色体制片
  • 2.2.2 基因组DNA 的提取和纯合
  • 2.2.3 质粒DNA 的提取和纯化
  • 2.2.4 基因组原位杂交
  • 2.2.5 双色GISH-FISH 技术识别小麦B 组和D 组易位染色体
  • 2.2.6 双色FISH 结合GISH 二次杂交技术识别小麦A 组易位染色体
  • 2.3 结果与分析
  • 2.3.1 杂交组合CS-G2C/4844-12 的F3 的GISH 检测
  • 2.3.2 杂交组合CS-G2C/4844-12 的F4 植株GISH 检测
  • 2.3.3 辐照4844-12/藁城8901 杂交种M4、M5 的GISH 检测
  • 2.3.4 小麦-冰草6P 异源易位株中参与易位的小麦染色体的鉴别
  • 2.3.5 小麦-冰草6P 染色体缺失系
  • 2.4 讨论
  • 2.4.1 小麦-冰草6P 易位的频率与易位类型
  • 2.4.2 杀配子染色体诱导易位的应用策略
  • 第三章 小麦-冰草6P 异源易位系的分子标记鉴定
  • 3.1 实验材料
  • 3.2 实验方法
  • 3.2.1 基因组DNA 的提取和纯化
  • 3.2.2 易位系中6P 染色体片段长度的确定
  • 3.2.3 利用STS 标记筛选杂交后代植株中含有的6P 染色质
  • 3.2.4 SCAR 标记对渐渗系的筛选
  • 3.3 结果与分析
  • 3.3.1 冰草6P 染色体与小麦58 染色体臂比及整臂易位的长短臂确定
  • 3.3.2 易位系的STS 标记分析及6P 染色体易位片段所属长短臂的确定
  • 3.3.3 渐渗系的SCAR 标记分析
  • 3.3.4 渐渗系的STS 标记分析
  • 3.3.5 渐渗系的SSR 标记分析
  • 3.3.6 小麦-冰草6P 缺失系的STS 标记分析
  • 3.4 讨论
  • 3.4.1 分子标记技术辅助易位系的筛选
  • 3.4.2 分子标记技术辅助渐渗系筛选
  • 第四章 小麦-冰草异源易位(渐渗)系的主要农艺性状
  • 4.1 实验材料
  • 4.2 实验方法
  • 4.3 结果与分析
  • 2、F3 代主要农艺性状'>4.3.1 杀配子染色体诱导产生的小麦-冰草6P 异源易位系F2、F3代主要农艺性状
  • 3、M4 代主要农艺性状'>4.3.2 辐照杂交种诱导产生的小麦-冰草6P 异源易位系M3、M4代主要农艺性状
  • 4 代主要农艺性状'>4.3.3 小麦-冰草6P 异源渐渗系M4代主要农艺性状
  • 4.3.4 部分纯合小麦-冰草6P 异源易位(渐渗)系的穗粒数
  • 4.4 讨论
  • 第五章 小麦-冰草2P 异源易位系的原位杂交鉴定
  • 5.1 实验材料
  • 5.2 实验方法
  • 5.2.1 小麦根尖染色体制片
  • 5.2.2 基因组DNA 的提取和纯化
  • 5.2.3 质粒DNA 的提取和纯化
  • 5.2.4 基因组原位杂交(GISH)
  • 5.2.5 双色 GISH-FISH 技术识别小麦 B 组和 D 组易位染色体
  • 5.3 结果与分析
  • 5.3.1 杂交组合 CS-G2C/Ⅱ-9-3 F2 代 GISH 鉴定
  • 5.3.2 杂交组合 CS-G2C/Ⅱ-9-3 易位株系的 F3 代 GISH 鉴定
  • 5.3.3 杂交组合 CS-G2C/Ⅱ-11-1 F2 GISH 鉴定结果
  • 5.3.4 杂交组合 CS-G2C/Ⅱ-11-1 易位株系的 F4 代 GISH 鉴定结果
  • 5.3.5 部分 F2 代小麦-冰草 2P 异源易位系的双色 GISH-FISH 鉴定
  • 5.4 讨论
  • 5.4.1 杀配子染色体诱导产生小麦-冰草发生易位的有效性
  • 5.4.2 杀配子染色体诱导产生小麦-冰草 2P 异源易位系的频率与易位类型
  • 全文结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 作者简历
  • 相关论文文献

    • [1].基于改进的多色荧光原位杂交技术的染色体分析[J]. 中国农学通报 2020(12)
    • [2].利用电离辐射处理整臂易位系成熟雌配子诱导外源染色体小片段易位[J]. 中国科学(C辑:生命科学) 2008(03)

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