马铃薯体细胞杂种胞质遗传组成及其与青枯病抗性的关系

论文摘要

马铃薯野生种资源中具有很多优良的抗病抗逆基因,由于种间倍性水平和胚乳平衡数的差异,常规杂交很难利用这些有利的基因。体细胞融合技术将具有优良性状基因的野生种与栽培品种进行融合,不仅可以获得具有核基因重组,或者胞质基因重组的杂种后代,而且在一定程度上有效地克服了马铃薯在常规育种中遇到的远缘不亲和、雌雄配子不育等生物学障碍,拓展了马铃薯遗传背景。为了明确马铃薯体细胞杂种的胞质遗传组成与其青枯病抗性的关系,本实验利用分子标记技术分析了107份马铃薯体细胞杂种的线粒体和叶绿体基因组成,并对体细胞杂种进行了室内青枯病抗性鉴定,主要结果如下：1.从17对线粒体引物中筛选到4对引物可以扩增出融合双亲的多态性。用这4对引物检测107个体细胞杂种后代的线粒体组成,其中有11个株系为栽培种亲本的线粒体类型,占被检测株系的10.3%；5个株系为野生种亲本的线粒体类型,占被检测株系的4.7%；其余91个株系同时具有两融合亲本的特征带,为双亲线粒体融合类型,占被检测株系的85.0%。结果表明,大多数杂种后代具有两融合亲本的线粒体基因。由此可以推测,体细胞杂种的线粒体基因组很有可能发生了重组。2.用叶绿体SSR引物NTCP-9检测107个体细胞杂种的叶绿体组成,结果显示只有少数体细胞杂种同时具有双亲的叶绿体带型,大多数杂种后代只具有融合亲本之一的带型。有46个株系为栽培种亲本的叶绿体类型,占杂种株系总数的43.0%；54个株系为野生种亲本的叶绿体类型,占50.5%；而只有7个杂种株系同时含有双亲叶绿体特征带,为双亲叶绿体类型,占总植株数的6.5%。结果表明,体细胞杂种叶绿体基因组具有倾向于某一亲本的特征,叶绿体基因组发生重组的几率较小。3.对90个杂种株系进行室内青枯病抗性鉴定,结果显示,抗病株系有18个,占参试株系的20%；抗性水平介于融合双亲之间的株系有20个,占参试株系的22.2%；感病株系有52个,占参试株系的57.8%。利用卡方适合性测验分析体细胞杂种的胞质基因组成与抗性的关系,结果表明,在本实验条件下,杂种后代的线粒体类型和叶绿体类型与抗性之间没有直接的相关性,说明马铃薯青枯病抗性主要受核基因控制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略词表
• 1 前言
• 1.1 课题的提出
• 1.2 前人研究进展
• 1.2.1 体细胞杂交在抗病育种上的应用
• 1.2.2 植物青枯病与抗青枯病研究
• 1.2.3 体细胞杂种胞质基因遗传组成分析
• 1.2.3.1 体细胞杂种线粒体遗传组分研究
• 1.2.3.2 体细胞杂种叶绿体遗传组分研究
• 1.2.4 体细胞杂种胞质基因遗传组成研究方法
• 1.2.4.1 RFLP分析
• 1.2.4.2 CAPS分析
• 1.2.4.3 叶绿体SSR（cpSSR）分析
• 1.3 本研究的目的与内容
• 2 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.2 方法
• 2.2.1 材料的繁殖
• 2.2.2 马铃薯基因组DNA提取
• 2.2.3 体细胞杂种的线粒体组成分析
• 2.2.3.1 引物合成与筛选
• 2.2.3.2 PCR反应体系和反应程序
• 2.2.4 体细胞杂种的叶绿体组成分析
• 2.2.4.1 引物合成与筛选
• 2.2.4.2 PCR反应体系与反应程序
• 2.2.5 亲本扩增片段的回收
• 2.2.6 回收片段的A-T克隆转化测序
• 2.2.7 青枯病抗性评价
• 3 结果与分析
• 3.1 马铃薯体细胞杂种的胞质遗传分析
• 3.1.1 马铃薯体细胞杂种的线粒体组成分析
• 3.1.1.1 线粒体引物的筛选
• 3.1.1.2 融合亲本线粒体特异片段的测序结果
• 3.1.1.3 体细胞杂种的线粒体组成分析
• 3.1.2 马铃薯体细胞杂种的叶绿体组成分析
• 3.1.2.1 叶绿体引物的筛选
• 3.1.2.2 融合亲本叶绿体特异片段的测序结果
• 3.1.2.3 体细胞杂种的叶绿体组成分析
• 3.2 体细胞杂种及其亲本的青枯病抗性鉴定结果
• 3.3 体细胞杂种的青枯病抗性与胞质组成的关系
• 4 讨论
• 4.1 体细胞杂种后代的线粒体类型
• 4.2 体细胞杂种后代的叶绿体类型
• 4.3 体细胞杂种后代的青枯病抗性
• 4.4 本研究的展望
• 参考文献
• 附录1 线粒体DNA引物序列及扩增片段大小
• 附录2 四对线粒体引物扩增融合亲本的目标片段测序结果
• 附录3 四对线粒体引物扩增107份杂种后代DNA的检测结果及病情指数
• 附录4 107份体细胞杂种植株的线粒体类型和叶绿体类型
• 附录5 体细胞杂种及其亲本接种青枯菌30d时的发病情况
• 附录6 体细胞杂种2003年与2010年青枯病抗性水平的比较
• 致谢