百萨偃麦草染色体小片段易位的创制、鉴定与基因定位分析

论文摘要

百萨偃麦草（Thinopyrum bessarabicum Love,2n= 2x= 14, JJ or EbEb）耐盐性强且兼抗多种小麦病害,是小麦改良的重要基因资源,但这些基因尚未在小麦改良中得到利用。为转移和利用这些基因,前期研究已经选育了一批小麦中国春-百萨偃麦草二体附加（代换）系和区段易位系,但尚未获得携有目标基因的小片段易位系。本文采用自发易位、Ph-系统和电离辐射诱导并结合分子标记和分子细胞遗传分析,创制了涉及百萨偃麦草染色体5J和6J的系列易位系特别是获得了多个小片段易位系,并进行了综合鉴定,主要结果如下：为准确鉴定涉及百萨偃麦草染色体的小片段易位系、了解百萨偃麦草染色体的结构及重复序列的演化特点,本文采用同源克隆的方法,获得了百萨偃麦草着丝粒和Fat序列,发现百萨偃麦草着丝粒序列与小麦相应序列的相似性为96%。研究还分析了14种SSR-oligos（寡聚核苷酸）和8条基于pSc119.2和pAs1核心序列的oligos在小麦、大麦、黑麦和百萨偃麦草染色体上的分布,成功开展了基于oligos的FISH分析,并构建了基于重复序列pSc119.2、45s rDNA和着丝粒的百萨偃麦草核型,为准确识别小麦-百萨偃麦草染色体易位系提供了便利。研究发现,百萨偃麦草染色体5J携有耐盐主基因,并且有增加分蘖、降低株高等效应。本研究在前人工作基础上,从中国春和DS5J（5A）的杂交F2,利用分子标记辅助选择、GISH以及双色-顺序FISH等方法,选育出了两种自发易位,分别是T2DL.2DS-5JS和T5AL-5JL.5JS,其中小片段易位系T2DL.2DS-5JS仅含5JS的顶端部分；利用60Co-γ射线（总剂量1200 rad）照射DS5J（5A）的开花期植株,与中国春正反交,获得杂种M1,M1自交得M2,本研究利用同样的方法,选育出涉及百萨偃麦草染色体5J的易位系14个,包括6个小片段易位系,其中小片段易位系T2DL.2DS-5JS经鉴定发现其含有Pina和Pinb基因的orthologs;利用以上易位系,将32个5J染色体专化标记定位在5J染色体上的8个不同区段。研究发现,百萨偃麦草染色体6J也携有耐盐相关基因。本研究从中国春phlbphlb突变体和DS6J（6A）的杂交F2中,利用分子标记辅助选择、GISH以及双色-顺序FISH等方法, 选育出了5种易位系,包括6J长、短臂的整臂易位T6AS.6JL、TW.6JS和3种小片段易位。利用以上易位系,将53个6J染色体专化标记定位在6J染色体上的4个不同区段,其中小片段易位T6AS.6AL-6JL仅含6JL上的15个专化标记,将Stpk-V基因的orthologs定位于6Js上,与小麦和簇毛麦等具有很好的共线性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一部分 文献综述
• 一、外源染色体小片段易位的产生、鉴定与机制研究
• 1 染色体小片段易位的产生途径
• 1.1 自发易位
• 1.2 部分同源配对体系（Ph-system）诱导
• 1.3 杀配子染色体诱导
• 1.4 电离辐射诱导
• 2 小片段易位的鉴定方法
• 2.1 分子细胞遗传学鉴定
• 2.2 分子标记鉴定
• 3 易位机制研究
• 3.1 部分同源染色体间通过同源重组产生易位染色体
• 3.2 DNA损伤检验机制出错可能导致染色体易位
• 3.3 简单重复序列区域是减数分裂重组的热点区域
• 第二部分 研究报告
• 一、材料与方法
• 1 材料
• 2 DS5J（5A）成熟雌配子辐射创制普通小麦-百萨偃麦草5J染色体易位系
• 3 利用CSph1bph1b突变体诱导普通小麦-百萨偃麦草6J染色体易位系
• 4 方法
• 4.1 根尖细胞有丝分裂中期染色体制片
• 4.2 荧光原位杂交（Fluorescence in situ hybridization,FISH）
• 5 分子标记分析
• 5.1 引物的设计与合成
• 5.2 PCR反应
• 二、结果与分析
• 1 基于重复序列和寡聚核苷酸的百萨偃麦草染色体FISH分析
• 1.1 百萨偃麦草着丝粒和Fat序列的同源克隆与FISH分析
• 1.2 SSR oligos-FISH分析
• 1.3 衍生自pSc119.2、pAsl的oligos-FISH分析
• 1.4 基于多种重复序列的中国春-百萨偃麦草双倍体mc-FISH分析
• 1.5 基于多种重复序列的百萨偃麦草染色体核型
• 2 百萨偃麦草染色体小片段易位的创制与鉴定
• 2.1 涉及百萨偃麦草染色体5J的易位系
• 2.2 百萨偃麦草染色体5J专化标记和目标基因的筛选与区段定位
• 2.3 百萨偃麦草6J染色体小片段易位系的创制与鉴定
• 2.4 百萨偃麦草染色体6J专化标记和目的基因的筛选与区段定位
• 三 讨论
• 1 百萨偃麦草染色体painting
• 2 百萨偃麦草染色体小片段易位的产生途径
• 3 小片段易位的选育与应用
• 全文结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢