甘蓝型油菜自交不亲和性的初步研究

论文摘要

甘蓝型油菜（Brassica napus,AACC,2n=38）是由自交不亲和的白菜（Brassica rapa,AA,2n=20）和甘蓝（Brassica oleracea,BB,2n=18）天然杂交自然加倍而来,表现自交亲和。已有研究表明,自交不亲和基因（S单元型）广泛存在于甘蓝型油菜中,其自交亲和的分子机制十分复杂,目前尚不清楚。本研究以甘蓝型油菜自交不亲和系S-1300和125份来自国内外的普通甘蓝型油菜为材料,研究甘蓝型油菜自交不亲和性的遗传机理;利用同源序列法发展自交不亲和性的分子标记和克隆自交不亲和基因;分析甘蓝型油菜S位点的分布与自交不亲和性的恢保材料的关系。主要结果如下:1.调查S-1300×Defender和S-1300×育9两个杂交组合的F2和BC1群体,以及群体中86个单株自交后代的亲和性分离,说明甘蓝型油菜S-1300的自交不亲和性受隐性的单位点控制。2.利用发表的研究芸薹属自交不亲和性的7对引物,发展了1个与自交亲和性完全连锁的SCAR标记,1个与自交不亲和性完全连锁的CAPS标记。3.根据同源序列法得到6个显性的SCAR标记,其中3个标记与自交亲和性完全连锁,另外3个标记与自交不亲和性完全连锁。获得2个多重PCR标记,能够区分3种基因型,用于辅助选择自交不亲和表型,无错判单株。4.将S位点定位在两个甘蓝型油菜遗传图谱的N7连锁群上。5.克隆到S-1300的SRK和SPll的大部分片段。S-1300的SRK长5892 bp,GENESCAN预测具有7个外显子和6个内含子。S-1300的SPll长435 bp,与Ⅱ类SPll的同源性最高。S-1300含有2个Ⅱ类S单元型,A基因组上的S单元型决定自交不亲和性。6.克隆到Defender的SRK的大部分片段和SLG。Defender的SRK片段长度为4281 bp,来自于Ⅱ类甘蓝S单元型。克隆的SLG片段长1336 bp,来自于Ⅰ类白菜S单元型。Defender含有1个Ⅰ类S单元型和1个Ⅱ类S单元型。7.分析芸薹属三个S位点基因,SLG、SRK和SPll的进化。聚类结果表明Ⅰ类和Ⅱ类S单元型先分化,然后是S位点基因分化,最后是芸薹属种间分化。8.调查S-1300与来自国内外的125份普通甘蓝型油菜杂交F1的自交不亲和性,将这些材料分成自交不亲和性的恢复系和保持系两类。9.在自交不亲和系S-1300和125份甘蓝型油菜中鉴定了2个Ⅰ类S单元型(S-ⅠSLGa和S-ⅠSLGb)和4个Ⅱ类S单元型(S-ⅡSLGa,S-ⅡSLGb,S-ⅡSPlla和S-ⅡSPllb)。S-ⅠSLGa来自Ⅰ类白菜S-47,S-ⅠSLGb来自Ⅰ类白菜S-21。S-ⅡSLGa包含来自于Ⅱ类甘蓝S-15的S-ⅡSLGb。S-ⅡSPlla和S-ⅡSPllb是新鉴定的两个Ⅱ类S单元型。10.将自交不亲和系S-1300和125份甘蓝型油菜的基因型分成11类。S-1300具有基因型AⅡAⅡCⅡCⅡ,AⅡ是S-ⅡSPlla,CⅡ是S-ⅡSLGa。恢复系有6种基因型,最普遍的基因型是AⅠAⅠCⅡCⅡ,AⅠ是S-ⅠSLGa,CⅡ是S-ⅡSLGb。保持系有8种基因型,最普遍的基因型包含两个Ⅱ类S单元型,S-ⅡSLGb和S-ⅡSPllb。部分基因型是恢复系或保持系特有的,部分基因型同时包括保持系和恢复系,说明甘蓝型油菜自交不亲和性的复杂性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略语表
• 1 文献综述
• 1.1 油菜杂种优势利用的途径
• 1.1.1 细胞质雄性不育
• 1.1.2 细胞核雄性不育
• 1.1.3 自交不亲和性
• 1.1.4 化学杀雄
• 1.1.5 其它途径
• 1.2 甘蓝型油菜自交不亲和性的利用
• 1.2.1 甘蓝型油菜自交不亲和系的选育
• 1.2.1.1 自交分离
• 1.2.1.2 种间杂交
• 1.2.2 甘蓝型油菜自交不亲和系的繁殖
• 1.2.2.1 剥蕾授粉法
• 1.2.2.2 喷施盐水
• 1.2.2.3 利用保持系
• 2处理法'>1.2.2.4 CO₂处理法
• 1.2.3 甘蓝型油菜自交不亲和系杂种
• 1.2.3.1 单交杂种
• 1.2.3.2 三系杂种
• 1.2.3.3 双交杂种
• 1.3 油菜自交不亲和性的分子研究
• 1.3.1 SLG基因
• 1.3.2 SRK基因
• 1.3.3 柱头决定因子
• 1.3.4 SCR/SP11基因
• 1.3.5 S单元型之间的显隐性关系
• 1.3.6 SLG、SRK和SP11之间的物理距离
• 1.3.7 SRK与SP11的相互作用
• 1.3.8 SSI的信号因子
• 1.3.8.1 ARC1
• 1.3.8.2 THL1/2
• 1.3.8.3 MLPK
• 1.3.9 SSI自交不亲和反应
• 1.4 分子标记在油菜育种中的应用
• 1.4.1 DNA分子标记的种类和特点
• 1.4.2 油菜遗传图谱的构建
• 1.4.3 油菜重要性状的分子标记
• 1.4.4 分子标记辅助选择
• 1.4.5 分子标记的其他应用
• 2 本研究的目的、意义和研究内容
• 3 材料和方法
• 3.1 材料
• 3.2 田间试验
• 3.3 亲和指数法
• 3.4 DNA提取
• 3.5 PCR扩增
• 3.6 PAGE分析
• 3.7 CAPS分析
• 3.8 引物设计
• 3.9 片段克隆、测序
• 3.9.1 片段回收
• 3.9.2 连接反应
• 3.9.3 大肠杆菌感受态细胞的制备及转化
• 3.9.4 重组子筛选、鉴定
• 3.9.5 克隆片段的测序及序列分析
• 3.10 数据分析
• 3.10.1 适合性测验
• 3.10.2 S位点作图
• 3.10.3 序列分析
• 4 结果与分析
• 4.1 甘蓝型油菜自交不亲和性的遗传
• 4.1.1 S-1300的自交不亲和性
• 1植株的亲和性'>4.1.2 F₁植株的亲和性
• 4.1.3 分离群体的亲和性调查
• 4.1.4 株系的亲和性调查
• 4.2 甘蓝型油菜自交不亲和性的分子标记
• 4.2.1 文献引物发展的标记
• 4.2.2 标记片段序列分析
• 4.2.3 SCAR引物设计
• 4.2.4 SCAR引物筛选
• 4.2.5 显性的SCAR标记
• 4.2.6 多重PCR标记
• 4.2.7 标记辅助选择
• 4.2.8 S位点定位
• 4.3 甘蓝型油菜自交不亲和基因的克隆
• 4.3.1 引物扩增的区域
• 4.3.2 扩增片段序列分析
• 4.3.3 基因结构和序列分析
• 4.3.4 芸薹属自交不亲和基因的进化
• 4.4 甘蓝型油菜S位点的分布与自交不亲和系的恢保关系
• 1的自交不亲和性'>4.4.1 F₁的自交不亲和性
• 4.4.2 引物扩增结果
• 4.4.3 CAPS分析
• 4.4.4 甘蓝型油菜S位点的分布
• 4.4.5 核甘酸序列和推断的氨基酸序列
• 5 讨论
• 5.1 甘蓝型油菜自交不亲和性的遗传
• 5.2 甘蓝型油菜自交不亲和性的分子标记
• 5.3 S-1300中S单元型的来源
• 5.4 甘蓝型油菜S单元型的分布
• 5.5 甘蓝型油菜S单元型的进化
• 5.6 甘蓝型油菜自交不亲和性的利用潜力
• 5.7 进一步的工作
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 已有研究成果