小麦—黑麦杂种体细胞无性系高配对突变体的细胞学和AFLP分析

论文摘要

本研究以小麦-黑麦直接成苗杂种、杂种幼胚无性系变异再生杂种为材料，挑取再生杂种的花粉母细胞观察减数分裂中期Ⅰ染色体配对可发现再生杂种中有一些配对频率大幅度提高的突变体。利用原位杂交技术确定直接成苗杂种、无性系变异配对未提高杂种和配对频率提高杂种染色体组成和结构，比较三种类型的杂种染色体配对差异，明确各个染色体配对的染色体伙伴、频率和组织培养对小麦和黑麦各个染色体配对造成的影响；利用基因组AFLP技术研究亲本和三种类型的杂种DNA序列上的差异。为进一步认识属间杂种无性系变异特别是高配对变异分子机理和利用这种变异染色体重组奠定基础。取得以下结果：1．直接成苗杂种在形态上表现出分蘖力强的特点。胚愈伤组织再生无性系杂种在形态上和直接成苗杂种很相似，也表现出分蘖力的特点。这两种来源不同的杂种植株在形态、株高、分蘖数、小穗数等性状上没有什么差异。2．挑取直接成苗杂种的花粉母细胞观察其中期Ⅰ染色体配对情况并统计，直接成苗杂种大都以单价体的形式出现，其花粉母细胞染色体平均构型为26.75Ⅰ+0.61Ⅱ+0.01Ⅲ；同时挑取经过胚愈伤组织培养的再生杂种的花粉母细胞，这些再生杂种的花粉母细胞染色体平均构型为26.77Ⅰ+0.60Ⅱ+0.01Ⅲ；但是在统计过程发现一些配对频率大幅度提高的再生杂种植株，其和种子直接成苗杂种相比，出现了多个二价体和一定的三价体和四价体，它们平均的染色体配对构型为21.93Ⅰ+2.94Ⅱ+0.05Ⅱ+0.01Ⅳ。3．对这三种杂种进行原位杂交分析发现这些杂种都含有28条完整的染色体，其中21条中国春，7条为黑麦。在体细胞无性系变异过程中虽然发现了配对频率提高的突变体，但是其染色体的数目和结构并没有发生变化。4．利用原位杂交技术对直接成苗杂种和配对频率提高的杂种花粉母细胞的染色体配对涉及的染色体进行统计分析，发现直接成苗杂种二价体W-W联会占85.9％，W-R联会占9.7％，R-R联会占4.4％；高配对杂种二价体W-W联会占75.4％，W-R联会占15.8％，R-R联会占8.8％；三价体W-R-W联会占66.7％，R-W-R联会占33.3％。表明在染色体联会过程中二价体联会主要是由于W-W间的联会，三价体联会主要是W-R-W间的联会；同时也表明经过无性系变异后W-R和R-R之间的联会提高了。5．对亲本和三种杂种进行全基因组AFLP分析，结果表明远缘杂交和组织培养都诱发了基因组的改变，这种改变主要是以亲本片段缺失为主，出现了少量的新增片段，父本黑麦基因组的改变要大于母本小麦基因组的改变，重复序列的改变要大于低拷贝序列的改变。直接成苗杂种和配对频率未提高杂种基因组的变化情况基本相似，但是配对频率提高杂种的基因组的变化要大于其它两种杂种。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 前言
• 1.1 植物组织培养的历史及发展
• 1.2 植物组织培养过程中的体细胞无性系变异
• 1.2.1 体细胞无性系变异的概念
• 1.2.2 植物体细胞无性系变异的机理
• 1.3 DNA 标记概述
• 1.3.1 基于 DNA 杂交的分子标记
• 1.3.2 基于 PCR 技术的分子标记
• 1.3.3 基于限制性酶切和 PCR 的分子标记
• 1.3.4 基于单核苷酸多态性的分子标记
• 1.4 外源遗传物质的鉴定
• 1.4.1 形态学方法
• 1.4.2 细胞遗传学方法
• 1.4.3 分子细胞遗传学方法-原位杂交（In Situ Hybridization）
• 1.4.4 分子生物学的方法
• 1.5 研究目的、意义
• 2 实验材料和方法
• 2.1 材料
• 2.1.1 供试材料
• 2.1.2 生化试剂
• 2.1.3 仪器
• 2.2 方法
• 2.2.1 远缘杂交
• 2.2.2 杂种胚无性系培养
• 2.2.3 直接成苗杂种的获得
• 1 的细胞学观察'>2.2.4 杂种 F₁的细胞学观察
• 1 的原位杂交'>2.2.5 杂种 F₁的原位杂交
• 1 的 AFLP 分析'>2.2.6 杂种 F₁ 的 AFLP 分析
• 3 结果与分析
• 1 形态和细胞学分析'>3.1 中国春和黑麦的杂交及杂种 F₁形态和细胞学分析
• 3.2 胚愈伤组织再生无性系杂种的形态特征和细胞学分析
• 3.3 直接成苗杂种及胚愈伤组织再生无性系杂种的原位杂交分析
• 3.4 种子直接成苗杂种和配对频率提高的杂种花粉母细胞减数分裂配对原位杂交分析
• 3.5 直接成苗杂种及胚愈伤组织再生无性系杂种的 AFLP 分析
• 4 讨论
• 4.1 影响体细胞无性系变异的因素
• 4.1.1 外源激素的影响
• 4.1.2 愈伤组织的继代时间
• 4.1.3 胚龄的影响
• 4.2 三种不同类型杂种的细胞学分析
• 4.3 直接成苗杂种和高配对突变体的染色体配对比较
• 4.4 远缘杂交、体细胞无性系变异引发三种杂种分子水平变异的比较
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 英文缩写