水稻早稳后代的遗传变异分析以及水稻与玉米远缘杂交的初步研究

论文摘要

本文对SAR-Ⅲ的同源三倍体和常规二倍体杂交后代具有早世代稳定特性的单株从分子水平上进行了研究,并对水稻不育系和玉米自交系的杂交过程进行了胚胎学观察。主要结果如下:1.SSR标记的分析结果和克隆、测序结果:利用实验室的465对SSR引物对同源三倍体￠1、乐恢188及杂交F1代进行分析。在465对SSR引物中,有446对引物扩增出了条带,其中52对引物在双亲间表现出明显的多态性。在双亲无多态性的394对引物扩增条带中,F1带型绝大部分和父母本一致,但部分扩增带型表现出了非一致性;在双亲有多态性的52对引物扩增条带中,F1的带型表现如下:有高达44对引物的扩增带型为单一带型,皆同父本乐恢188,表现出强烈的偏父特征。只有8对引物的扩增带型为杂合带型。在这8对引物的扩增带型中,F1在3对引物的扩增带型上表现出了异常（RM163,RM279,RM218）,即F1显示的带型一条和母本一致,一条异于父本。把F2代的单株用上述引物扩增,发现F2群体在F1纯合位点没有异常变化,在F1杂合位点表现为正常的孟德尔分离。同时,对同源三倍体￠12、蜀恢368及杂交F1代的分析也表现类似的结果。将引物RM521,RM110,RM169,RM582在F1和父母本中的电泳条带进行回收、克隆测序,结果表明:所有序列的碱基数差不多都是200bp左右;父母本的同源性很高,达95%以上,一般只有几个碱基的差异,而后代与父母本的序列差异性很大,同源性很低,将F1代序列反向互补后,结果发生了明显的变化,不同引物之间也有明显差异;表明:RM169的F1代符合正常的遗传;RM521的F1代序列在染色体上先发生了倒位,然后缺失了一段AACTAGATGCAGCTTGTTGTATGTGCGAGAGAGA序列;RM582的F1代序列在染色体上先发生了倒位,然后比父母本多了许多GA重复;而RM110的F1代序列5′端和3′端的序列与父母本相同,中间的100多bp与父母本都不一样,而且反向互补后也不匹配。在NCBI中搜索这个序列,发现它来源于第2号染色体,说明12号染色体上的一小段片段有可能被替换成了2号染色体上的片段,而且是同向的替换。2.AFLP标记的分析结果:利用10对选择性引物（E1M1、E1M2、E1M3、E1M4、E1M5、E2M1、E2M2、E2M3、E2M4、E2M5）对双亲和F2代单株进行扩增,在所有材料中共筛选到162条多态性条带,其中后代与父母本带型完全相同的条带共有111条,占总条带数的68.5%;而其他特殊情况如:父母本无带、仅后代存在（9条）;后代带型同母本,父本无带（22条）;后代带型同父本,母本无带（11条）;仅母本带型（6条）;仅父本带型（1条）等只占到30%多。不同的选择性引物扩增出的条带数也存在很大差异,有些达到20多条,而有些引物的扩增条带只有几条。3.水稻和玉米远缘杂交的胚胎学观察:从授粉后2h开始取材料,进行石蜡切片观察,共观察了23个时间段的玉米精子进入水稻胚囊的情况,结果表明:玉米精子可以通过水稻花柱进入胚囊,一些玉米精子和水稻卵细胞或极核结合形成合子或初生胚乳核,但是形成的胚和胚乳发育不正常,无法形成正常的杂交种子。其原因可能是亲本基因组之间的不协调。SSR标记和AFLP标记的分析表明:SAR-Ⅲ的同源三倍体与常规二倍体杂交时,在F1代上就发生了染色体间的同源重组等现象。远缘杂交的胚胎学观察表明:玉米精子进入水稻胚囊的频率较高,且发现有单受精现象,因此发生双受精作用是可能的。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一部分 文献综述
• 引言
• 1 水稻早世代稳定现象的发展及表现特征
• 1.1 水稻早世代稳定现象的发现
• 1.2 水稻早世代稳定现象的表现特征
• 2 水稻早世代稳定机理的研究进展
• 2.1 水稻早世代稳定材料的最初来源
• 2.2 水稻早世代稳定遗传机理的推测
• 2.2.1 控制早代稳定的因子的存在
• 2.2.2 杂合性丧失促进早世代稳定基因型固定
• 2.2.3 体细胞染色体消除机制
• 2.2.4 体细胞类减数分裂
• 2.2.5 DNA片段杂交假说
• 2.2.6 RNA水平缓存进行的DNA修复水平上的假说
• 3 分子标记在水稻分子遗传学中的应用
• 3.1 分子标记的类型
• 3.1.1 基于DNA分子杂交技术的DNA标记
• 3.1.2 基于PCR为基础的分子标记
• 3.1.3 基于限制酶和PCR相结合的分子标记
• 3.1.4 基于单个核苷酸多态性的DNA标记
• 3.2 分子标记在水稻中的应用
• 4 研究背景、目的意义
• 第二部分 水稻早稳后代的遗传变异分析
• 一 试验材料
• 二 实验方法
• 1 DNA提取方法
• 2 SSR标记
• 3 扩增产物回收、纯化
• 4 大肠杆菌感受态细胞的制备
• 5 回收DNA的连接、转化
• 6 测序
• 7 AFLP实验程
• 7.1 AFLP的引物和接头（表1）由上海生能博采合成
• 7.2 DNA双酶切
• 7.3 接头复性
• 7.4 接头连接
• 7.5 预扩增PCR
• 7.6 选择性扩增PCR
• 7.7 聚丙烯酰胺凝胶电泳
• 7.8 银染
• 三 结果与分析
• 1 同源三倍体及常规二倍体杂交后代的SSR分析
• 1.1 同源三倍体（?）1与乐恢188杂交后代的SSR分析
• 1.2 同源三倍体（?）12与蜀恢368杂交后代的SSR分
• 2 对有差异的SSR分析进行克隆、测序
• 3 结合SSR分析和测序的结果对同源三倍体（?）1与乐恢188杂交后代进行分析
• 4 对同源三倍体（?）1与乐恢188杂交后代的AFLP分析
• 四 讨论
• 1 早世代稳定遗传现象的SSR标记分析
• 2 早世代稳定遗传现象的AFLP标记分析
• 3 后续研究设想
• 第三部分 水稻玉米间远缘杂交的初步研究
• 一 试验材料
• 二 研究方法
• 1 不育系和玉米自交系杂交结实性鉴定
• 2 不育系和玉米自交系杂交受精过程及胚胎发育取材与观察
• 三 结果与分析
• 1 水稻不育系D62A与玉米自交系K1290授粉后精子进入胚囊的情况
• 2 受精及胚胎发育观察
• 四 讨论
• 水稻与玉米远缘杂交障碍分析
• 第四部分 参考文献
• 图版及图版说明
• 致谢