亚洲栽培稻/高秆野生稻杂种及异源多倍体的鉴定

论文摘要

从作物进化的角度看,异源基因组结合和多倍体化体现了作物进化的大方向。蔡得田等（2001）提出了“利用远缘杂交和多倍体双重优势选育超级稻”育种新途径,并按亚种间、种间和基因组间杂种优势利用实施三步走战略,以获得理想的异源多倍体种间杂种和基因组间杂种。在获取优良杂种过程中充分利用—些基因材料,如广亲和、无融合生殖与Ph基因,为异源多倍体水稻的选育提供可靠保障。许多情况下,异源多倍体化不但有可能克服远缘杂交带来的杂种不育,而且带来基因组间的杂合性,增大了基因组容量,使遗传变异范围变得更广,大大增强对不利因素影响的耐受力,从而带来高产和稳产的根本变化。为了充分利用高秆野生稻（Oryza alta CCDD）的一些优良基因,采用杂交和胚挽救技术获得了亚洲栽培稻（Oryza sativa L. AA）与非A基因组的高秆野生稻杂种F1代,通过秋水仙素处理愈伤组织或丛生芽进行染色体加倍而形成异源多倍体（见发明专利ZL01133528.7）。已成功获得异源杂种三倍体CW026-3x （ASCD）和异源六倍体CW026-6x （ASASCCDD）;将含有PMeS（多倍体减数分裂稳定性）基因的栽培稻品系HN2026-2x （APAP）与CW026-6x杂交,通过胚挽救成功获得异源三基杂种ASAPCD植株,经根尖染色体计数鉴定,为2n=4x=48。对实验材料高秆野生稻RW147-4x （CCDD）、 RW147-8x （CCCCDDDD）和栽培稻/高秆野生稻异源杂种CW026-3x （ASCD）、 CW026-6x （ASASCCDD）和ASAPCD经过形态学、细胞学两个方面的研究验证,得到以下结果：1.对高秆野生稻RW147-4x与亚洲栽培稻的杂交后代CW026-3x, CW026-6x及其与HN2026-2x的杂交后代ASAPCD,经过株高、茎秆、叶片、芒、结实性和落粒性等方面的形态学观察比较,初步鉴定为真杂种。2.通过染色体计数表明：RW147-4x为48条,RW147-8x为96条,CW026-3x为36条,CW026-6x为72条,ASAPCD为48条。从细胞遗传学方面可以得出,RW147-8x、 CW026-6x已加倍成功,CW026-3x、 ASAPCD为真杂种。3.通过基因组原位杂交,用C基因组做探针,鉴定了实验材料CW026-3x的基因组组成,从杂交结果分析,子代CW026-3x含有基因组A、C、D,可以粗略鉴定它们的亲子代亲缘关系。4.SSR分子标记检测更确切地区分了亚洲栽培稻品系DTS137, HN2026,高秆野生稻以及它们的3X,4X和6X杂种。本实验获得和经过鉴定的高秆野生稻多倍体、异源杂种三倍体、异源六倍体及异源三基杂种四倍体,为进一步研究栽培稻与野生稻的进化关系,选育强优势异源多倍体水稻提供了丰富的资源。尤其是异源三基杂种ASAPCD具有继续加倍而获得ASASAPAPCCDD同源异源八倍体水稻的潜力,从而为实现远缘多倍体超级稻育种目标打下良好的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一部分 综述
• 1.1 稻属植物物种资源的研究
• 1.1.1 稻属种及染色体分类
• 1.1.2 主要野生稻的分类
• 1.1.3 普通栽培稻的分类
• 1.1.4 稻属优良基因的发掘和利用
• 1.2 植物多倍体的研究概况
• 1.2.1 多倍体的形成途径
• 1.2.1.1 自然方式发生
• 1.2.1.2 人工诱导方式产生
• 1.2.2 多倍体的特征
• 1.2.2.1 表型的变化
• 1.2.2.2 生长发育的变化
• 1.2.2.3 种子和结实率的变化
• 1.2.2.4 多倍体有机营养成份和次生代谢物质含量的变化
• 1.2.2.5 多倍体植物抗逆性的变化
• 1.2.2.6 育性的变化
• 1.2.3 多倍体的应用
• 1.2.3.1 应用于园艺学
• 1.2.3.2 应用于获取生物量或营养器官的物种
• 1.2.3.3 应用于筛选无融合生殖或早代稳定材料
• 1.2.3.4 克服远缘杂交障碍和实现外源基因转移
• 1.2.3.5 利用多倍体育成作物新类型
• 1.2.3.6 利用多倍体增加抗虫和抗逆境能力
• 1.3
• 1.3.1 多倍体水稻的研究
• 1.3.1.1 同源多倍体水稻
• 1.3.1.2 异源多倍体水稻
• 1.4 原位杂交
• 1.4.1 原位杂交技术的基本原理
• 1.4.2 原位杂交技术的类型
• 1.4.2.1 基因组原位杂交技术
• 1.4.2.2 荧光原位杂交技术
• 1.4.2.3 多彩色荧光原位杂交技术
• 1.4.2.4 原位PCR
• 1.4.3 探针的标记方法
• 1.4.3.1 探针的放射性标记
• 1.4.3.2 探针的非放射性标记
• 1.4.4 探针的类型
• 1.4.4.1 重复DNA序列作探针
• 1.4.4.2 单拷贝或低拷贝DNA序列作探针
• 1.4.4.3 利用基因组DNA作探针
• 1.5 本实验的研究目的和意义
• 第二部分 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验材料的获得方法及鉴定
• 2.2.1 远缘杂交
• 2.2.1.1 杂交前准备
• 2.2.1.2 杂交过程
• 2.2.2 胚挽救
• 2.2.3 多倍体材料的获得
• 2.2.3.1 愈伤组织的诱导
• 2.2.3.2 秋水仙素加倍处理
• 2.2.3.3 加倍后材料的再诱导
• 2.2.3.4 愈伤组织的分化
• 2.2.3.5 幼苗的生根
• 2.2.3.6 小苗的移栽
• 2.2.4 形态学鉴定
• 2.2.5 根尖染色体的制片及观察
• 2.2.5.1 染色体制片
• 2.2.5.2 染色体观察
• 2.2.6 GISH原位杂交
• 2.2.6.1 染色体制片
• 2.2.6.2 水稻基因组的DNA提取
• 2.2.6.3 基因组原位杂交
• 第三部分 结果与分析
• 3.1 异源多倍体水稻形态学鉴定
• 3.2 异源多倍体水稻细胞学鉴定
• 3.3 异源多倍体水稻GISH的鉴定
• 第四部分 讨论
• 4.1 水稻育种中远缘杂交和多倍体结合利用的前景
• 4.2 鉴定远缘杂种的主要方法
• 图版及说明
• 参考文献
• 致谢