论文摘要
小麦族(Triticeae)野生近缘植物天然杂种是研究近缘种属间可杂交性、种间演化关系、染色体组间同源性及系统生物学的宝贵材料。小麦族中的St基因组来源于假鹅观草属(Pseudoroegneria),而Y基因组的起源尚无定论,且St与Y基因组的同源关系极为相近。目前,能区别小麦族St与Y基因组的方法还未见报道。本研究对青藏高原地区小麦族8个物种垂穗披碱草(E.nutans)、披碱草(E.dahuricus)、大颖草(R.grandiglumis)、麦宾草(E.tangutorum)、短颖鹅观草(R.breviglumis)、扁穗冰草(A.cristatum)、糙毛以礼草(K.hirsuta)、短芒披碱草(E.breviaristatus)的12个天然杂种进行了遗传鉴定。首先,我们以垂穗披碱草(StYH)为模式种、老芒麦(E.sibiricus)(StH)为对照,建立了鉴别小麦族St与Y染色体组的GISH最佳体系。提取假鹅观草(P.spicata)的基因组DNA标记探针,用等比例混合的中国春(T.aestivum L.)和短柄草(B.sylvaticum)基因组DNA做封阻,探针与封阻DNA比值为1:50:50做GISH杂交时,可明确鉴别出老芒麦、垂穗披碱草、鹅观草(R.kamoji)、麦宾草和大颖草中的St与Y染色体组,且能辩明不同染色体间的易位。以上述建立的GISH体系,结合形态学、细胞学及分子标记等手段,对12个天然杂种YNP1～12的亲本、基因组组成及染色体结构变异进行了分析,并取得了以下结果。YNP1为垂穗披碱草和大颖草的属间杂种,六倍体(2n=6×=42),基因组组成为StStYYHP,其中1条St与1条Y染色体发生了端部相互易位。YNP2为麦宾草和大颖草的属间杂种(2n=6×=42,StStYYHP),其中1条St染色体的端部与Y发生了易位;1条Y染色体的端部与H发生了易位。YNP3、4为垂穗披碱草和披碱草的种间杂种(2n=6×=42,StStYYHH),YNP3中1条Y染色体的整臂与H发生了易位;YNP4中3条染色体为Y与H的整臂易位,其中的2条为相互易位,另1条Y染色体的整臂与H发生了易位。YNP5为垂穗披碱草和短颖鹅观草的属间杂种(2n=5×=35,StStYYH),其中1条St与1条Y染色体发生了端部相互易位;1条Y与1条H染色体发生了整臂相互易位。YNP6、7为大颖草和扁穗冰草的属间杂种(2n=5×=35),其中YNP6的基因组组成为StYPPP;YNP7的基因组组成为StStPPP。YNP8为糙毛以礼草和扁穗冰草的属间杂种(2n=5×=35,StYPPP)。YNP9～12为大颖草和短芒披碱草的属间杂种(2n=6×=42,StStYYHP),其中YNP9中1条Y与1条P染色体发生了整臂相互易位;YNP10中1条St与1条Y染色体发生了整臂相互易位。通过分析12个天然杂种的基因组组成,发现它们涉及了小麦族4种基因组St、Y、H和P,出现了4种不同组合StStYYHH、StStYYHP、StYPPP和StStPPP,且基因组间出现易位染色体的类型和数目不同。St与Y易位的染色体有7条,其中5条是端部易位,2条是整臂易位;Y与H易位的染色体有7条,其中1条是端部易位,6条是整臂易位;Y与P易位的染色体有2条,都是整臂易位;其它基因组染色体间没有发现易位。在12个天然杂种涉及的8个物种中,大颖草表现最为活跃,是8个天然杂种的亲本;垂穗披碱草和短芒披碱草、扁穗冰草、披碱草分别是4、3、2个天然杂种的亲本;麦宾草、短颖鹅观草和糙毛以礼草分别是1个天然杂种的亲本。在原生境条件下,这8个物种间发生自然杂交的几率不同。其中,大颖草和短芒披碱草相互间的杂交最易发生(产生了4个天然杂种),而其它物种间杂交分别只产生了1～2个天然杂种。并且,这些相同亲本产生的杂种存在基因型水平上的差异(染色体结构变异不同)。