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《四川农业大学》 2014年
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小麦—黑麦1R和5R单体附加系后代分子细胞遗传学分析

葛群  
【摘要】:小麦是世界上重要的粮食作物之一,在农业生产中起到重要的作用。在小麦育种过程中,长期的种内杂交使小麦遗传多样性不足,抗病性、抗逆性严重下降。而小麦近缘种属中则含有丰富的变异,富含栽培小麦中不具有的优良性状,如抗病虫性基因、抗逆性基因以及增产相关因子。将这些近缘种属中的优良性状导入小麦,可以改良小麦的遗传基础,丰富其遗传多样性。目前主要通过远缘杂交的方法将小麦近缘种属中的优良性状导入小麦。远缘杂交是植物品质改良的重要途径,也是研究生物进化、系统发育及亲缘关系的重要方法。黑麦是最早应用于小麦遗传改良的小麦近缘种属,其中以1BL.1RS易位系应用最为广泛。对小麦与黑麦远缘杂交后代进行分子细胞遗传学分析,能够了解杂种诱导的遗传变异,包括基因组变化和染色体变异。本实验用普通小麦绵阳11(MY11)做母本,白粒黑麦和威宁黑麦分别作为父本,在其杂交和回交后代中分别鉴定出小麦-白粒黑麦1R单体附加系G0和小麦-威宁黑麦5R单体附加系98-1193,将G0和98-1193作为基础材料。本实验,在小麦-白粒黑麦1R单体附加系后代中筛选出1BL.1RS易位系(G1)和1R(1B)代换系((G2),并对G1和G2进行SSR分析;同时对小麦-威宁黑麦5R单体附加系进行染色体结构分析,得到以下结果:1.小麦-白粒黑麦1R单体附加系G0后代的细胞学鉴定以及SSR分析:用基因组原位杂交(GISH)和荧光原位杂交(FISH)相结合的方法在小麦-白粒黑麦1R单体附加系(Go)后代中筛选出1BL.1RS易位系((G2)和1R(1B)代换系((G1)。选取小麦1B染色体上40对SSR引物对普通小麦中国春(CS)、绵阳1KMY11)、1BL.1RS易位系((G2)、1R(1B)代换系(GG1)和白粒黑麦进行SSR分析。有6对引物在MY11、CS及(G2中扩增出条带,在G1和白粒黑麦中未出现条带,其中3对引物(Xgwm259, Xbarc188, Xgwm268)在亲本MY11及后代1BL.1RS易位系中扩增出差异性条带,且在G1和白粒黑麦中未扩增出条带,说明在普通小麦绵阳11-白粒黑麦远缘杂交产生的易位系后代中,绵阳11的1BL染色体臂发生一定的变化;同时,40对SSR引物中,有13对引物在MY11和G1、G2中扩增出不同的条带,说明在小麦-黑麦远缘杂交后代中MY11中微卫星发生一定的变化;2.小麦微卫星建立黑麦特异引物:在对CS、MY11、G2、G1和白粒黑麦进行SSR分析的同时发现,Xbarc8在G1(1R(1B)代换系),G2(1BL.1RS易位系)和白粒黑麦中扩增出相同的条带,且该条带未出现在小麦CS和MY11中。因此,引物Xbarc8可以作为识别和鉴定MY11和CS中白粒黑麦1RS染色体臂的特异引物。3.本实验同时对小麦-威宁黑麦5R单体附加系后代进行细胞学分析:利用基因组原位杂交(GISH)和荧光原位杂交(FISH)相结合的方法对小麦-威宁黑麦5R单体附加系后代进行分析。结果显示,5R单体附加系后代中发现一个3BS片段和5RL染色体臂的易位,易位率占分析植株的1.89%;发现5R染色体单体附加极其不稳定,在一个世代交替中完整的5R染色体传递率仅有28.3%;除自身的不稳定外,5R附加同时导致小麦染色体7B,3B和4D断裂和丢失,总变异频率达到15.09%。其中特别是对7B染色体影响较大,含7B变异的植株占分析植株总数的11.32%。
【关键词】:小麦 黑麦 单体附加系 原位杂交 SSR
【学位授予单位】:四川农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:S512.1
【目录】:
  • 摘要6-8
  • Abstract8-10
  • 1 文献综述10-22
  • 1.1 小麦及其近缘种属10-11
  • 1.2 黑麦基因资源及在小麦育种的利用11-15
  • 1.2.1 黑麦基因资源及其分子细胞遗传学研究11-12
  • 1.2.2 黑麦在小麦种的应用12-14
  • 1.2.3 小麦-黑麦1BL.1RS易位在小麦生产中的应用14-15
  • 1.3 易位系的创制15-18
  • 1.3.1 自发易位15-16
  • 1.3.2 辐射诱导易位16
  • 1.3.3 组织培养诱导易位16
  • 1.3.4 杀配子染色体诱导易位16-17
  • 1.3.5 调控Ph基因诱导易位17-18
  • 1.3.5.1 利用Ph基因突变诱导易位17
  • 1.3.5.2 利用Ph的抑制基因Phi诱导易位17
  • 1.3.5.3 利用5B缺失材料诱导易位17-18
  • 1.3.6 以单体附加系作为工具诱导易位18
  • 1.4 小麦背景中外源遗传物质的鉴定18-21
  • 1.4.1 形态学观察18
  • 1.4.2 生化标记18-19
  • 1.4.3 细胞遗传学分析19-20
  • 1.4.3.1 染色体组核型分析19
  • 1.4.3.2 减数分裂染色体配对分析19
  • 1.4.3.3 染色体分带技术19-20
  • 1.4.4 原位杂交技术20-21
  • 1.4.5 分子标记技术21
  • 1.5 小麦-黑麦远缘杂交及异源多倍化遗传变异研究21-22
  • 2 立题依据22-23
  • 3 材料与方法23-29
  • 3.1 实验材料23
  • 3.2 实验方法23-29
  • 3.2.1 全基因组DNA的提取23-24
  • 3.2.2 原位杂交24-26
  • 3.2.2.1 根尖的准备24-25
  • 3.2.2.2 染色体制片25
  • 3.2.2.3 探针标记25
  • 3.2.2.4 探针与染色体杂交(避光处理)25-26
  • 3.2.3 引物的选择和PCR扩增26-29
  • 3.2.3.1 引物的选择26
  • 3.2.3.2 PCR扩增26
  • 3.2.3.3 PCR扩增产物电泳分析26-28
  • 3.2.3.4 SSR银染条带比较分析28-29
  • 4. 结果与分析29-34
  • 4.1 普通小麦的B组、D组以及1A和4A染色体的FISH标准图29
  • 4.2 1R单体附加系后代1R(1B)代换系和1BL.1RS易位系选育29-30
  • 4.3 SSR扩增结果30-33
  • 4.3.1 普通小麦MY11染色体臂1BL的变异30-31
  • 4.3.2 亲本MY11、黑麦,G1、G2间微卫星变化31-32
  • 4.3.3 白粒黑麦1RS特异引物32-33
  • 4.4 黑麦5R染色体单体附加诱导的染色体变异33-34
  • 5 讨论34-39
  • 5.1 1BL染色体臂变异34-35
  • 5.2 小麦微卫星的变化35-36
  • 5.3 小麦微卫星引物建立白粒黑麦特异性标记36
  • 5.4 黑麦5R染色体单体附加诱导的小麦染色体变异和易位36-37
  • 5.5 小麦-黑麦易位系在小麦改良中的应用前景37-39
  • 参考文献39-44
  • 致谢44-45
  • 攻读学位期间发表的论文45

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