利用花粉輻射誘導(dǎo)小麥-親緣物種屬間染色體易位.pdf

1、第一部分利用硬粒小麥-簇毛麥雙二倍體花粉輻射大量創(chuàng)制小麥-簇毛麥屬間染色體易位 簇毛麥具有許多重要的農(nóng)藝性狀，已經(jīng)成為小麥改良的一個(gè)重要基因資源。然而，迄今只報(bào)道了幾例小麥．簇毛麥易位系。本研究旨在發(fā)展一種高效誘導(dǎo)小麥．簇毛麥染色體易位的方法。將硬粒小麥．簇毛麥雙二倍體植株即將開花的穗子用1200 rad <'60>Co-γ-射線處理，處理后兩天內(nèi)收集的新鮮花粉給普通小麥品種“中國春”授粉。對61個(gè)M<,1>代植株進(jìn)行基因組原位

2、雜交檢測，在其中44個(gè)植株根尖細(xì)胞中檢測到硬粒小麥-簇毛麥屬間易位染色體98條，易位出現(xiàn)頻率高達(dá)72.1％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出已有報(bào)道。全部98條易位染色體包括26個(gè)整臂易位、62個(gè)頂端易位和10個(gè)中間插入易位；共產(chǎn)生108個(gè)易位斷裂．融合位點(diǎn)，其中79個(gè)位于染色體臂，29個(gè)位于著絲粒區(qū)。外源小片段的頂端易位染色體數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于外源大片段頂端易位染色體數(shù)。所有M<,1>植株均自交不育，但通過普通小麥“中國春”作父本得到了所有M<,1>植株的回交后代，

3、并有72.9％的易位染色體在BC<,1>代得到重現(xiàn)。本研究為快速大量創(chuàng)制小麥．外源物種染色體易位尤其是頂端易位提供了一種新的策略，對于小麥改良工作必將有著重要的意義。 第二部分利用雙末端標(biāo)記分析方法快速檢測簇毛麥 6V染色體結(jié)構(gòu)變異未發(fā)生結(jié)構(gòu)變異的染色體都有兩個(gè)原始末端，在已報(bào)道的發(fā)生缺失和易位的染色體結(jié)構(gòu)變異體中，至少有95％的變異體保留了一個(gè)原始末端。在本研究中，利用小麥表達(dá)序列標(biāo)簽發(fā)展了分別與簇毛麥6V染色體短臂和

4、長臂?；膬蓚€(gè)末端標(biāo)記6VS-<,381>和6VL-<,358>，并將這兩個(gè)標(biāo)記用于檢測6V染色體的結(jié)構(gòu)變異體。利用雙末端標(biāo)記分析法，在465個(gè)來源于花粉輻射誘導(dǎo)的M<,1>或M<,2>代植株中篩選出74個(gè)單標(biāo)記陽性的單株．利用C-帶和GISH等細(xì)胞學(xué)手段鑒定出20個(gè)6V染色體結(jié)構(gòu)變異，包括12個(gè)T6VS·W整臂易位，4個(gè)頂端易位，1個(gè)6VL缺失體，1個(gè)易位缺失體，2個(gè)中間插入易位，其中2個(gè)插入易位是檢測其它易位染色體時(shí)的附產(chǎn)物。利用這

5、些染色體結(jié)構(gòu)變異體和已有的6v結(jié)構(gòu)變異體將簇毛麥抗白粉病基因Pm21定位到6V染色體的6VS0.33-0.58區(qū)段上。雙末端標(biāo)記分析方法應(yīng)用于M<,2>代群體時(shí)比它用于M<,1>代單株具有更高的檢測效率。本研究提供了一種高效檢測涉及特定外源染色體結(jié)構(gòu)變異的新策略。 第三部分一個(gè)花粉輻射誘導(dǎo)的小麥-簇毛麥相互易位染色體系的分子細(xì)胞遺傳學(xué)研究 利用<'60>Co-γ-射線處理小麥．簇毛麥6V單體添加系花粉，并給中國春授粉，在

6、一個(gè)M<,1>代單株減數(shù)分裂中期Ⅰ檢測到一個(gè)由2條小麥-簇毛麥易位染色體和一條完整小麥染色體構(gòu)成的三價(jià)體，說明參與易位的2個(gè)小麥片段均來自同一條小麥染色體，推測兩條易位染色體由相互易位產(chǎn)生。將其中涉及外源大片段的易位染色體稱為外源大片段易位(LAST，)，涉及外源小片段的稱為外源小片段易位(SAST)。對后代中兩個(gè)易位染色體均純合的植株(LAST"+SAST"，2n=44)進(jìn)行順次 C-分帶和GISH研究，結(jié)果表明外源大片段易位染色體為

7、T7BS-6VS·6VL，外源小片段易位染色體為T6VS-7BS·7BL，易位斷點(diǎn)分別位于7B染色體短臂約FL0.60處及6V染色體短臂約FL0.70處。在M<,2>代群體中檢測到7種染色體組成類型，比例為3(LAST"+SAST")：20(LAST’+SAST)：2(LAST'+SAST)：1(LAST'+SAST")：1LAST'：2SAST'：22(0型)，其中外源大片段和外源小片段易位染色體往往相伴出現(xiàn)?？共¤b定結(jié)果顯示抗白粉病

8、基因位于外源大片段易位染色體T7BS-6VS·6VL上。對LAST'+SAST'型(2n=43)M<,2>代單株花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂的GISH研究結(jié)果顯示：88.5％的后期Ⅰ或末期Ⅰ細(xì)胞中出現(xiàn)T6VS-7BS·7BL和T7BS-6VS·6VL的共分離。此外，在個(gè)別后期Ⅰ細(xì)胞中觀察到外源大片段易位染色體T7BS-6VS·6VL發(fā)生落后和著絲粒斷裂現(xiàn)象，并在LAST型單株(2n=42)的自交后代中篩選到一個(gè)通過著絲粒斷裂．融合產(chǎn)生的外源小片段

9、插入易位T7BL·6VS-7BS，這為利用外源大片段易位進(jìn)一步創(chuàng)制攜帶抗病基因的小片段插入易位提供了新的思路。最后，在M<,3>代分別獲得了T7BS-6VS·6VL和T6VS-7BS·7BL純合易位系。 第四部分一個(gè)涉及小麥7A與鵝觀草1Rk<'＃1>相互易位染色體系的分子細(xì)胞遺傳學(xué)鑒定及其赤霉病抗性研究 將小麥-鵝觀草1Rk<'＃1>delL二體添加系的花粉用1000 rad <'60>Co-γ-射線照射處理，給中國春

10、授粉。利用C-分帶和GISH技術(shù)在M<,2>代檢出一個(gè)涉及兩個(gè)小麥．鵝觀草整臂易位的染色體系(2n=43)，臂比分別為2：1和3：1。其中臂比2：1的易位染色體的小麥片段來自7AL，外源片段較大，著絲粒區(qū)C-帶帶紋極深，GISH顯示近端部有明顯的紅色帶紋，推測可能是45SrDNA位點(diǎn)。臂比3：1的易位染色體小麥片段來自7AS，外源片段較小，著絲粒區(qū)著色也很深，但比前一個(gè)易位的外源片段略小。小麥-鵝觀草1Rk<'＃1>二體添加系根尖細(xì)胞的

11、順次C-分帶和45SrDNA-FISH結(jié)果表明：1Rk<'＃1>染色體的短臂端部或近端部確實(shí)存在45SrDNA位點(diǎn)。對染色體組成為2n=20Ⅱ <'w>+Ⅱ<'T7AL·1Rk＃1S>+Ⅱ<'T7AS·1Rk＃1L>的植株的根尖細(xì)胞的順次GISH和45SrDNA-FISH研究結(jié)果表明，臂比2：1的易位染色體的外源片段來自1Rk<'＃1>短臂，臂比3：1的易位染色體外源片段來自于1Rk<'＃1>的缺失長臂。該植林根尖細(xì)胞的順次C-分帶和G

12、ISH結(jié)果表明，與1Rk<'＃1>短臂相連的是7AL,與1Rk<'＃1>缺失長臂相連的為7AS?？疾霱<,2>代群體(200個(gè)單株)，有3種染色體組成類型：Ⅰ型(2n=42，正常小麥染色體組，含有2條完整7A)、Ⅱ型(2n=43，含有2條雜合易位和1條7A)和Ⅲ型(2n=44，含有2對純合易位，無7A)，植株數(shù)分別為98，78和24，易位染色體成對出現(xiàn)。以Ⅱ型單株為母本與中國春回交后代中有20個(gè)Ⅰ型和16個(gè)Ⅱ型；反交得到18個(gè)Ⅰ型和4個(gè)