芸薹属作物的渗入杂交与种质资源创新

通过人工合成的种间杂种或异源多倍体与栽培种连续回交与选择,可使近缘种或野生种的目标性状与基因渗入作物。本文总结了本课题组30年间所开展的芸薹属栽培种与几个亲缘关系较远的物种间的族间杂交、特异的细胞遗传学行为及种质资源创建。由于这些族间杂交中发生父本染色体的部分消除,产生的杂种具有母本栽培种的全部或大部分染色体、附加少数的外源染色体或染色体片段,经回交与自交后获得的渗入系表现父本的一些特征、遗传与表观遗传发生变化、但恢复母本的染色体数。讨论了此类亲缘关系较远的杂交在创建新种质资源方面的应用前景。

渗入杂交与小麦杂种优势

杂种优势利用是实现小麦增产稳产的重要途径.渗入杂交为小麦杂种优势利用提供了发展动力.小麦具有大量可渗入利用的近缘属种,同时基因组结构有利于外源基因渗入.目前常用的基因渗入有两种方式.一是借助染色体工程,通过不同基因组之间的部分同源染色体重组,将单个外源染色体区段以易位系为载体的方式渗入.易位系在引入外源染色体区段的同时,丢失了对应的小麦染色体区段,因此在常规育种中应用受限.但当其应用于杂交小麦,既保留了外源区段的优良基因,也不存在小麦基因缺失问题.二是通过同源染色体遗传重组,将不同染色体区段上的基因同时渗入,可实现小麦基因组遗传结构的重塑.小麦基因组缓冲性强,单个基因拷贝变化常常仅有较小的遗传效应,但多个基因的同时导入可能产生明显效果.因此,从基因组的角度丰富小麦遗传变异对杂种优势利用尤为重要.小麦3个亚基因组的遗传多样性不对称,其中D基因组的遗传多样性远低于A和B.因此,将未参与小麦进化的节节麦亚种的遗传多样性导入小麦,尽快丰富小麦D基因组的遗传多样性,是当前同源渗入的优先任务.

变叶海棠种群多样性的形成与分化研究

采用“杂种指数”和“形象化散点图”法 ,探明了变叶海棠以兼性无融合生殖方式与陇东海棠和花叶海棠产生渗入杂交变异 ,又以无融合生殖方式保持新产生变异的遗传 ,经过数千万年的世代繁衍 ,形成现今这样极其复杂多样的渗入杂交群体 ,该群体为 3个种的杂交复合体。由于杂种的全部或部分能育子代中发生的基因重组和增加基因的突变 ,丰富了物种的基因库 ,从而深入的揭示了变叶海棠具有多种高抗性的遗传机理。在变叶海棠居群内保护或栽植适量的陇东海棠和花叶海棠 ,对于保持和促进变叶海棠多样性的形成与分化具有重要意义。

九叶青花椒遗传多样性的形态与分子鉴定

以九叶青花椒为研究材料,以花椒和竹叶花椒为研究对照,采用Anderson设计的"杂种指数"、"形象化散点图"等形态鉴定方法,结合RAPD分子标记技术及聚类分析等手段,从表观形态到分子水平对其遗传多样性来源、现状进行了分析和研究。结果表明:(1)九叶青花椒是花椒和竹叶花椒长期渗入杂交,经多年的世代积累形成的具有复杂遗传多样性的杂交复合体。(2)在九叶青花椒杂交复合体形成过程中,竹叶花椒对其遗传多样性的贡献大于花椒。(3)九叶青花椒已具有相对独立且稳定的形态特征,形成了不同于花椒及竹叶花椒的分类群,将其定义为变种是科学可行的。研究结果为该资源的开发与利用提供了理论与实践依据。

横断山区苹果属植物区系地理学研究

古地中海退却与喜马拉雅-横断山的隆起,对苹果属植物区系的发展具有重要影响。采用系统发生-植物地理学的理论和方法,研究横断山区苹果属植物区系的起源和演化。结果表明,老挝海棠的小果类型通过云南南部河谷流域往北传播到横断山区,由宿萼类型演化成滇池海棠系的种类;由脱萼类型演化成陇东海棠系的种类。横断山区苹果属植物区系演化的特点是历史时期长,种类多,既有种类间小的间断分化,又有组、系间大的间断分化。该区系具有明显的演化中心和辐射状的现代分布格局,揭示了物种间的亲缘关系、空间关系、时间关系等三维关系间的密切联系。横断山区苹果属植物虽然种类多,但不是原始种的分布地,因此该地区是苹果属植物的演化中心,而不是起源中心。

变叶海棠种群分化与马尔康海棠起源研究

变叶海棠居群内和居群间的变异与分化,已构成一个极其复杂多样的群居系统。对居群系统的深入调查分析表明:变叶海棠的某些居群内既存在着渗入杂交变异,基因重组;也同时存在着较稳定性遗传(无融合生殖)和类型(单株)的分化、地方宗(变种)的分化、地理宗(亚种)的分化。经过比较分析,深入地揭示了马尔康海棠的演化历史和分类地位。即从变叶海棠居群内变异、地方宗的分化、地理宗的分化,最后达到种(马尔康海棠)的分化4个阶段;马尔康海棠是变叶海堂与陇东海棠渗入杂交形成的种间杂种,应归属于陇东海棠系(Ser.kansuensesRehd.)。

变叶海棠变异类型的形态多样性分化与陇东海棠关系的研究

采用数值分类学的方法 ,测定了来自 3个不同居群的变叶海棠 (Malustoringoides)多样性类型 46个个体及 1个陇东海棠 (Maluskansuensis)居群对照类型 5个个体的花、果实和叶片的 30项形态指标 ,结合主成分分析、相关性系数、Manhat距离系数的WPGMA和UPGMA聚类法等数量分析方法研究了各形态指标在类群分化的贡献值 ,居群和个体水平上变叶海棠的形态多样性 ,与近缘种陇东海棠的关系 .研究结果显示 :变叶海棠与陇东海棠作为苹果属陇东海棠系的物种 ,有极为密切的亲缘关系 ;变叶海棠、陇东海棠作为分类学基本单位 ,有自己稳定的外部形态特征 ;从变叶海棠居群水平来看 ,并无稳定的居群特征 ,在居群内存在着丰富的变异类型 ;变叶海棠居群内分化出来的多样性类群是由变叶海棠与陇东海棠长期自然渗入杂交的结果 ;

Location and Analysis of Introgressed Segments in the Parthenogenetic Progenies of Zea mays×Z. diploperennis by GISH

用来自玉米 (ZeamaysL .)与二倍体多年生类玉米 (Z .diploperennisIltis,DoebleyandGuzm偄ｎ)杂交的孤雌生殖后代同一抗病个体的 4个株系进行了基因组原位杂交 ,用改进的杂交技术获得了近 10 0 %的检出率 ,每一检出片段在同源染色体两成员和每两个姊妹染色单体上均有清晰的信号。