芸薹属异源六倍体的叶片突变体的获得

对芸薹属异源六倍体CGMCC№2553进行游离小孢子培养,获得各时期的胚;经继代培养获得DH再生植株;低温处理15～20d后定植到日光温室中,或者直接定植到日光温室中自然低温处理30～40d。结果表明,CGMCC№2553具有胚胎发生能力,2006年获得172株DH再生植株,2007年获得230株,2008年驯化275株;定植到日光温室中的DH再生植株有些会转变为叶片突变体,2006～2007年共获得8株叶片皱缩突变体,最高获得率为2.29%;目前已获得2份突变体的自交种子;叶片突变体主要表现:生长初期叶片表面皱缩呈瘤状,随着生长的进行,一些皱缩的叶片转变为正常,有的则依然皱缩。进一步研究发现,在同一DH再生植株上常常会萌发出皱缩和野生型的2个或多个分枝,由于皱缩和野生型除了叶片皱缩性状不同外,其他性状完全相同,因此叶片突变体和野生型是研究叶片皱缩性状的理想材料,有利于进一步研究皱缩基因的遗传,定位、克隆叶片皱缩相关基因。

芸薹属异源六倍体CGMCCNo.2553多类型再生植株的获得

应用游离小孢子培养技术对兼具有A,B,C染色体组的芸薹属异源六倍体CGMCCNo.2553(AABBCC,n=27)材料进行游离小孢子培养。结果表明,供试材料具有胚胎发生能力,并获得DH再生植株。220份驯化后的再生植株定植于日光温室中自交留种,其中12株获得自交种子。分别将DH植株与3份大白菜品种正、反交授粉杂交,得到4份杂交种F1代。经田间植物学鉴定,获得的杂交种为真正的杂种。目前,4份杂交种的染色体组成、倍性、育性等正在研究中。所获得的DH植株为今后构建遗传图谱,标记和定位重要的基因等后续研究奠定了基础。

芸薹属同源异源六倍体(B^(c)B^(c)C^(c)C^(c)C^(o)C^(o))染色体片段缺失的鉴定及其在色泽形成基因定位中的应用

多倍化导致物种的基因组趋于复杂,基因拷贝数增多,为性状的遗传解析及基因定位、功能分析带来挑战。染色体片段缺失往往导致相应的表型变化,而控制这些表型的基因就位于缺失片段内。根据这个原理可以利用染色体缺失品系迅速、准确地将相关基因定位于特定染色体上/染色体区段内。本研究以紫株、黄花埃塞俄比亚芥(Brassica carinata,B^(c)B^(c)C^(c)C^(c),2n=34)为母本与绿株、白花芥蓝(Brassica oleracea,C^(o)C^(o),2n=18)杂交合成同源异源六倍体(B^(c)B^(c)C^(c)C^(c)C^(o)C^(o))。在杂种幼胚培养、加倍过程中,同一个幼胚愈伤组织中分化出2种表型不同的六倍体植株:紫株、淡黄花与绿株、白花。细胞学观察、荧光原位杂交、基因组重测序分析表明与紫株相比,绿株基因组B04染色体存在大片段缺失。转录组分析表明,缺失区段内的DFR基因以及位于参考基因组B03染色体上的MYB90基因可能为控制紫株六倍体紫色形成的关键基因;而位于缺失区段内的Z-ISO以及CRTISO2则是控制黄色花瓣形成的关键基因。

人工异源六倍体小麦中甲基化差异的MSAP分析

利用MSAP方法分析了小麦从四倍体到六倍体进化过程中甲基化水平和甲基化遗传模式的变化。结果表明,人工异源六倍体小麦SCA/SQ(AABBDD)及其四倍体母本SCAUP(AABB)、二倍体父本粗山羊草SQ523(DD)的总甲基化水平分别为28.21%,27.53%,24.11%。37对引物检测到1 087条差异的扩增片段,对这些位点的甲基化遗传模式进行分析,结果表明,在人工异源六倍体中发生过甲基化的比例为18.95%,高于去甲基化的比例(2.58%)。这些结果揭示了小麦从四倍体到六倍体的进化过程中,通过对一些功能基因的甲基化来减轻异源多倍化造成的影响。

异源六倍体水稻AACCDD和三倍体水稻ACD生殖特性的细胞胚胎学研究

利用异源多倍体杂种优势是多倍体水稻研究的第三阶段,但异源多倍体杂种常常不育。为明确其不育特点,本文以本实验室通过远缘杂交获得的栽培稻(AA)品种DTS137和高秆野生稻O.alta(CCDD)的杂种三倍体ACD和加倍形成的六倍体AACCDD为材料,分别对其花粉和胚囊发育过程进行石蜡切片观察,发现3x与6x之间以及6x雌性和雄性生殖方式和前途具有明显的不同:(1)异源三倍体ACD水稻杂种花粉败育彻底,败育发生在小孢子母细胞时期,绒毡层细胞提前解体;大孢子母细胞不能进行减数分裂,与周围的珠心组织一起发生解体,雌性完全败育。(2)异源六倍体水稻杂种(AACCDD)的雄性败育发生在小孢子母细胞减数分裂的细线期,此期小孢子母细胞发育停滞,随后解体;而雌性器官的发育基本正常。推测异源六倍体杂种的不育性与不同基因组间存在着部分核质不亲和性有关。据此,为了克服六倍体水稻AACCDD的不育性和验证该杂种雌性可育的结论,以栽培稻(AA)的PM eS二倍体品系HN2026-2x为父本与之杂交,通过胚挽救成功获得回交杂种BC1F1植株,经根尖染色体鉴定为2n=4x=48,系由AACD组成。虽然该异源三基四倍体是不育的,但为随后的染色体加倍创造AAAACCDD同源异源八倍体,进而获得结实的同源异源多倍体杂种打下了良好的基础。

人工合成异源六倍体小麦β-葡萄糖苷酶活性的变化

[目的]研究小麦多倍化初期β-葡萄糖苷酶活性的变化。[方法]以生长17d的人工合成异源六倍体小麦(第五代)及其父本粗山羊草、母本硬粒小麦的叶片为材料,采用pNPG法测定β-葡萄糖苷酶的活性,采用分光光度法测定可溶性蛋白含量,进而研究了六倍体小麦多倍化初期β-葡萄糖苷酶活性的变化。[结果]二倍体父本TQ27中β-葡萄糖苷酶的比活力略高于四倍体母本TTR04,但差异不显著。人工合成六倍体小麦AT5中β-葡萄糖苷酶的比活力最低,与其父本TQ27、母本TTR04中β-葡萄糖苷酶比活力差异显著。TQ27、TTR04和AT5中β-葡萄糖苷酶的平均比活力分别为62.36、64.66和24.15U/(μg.h)。[结论]异源多倍化初期六倍体小麦的β-葡萄糖苷酶活性较其双亲显著降低。

人工异源六倍体小麦部分同源基因的表达变化

为了研究小麦从四倍体到六倍体进化过程中部分同源基因的表达变化,以人工异源六倍体小麦SCA/SQ及其亲本SCAUP和SQ523为材料,采用cDNA-SSCP方法分析了208个部分同源基因不同拷贝的表达情况。结果表明,有10个来自父本的拷贝在人工异源六倍体小麦中沉默,进一步分析了这些沉默表达的基因,发现其中有5个是由于在DNA序列上丢失,而另外5个可能是由于甲基化或者其他机制引起的。

陆地棉和野生斯特提棉种间异源六倍体的合成与性状鉴定

陆地棉(Gossypiumhirsutum)是世界上重要的栽培棉种,野生斯特提棉(G.sturtianum)含有陆地棉所缺乏的许多优质基因。本研究通过陆地棉和斯特提棉的远缘杂交和染色体加倍,获得了自交可育的后代植株,对其进行流式细胞倍性检测和花粉母细胞减数分裂观察,筛选出2株染色体组完整的异源六倍体植株。统计鉴定表明,六倍体和亲本及三倍体比较,叶形介于双亲之间,叶面积增大,保卫细胞中叶绿体数明显增多;远缘杂种与亲本在花的表型性状方面差异明显,六倍体的花粉粒直径大于亲本和三倍体;六倍体棉纤维为白色,长度小于母本陆地棉,父本斯特提棉的种子腺体延缓发育性状在异源六倍体中得到表达。这些结果证明通过远缘杂交和加倍成功获得了陆地棉与斯特提棉间可育的异源六倍体新种质,为棉花遗传育种研究提供了有价值的材料。

利用异源六倍体(A^rA^rA^nA^nC^nC^n)与甘蓝种间杂交合成甘蓝型油菜的新方法

利用亲本种的遗传变异是改良油菜的重要途径,本研究提出一种利用甘蓝拓宽甘蓝型油菜遗传多样性的新方法。以甘蓝型油菜(AnAnCnCn)品种中双11号为母本,与白菜型油菜(ArAr)品系SWU07杂交,经染色体加倍获得异源六倍体(ArArAnAnCnCn),再与甘蓝(CoCo)杂交,创建出具有亲本种遗传成分的新型甘蓝型油菜(ArAnCnCo)。该六倍体连续3个世代核型稳定,各世代中的自交和自由授粉结实率无显著差异,花粉育性在94.6%～98.8%之间,3个世代自交平均结实率为每角果5.47粒,自由授粉平均结实率为每角果7.93粒;各世代六倍体(ArArAnAnCnCn)与不同类型甘蓝杂交平均结实率分别为每角果0.05、0.04、0.05粒,世代间无显著差异,且六倍体与栽培、野生甘蓝杂交结实性无显著差异,可交配性不受六倍体世代及甘蓝类型的影响。尽管该六倍体与甘蓝可交配性较低,但仍可在田间条件下成功杂交,获得新型甘蓝型油菜(ArAnCnCo),表明以ArArAnAnCnCn六倍体为桥梁与甘蓝杂交,是一种有效导入甘蓝遗传成分、创建新型甘蓝型油菜的新方法。

陆地棉与拟似棉异源六倍体的合成与性状鉴定

远缘杂交及多倍化是棉花种质创新的重要途径,通过陆地棉与野生拟似棉远缘杂交并加倍获得可育的杂种后代,为利用拟似棉中的优良基因拓宽陆地棉的遗传多样性提供理论依据和新材料。本研究以陆地棉为母本、拟似棉为父本杂交合成F1并采用秋水仙素进行染色体加倍,获得异源六倍体植株,对其进行形态学(叶片表型)、细胞学(气孔密度、气孔长度、保卫细胞对中叶绿体数、花粉粒直径)、生理生化指标(SOD、POD、CAT、可溶性蛋白及叶绿素荧光参数指标)鉴定。通过流式细胞鉴定筛选出了3株六倍体植株。六倍体与三倍体及亲本性状统计结果显示,六倍体叶形指数与陆地棉无显著差异,说明六倍体叶形整体偏向陆地棉,而三倍体远缘杂种更多偏向父本拟似棉,六倍体叶面积及气孔长度增大、保卫细胞中叶绿体数显著增多;六倍体花的表型性状介于双亲之间,花粉粒直径大于三倍体呈极显著差异,六倍体正常花粉粒比为73.25%,三倍体正常花粉粒比为51.13%,说明六倍体育性在恢复;六倍体叶片中SOD、POD、CAT及可溶性蛋白含量显著大于其他世代;六倍体较其他世代最大荧光产量Fm差异显著,初始荧光Fo、叶片可变荧光Fv、原初光能转化效率(Fv/Fm)、PS II潜在光化学效率(Fv/Fo)以及开放的PS II捕获的激发能的效率(Fm/Fo)均表现出极显著差异。综合结果证明通过杂交加倍成功合成了陆地棉与拟似棉异源六倍体新种质,同时发现六倍体在抗逆性及光合作用表现优于三倍体。

从CIMMYT引进的人工合成六倍体小麦D染色体组微卫星分子标记的遗传差异

采用微卫星 (SSR)分子标记技术 ,选用 2 3个D染色体组特异性引物对来自CIMMYT的 2 6份人工合成六倍体小麦D染色体组的遗传多样性进行了分析。研究发现 ,2 6份材料在D染色体组上存在丰富的等位基因变异 (92个 ) ,平均每个基因座为 4个。遗传距离计算结果也显示 ,2 6份材料D染色体组之间具有较大的遗传差异 ,平均遗传距离高达 0 .4 95 5。因此 ,人工合成六倍体小麦D染色体组中存在丰富的遗传多样性 ,可以作为拓宽普通小麦遗传基础的新的遗传变异来源。研究还发现 ,由同一个粗山羊草基因型与不同硬粒小麦杂交合成的人工合成六倍体小麦 (如合成种 17和 18)在所用检测的 2 3个基因座中有 3个存在差异 ,说明小麦在多倍化后 。

小麦异源多倍体中亲本基因组相互作用产生快速基因组变异的ISSR标记分析

通过ISSR标记分析,研究了异源多倍体基因组的进化现象.结果表明,基因组组成和普通小麦相同的人工合成异源六倍体小麦,在形成早期发生了迅速、广泛、以非随机性为主的基因组变化,包括遗传变异———主要表现为序列变异和表观遗传变异———主要表现为DNA甲基化变异.而且异源六倍体小麦中来自父本的基因组比来自母本的基因组发生了更多的遗传和表观遗传变异.说明异源多倍体中不同亲本基因组之间的相互作用可能导致了变异的发生.这些变异不但有助于生物体恢复到二倍体的协调状态,而且产生新的遗传类型和影响表达的类型,促成了异源多倍体物种形成和进化成功.

省蚕研所育成桑树人工六倍体

陕西省蚕桑研究所桑树育种课题组,继育成11个品种32个类型桑树同源四倍体之后,1991年,用0.2%秋水仙碱处理陕桑304当年嫁接成活苗的顶芽,1992年产生3株人工六倍体,这在国内外尚属首例。桑树人工六倍体的育成,不仅具有重要的学术价值,更为培育桑树异源四倍体和人工五倍体创造了条件。

丰都车前的细胞学研究,兼论它的多倍体起源(英文)

对长江三峡库区特有濒危植物丰都车前(Plantago erosa var.fengdouensis)进行了细胞学研究,包括有丝分裂和减数分裂两方面.丰都车前可能为一异源四倍体。其核型公式为2n=4x=24=12m(2sat)+12sm(2sat),属于2A型.极端的环境压力尤其是季节性的水淹可能是此四倍体物种形成的主要原因。对同属内的另一物种车前(P.asiatica)进行了比较观察,确证车前为六倍体。该实验为丰都车前的保育遗传学研究提供了细胞学证据。

多倍体银鲫F系bmp15不同等位基因的分子特征、基因组结构和表达模式

为探究骨形态发生蛋白15(Bone morphogenetic protein 15, bmp15)在银鲫(Carassius gibelio Bloch) F系卵巢发育过程中的表达特征,研究采用cDNA末端快速扩增(RACE)方法首先从银鲫F系卵巢cDNA中克隆了2个bmp15部分同源基因(Homeologs),将其命名为Cgbmp15a和Cgbmp15b,它们各自具有3个不同等位基因。不同脊椎动物Bmp15蛋白序列多重比对和系统进化树均表明,银鲫为异源六倍体,在其进化历程中发生了两轮多倍化,其中早期的异源多倍化整合了来自2个原始祖先的染色体组,导致银鲫和鲫的四倍体共同原始祖先基因组中包含bmp15a和bmp15b;随后第二轮同源多倍化最终导致银鲫存在6个bmp15等位基因。bmp15基因及其邻近基因同线性分析表明,银鲫在形成异源多倍体后,其基因组发生了复杂的变化,包括bmp15邻近基因的丢失。Cgbmp15a和Cgbmp15b均主要在卵巢中表达,在皮质泡期卵母细胞中表达量最高;无论是在银鲫成体组织还是不同发育阶段的卵子中, Cgbmp15a的表达水平显著高于Cgbmp15b的表达水平。在孕酮激素DHP体外诱导银鲫F系GV1期卵母细胞6h后, Cgbmp15a开始上调表达,诱导8h后达到最高表达水平,随后下降;而Cgbmp15b在诱导8h后表达水平有微弱上调,随后下降。上述的结果表明, Cgbmp15a和Cgbmp15b在银鲫F系成体组织和不同发育和成熟阶段的卵子中,均表现出偏性表达的特征,暗示Cgbmp15a在银鲫的卵母细胞发育和成熟中起着主要作用。

多倍体与果树多倍体育种

生物的细胞中含有一定数目的染色体。一个细胞核内含有各种染色体的一整套叫做一个染色体组,含有一个染色体组的细胞或个体称为单倍体,含有两个染色体组的称为二倍体,染色体组在三个以上的叫做多倍体。在多倍体中,如果增加的染色体组来自同一物种或者是原有染色体组加倍的结果,就叫同源多倍体,如果增加的染色体组来自不同的物种,就叫做异源多倍体。自然界中多倍体的种类很多,植物界约有1/2的物种属于多倍体。此外,据不完全统计,现在世界各地用实验方法获得的多倍体植物已有1000多种。

谈谈小黑麦染色体异源性组合和同源性诱变

在高中、中师现行生物教科书“生物的变异”一节里,有关于人工诱导产生多倍体的论述;其中,作为一个典型而重要实例,介绍了我国科学工作者通过对远缘亲本染色体的组合诱变而创造出的在自然界所没有的新物种——八倍体小黑麦的辉煌成就。这一新种问世之后(1969),人们又对它的后代几经筛选,获得若干种内新品系,它们在产量、质量、抗病性、适应性等各种生物学特性方面表现了很大的优势,十几年来已在我国广阔的大西南和辽阔的大西北等地区进行了大面积推广,给那里的农业生产带来很大效益。小黑麦的整个培育过程,从理论上看主要有以下二方面:一。

在六倍体小麦的异源多倍化早期微卫星侧翼序列迅速发生了改变

在异源多倍体形成的早期,DNA序列和基因的表达迅速发生了改变.以异源六倍体小麦为例,比较了四倍体小麦与节节麦合成六倍体小麦前后,位于普通小麦D染色体组不同染色体臂上的特异性引物揭示的微卫星位点变化特点.结果表明,从四倍体小麦与节节麦杂交,将A,B与D染色体组结合在一起并加倍得到AABBDD的六倍体小麦这一“剧烈事件”中:(ⅰ)微卫星的侧翼序列发生了变化,导致出现了供体物种没有的新带纹或供体物种的带纹消失,其中,供体物种的带纹消失是主要的.(ⅱ)供体物种的带纹消失不是随机的,而是四倍体小麦消失频率远高于节节麦的频率,即发生在A,B染色体组的消失频率比发生在D染色体组的频率高得多.(ⅲ)微卫星侧翼序列的变化在多倍化的早期(F1代或S1代)就开始发生.由此看来,微卫星两边的侧翼区域在多倍化过程中很活跃,是容易发生变化的区域.微卫星的生物学功能可能与多倍体进化过程有关,微卫星两边的侧翼区域在多倍化过程的早期迅速发生有方向性的改变可能有利于新形成异源多倍体的迅速进化,从而使不同染色体组在遗传上迅速达到协调.

陆地棉×索马里棉异源六倍体杂种的细胞遗传学和纤维特性

陆地棉×索马里棉F2杂种及后代, 经花粉母细胞(PMC)压片观察, 染色体数2n = 6x = 78, 是一个新的异源六倍体, 染色体组为2[(AD)1E2], PMC减数分裂中期Ⅰ平均染色体构型为0.15Ⅰ+ 38.72Ⅱ+ 0.11Ⅲ+ 0.02Ⅳ, 形成39个二价体的细胞数占85.09%, 具有多价体的细胞数占11.84%, 表明E2染色体与(AD)1之间存在染色体交换, 但频率较低. 六倍体育性正常, 可天然自交结实, 子代仍是异源六倍体, 并且形态特征和遗传上都是稳定的, 棉纤维浅棕色, 经HVI900测试, 具有高强纤维品质特性, 纤维强度比陆地棉品种提高了42%, 可能是改良棉花纤维强度的重要种质资源.