蕓薹屬栽培種與野生種Brassica maurorum的種間雜交及基因組關系.pdf

1、蕓薹屬(Brassica)是十字花科(Cruciferae)的一個骨干大屬,包括許多重要的油料、蔬菜和飼料作物。蕓薹屬栽培種的近緣種種質(zhì)資源豐富,可通過遠緣雜交豐富和擴大栽培種的遺傳變異。同時,分析雜種及后代的減數(shù)分裂染色體配對行為可揭示物種基因組間的關系。通過遠緣雜種的染色體加倍從而獲得異源多倍體是創(chuàng)造新物種及育種中間材料的一種主要途徑。蕓薹屬野生種Brassica maurorum Durieu(2n=16,MM)對白銹和黑斑病(a

2、lternaria blight)具有抗性。本研究人工合成B.maurorum與白菜型油菜(B.rapa L.,2n=20,AA)、甘藍型油菜(B.napus L.,2n=38,AACC)、芥菜型油菜(B.juncea(L.)Czern&Coss.,2n=36,AABB)和埃塞俄比亞芥(B.carinata A.Braun,2n=34,BBCC)的種間雜種,應用基因組原位雜交(GISH)技術(shù)對這些雜種進行染色體配對行為分析,闡明蕓薹屬不

3、同基因組間的同源性關系；并對這些種間雜種進行染色體加倍合成異源六倍體,研究其染色體行為及細胞學穩(wěn)定性。主要結(jié)果如下:
　　 1.B.maurorum×B.rapa(M.A,2n=18)與B.maurorum×B.napus(M.AC,2n=27)雜種的GISH分析。以標記的B.maurorum基因組DNA為探針,可分辨兩個雜種中的親本染色體。在M.A的28％花粉母細胞(PMCs)中,A和M基因組染色體都以單價體形式存在；A與M基

4、因組的染色體最多形成2個異源配對(allosyndetic pairing)二價體,平均0.48個；A基因組內(nèi)最多形成2個同源配對(autosyndetic pairing)二價體,平均0.27個；M基因組內(nèi)最多形成1個同源配對二價體,平均0.12個。在M.AC內(nèi),M基因組內(nèi)最多可形成2個同源配對二價體,平均0.11個；M與A/C可最多形成2個異源配對二價體,平均0.78個；A/C至少形成2個二價體,最多達7個。
　　 2.B.

5、maurorum×B.juncea(M.AB,2n=26)、B.maurorum×B.carinata正反交雜種(M.BC,BC.M,2n=25)的雙色GISH分析。以標記的B.maurorum和黑芥(B.nigra(L.)Koch,2n=16,BB)基因組DNA為探針,可區(qū)分三個雜種PMCs中的三個染色體組的染色體,從而確定染色體組內(nèi)及組間的同源性。在M.AB內(nèi),A、B、M各基因組內(nèi)的染色體均可最多形成2個同源配對二價體,平均分別為0

6、.39,0.23,0.26個；三種異源配對二價體A-B,A-M,B-M均最多可形成3個,平均分別為0.90,0.43,0.72個；涉及兩或三個染色體組的三價體平均為0.06個。在M.BC內(nèi),B與M染色體組內(nèi)最多可形成1個同源配對二價體,平均分別為0.15、0.14個；C基因組內(nèi)最多可形成2個同源配對二價體,平均0.35個；B-C,B-M,C-M均可最多形成2個異源二價體,平均分別為0.64,0.39,0.31個。三價體平均0.05個。B

7、C.M與M.BC的配對情況基本一致,表明細胞質(zhì)對染色體配對無顯著影響。在這些雜種內(nèi)B-M異源配對的頻率高于A-M或C-M,表明B與M基因組間的同源性較高。另外,A、B、C三個染色體組間的異源配對的頻率高于每個染色體組內(nèi)的同源配對的頻率,顯示染色體組間的同源性高于染色體組內(nèi)的同源性。
　　 3.異源六倍體的合成及分析。對雜種AC.M、M.AB、BC.M進行染色體加倍后獲得異源六倍體AACCMM(2n=54)、MMAABB(2n=5

8、2)、BBCCMM(2n=50)。所有組合的異源六倍體都表現(xiàn)出多倍體的形態(tài)特點,如株型粗壯、葉片肥厚、花朵變大等。AACCMM的花粉徹底不育,雌性部分可育,用甘藍型油菜的花粉授粉后產(chǎn)生少量胚與種子。BBCCMM部分花能夠產(chǎn)生有活力的花粉,自交部分結(jié)實。MMAABB花粉育性較好,自交結(jié)實良好。減數(shù)分裂分析顯示AACCMM和BBCCMM的PMCs內(nèi)大部分染色體在終變期不能正常配對,出現(xiàn)不同程度的多價體；后期Ⅰ和Ⅱ部分PMCs內(nèi)染色體不能均等