本文關(guān)鍵詞：天然異源四倍體甘藍(lán)型油菜中亞基因組的分離及互作　出處：《華中農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 異源多倍體 甘藍(lán)型油菜 剝離白菜 單體異附加系 非整倍體

【摘要】：由種間雜交進(jìn)化產(chǎn)生異源多倍體是自然界物種形成的一條重要途徑,其適應(yīng)性要顯著優(yōu)于其二倍體祖先種。長(zhǎng)期以來(lái),揭示異源多倍體中祖先種基因組的起源及結(jié)構(gòu)變化一直是眾多研究者所關(guān)注的問(wèn)題。從一個(gè)擁有較長(zhǎng)進(jìn)化史的天然異源多倍體中抽離出其亞基因組并使祖先種得以出現(xiàn),為研究異源多倍體的基因組進(jìn)化及互作提供了獨(dú)特的機(jī)會(huì)。異源四倍體甘藍(lán)型油菜(Brassica napus L.,AACC)是異源多倍體多倍化進(jìn)程研究的模式植物。本研究中,通過(guò)遠(yuǎn)緣雜交誘導(dǎo)甘藍(lán)型油菜中C亞基因組染色體的優(yōu)先消除,抽離出了整個(gè)A亞基因組,進(jìn)而重建了祖先種白菜型油菜(restituted B.rapa L.,RBR)。同時(shí),以本實(shí)驗(yàn)室先前獲得的一個(gè)RBR Oro做父本,與親本甘藍(lán)型油菜“Oro”進(jìn)行雜交及連續(xù)回交,將C亞基因組的單條染色體附加到剝離的A亞基因組上,在同一背景下對(duì)C亞基因組進(jìn)行解析。最終,通過(guò)C基因組染色體特異基因引物的PCR擴(kuò)增及FISH方法鑒定出了全套的單體異附加系(MAALs)。RBR及MAALs的獲得為甘藍(lán)型油菜的基因組進(jìn)化及基因組互作研究提供了新的思路及材料。本研究的主要結(jié)果如下:1.遠(yuǎn)緣雜交誘導(dǎo)RBR ZS11的建立以國(guó)內(nèi)進(jìn)行測(cè)序的甘藍(lán)型油菜品種“中雙11”與海甘藍(lán)(Crambe abyssinica)進(jìn)行大量的屬間雜交,獲得了4株染色體數(shù)為2n=29的F1雜種。C基因組的特異BAC為探針的FISH及染色體特異基因引物的PCR擴(kuò)增證實(shí)了這些F1雜種(2n=29)中消除了一個(gè)完整的C亞基因組,而保留了全部的A亞基因組染色體,同時(shí)經(jīng)海甘藍(lán)基因組為探針的GISH分析,未檢測(cè)到海甘藍(lán)的染色體片段。隨后在F1雜種與海甘藍(lán)的回交后代中篩選到染色體數(shù)目為2n=22的單株,該單株經(jīng)人工輔助自交后獲得了染色體為2n=20的植株。這些植株的染色體配對(duì)方式與天然白菜的10個(gè)二價(jià)體及減數(shù)分裂后期I染色體以10:10分離一致,且經(jīng)FISH檢測(cè)并未發(fā)現(xiàn)C基因組染色體及片段,證實(shí)了這些材料為“中雙11”的剝離白菜(RBR ZS11)。與天然白菜相比,RBR ZS11表現(xiàn)出一些特有的形態(tài)特征,例如生活力弱、易感病、葉片有毛,花型較小且花瓣皺縮,自交結(jié)實(shí)不正常,特別是冬天葉片貼地生長(zhǎng)等。隨機(jī)選取57對(duì)AFLP引物對(duì)4個(gè)F1植株、RBR ZS11及雙親進(jìn)行遺傳分析,各世代植株中均檢測(cè)到一定數(shù)目的相對(duì)于甘藍(lán)型油菜的缺失帶、新增帶及少量的海甘藍(lán)特異帶。以隨機(jī)選取的32對(duì)AFLP引物對(duì)RBR ZS11及其它17份材料進(jìn)行聚類(lèi)分析,結(jié)果顯示RBR ZS11與白菜型油菜“白油一號(hào)”聚為一類(lèi)。2.甘藍(lán)型油菜C亞基因組的解析為解析天然甘藍(lán)型油菜的C亞基因組,以實(shí)驗(yàn)室先前獲得的剝離白菜RBR Oro為父本,與供體甘藍(lán)型油菜“Oro”進(jìn)行雜交及連續(xù)回交。通過(guò)細(xì)胞學(xué)方法,共確定了646株BC1和BC2群體植株的染色體數(shù)目,其中有129(20.0%)株(2n=21)為可能的MAALs。利用已測(cè)序甘藍(lán)型油菜“Darmor”的基因組信息設(shè)計(jì)、篩選了49對(duì)C基因組染色體特異的基因引物。經(jīng)特異基因引物的PCR擴(kuò)增,鑒定到全套的RBR Oro附加單條C亞基因組染色體的9個(gè)MAALs。隨后以多個(gè)重復(fù)序列探針的BAC-FISH對(duì)MAALs植株進(jìn)行分析,證實(shí)了染色體特異基因引物的可靠性。相比于親本RBR Oro,MAALs表現(xiàn)了一些可能由附加C染色體決定的特異性狀,例如AAC2的葉片蠟質(zhì)。MAALs終變期的染色體配對(duì)以及雌、雄配子的傳遞率均有較大的差異,可能與附加的C基因組染色體與A基因組的同源性及甘藍(lán)型油菜中調(diào)節(jié)染色體配對(duì)的機(jī)制有關(guān)。其中,AAC1、AAC2表現(xiàn)較高的異源配對(duì)三價(jià)體,且二者的雌、雄配子傳遞率顯著高于其它MAALs,而AAC9的異源配對(duì)三價(jià)體頻率及雌、雄配子傳遞率均最低,這可能與C9染色體攜帶有調(diào)控甘藍(lán)型油菜染色體配對(duì)的一個(gè)主效位點(diǎn)(Pr Bn)相關(guān)。最后,借助于全套MAALs,通過(guò)設(shè)計(jì)特異的基因引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增,將C亞基因組的22個(gè)較大的未定的Scaffolds錨定到了對(duì)應(yīng)的C基因組染色體上,證實(shí)該套附加系在優(yōu)化基因組信息上的特有作用。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：S565.4

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