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普通小麦—华山新麦草二体异附加系的分子细胞遗传学鉴定

作　者: 张文涛
导　师: 陈新宏；武军
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 普通小麦 华山新麦草 二体异附加系 部分同源关系 大穗多花
分类号: S512.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


小麦野生近缘种属植物中蕴藏着多种栽培品种所不具备的优良基因,野生近缘种属优良外源基因的导入及外源遗传物质的鉴定和利用,对丰富小麦育种基础和拓宽遗传改良途径具有重要意义。华山新麦草(Psathyrostachys huashanica Keng.)是小麦重要野生近缘种质资源种,具有早熟、矮杆、抗病、抗逆等优良特点。本研究以华山新麦草与普通小麦7182杂交获得的109株小麦-华山新麦草衍生后代为材料,综合利用细胞学、基因组原位杂交(GISH)、生化标记和DNA分子标记技术,对其进行外源遗传物质鉴定;在追踪被导入的外源染色体遗传稳定的基础上,确定添加在普通小麦背景中的华山新麦草染色体的部分同源性关系。另外,从普通小麦-华山新麦草衍生后代中,经多代选育分离出稳定遗传的大穗多花种质B46,以表型特征观察为基础,通过细胞学镜鉴结合基因组原位杂交(GISH)对其进行外源鉴定,研究和分析该大穗材料的大穗多花遗传特性和染色体组成。其主要结果如下:(1)对普通小麦-华山新麦草衍生后代的细胞学镜鉴结果表明,109个小麦-华山新麦草衍生后代中,其中有53个材料染色体数目为2n=42,26个材料染色体数目为2n=43,30个材料染色体数目为2n=44;对30个2n=44的材料染色体GISH分析结果表明,11个材料为二体异附加系,19个材料为双单体异附加系。小麦-华山新麦草二体附加系中导入的成对华山新麦草染色体能够较稳定地遗传给后代。(2)从定位于小麦七个部分同源上的78对EST-SSR引物中筛选出12对可用于追踪普通小麦背景中华山新麦草染色体的特异分子标记。运用筛选出的特异分子标记对11个普通小麦-华山新麦草二体异附加系进行外源染色体部分同源关系的鉴定。根据PCR检测和醇溶蛋白电泳谱带分析,异附加系5、附加系6和9、附加系7和11、异附加系2、异附加系8中附加的华山新麦草染色体分别与小麦第1、2、5、6、7部分同源群染色体有部分同源关系;附加系4中外源染色体涉及第2、4部分同源群染色体重排;附加系10中外源染色体涉及第4、7部分同源群染色体重排。(3)通过普通小麦(Triticum aestivum L.)与华山新麦草(Psathyrostachys huashanica)杂交、回交和自交,连续多代选育出遗传稳定的大穗多花种质B46,对其进行农艺性状调查、细胞学观察结合GISH检测的综合鉴定。结果表明,B46形态学特征表现大穗多花特性,穗长12cm左右,小穗达23个,小穗粒数平均6个;其根尖细胞染色体计数为2n=44;根尖原位杂交(GISH)及减数分裂中期Ⅰ染色体的基因组原位杂交(GISH)显示,B46附加一对来自于华山新麦草的同源染色体。由此可以确定B46为小麦-华山新麦草的二体异附加系,其综合农艺性状优于小麦亲本,可作为培育高产小麦品种的优良种质材料。普通小麦-华山新麦草二体异附加系中外源染色体部分同源关系的确定及大穗多花种质的创制,为进一步挖掘和利用华山新麦草优良基因、丰富小麦遗传种质资源、开发和利用华山新麦草这一珍稀濒危物种具有重要意义。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章 文献综述  12-28
  1.1 远缘杂交及其在作物遗传育种研究中的应用  12-13
    1.1.1 远缘杂交的概念和意义  12-13
    1.1.2 远缘杂交在小麦遗传育种研究中的利用  13
  1.2 小麦近缘植物及其在小麦育种中的利用  13-15
    1.2.1 小麦基因源  13-14
    1.2.2 小麦近缘植物的种类  14
    1.2.3 小麦近缘植物远缘杂交  14-15
  1.3 小麦远缘杂交后代中间材料的选育和研究  15-17
    1.3.1 小麦和近缘属植物双二倍体的合成  15
    1.3.2 小麦异附加系  15-16
    1.3.3 异代换系  16-17
    1.3.4 易位系  17
  1.4 小麦远缘杂交后代材料中外源遗传物质的鉴定  17-23
    1.4.1 形态标记  18
    1.4.2 细胞学标记  18-19
    1.4.3 生化标记  19-20
    1.4.4 DNA 分子标记  20-23
  1.5 小麦背景中外源染色体的部分同源性  23-25
  1.6 华山新麦草研究现状  25-26
  1.7 研究的目的和意义及主要研究内容  26-28
    1.7.1 研究的目的意义  26-27
    1.7.2 研究内容  27
    1.7.3 研究技术路线  27-28
第二章 普通小麦华山新麦草衍生后代二体异附加系的筛选及分子细胞学鉴定  28-36
  2.1 材料和方法  29
  2.2 供试材料  29
  2.3 实验方法  29-31
    2.3.1 细胞学观察  29
    2.3.2 DNA 提取  29-30
    2.3.3 基因组原位杂交(GISH)  30-31
  2.4 结果与分析  31-34
    2.4.1 普通小麦-华山新麦草衍生后代细胞学镜检  31-32
    2.4.2 根尖基因组原位杂交  32-33
    2.4.3 花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ（PMC MI）基因组原位杂交  33-34
  2.5 讨论  34-36
    2.5.1 异附加系的选育及在小麦育种中的利用  34
    2.5.2 异附加系的分子细胞遗传学鉴定  34-36
第三章 普通小麦-华山新麦草二体异附加系中外源染色体与小麦染色体间的部分同源关系鉴定  36-46
  3.1 材料与方法  37-39
    3.1.1 材料  37
    3.1.2 实验方法  37-39
  3.2 结果分析  39-43
    3.2.1 DNA 质量检测  39-40
    3.2.2 华山新麦草与普通小麦间多态性引物的筛选  40-41
    3.2.3 普通小麦-华山新麦草二体异附加系中外源染色体的部分同源关系  41-42
    3.2.4 普通小麦-华山新麦草二体异附加系 A-PAGE 的鉴定  42-43
  3.3 讨论  43-46
    3.3.1 华山新麦草N 染色体组与普通小麦染色体间部分同源关系  43-44
    3.3.2 确定普通小麦中外源染色体与小麦染色体间部分同源关系的特异遗传标记  44-46
第四章 普通小麦-华山新麦草大穗多花种质B46 的选育及分子细胞遗传学鉴定  46-52
  4.1 材料和方法  47
    4.1.1 材料  47
    4.1.2 方法  47
  4.2 结果与分析  47-50
    4.2.1 B46 的选育及田间主要农艺性状表现  47-49
    4.2.2 B46 染色体组成分析  49-50
  4.3 讨论  50-52
    4.3.1 大穗多花种质的创制和在小麦育种中的利用  50-51
    4.3.2 多种遗传标记综合鉴定大穗多花种质中外源遗传物质的应用  51-52
第五章 结论与创新点  52-54
  5.1 从普通小麦-华山新麦草衍生后代中筛选出11 个二体异附加系  52
  5.2 普通小麦-华山新麦草二体异附加系中外源染色体部分同源关系的确定  52
  5.3 普通小麦-华山新麦草衍生后代中选育出的大穗多花种质 B46 为二体异附加系  52
  5.4 创新点  52-54
参考文献  54-61
附录  61-69
  附录1：DNA 提取及EST-SSR 电泳所用主要试剂的配制  61-63
  附录2：原位杂交所用试剂及配方  63-65
  附录3：77 对EST-SSRs 引物序列及位点  65-68
  附录4：醇溶蛋白提取和电泳主要试剂  68-69
缩略词  69-70
致谢  70-71
作者简介  71

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 禾谷类作物 > 麦 > 小麦
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