甜瓜属主要物种染色体进化分析及种间异染色体系的创制和鉴定

作     者：张振涛 

作者单位：南京农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：娄群峰

授予年度：2016年

学科分类：09[农学] 0902[农学-园艺学] 090202[农学-蔬菜学] 

主      题：荧光原位杂交 核糖体DNA 单拷贝基因 染色体涂染 染色体进化 异染色体系 

摘      要：黄瓜(Cucumis sativus L.,2n=2x=14)属葫芦科(Cucurbitaceae)甜瓜属(Cucumis),是世界上重要的蔬菜作物。由于黄瓜的遗传基础较为狭窄,缺乏重要抗性基因,因而其对病害、高低温逆境等生物和非生物胁迫普遍较为敏感。黄瓜近缘野生资源丰富,包含约52种同属近缘野生物种。揭示甜瓜属物种的基因组构成,阐明其进化关系,对充分利用近缘物种优异基因具有重要作用。起源于我国云南的酸黄瓜(*** Chakr.,2n=24)是黄瓜近缘野生物种,具有抗线虫、蔓枯病、霜霉病、耐低温、耐弱光等优异特性。通过种间杂交转移利用野生资源的抗性基因对于黄瓜改良尤其重要。本文首先利用荧光原位杂交技术(fluorescence in situ hybridization,FISH),通过比较甜瓜属20个物种中rDNA位点的数目和分布特征,进一步针对黄瓜和甜瓜等几个主要物种,利用单拷贝基因探针的FISH定位,初步分析了甜瓜属主要物种间的染色体重排特征和进化关系,得出甜瓜与黄瓜染色体基数由12到7主要涉及染色体的断裂和重新融合;利用黄瓜与野生酸黄瓜的异源四倍体材料,与栽培黄瓜回交,创制出包括异源三倍体、异附加系和渐渗系等种间异染色体系,为加速黄瓜品种改良进程提供了宝贵资源。具体研究结果如下:1.利用45S和5S rDNA的染色体定位研究甜瓜属染色体进化本研究利用FISH对甜瓜属20个物种的45S和5S rDNA进行定位。结果显示不同的物种中,45SrDNA的数目从1对到5对不等,其位置主要分布于染色体末端。在染色体数目最少的黄瓜(2n=14)中,检测到最多的45SrDNA位点数(高达5对)。在***、C.和***中,有2对5S rDNA位点被检测到,其余物种只观察到1对5S rDNA信号位点。从位点分布来看,5S rDNA比45S rDNA更具有多样性。2.单拷贝基因FISH分析甜瓜属物种间染色体重排本研究利用覆盖黄瓜6号连锁群的单拷贝基因混池,对黄瓜与甜瓜的粗线期染色体进行涂染分析。结果表明,探针在黄瓜6号染色体上产生清晰可辨的连续涂染信号,而在甜瓜染色体上产生不同于黄瓜染色体的连续涂染信号,表现为物理位置在21-26Mb的混池探针在甜瓜粗线期染色体中产生两段信号。利用覆盖黄瓜5号染色体的9个单拷贝基因研究黄瓜与甜瓜的染色体进化关系。通过信息比对,发现有5个探针分布在甜瓜9号染色体上,4个探针分布在10号染色体上。3.酸黄瓜和黄瓜异染色体系的创制和鉴定本研究在前人的基础上,以异源四倍体、异源三倍体和栽培黄瓜为基础材料进行正反杂交及回交,创制出异源三倍体材料、渐渗系材料和附加系(Alien addition lines,AAL)材料。通过荧光原位杂交技术利用特异重复序列及分子标记方法对获得的材料进行鉴定,结果证明获得的材料为真实可靠的渐渗系和AAL。