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植物科学学报 2022年第1期40卷 11-20页

作者：侯晨曦翟星光吴丹丹周永红张昌兵张海琴四川农业大学草业科技学院成都611130 四川农业大学小麦研究所成都611130 四川省草原科学研究院成都610000 西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室成都611130

本研究通过形态学、细胞学、系统发育分析等方法对小麦族曲穗草属(Campeiostachys)的两株疑似天然杂种进行鉴定,探究其可能的亲本及杂种形成机制。结果显示:两株天然杂种在形态上与短芒曲穗草(Campeiostachys breviaristata(Keng)***,**... 详细信息

本研究通过形态学、细胞学、系统发育分析等方法对小麦族曲穗草属(Campeiostachys)的两株疑似天然杂种进行鉴定,探究其可能的亲本及杂种形成机制。结果显示:两株天然杂种在形态上与短芒曲穗草(Campeiostachys breviaristata(Keng)***,*** et ***.)相近,长势优于后者,但其花粉育性(13.30%和21.20%)和结实率(10.70%和18.60%)较低;细胞学分析表明两株天然杂种均为六倍体(2n=42),染色体组组成为StStYYHH;系统发育分析结果表明两株杂种的可能亲本为短芒曲穗草、无芒披碱草(Elymus submuticus Keng)、黑紫披碱草(Elymus atratus(Nevski)Hand.-Mazz)。基于杂种具有无芒或短芒的特征,结合形态学特征,推测短芒曲穗草和无芒披碱草为两株天然杂种可能的亲本供体,且短芒曲穗草为母本。

关键词：曲穗草属天然杂种 DMC1 rps16

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曲穗草属天然杂种的鉴定及形成研究

曲穗草属天然杂种的鉴定及形成研究

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作者：侯晨曦四川农业大学

学位级别：硕士

自然杂交被认为是物种形成的重要途径,为生物多样性进化提供了原材料和动力。而在小麦族多年生的物种中,不同属、种之间发生自然杂交的现象并不少见。小麦族植物中包含大量多年生的牧草资源,其中曲穗草属(Campeiostachys)是一个含有St、... 详细信息

自然杂交被认为是物种形成的重要途径,为生物多样性进化提供了原材料和动力。而在小麦族多年生的物种中,不同属、种之间发生自然杂交的现象并不少见。小麦族植物中包含大量多年生的牧草资源,其中曲穗草属(Campeiostachys)是一个含有St、Y和H基因组的异源多倍体分类群。在四川省红原县的四川省草原科学研究院试验地里,种植着许多不同属、种的具有抗旱耐寒作用的多年生小麦族牧草。在种植短芒曲穗草(Campeiostachys breviaristata)的试验地里,我们发现了2株疑似天然杂种的植株。本研究采用了多种实验方法,主要包括形态学统计、染色体倍性鉴定、花粉母细胞减数分裂时期染色体配对情况观察、基因组原位杂交和分子系统发育分析等,旨在确定天然杂种的染色体组组成,探究可能的亲本供体以及天然杂种的形成过程,为有效利用杂种和杂交物种形成提供一定的资料。主要结果如下:1.形态学特征:2份天然杂种都是多年生,每穗轴着生2枚小穗,颖披针状,具短芒,芒长4～6 mm,与Campeistachys breviaristata相近,但分蘖数更多,长势更好。2.花粉育性及结实率:2份天然杂种的花粉育性分别为21.2%、13.3%,结实率分别为18.6%、10.7%,而2份***(ZY17007、ZY17009)的花粉育性分别为88.7%和86.8%,结实率分别为82.5%和84.3%。2份杂种的花粉育性和结实率均低于正常植株的花粉育性和结实率。3.染色体倍性:2份天然杂种为42条染色体的六倍体(2n=6x=42)植株。4.花粉母细胞染色体配对:2份天然杂种C值分别为0.92和0.94,平均二价体分别为20.44和20.93,单价体出现频率很低,染色体配对相对较完整,说明2份天然杂种的染色体组间同源性很高;5.基因组原位杂交:双色GISH(St绿色,H红色)的结果显示2份天然杂种的染色体组组成为St St HHYY。6.分子系统发育:基于DMC1序列的系统发育分析表明,2份天然杂种可能的亲本来源为***、Elymus submuticus、Elymus atratus;而叶绿体基因rps16序列的系统发育分析结果显示2份天然杂种的母本为***;结合形态学推测2份天然杂种的亲本为***和***,且***为母本。

关键词：曲穗草属天然杂种基因组原位杂交起源 DMC1 rps16

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鹅观草属天然杂种的鉴定和起源研究

鹅观草属天然杂种的鉴定和起源研究

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作者：宋阳四川农业大学

学位级别：硕士

自然杂交在植物界普遍存在,在物种多样性和物种形成中起重要作用。小麦族植物种类繁多,分布广泛,不同属或种的物种之间的自然杂交是时常发生的事件。川西北青藏高原分布了大量禾本科小麦族不同种属的物种。我们在四川省红原县江茸乡达... 详细信息

自然杂交在植物界普遍存在,在物种多样性和物种形成中起重要作用。小麦族植物种类繁多,分布广泛,不同属或种的物种之间的自然杂交是时常发生的事件。川西北青藏高原分布了大量禾本科小麦族不同种属的物种。我们在四川省红原县江茸乡达格则发现了1株疑似天然杂种的植株,该植株不结实,且为单小穗(每穗轴节着生1枚小穗),根据穗部形态特征,我们认为该植株是鹅观草属(Roegneria ***)的天然杂种,命名为RS(Roegneria sterile plant)。我们将该植株种植在四川省红原县的四川省草原科学研究院试验地里,种植5年后发现,该植株结实收种150粒,次年发芽成苗54株,最终存活43株。43个植株形态多样,都表现为不育,我们推测为RS的自交后代或是与周围的伴生物种发生杂交产生的后代,命名为RSO(Roegneria sterile plant offspring)。本研究通过形态学分析、结实率统计、花粉育性分析、染色体倍性鉴定、染色体配对分析、基因组组成鉴定和分子系统发育分析等方法,首先对野外发现的1株鹅观草属不育植株RS进行鉴定,分析其染色体倍性、基因组组成及可能的亲本来源;然后对不育植株RS上收获的43个后代植株RSO进行形态学、染色体倍性、基因组组成鉴定和分子系统发育分析,并探讨它们可能的亲本来源。主要结果如下:***的形态学和细胞遗传学鉴定:花粉育性统计约2000粒花粉,结实率统计10穗,结果显示,RS花粉育性为7.9%(158/2000),结实率为0.45%(17/3808)。染色体倍性鉴定结果显示,RS含有28条染色体,为四倍体植株(2n=4x=28)。花粉母细胞染色体配对分析结果显示,RS的平均染色体构型为0.97 I+12.41Ⅱ+0.19Ⅲ+0.38Ⅳ+0.02 VI,出现较低频率的单价体和多价体,C值为0.88,表明RS的两组染色体组同源。原位杂交结果显示,当用St基因组特异的FISH探针St-80,RS有14条染色体出现St型杂交信号,表明RS含有14条St染色体;再使用***(St Y)基因组探针,与RS体细胞进行杂交,28条染色体出现杂交信号,表明RS的基因组组成为St St YY,且未发现易位的情况。根据染色体组分类原则,含St和Y染色体组的物种,被划分到鹅观草属中。形态学分析结果显示,根据RS花序、颖片、外稃芒和叶片等的形态特征及地理分布推测,RS的可能亲本来源为紫穗鹅观草(*** Keng)与耐久鹅观草(*** Keng)。***的形态学鉴定:花粉育性统计约2000粒花粉,结实率统计10穗,结果显示,43份RSO均不育,表明RSO可能是杂种不育。性状调查结果显示,RSO形态多样,如穗状花序下垂或直立,茎节被蜡或不被蜡,叶片被毛或不被毛等。根据RSO花序、叶片和茎节等形态特征推测,43份RSO应该为鹅观草不育植株RS与周围不同的伴生物种自然杂交产生的后代。形态聚类分析结果表明,18份RSO的父本可能是垂穗曲穗草(Campeiostachy nutans)或短芒曲穗草(***);9份RSO的父本可能为垂穗曲穗草(***)或黑紫披碱草(Elymus atratus);5份RSO的父本可能为垂穗曲穗草(***);10份RSO的父本可能为黑紫披碱草(***);1份RSO的父本可能为麦宾草(*** ***)。大部分RSO在株高和分蘖等性状表现出较强的杂种优势,可进一步用于牧草的选育。***的细胞遗传学鉴定:染色体倍性鉴定结果显示,鉴定34份RSO含有35条染色体,为五倍体(2n=5x=35),1份RSO13含有36条染色体,为非整倍体物种(2n=36),因此,可以推测RSO为四倍体母本(2n=4x=28)与六倍体的父本(2n=6x=42)通过自然杂交形成。选取14份形态特征具有代表性或性状优良的RSO进行花粉母细胞染色体配对分析,结果显示,14份RSO每细胞平均单价体为5.45～11.36,平均二价体为11.49～14.18,平均三价体为0～0.85,平均四价体为0～0.34,平均五价体为0～0.02,平均六价体为0～0.09,C值为0.59～0.90,表明14份RSO有2组染色体具有较高的同源性。RSO出现了不同程度的单价体和多价体,观察到滞后染色体和染色体桥,染色体配对不完整,导致其不育。对于RSO通过单色或双色GISH和FISH探针St-80多种探针组合,鉴定21份五倍体RSO有28条染色体出现完整的St Y杂交信号,7条染色体出现完整的H杂交信号,结果表明其基因组组成为St St YYH,未发现染色体易位的情况;9份五倍体RSO有27条染色体出现完整的St Y

关键词：天然杂种自然杂交鹅观草属曲穗草属 GISH FISH Acc1 DMC1 分子系统发育

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黑紫披碱草和紫芒披碱草的染色体组组成和分类处理

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作者：陈韦寰四川农业大学

学位级别：硕士

披碱草属（ElymusL.）是禾本科（Poaceae）小麦族（Triticeae）中非常重要的一个多年生属,主要分布于南、北美洲与欧亚大陆及非洲。披碱草属是一个非常庞大的属,物种形态差异大,是一个多形性属。广义披碱草属含有St、H、Y、P、W等染色... 详细信息

披碱草属（ElymusL.）是禾本科（Poaceae）小麦族（Triticeae）中非常重要的一个多年生属,主要分布于南、北美洲与欧亚大陆及非洲。披碱草属是一个非常庞大的属,物种形态差异大,是一个多形性属。广义披碱草属含有St、H、Y、P、W等染色体组组合的四倍体、六倍体和少量的八倍体物种,而狭义披碱草属只包含染色体组组成为StH的四倍体和六倍体物种。曲穗草属（Campeiostachys Drobov）是从披碱草属独立出来的,含有StYH染色体组组合的六倍体物种。披碱草属和曲穗草属从形态学角度无法区分,为两个同形属,但在系统起源上两个属完全不同,主要原因是曲穗草中的Y染色体组的隐性基因不表达,两个属在物种形态上均表达的是St和H两个染色体组的性状,这也就导致很多物种被错误地划分至披碱草属中。颜济和杨俊良教授在2013年将黑紫披碱草（Elymus atratus（Nevski）Hand.-Mazz.）和紫芒披碱草（Elymus purpuraritatus *** et ***）作为披碱草属的存疑分类群处理,即它们的染色体组组成尚不明确,确切的系统地位无法确定,有待相关的实验分析研究结果以确定它们的归属。本文就是研究这两个物种的染色体组组成和分类处理,主要通过:（1）利用已知染色体组组成的披碱草属物种与***和***进行人工杂交,并对杂种后代F1花粉母细胞在减数分裂中期Ⅰ染色体配对情况进行观察和统计分析,确定它们的染色体组组成;（2）利用基因组原位杂交（GISH）验证染色体组分析的结果,对这两个物种进行分类处理。主要研究结果如下:1、***的种间杂种F1减数分裂中期Ⅰ花粉母细胞染色体配对的结果表明:E:atratu× ***（2n = 6x = 42,StYH）平均每个细胞形成19.21个二价体,表明***具有StYH染色体组。2、利用H染色体组的大麦属物种Hordeum bogdanii和StY染色体组的鹅观草属物种Roegneria ciliaris互为探针DNA和封阻DNA,对***进行单色基因组原位杂交分析,结果表明:***为六倍体,具有StYH染色体组。3、***的种间杂种F1减数分裂中期Ⅰ花粉母细胞染色体配对的结果表明:（1）***（2n = 4x = 28,StH）×***平均每个细胞形成12.80个二价体,表明***含有StH染色体组;（2）***×***（2n = 6x = 42,StYH）平均每个细胞形成 19.11个二价体,表明***具有StYH染色体组。4、利用H染色体组的Hordeum boganii和StY染色体组的Roegneria ciliaris互为探针DNA和封阻DNA,以及利用H染色体组的***和St染色体组的拟鹅观草属物种Pseudoroegnerialibanotica同时作为探针DNA,对***进行单色和双色基因组原位杂交分析,结果表明:***为六倍体物种,具有StYH染色体组。5、根据染色体组分析法和GISH的研究结果,Elymus atrtus和***为六倍体,具有StYH染色体组。按照小麦族系统分类学普遍遵循的染色体组分类原则,应将他们组合到曲穗草属中,处理为:（1）黑紫曲穗草Campeiostachys atrata（Nevski）***,*** et ***。（2）紫芒曲穗草Campeiostachys dahurica（*** Griseb.）***,*** et *** ***（*** et ***）***,*** et ***。

关键词：披碱草属曲穗草属黑紫披碱草紫芒披碱草染色体组染色体配对基因组原位杂交分类处理

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